Лекция № 3 Техногенные опасности и их последствия. Типология аварий на потенциально опасных объектах.

3.1. Пожарная безопасность

3.2. Радиационная безопасность.

3.3. Химическая безопасность.

В эпоху промышленной революции, когда пар и электричество позволили многократно усилить технические возможности человека: передвигаться по земной поверхности и создавать мировое хозяйство, углубиться в земную кору и океаны, подняться в атмосферу, создать много новых веществ, появилась техносфера. Возникли процессы, не свойственные биосфере: получение металлов и других элементов, производство энергии на атомных электростанциях, синтез органических веществ, не существующих в биосфере.

В связи с использованием все больших энергетических мощностей люди вынуждены концентрировать энергию на небольших участках, причем зачастую в пределах городов и других видов населенных пунктов. Идет пространственная концентрация синтетических химических соединений (их число достигло 400 тысяч), большая часть которых ядовита. Вследствие этого резко возросло загрязнение окружающей среды, уничтожения лесов, опустынивания; возросло число людей, погибших в результате аварий на производстве и транспорте.

Аварии, вызванные нарушением эксплуатации технических объектов, начали по своим масштабам носить катастрофический характер уже в 20-30 годы ХХ века. Влияние таких аварий иногда переходит границы государств и охватывает целые регионы. Неблагоприятная экологическая обстановка, вызванная этими авариями может сохраняться от нескольких дней до многих лет. Ликвидация последствий таких аварий требует больших средств и привлечения многих специалистов.

Авария - это выход из строя машин, механизмов, устройств, коммуникаций, сооружений вследствие нарушения технологии производства, правил эксплуатации, правил безопасности, ошибок, допущенных при проектировании, строительстве, а также вследствие стихийных бедствий. Источником аварии могут быть транспортные средства, заводы, отсталые технологии, устаревшее оборудование электростанций, АЭС.

Согласно размерам и причиненным вредом различают: легкие, средние, тяжелые и особо тяжелые аварии. Особенно тяжелые аварии приводят к большим разрушениям и сопровождаются большими жертвами.

Анализ последствий аварий, характера их влияния на окружающую среду обусловил распределение их по видам. Виды аварий, которые встречаются чаще всего:

- пожары и взрывы;

- аварии с выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду;

- аварии с истоком сильнодействующих ядовитых веществ (аммиака, хлора, серной и азотной кислот, угарного газа, сернистого газа и других веществ);

- аварии на транспорте и другие.

Особенно тяжелые аварии могут привести к катастрофам.

Катастрофа - это крупномасштабная авария, которая приводит к тяжелым последствиям для человека, животного и растительного мира, изменяя условия среды обитания. Глобальные катастрофы охватывают целые континенты, и их развитие ставит на грань существования всю биосферу.

