4.6. Оцінка хімічної обстановки
Хімічна обстановка — це сукупність наслідків хімічного зараження тери-торії БОР чи НХР, які впливають на діяльність об'єкти господарювання, фор-мування ЦЗ і населення. Хімічна обстановка може утворитися при застосуванні хімічної ЗМУ, або в результаті аварійного розливу, чи викидання НХР і утво-рення зон хімічного зараження й осередків хімічного ураження.
Оцінюючи хімічну обстановку, що виникла в результаті потрапляння в навколишнє середовище НХР, необхідно визначити: розміри зон хімічного ураження, площі зони зараження і тип хімічної речовини. На основі цих даних оцінюють глибину поширення зараженого повітря, стійкість хімічних речовин на місцевості, час перебування людей у засобах захисту шкіри, можливі ура-ження людей, сільськогосподарських тварин і рослин, зараження споруд, бу-динків, урожаю, кормів, продуктів, води.
Хмара НХР — суміш пари і дрібних крапель НХР із повітрям в обсягах (концентраціях), небезпечних для населення, тварин, рослинності. Первинна хмара НХР — пароподібна частина НХР, яка є в будь-якій ємності над поверх-нею зрідженої НХР і яка виходить в атмосферу безпосередньо при руйнуванні ємності (за 1-3 хв) без випару з підстильної поверхні. Вторинна хмара НХР — хмара НХР, яка виникає протягом певного часу внаслідок випарювання НХР із підстильної поверхні (для легко летючих речовин час розвитку вторинної хмари після закінчення дії первинної хмари відсутній, для інших речовин він залежить від властивостей НХР, вологості та температури повітря).
Глибина поширення хмари зараженого повітря визначається відстанню від повітряної межі району застосування хімічної ЗМУ до межі поширення зараженого повітря з уражаючими концентраціями. Вона залежить від рельєфу місцевості, метеорологічних умов, щільності забудови населених пунктів, наявності лісових насаджень. Так, кожний кілометр глибини лісу в напрямку вітру зменшує на 2,5 км відстань, яку проходить хмара на рівній місцевості.
З метою визначення масштабів, характеру, ступеня впливу небезпечних хімічних речовин на людей, тварин, рослин, воду, корми, урожай і розробки доцільних дій рятувальних формувань і населення при ліквідації хімічного зараження й ведення робіт на об'єкті проводять оцінку хімічної обстановки методом прогнозування або за даними розвідки.
Вихідними даними для оцінки хімічної обстановки є: район і час зара-ження БОР чи НХР; тип і кількість БОР чи НХР; ступінь захищеності людей, тварин, продуктів харчування, кормів; умови зберігання і характер потрапляння в навколишнє середовище НХР; топографічні умови місцевості, характер забудови, наявність лісових насаджень на шляху поширення зараженого повітря; метеоумови — швидкість та напрямок вітру в приземному шарі, температура повітря і ґрунту, ступінь вертикальної стійкості повітря.
Є три стани (ступеня) вертикальної стійкості атмосфери:
1) інверсія — зростання температури повітря з висотою, коли нижні шари повітря холодніші за верхні. Такий стан приземного шару атмосфери виникає при ясній погоді, малій (до 4 м/с) швидкості вітру, у вечірній час, приблизно за 1 годину до заходу сонця. Інверсія перешкоджає розсіюванню зараженого повітря по висоті і створює найбільш сприятливі умови для збереження високих концентрацій БОР та НХР;
2) ізотермія —характеризується стабільною рівновагою повітря (температура повітря в межах 20...30 м від земної поверхні майже однакова). Зазвичай спостерігається в хмарну погоду і при сніговому покриві. Ізотермія сприяє тривалому застою парів БОР та НХР на місцевості, в лісі, в житлових кварталах міст і населених пунктів;
3) конвекція — зниження температури повітря з висотою, коли нижній шар повітря нагрітий сильніше за верхній і відбувається переміщення його по вертикалі (спостерігаються висхідні потоки повітря). Такий стан виникає при ясній погоді, малих (до 4 м/с) швидкостях вітру, приблизно через 2 години після сходу сонця і руйнується приблизно за 2...2,5 години до заходу сонця. Конвекція сприяє швидкому розсіюванню хмари зараженого повітря і змен-шенню вражаючої дії НХР.
Стійкість БОР визначається часом, після закінчення якого особовий склад рятувальних формувань і населення можуть знаходитись без засобів захисту. Визначаючи стійкість БОР на місцевості, необхідно враховувати тип речовини, швидкість вітру, температуру ґрунту і повітря, а також рельєф місцевості.
