ГЛАВА 5. Мероприятия по защите населения и территорий при авариях на химически опасных объектах с выбросом (проливом) аварийно химически опасных веществ в окружающую среду1

В настоящее время в различных сферах экономики и быту используется большое количество различных опасных химических веществ (ОХВ), кроме того, многие предприятия, транспорт и другие техногенные источники, а также бытовые отходы загрязняют природную среду и представляют определенную угрозу для жизни и здоровья населения

5.1. Общие сведения об авариях на химически опасных объектах

К химически опасным объектам (ХОО) относятся предприятия, на которых производят, используют, хранят и транспортируют химические вещества, при авариях на которых могут произойти массовые поражения людей, животных и растений. К таким объектам относятся:

−нефтеперерабатывающие, нефтехимические и другие родственные им отрасли промышленности;

−производства, которые имеют промышленные холодильные установки с аммиаков в качестве хладагента (предприятия пищевой, мясомолочной промышленности, производственные базы и холодильники);

−водопроводные станции очистки воды и канализационные станции очистки сточных вод, на которых используется жидкий хлор;

−железнодорожные станции, речные и морские порты, оборудованные путями отстоя подвижного состава, транспортирующего ОХВ;

−склады и базы с запасами ОХВ.

Под химическими опасными веществами понимаются токсические химические вещества, которые при определенных условиях могут вызвать массовое поражение людей. Все ОХВ по критерию воздействия их на

1 Автор главы к.т.н. А. С. Клецов.

99

население, атмосферный воздух, почву, воду и продовольствие условно разделяют на три группы (рис. 5.1):

−аварийно химически опасные вещества (АХОВ);

−постоянно действующие химически опасные вещества (ПД ХОВ);

−боевые химически опасные вещества (БХОВ).

Рис. 5.1. Общая классификация опасных химических веществ

В мирное время и при условии над ежного хранения и ликвидации БХОВ наибольшую опасность для населения представляют аварии на ХОО в сфере экономики с выбросом АХОВ (рис. 5.2). Эти опасные химические вещества проникают внутрь организма человека с воздухом через органы дыхания (ингаляционный путь) и кожу (резорбтивный путь). Кроме того, возможно попадание АХОВ в организм через желудочно-кишечный тракт (перорально) и через поверхности ран. Наиболее опасный путь - ингаляционный.

100

Рис. 5.2. Авария на ХОО

В настоящее время имеется двадцать одно АХОВ ингаляционного действия, при поражении которыми потребуется решение задач по защите населения и нормализации химической обстановки (табл. 5.1). Эти вещества в атмосфере могут находиться в виде пара или газа, а также в аэрозольном состоянии и в капельножидком виде.

Федеральный закон от 21.07.1997г. № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», «Методические рекомендации по классификации аварий и инцидентов на опасных производствах» [16] определяют:

−аварию – разрушение сооружений и (или) технических устройств, применяемых на ХОО, неконтролируемые взрывы и (или) выброс АХОВ;

−инцидент – отказ или повреждение технических устройств, отклонение от режима технологического процесса;

−взрыв пылегазовоздушной смеси с возгоранием (в технологической системе, производственном помещении, на открытой площадке);

−взрыв реакционной среды внутри технологической системы (аппарата);

101

−пожар, связанный с розливом взрывопожароопасных веществ;

−выброс или истечение химически опасных, взрывоопасных и горючих веществ;

−полное или частичное разрушение (повреждение) технологического оборудования и трубопроводов, зданий и сооружений, не связанное с взрывом и пожаром;

−взрыв пылегазовоздушной смеси без возгорания (хлопок);

−загорание, самовозгорание в результате утечки АХОВ при разгерметизации технологической системы, не повлекшей за собой вывода из строя технологического оборудования;

−переполнение емкостной аппаратуры (железнодорожных цистерн, резервуаров, аппаратов, контейнеров, баллонов и др.) с разливом АХОВ.

Таблица 5.1 Характеристика химических веществ по степени их опасности (ГОСТ 12007-76)

Примечание:

*−смотри дозовые критерии;

**−смотри критерии степени загрязнения окружающей среды (концентраций).

102

Характер аварий на ХОО зависит от способов хранения АХОВ:

−в резервуарах под давлением собственных паров (16–18 кг /см2);

−в изотермических хранилищах (искусственно охлажденных емкостях) при атмосферном давлении (сжиженные газы);

−в закрытых емкостях при температуре окружающей среды и давлении 0,7–30 кг /см2 (сжатые газы);

−в закрытых емкостях при атмосферном давлении и температуре окружающей среды (жидкости).

Наиболее опасным для населения и окружающей среды является авария на ХОО, где осуществляется хранение сжиженных газов под высоким давлением. В случае разрушении оболочки емкости АХОВ, содержащееся в ней под давлением, разливается и испаряется. Процесс продолжается до полного испарения вещества.

Испарение АХОВ

Весь процесс испарения условно можно разделить на три периода. Первый период – бурное испарение (максимум 3–5 мин) за счет

разности давлений в емкости и атмосфере. В это время испаряется наибольшее количества АХОВ и образуется первичное облако, которое поднимается вверх и переносится ветром на значительное расстояние.

Второй период – неустойчивое испарение АХОВ за счет перехода давления от максимального в емкости к атмосферному в окружающей среде и изменения теплосодержания жидкости при переходе в газовое состояние. Этот период характеризуется резким падением интенсивности испарения с одновременным понижением температуры жидкого слоя ниже температуры кипения.

