1.5 Аварийно химически опасные вещества (АХОВ). Аварии на химически опасных объектах (ХОО). Основные характеристики зон химического заражения. Оценка химической обстановки.

А) Общие сведения об АХОВ.

Современное производство не может успешно развиваться без продуктов химии. В настоящее время используется более 6 млн. химических веществ и каждый год добавляется от 200 до 1000 новых химических веществ, причем 90% из них органического происхождения, подавляющее количество которых токсично. Мировое производство органических веществ неуклонно растет и, например, в 50-м году составляло 7 млн. тонн, в 70-м – 63 млн. тонн, а в 85-м году – 250 млн. тонн.

Специалисты Международного регистра из всего количества потенциально токсичных веществ в первую очередь собрали и проанализировали сведения о 500 самых массовых и самых токсичных химикатах. Для них в промышленной терминологии принято понятие “вредное вещество”, т.е. такое вещество, которое при контакте с организмом человека в случае аварии или нарушении правил эксплуатации может вызвать травмы, отравления и отклонения в состоянии здоровья людей, обнаруживаемых современными методами. В эту группу относят 107 химических токсичных веществ (ХТВ). Наиболее часто используются такие АХОВ: хлор, аммиак, сероводород, синильная кислота, окись углерода, окись этилена, сернистый ангидрид, фосген и др.( 35 наименований ХТВ). Они широко используются предприятиями химической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленностью, в переработке и хранении с/х продукции, в очистке и подготовке воды( на объектах хранения с/х продукции  до 150 тонн жидкого аммиака, на станциях водоподготовки – до 100 тонн жидкого хлора). Промышленность России насыщена ХОО. ХОО – это объект экономики, на котором используются, производятся или хранятся АХОВ. Их насчитывается  3000, вблизи которых проживает > 60 млн. человек. Эти предприятия имеют общий запас АХОВ > 1 млн. тонн. В европейской части страны сосредоточено:

• 85% химической и нефтехимической промышленности,

• 70% промышленности мин. удобрений,

• 70% производства пластмасс,

• 85% производства химич. волокна.

ГОСТ Р22.9.05-95 – под аварийно химически опасным веществом (АХОВ) следует понимать опасное химическое вещество, применяемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (разливе) которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах).

Все химически опасные объекты по степени их опасности подразделяются на три группы:

• ХОО 1 ст. опасности – это объекты, на которых хранится 250 тонн хлора и более;

• ХОО 2 ст. опасности – от 50 до 250 тонн хлора;

• ХОО 3 ст. опасности – от 0.8 до 50 тонн хлора.

Для пересчета степени опасности на другие АХОВ вводится коэффициент эквивалентности.

к_экв= ,

Г_хл – глубина распространения облака хлора, км;

Г_ахов -- глубина распространения облака АХОВ, км.

Г_ахов=5.42 , км

I_{ct пор} – средняя пороговая ингаляционная токсическая доза, мгмин / л.

Токсичность – способность химического вещества нарушать процессы в организме человека – дыхание, деятельность нервной системы, кислородный обмен, энергетические процессы в клетках и тканях.

Значения коэффициента эквивалентности

АХОВ по отношению к 1 т хлора.

Наименование АХОВ	Кэкв
Аммиак	10
Сероводород
Диметиламин
Окись углерода	12
Сернистый ангидрид	30
Дихлорэтан
Концентрат соляной кислоты	40
Окислы азота	6
Синильная кислота	2
Фосген	0.75

Следовательно , 1 т хлора по токсичности эквивалентна 10 т аммиака, 2 т синильной кислоты, 0.75 т фосгена и т.д.

По агрегатному состоянию АХОВ подразделяются на три группы:

1 группа – газы ( фосген, сернистый газ, хлор, аммиак, окислы азота, сероводород);

2 группа – жидкости с температурой кипения менее 100С ( дихлорэтан, хлорпикрин, дифосген, син.кислота, нитро- и аминосоединения);

3 группа – жидкости с температурой кипения более 100С ( дымящие кислоты, серная, азотная, соляная кислота, хлорсульфеновая, сернистая и пиросерная ).