Час перебування людей у засобах захисту в осередках хімічного уражен-ня буде залежати головним чином від температури навколишнього середовища і стійкості БОР.
Наслідки впливу НХР при аваріях на промислових об'єктах і транспорті визначаються з метою прогнозування масштабів зараження при аваріях з НХР на промислових об'єктах, автомобільному, залізничному і трубопровідному транспорті, а також морському транспорті, якщо заражена хмара може дійти до прибережної зони, де перебувають люди.
Прогнозування масштабів зараження — це визначення глибини і площі можливого і фактичного зараження території НХР, часу підходу зараженого повітря і небезпеки ураження людей, тварин і рослин.
Методика прогнозування застосовується для НХР, що перебувають у рід-кому або газоподібному стані та при потраплянні в атмосферу переходять у га-зоподібний стан і утворюють хмару зараженого повітря (первинну і вторинну).
Розрахунки передбачається проводити для приземного шару повітря до висоти 10 м над поверхнею землі. Прогнозування проводиться з метою планування організації захисту людей, сільськогосподарських тварин, урожаю, продуктів харчування та ін., які перебувають у зоні хімічного зараження. Прогнозування обстановки може бути довгострокове (оперативне) і аварійне.
Довгострокове прогнозування проводиться завчасно для визначення мож-ливих масштабів зараження, сил і засобів для ліквідації наслідків аварії, роз-робки заходів забезпечення захисту населення та підвищення стійкості роботи об'єктів. Для прогнозування необхідні такі дані: загальна кількість НХР на об'є-ктах, які знаходяться в небезпечних районах (на воєнний час та для сейсмоне-безпечних районів тощо), розлив НХР приймається "вільно"; кількість НХР в одиничній максимальній ємності — залежно від умов зберігання приймається розлив НХР "у піддон" або "вільно"; висота обвалування та піддону; метео-умови; середня щільність населення в цій місцевості; захищеність населення, продуктів харчування.
При завчасному прогнозуванні масштабів зараження на випадок аварії за вихідні данні можуть брати: висота шару НХР (h), яка розлилась на підстилаю-чу поверхню, приймається не більшою ніж 0,05 м по всій площі розливу (для НХР, які розлилися у піддон чи на обваловану поверхню, визначають за форму-лою h=H∙0,2 , де Н — висота піддону (або обвалування), м); при аваріях на газо- і продуктопроводах величина викидання НХР приймається за таку, що дорівнює її максимальній кількості, яка знаходиться в трубопроводі між авто-матичними відсікачами (напр., для аміакопроводів це 270...500 т); ємності при аваріях руйнуються повністю; заповнення ємності приймається за 70 % від пас-портного об'єму ємності; швидкість вітру в приземному шарі 1 м/с, температура повітря 20 °С, ступінь вертикальної стійкості повітря — інверсія; напрямок вітру не враховується, тому поширення хмари зараженого повітря приймається у полі 360°.
При розташуванні в межах адміністративної території двох і більше ХНО та накладанні зон можливого зараження одна на одну чисельність населення, що може потрапити в зону зараження, визначають з розрахунку одноразового зараження території максимальною зоною можливого зараження НХР. За наяв-ності на ХНО або адміністративній території кількох НХР прогнозування масш-табів зараження та оцінювання ступеня хімічної небезпеки проводяться за тією НХР, аварія з викиданням (виливанням) якої може бути найбільш небезпечною для населення.
Прогнозування масштабів зараження — це визначення глибини і площі можливого і фактичного зараження території НХР, часу підходу зараженого повітря і небезпеки ураження людей, тварин і рослин.
Зона можливого хімічного зараження — це площа кола з радіусом, який дорівнює глибині поширення хмари зараженого повітря з уражаючою токсо-дозою (концентрацією).
Площу Sм (км2) зони можливого зараження первинною (або вторинною) хмарою НХР визначають за формулою: Sм=8,72∙10-3∙Г2∙ , де — площа зони можливого зараження НХР, км2; Г — глибина зараження, км; — умовний розмір зони можливого зараження (коефіцієнт, що умовно дорівнює кутовому розміру зони).
