2.2. Факторы экологического и техногенного риска аварий и катастроф на взрыво-пожароопасных объектах

Пожары и взрывы причиняют значительный материальный ущерб, они зачастую вызывают тяжелые травмы и гибель людей. Ущерб от пожаров и взрывов в промышленно развитых странах превышает 1% национального дохода и имеет тенденцию постоянного роста.

К взрывоопасным военным объектам относятся склады боеприпасов и конденсированных взрывчатых веществ, а к пожароопасным — склады горючего всех видов, стационарные пункты заправки горючим и склады ракетного топлива.

Пожары на складах горючего и ракетных топлив, а также пунктах заправки горючим зачастую сопровождаются взрывами. При этом, в высокотемпературных зонах, наряду с горением, происходит интенсивное испарение углеводородных топлив с образованием паровоздушных (парогазовых) облаков, обычно называемых топливно-воздушной смесью (ТВС), быстрое сгорание (дефлаграция) этой ТВС, а также детонационный взрыв. Взрывы происходят, главным образом, в замкнутых объемах, например, в резервуарах при достаточно высоких давлениях. При пожаре нефтепродуктов в резервуаре происходят не только их взрывы, но вскипание и выброс, сопровождающийся бурным горением вспенившейся массы.

Однако, главная опасность этой группы объектов заключается в возможности возникновения пожаров, поэтому они и названы пожароопасными.

Аварии на рассматриваемых объектах могут быть вызваны:

— разрушением резервуаров с нефтепродуктами, трубопроводов и других конструкционных узлов, обеспечивающих их транспортировку, которое может быть вызвано старением материалов и естественным снижением надежности оборудования;

— взрывами хранилищ и других структур элементов складов горючего и ракетных топлив в ходе ведения военных действий, а также в результате диверсий;

— нарушением правил противопожарной безопасности.[2]

Взрывы конденсированных взрывчатых веществ

К числу НЭФ взрывов конденсированных ВВ, происходящих на рассматриваемых объектах, обычно относят ударные волны и вызванный их воздействием на окружающую среду разлет осколков, фрагментов конструкций, сооружений и т. п.

При авариях и катастрофах происходят, главным образом, наземные взрывы. При наземном взрыве, в первую очередь, рассматривается ударная волна, распространяющаяся от эпицентра с вертикальным фронтом. Для оценки степени поражения подземных сооружений и объектов учитывается достаточно сложная волновая картина сейсмических волн, инициированных взрывом.

При подземных взрывах конденсированных ВВ и боеприпасов на поверхности вначале возникает воздушная ударная волна, «наведенная» движением грунта, а затем происходит выход или прорыв газов. Таким образом, воздушная ударная волна имеет два максимума. При подземных взрывах на малых глубинах наблюдается только волна от выхода газов, при взрывах на больших глубинах — только «наведенная» волна.

Барическое поражающее действие взрывов как паровоздушных топливных смесей, так и конденсированных ВВ проявляется, главным образом, через воздушную ударную волну. А поражающее действие ударной волны определяется избыточным давлением в ее фронте, импульсом давления в положительной фазе волны и скоростным напором.

В результате барического воздействия происходит поражение органов дыхания человека, возникают травмы и разрыв барабанных перепонок органа слуха.

При тепловом воздействии, прежде всего, происходит прогрев верхних слоев кожных покровов, а затем их биохимические и морфологические изменения. Установлено, что человек ощущает сильную, едва переносимую боль при температуре верхнего слоя кожи (0,1 мм), когда она повышается до 45°С.

В качестве критериев возникновения указанного болевого синдрома может служить время облучения тепловым излучением определенной интенсивности или интенсивность излучения за определенное время экспозиции (промежуток времени, в течение которого человек подвергается облучению).

Считается, что даже при длительном тепловом воздействии интенсивностью менее 1,7 кВт/м² боли не ощущается. Поэтому величина l₀ = 1,7 кВт/м² может быть принята за критерий, по которому можно судить об отсутствии теплового поражения. Предельно допустимая же интенсивность облучения равна 1,05 кВт/м². При более высокой интенсивности происходит поражение человека.[3]

Ряд критериев теплового воздействия может быть выражен в виде дозы тепловой энергии, приходящейся на единицу поверхности кожи подвергающегося облучению человека, при которой возникает ожог той или иной степени. Если после достижения температуры 55°С количество энергии, которая поглощена кожей, составляет 42 кДж/м², тепловое воздействие характеризуется умеренным ожогом 2-й степени, если поглощенная энергия равна 84 кДж/м² — тяжелым ожогом 2-ой степени. При величине поглощенной энергии 162 кДж/м² возникает тяжелый ожог 3-ей степени.

Таким образом, к НЭФ аварий и катастроф на взрыво-, пожароопасных объектах относятся:

— ударная барическая нагрузка на объекты окружающей среды, определяемая параметрами воздушных ударных волн (избыточным давлением во фронте волны, длительностью и удельным импульсом фазы сжатия, скоростным напором);

— тепловая термическая нагрузка, определяемая параметрами теплового излучения из зоны горения и температурного поля, формирующегося в зонах распространения и поглощения средой теплового излучения, а также конвективного движения горячих продуктов горения;

— дозовая нагрузка, определяемая степенью загрязнения воздуха токсичными продуктами горения, и ухудшение условий обитаемости вследствие обеднения воздуха кислородом.

Непосредственные экологические последствия, возникающие в результате воздействия ударных волн, могут быть весьма специфическими. В определенной части зоны действия ударных волн может оказаться пораженной значительная часть объектов живой природы, в других же ее частях, более удаленных от точки взрыва, экологический эффект будет менее существенным. В любом случае, в зонах барического воздействия будет наблюдаться не одинаковое поражение различных представителей живой природы, что приведет к дегармонизации естественных процессов и снижению регулятивных возможностей природной среды.[4]

Тепловая (термическая) нагрузка на объекты окружающей среды, возникающая при пожарах, может вызвать весьма существенные и долгосрочные экологические последствия.

Дозовая нагрузка токсических продуктов горения, падающая на отдельных представителей фауны и флоры, а также на те или иные биоценозы, безусловно, вызывает их поражение. При этом степень воздействия будет различной для различных представителей живой природы, что вызовет не только количественные, но и качественные (структурное) изменения в биоценозах.

Весьма серьезное влияние дозовая нагрузка токсических продуктов горения, а также обеднение воздуха кислородом, оказывает на состояние здоровья человека. От этого у человека возникают серьезные длительные заболевания.