По степени токсичности при ингаляционном и перроральном путях поступления в организм человека АХОВ можно разделить на шесть групп:

• органические и неорганические соединения мышьяка, ртути, цинка и т.д.;

• вещества, содержащие цианогруппу (синильная кислота и её соли, органические изоционаты);

• соединения фосфора, фтороорганические соединения;

• галогены ( хлор, бром);

• кислоты, щёлочи, спирты.

Особую группу составляют пестициды и фунгициды:

• фосфороорганические соединения (карбофос, хлорофос);

• карбонаты (севин, карбтион);

• хлороорганические соединения (ДДТ, гексахлоран).

АХОВ хранят и перевозят в ёмкостях в виде жидкостей или сжиженных газов под давлением собственных паров 6 –18 кгс/см² (600 – 1800 кПа) и сжатых газов под давлением 0.7 – 30 кгс/см² (70 – 3000 кПа).

Форма и тип емкостей для хранения АХОВ выбираются исходя из масштабов производства. Наиболее широкое распространение в настоящее время полу чили емкости цилиндрической формы и шаровые резервуары. Вместимость резервуаров бывает разной. Хлор, например, хранится в емкостях вместимостью от 1 до 1000 т; аммиак – от 5 до 30000 т; синильная кислота – от 1 до 200 т; окись углерода, двуокись серы – от 1 до 100.

Способ хранения АХОВ во многом определяет их поведение при авариях(вскрытии, повреждении, разрушении оболочек резервуаров).

Для характеристики токсичности АХОВ используются следующие понятия:

Пороговая концентрация – наименьшее количество ХТВ , которое может вызвать первичные устойчивые признаки поражения

С_пор – [мг/л, г/л³]

Предел переносимости – это максимальная концентрация , которую человек может выдержать определённое время без устойчивого поражения. В качестве предела переносимости используется

ПДК – [мг/л, г/л³]

При оценке эффективности поражающего воздействия АХОВ используют такие предельно – допустимые концентрации:

ПДК (м. р.) – максимальная разовая концентрация;

ПДК (р. з.) – рабочей зоны;

ПДК (с. с.) – среднесуточная в атмосферном воздухе населенных пунктов.

Токсическая доза (токсодоза) определяется как произведение концентрации АХОВ в данном месте зоны химического заражения на время пребывания человека в этом месте без средств защиты органов дыхания. Для оценки токсилогических свойств и последствий действия на организм человека применяют следующие токсодозы:

-средняя пороговая ингаляционная (СПИТ) – количество АХОВ, вызывающее при попадании в организм через органы дыхания начальные симптомы поражения у 50% пораженных (ед. изм. мг. мин/л);

-средняя смертельная ингаляционная(ССИТ) – количество АХОВ, вызывающее при попадании в организм через органы дыхания смертельный исход у 50% пораженных (ед. изм. мг. мин/л);

-средняя смертельная кожно–резорбтивная (ССКРТ) – количество жидкого вещества, вызывающее при попадании на кожу смертельный исход у 50% пораженных (ед. изм. мг/кг).

Используя понятия ПДК и токсической дозы были установлены последствия токсикологического воздействия АХОВ на организм человека.

Таблица

Наименование АХОВ	ПДК, мг/м3	Токсодозы, мг.мин/л		Последствия воздействия на организм человека
		СПИТ	ССИТ
Хлор	0,1(м.р.)	0,3	6,0	Сильное возбуждение, боль в груди, отдышка, отек легких, потеря сознания.
Аммиак	0,2(м.р.)	5,0	150,0	Раздражение слизистой оболочки глаз, органов дыхания, ожог кожи.
Метилмеркаптан	9х10-6 (м.р.)	1,7	1700,0	Головная боль, тошнота, рвота, судороги.
Окись этилена	1,0(м.р.)	41,0	100,0	Головная боль, головокружение, краснота кожи и глаз, нарушение координации.
Сернистый ангидрид	0,05(с.с.)	1,8	70,0	Боль в глазах, слезотечение, жжение, потеря сознания, судороги.
Синильная кислота	1,1х10-2(с.с.)	1,5х10-2	2,0	Металлический привкус во рту, тошнота, рвота, судороги, паралич дыхания.
Сероводород	0,01(р.з.)	5,0	16,0	Головная боль, першение в горле, кашель, удушье, судороги, потеря сознания.