Аварійне прогнозування здійснюється за даними розвідки після виник-нення аварії для визначення можливих наслідків аварії і порядку дій у зоні можливого хімічного зараження. Для аварійного прогнозування необхідні такі дані: загальна кількість НХР в ємності (або трубопроводі) на час аварії; харак-тер розливу НХР на підстеляючу поверхню ("вільно" або "у піддон"); висота обвалування (або піддону); наявність населених пунктів, лісових і садових на-саджень; реальні метеоумови на даний час (температура повітря (°С), швид-кість (м/с) і напрямок вітру в приземному шарі, ступінь вертикальної стійкості шарів повітря (інверсія, конвекція, ізотермія); середня густота населення для те-риторії, над якою поширюється хмара зараженого повітря; захищеність насе-лення. Прогноз здійснюється не більше ніж на 4 год, після чого він має бути уточнений. Після отримання даних з урахуванням усіх коефіцієнтів отримане значення порівнюється з максимальним значенням перенесення повітряних мас за 4 год: Г=4∙V , де Г - глибина зони; V - швидкість перенесення повітряних мас
Площа зони фактичного зараження — це територія з небезпечними для життя людей і тварин межами. Площу Sф (км2) зони фактичного зараження розраховують за формулою Sф=K∙Г2∙t0,2 , де Г — глибина зони зараження, яка визначається за допомогою таблиць, км; t — час, який пройшов після аварії, год.; К — коефіцієнт, який залежить від ступеня вертикальної стійкості повітря (приймається рівним 0,081 — при інверсії, 0,133 — при ізотермії, 0,235 — при конвекції).
У разі аварії (руйнування) резервуарів НХР оцінювання проводиться за конкретною фактичною обстановкою, що склалася, беруть реальні дані метео-умов і кількість НХР, яка вилилася (або викинута) у навколишнє середовище. Оцінювання хімічної обстановки передбачає визначення розмірів зон хімічного зараження і осередків хімічного ураження, часу підходу зараженого повітря до певного об'єкта, меж населеного пункту, тривалості уражаючої дії і можливих втрат людей в осередку хімічного ураження.
Розміри зон хімічного зараження залежать від кількості НХР, яка вилилася (або викинута) в навколишнє середовище, фізичних і токсичних властивостей, умов зберігання, рельєфу місцевості та метеорологічних умов. Вони характери-зуються глибиною поширення і шириною.
Глибину поширення хмари зараженого повітря з уражаючими концен-траціями НХР залежно від характеру місцевості, кількості НХР, стану верти-кальних шарів атмосфери, умов зберігання резервуарів і швидкості вітру можна визначити за відповідними таблицями або за формулою: Г=34,2∙G/Д∙v , де Г — глибина зони для відкритої місцевості при інверсії; G — кількість НХР, кг/л; Д — токсодоза НХР, мг∙хв/л, Д=С∙Т (С — концентрація, мг/л ; Т — час впливу НХР певної концентрації, хв); v — швидкість вітру в приземному шарі повітря, м/с. Ширина (Ш) зони хімічного зараження залежить від ступеня вертикаль-ної стійкості шарів повітря і визначається: при інверсії Ш=0,03∙Г (км), при ізотермії Ш=0,15∙Г (км), при конвекції Ш=0,8∙Г (км).
Площа зони хімічного зараження приймається як площа рівнобедреного трикутника, яка дорівнює добутку половині глибини поширення зараженого повітря на ширину зони зараження Sзони=Г∙Ш (км2).
Час підходу зараженого повітря до певної межі (об'єкта) t визначається діленням відстані R (м) від місця розливу НХР до даної межі (об'єкта) на серед-ню швидкість vср перенесення хмари вітром (м/с). Середню швидкість перене-сення хмари зараженого повітря визначають за відповідною таблицею. Хмара зараженого повітря поширюється на висоти, де швидкість вітру більша, ніж біля поверхні землі, тому й середня швидкість поширення зараженого повітря буде більшою порівняно зі швидкістю вітру на висоті 1 м. Інверсія і конвекція при швидкості вітру 3 м/с буває рідко.
Час уражаючої дії НХР в осередку хімічного ураження залежить від часу випаровування з поверхні її розливу і маси речовини: tураж=tвип=G/Cвип , де tураж — час уражаючої дії; tвип — час випаровування, год (хв); G — кількість рідини в резервуарі, т; Cвип — швидкість випаровування НХР, т/хв.
Швидкість випаровування Cвип розраховують за формулою
,
де S — площа розливу, м2; PS — тиск насиченої пари, кПа; М — молекулярна маса рідини; v — швидкість вітру, м/с.
Площа розливу НХР в обвалованому сховищі чи з піддоном дорівнює площі всієї обвалованої території або піддону. Якщо ж сховище не обваловане, то товщина рідини, яка розлилася по поверхні, приймається за 0,05 м, а площу розливу визначають за формулою S=В/0,05 , де В — об'єм рідини в сховищі.
Визначений час випаровування і буде орієнтовним часом уражаючої дії НХР в осередку хімічного ураження.
Втрати людей в осередку хімічного ураження залежать від типу хімічної речовини, чисельності людей, які перебувають в осередку ураження, місця їх знаходження, ступеня захищеності й своєчасного застосування протигазів.