Третий период – стационарное испарение разлипшегося АХОВ за счет тепла окружающего воздуха, которое может продолжаться часами и даже сутками. В этот период образуется вторичное облако, которое увеличивает концентрацию АХОВ на следе первичного облака и удерживает ее в течение всего времени испарения.

103

Первый период аварии является самым опасным и может продолжаться в течение 10 минут, когда испарение АХОВ происходит более интенсивно. Облако поднимается на высоту до 20 метров и распространяется вглубь территории по направлению ветра от 0,5 до 1 км. На этом этапе процесс формирования и направление движения облака предсказать, руководствуясь только метеорологическим условиям, практически невозможно.

Разрыв оболочки изотермического хранилища

Вслучае разрыва оболочки изотермического хранилища и последующего разлива большого количества АХОВ различают следующие периоды:

− нестабильного испарения; − стационарного испарения.

Впервичном облаке содержится не более 3–5 % испарившегося вещества. Образуется в основном вторичное облако.

Разрушение хранилища с высококипящими жидкостями

При разрушении хранилища с высококипящими жидкостями первичное облако не образуется, т.к. испарение жидкости происходит по стационарному процессу и зависит от физико-химических свойств АХОВ и температуры окружающей среды. При такой аварии подвергаются опасности люди, которые находятся непосредственно в зоне объекта.

Пары, газы и не оседающий аэрозоль могут распространяться на большие расстояния, что существенно увеличивает масштабы опасности. При этом образуется зона химической опасности (рис. 5.3), включающая очаг и территорию химической опасности, на которой после аварии на ХОО (или применения химического оружия) распространилось и находится ОХВ.

В пределах зоны химической опасности создается опасность химического поражения людей, животных и растений, здесь находятся

объекты защиты от химического поражения, для ко торых проводятся различные мероприятия.

104

Внешние границы зоны химической опасности определяются по величине пороговой концентрации (ПК) АХОВ при ингаляционном воздействии на человека. Размеры и конфигурация зоны химической опасности зависят от скорости ветра в районе аварии, а также от эквивалентного количества АХОВ на ХОО (табл. 5.2, 5.3), [9].

Рис. 5.3. Зона химической опасности

Таблица 5.2

Конфигурация зон проведения мер по защите населения

Фактические размеры зоны химической опасности определяются с помощью приборов, систем и средств контроля химической обстановки.

105

Критерии химического загрязнения окружающей среды

К критериям химического загрязнения окружающей среды относятся:

−критерии опасных химических веществ (АХОВ);

−критерии степени загрязнения окружающей среды;

−дозовые критерии для оценки возможного поражения населения в зонах загрязнения.

Критерии опасных химических веществ (АХОВ)

1. Физико-химические свойства:

−агрегатное состояние (твердое, жидкое, газообразное, аэрозольное);

−плотность, кг/м3;

−температура кипения, °С;

−растворимость в воде и других растворителях.

2.Токсичность. Основной критерий ОХВ. Определяет способность оказывать вредное воздействие на организм человека (степень ядовитости). Характеризуется токсической дозой, мг/с, г/с, м3/с и т.д. Токсодоза (ТД) – количество вещества в единице объема или массы, вызывающее определенный токсический эффект в зависимости от вида вещества и пути его проникновения в организм человека (ингаляционном, пероральном или резорбтивном).

3.Класс опасности. Определяется по наименьшему показателю предельной допустимой концентрации в воздухе, мг/м3:

1класс - чрезвычайно опасные (менее 0,1);

2класс - высоко опасные (0,1 – 1);

3класс - умеренно опасные (1,1 – 10);

4класс - малоопасные (более 10).

4.Быстродействие, с, мин. Время, в течение которого человек начинает ощущать наличие в среде ОХВ.

5.Стойкость Т, ч. Время продолжительности сохранения поражающих свойств опасного химического вещества в данной среде.

При Т> 1ч - ОХВ стойкое, Т <1ч - ОХВ нестойкое.

106

Критерии степени загрязнения окружающей среды (концентрации)

1. Предельно допустимая концентрация (ПДК), мг/м3, г/м3. Максимальное количество ОХВ в элементах среды в единице объема или массы, которое при постоянном воздействии на человека в течение определенного времени, не оказывают патологических изменений

ворганизме.

2.Индекс загрязнения окружающей среды (ИЗС), мг/м3, г/м3. Комплексный показатель загрязнения среды (атмосферы, воды), рассчитанный по сумме основных загрязнителей на данной территории:

где Сi – фактическая концентрация i-го вещества;

ПДКi – предельно допустимая концентрация i-го вещества; n - количество ОХВ определяемого ИЗС (n>1).

3.Пороговая концентрация (ПК), мг/м3, г/м3. Количество вещества в единице объема или массы, при котором ощущаются первые признаки токсического воздействия его на организм человека. ПК является показателем границы зоны загрязнения ОХВ.

4.Предел переносимости, мг/м3, г/м3. Количество вещества в единице объема или массы, при котором человек в зоне загрязнения может выдержать определенное время без устойчивого поражения.

5.Средняя смертельная концентрация, мг/м3, г/м3. Количество вещества в единице объема или массы, которое может вызвать летальный исход у 50% пораженных при двух-четырех часовом ингаляционном воздействии.

Дозовые критерии

1. Средняя пороговая токсодоза PC 50, PD50, мг/м3, г/м3. Токсодоза, вызывающая начальные симптомы поражения у 50% населения в зоне загрязнения.

107