По признакам своего поражающего проявления АХОВ можно разделить на следующие группы:

-удушающего действия(фосген, хлор, хлористый водород, хлорникрин и др.);

-общеядовитого действия(хлорциан, цианистый водород, этиленхлоргидрин и др.);

-удушающего и обще ядовитого действия (акрилонитрил, аммиак, азотная кислота, окислы азота, сернистый ангидрид, сероводород, фтористый водород и др., способные вызвать токсический отек легких или нарушить энергетический обмен в организме);

-нейротронных ядов (сероуглерод, фосфорорганические соединения и др.), нарушающие состояние нервной системы;

-ухудшающего и нейтронного действия (аммиак, сернистый водород и др.), вызывающие при ингаляционном поражении токсический отек легких и тяжелое поражение нервной системы;

-метаболические яды (окись этилена, хлор, фосфген и др.), способые нарушить обмен веществ.

Характеристика зоны химического заражения.

При разрушении (повреждении) емкости технологических линий или транспортных систем с АХОВ образуются зоны химического заражения (ЗХЗ).

ЗХЗ при разливе АХОВ включает участок разлива и территорию, в пределах которой распространились пары АХОВ в поражающих концентрациях. В зависимости от количества выброшенного ОВ в зоне заражения могут быть один или несколько очагов химического поражения.

При разрушении емкости давление над жидкими веществами падает до атмосферного, вещество вскипает ( хлор, аммиак) и происходит бурный выброс газа (пара) на высоту 20-40 метров.

Облако, образовавшееся в момент разрушения емкости, называют первичным. Оно распространяется на большие расстояния, но объект проходит за 20-30 мин.

Оставшаяся часть жидкого АХОВ разливается и испаряется, образуя вторичное облако, распространяющееся на небольшие расстояния. На объект, где произошла авария, это облако действует длительное время, пока не испарится все ОВ.

Р ис. Схема зоны химического поражения.

Зона химического заражения характеризуется следующими параметрами:

Глубиной распространения облака зараженного воздуха (ОЗВ) (первичного и вторичного), шириной зоны, площадью зоны химического заражения.

Поведение облака АХОВ в воздухе зависит от его плотности по отношению к воздуху, концентрации, скорости приземного ветра ( до 20 40 м над поверхностью земли) и вертикальной устойчивости атмосферы.

Например, хлор ( =1.56 г/см³), сернистый ангидрид (=1.46 г/см³) тяжелее воздуха, поэтому их облако распространяется по ветру прижимаясь к земле. Глубина распространения растет при увеличении концентрации ОВ и скорости ветра. В городах ( вследствие нагревания домов и строений) наблюдается распространение ОЗВ по магистральным улицам от периферии к центру. Это способствует проникновению ОЗВ во дворы, тупики и увеличивает опасность поражения людей.

Некоторые АХОВ имеют следующие особенности: взрывоопасны ( окислы азота, аммиак, гидразины), пожароопасны ( хлор, фосген).

При пожарах образуются новые химические токсические вещества: при горении серы выделяется сернистый ангидрид; полиуретана – синильная кислота (цианистый водород);герметика – фосген, окись углерода.

Таким образом , авария на ХОО может носить комплексный характер и сопровождаться пожарами, взрывами и химическими заражениями местности и воздуха. Масштабы заражения ОВ в зависимости от их физико-химических свойств и агрегатного состояния (жидкость, газ) рассчитываются по первичному и вторичному облаку. Сжатые газы дают только первичное облако, сжиженные газы образуют первичное и вторичное облако.

Угловые размеры ЗХЗ ₁ и ₂ , определяющие конфигурацию зоны, зависят от количества АХОВ , степени вертикальной устойчивости воздуха и скорости приземного ветра:

При V<0.5 м/c зона имеет вид окружности (=360);

При V=0.6-1 м/с зона имеет вид полуокружности (=180);

При V=1-2 м/с - =90 ( сектор с углом при вершине 90, в пределах которого возможно распространение ОЗВ с вероятностью 0.9);

При V>2 м/с - =45 .

На масштабы ЗХЗ сльное влияние оказывают: количество АХОВ , метеоусловия ( скорость приземного ветра , степень вертикальной устойчивости атмосферы, температура воздуха и почвы и т.д.), рельеф местности , характер растительности и характер расположения емкостей с АХОВ.

В зависимости от времени суток и скорости приземного ветра различают три степени ( или типа) вертикальной устойчивости воздуха (атмосферы):

1.t_нс<t_вс. Ночное время , V=0.5-4.0 м/с. возникает состояние атмосферы, называемое инверсией. Возникает за 1 час до захода солнца и разрушается в течение 1 часа после его восхода. Способствует его сохранению высокой концентрации АХОВ в ОЗВ и распространению на большие расстояния.

2. t_нс=t_вс. в слое воздуха до 30 м. V>4.0 м/с. днем и ночью. При большой облачности ( пасмурная погода). Такое состояние атмосферы называют изотермией. С ОЗВ происходит тоже, что и при инверсии.

3. t_нс>t_вс. дневное время, ясный малооблачный день, V=0.5-4.0 м/с. такое состояние атмосферы называют конвекцией. Происходит интенсивное перемешивание слоев воздуха, пары ОВ рассеиваются, концентрация его уменьшается.

аспространения ОЗВ при инверсии будет примерно в 5 раз больше, а при конвекции – в 5 раз меньше, чем при изотермии.

Глубина распространения ОЗВ на закрытой местности ( в населенных пунктах со сплошной застройкой, в лесных массивах) будет примерно в 3.5 раза меньше, чем на открытой при соответствующей степени вертикальной устойчивости воздуха и скорости ветра.

Для заглубленных или обвалованных емкостей глубина распространения облака уменьшается в 1.5 раза. (см.рис.)

Р ис. Способы расположения емкостей с АХОВ.

1	Время, координаты места аварии
2	Тип и количество АХОВ
3	Характер расположения емкости
4	Токсикологические характеристики АХОВ
5	Степень укрытия и защищенности людей

Метеоданные
1	Скорость и направление приземного ветра
2	Разность температур на высотах 5О и 200 см.: t=t50-t200
3	Степень вертикальной устойчивости атмосферы.

1	Топографические условия местности
2	Характер застройки насел, пункта
3	Характер растительности

Приложения
1. График для оценки степени ВУВ по метеоданным.	5. Таблица поправочных коэффициентов учитывающих время испарения АХОВ.
2. Таблица поправочных коэффициентов для учета влияния скорости ветра на глубину распространения ОЗВ.	6. Таблица возможных потерь людей от АХОВ в ОПХ, %.
3. Таблица средних скоростей переноса ОЗВ воздушным потоком.	7. Ориентировочный % пораженных при отсутствии СИЗ.
4. Таблица времени испарения АХОВ при v=1м/с	8. Глубина распространения облака АХОВ на открытой местности, км.

Наименование АХОВ	Ср порог.ингал. токсич. ингал. токсич. Ic t50 доза, мгмин/л.
Хлор, фосген, диметиламин.	0.3
Синильная кислота, хлорциан	1,110-2
Сероводород	50
Аммиак	5.0
Сернистый ангидрид, соляная кислота конц-я	1.8
Хлорпикрин	0.01
Двуокись азота, азотная кислота конц-я	1,5

1	Размеры и площадь химического заражения (Г,Ш,S)
2	Время подхода ОЗВ к определенному рубежу
3	Время поражающего действия АХОВ
4	Возможные потери людей.

1	По приложению 4 определим время испарения АХОВ при v=1 м/с. (tт)
2	По приложению 5 найдем поправочный коэффициент для известной скорости ветра (Кv)
3	Время поражающего действия АХОВ будет равно произведению значений, найденных по п.п. 1 и 2. tпор=tтKv,ч.

Для аибольшего распространения АХОВ

(хлор, аммиак, фосген и т.д.)

Для необваловонной ёмкости t_исп,  1.5ч. (при v=1м/с)

Для обваловонной ёмкости t_исп,  22ч. (при v=1м/с)

Пример:

Условие:

Пример:

Химическая авария произошла на шородском холодильном комбинате.

Разрушена необвалованная ёмкость, содержащая 100т аммиака.

Комбинат расположен на расстоянии 12км от района города, где проживает 2800 чел.

Метеоданные: разность температур на высоте 50 и 200см t=-0/8; v=3м/с.