3.1. Пожарная безопасность

Пожар – это неконтролируемое горение, сопровождающееся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей. Пожар, погашена в самой начальной стадии развития, называется загоранием. Пожары наносят большой материальный ущерб. Причины пожаров: неосторожное обращение с огнем, несоблюдение правил эксплуатации, самовозгорание веществ и материалов, разряды статического электричества, грозовые разряды, поджоги. В зависимости от места возникновения различают пожара: - на транспортных средствах, - степные и полевые, - подземные в шахтах и ​​рудниках, - торфяные и лесные, - в зданиях и сооружениях (внешние и закрытые). Пространство, охваченный пожаром, условно делят на 3 зоны: зона активного горения (очаг), тепловое воздействие, задымление. Основной характеристикой, характеризующей разрушающее действие пожара, является температура, развивающаяся при горении. В жилых домах и общественных зданиях температуры внутри помещений достигает 800 – 900⁰С, но распределяются неравномерно. Высокие температуры возникают при наружных пожарах и в среднем составляют 1200 – 1300⁰С. Тепло, образующееся в зоне горения, выделяется в окружающую среду в процессе конвекции, лучистого теплообмена и теплопроводности. Огонь окружает зона теплового воздействия, то есть территория, на которой температура воздуха и газообразных продуктов сгорания не менее 80 ⁰С. Зона задымления состоит из азота, кислорода, оксида углерода, углекислого газа, паров воды, тепла и других веществ. Многие продукты, входящие в состав дыма, обладают повышенной токсичностью, особенно токсичны продукты горения полимеров. Иногда продукты неполного сгорания, например СО, могут образовывать с кислородом взрывоопасные смеси. Прекращение горения достигается: - действием на горячие поверхности охлаждающих средств, тушат огонь (вода, химические и воздушно-механические пены, углекислый газ, азот, порошки, водяной пар); - разбавлением гарючих веществ или воздуха, поступающего в зону горения, негорючими парами или газами; - созданием между зоной горения и горючим материалом изолирующего слоя из средств, гасят огонь. Мероприятия по пожарной безопасности подразделяются на пожарную профилактику и тушение пожаров (с помощью стационарных установок, пожарных автомобилей, поездов, кораблей, мотопомп, огнетушителей). Под взрывом понимают процесс освобождения большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий интервал времени. В результате взрыва вещество превращается в очень нагретый газ с очень высоким давлением. Образовавшийся газ с большой силой действует на окружающую среду, вызывая его движение. Рожденный волной давление называется взрывной волной. По мере удаления от места взрыва механическое воздействие взрывной волны ослабевает. Когда теплота, выделившаяся не успевает отводиться за пределы взрывчатого вещества, развивается процесс химического разложения, который самоприскорюеться. Этот химическое разложение называют тепловым взрывом (взрывы химических взрывчатых веществ). Когда химическое превращение распространяется по взрывчатому веществу последовательно от одного слоя к другому в виде волны, причем передний фронт такой волны, движущейся с большой скоростью, представляет собой ударную волну – резкий (скачкообразный) переход вещества из исходного состояния в состояние с очень высоким давлением и температурой и сопровождается быстрым выделением энергии, называется детонацией. Детонационные волны распространяются со скоростью, превышающей скорость звука в исходном веществе. Например, скорость волны в твердом взрывчатке составляет несколько километров в секунду. Тонна такого твердого вещества может превратиться в густой газ с очень высоким давлением с 10-4 с. Давление при этом в создаваемых газах может достигать нескольких сотен тысяч атмосфер. Действие взрыва может быть усилено в определенном направлении за счет предоставления взрывчатом веществе специальной формы (кумулятивный эффект). К взрывам, связанных с фундаментальным превращениями веществ, относятся ядерные взрывы. Ядерный взрыв сопровождается преобразованием атомных ядер исходного вещества в ядра других элементов, которое сопровождается высвобождением энергии связи элементарных частиц (протонов и нейтронов), входящих в состав атомного ядра. Во время деления всех ядер, содержащихся в 50 г урана или плутония, освобождается такое же количество энергии, как и при детонации 1000 т тринитротолуола. Существует другой тип ядерной реакции – реакция синтеза легких ядер, сопровождающееся выделением большого количества энергии. Силы отталкивания одноименных электрических зарядов препятствуют протекания реакции синтеза. Энергия, необходимая для синтеза температур достигается при ядерном взрыве урана или плутония. Таким образом, если поместить в одном и том же устройстве вещества делятся, и изотопы водорода, то может быть осуществлена ​​реакция синтеза, результатом которой будет взрыв огромной силы. При синтезе ядер дейтерия (изотопа водорода) высвобождается энергия почти в три раза больше, чем при делении такой же массы урана. Процесс синтеза, протекающий при высокой температуре, называют термоядерной реакцией. Существуют взрывы, в которых энергия выделяется подводится извне. Примером такой энергии являются электрические разряды и лазерное излучение. Одним из видов взрыва есть процесс быстрого высвобождения энергии происходит в результате разрушения оболочки, которая содержит газ с высоким давлением (например, взрыв баллона со сжатым газом). Взрыв может произойти при столкновении твердых тел, движущихся навстречу друг другу с большой скоростью. Во время столкновения кинетическая энергия тел переходит в теплоту в результате распространения по веществу мощной ударной волны, возникающей в момент столкновения. Скорость относительного сближения тел, необходима для того, чтобы в результате столкновения вещество полностью превратилось в пару, измеряется десятками километров в секунду. Давление, при этом развивается, составляет миллионы атмосфер. В природе происходит много явлений, которые сопровождаются взрывами: молнии, извержения вулканов, падения на землю крупных метеоритов – все это примеры взрывов. Тунгусский метеорит (1907р.) вызвал взрыв, эквивалентный по выделенной энергией 10⁷ т тринитротолуола. Еще больше энергии высвободилось в результате взрыва вулкана Кракатау (1883). Огромными по масштабу взрывами являются хромосомные вспышки на Солнце. Энергия, выделяющаяся при этом, колоссальная – 10¹⁷ Дж. Характер гигантских взрывов, происходящих в космическом пространстве, имеют вспышки новых звезд. Во время этих вспышек выделяется энергия 10³⁸ -10³⁹ Дж. Такая энергия излучается Солнцем за 10 – 100 тыс. лет. Еще мощнее взрывы представляют собой вспышки сверхновых звезд, при которых высвобождается энергия около 10⁴³ Дж. Взрывы бывают: народно-хозяйственные, военные, научно-исследовательские и т.д.. Опасность представляют неконтролируемые взрывы. Взрывы и их последствия - пожары - происходят на объектах, которые производят взрывоопасные и химические вещества. При горении многих материалов образуются высокотоксичные вещества, от действия которых люди гибнут чаще, чем от огня. Раньше при пожарах выделялся в основном угарный газ. Но в последние десятилетия горит много веществ искусственного происхождения: полистирол, полиуретан, винил, нейлон, поролон. Это приводит к выделению в воздух синильной, соляной и Муравьиная кислота, метанола, формальдегида и других высокотоксичных веществ. Наиболее взрыво-и пожароопасные смеси с воздухом образуются при утечке газообразных и сжиженных углеводородных продуктов метана, пропана, бутана, этилена, пропилена и др. За последнее десятилетие от трети до половины всех аварий на производстве связано со взрывами технологических систем и оборудования: реакторов, емкостей, трубопроводов и т.п.. Пожары на предприятиях могут возникать также вследствие повреждения электропроводки и машин, находящихся под напряжением, отопительных систем. Определенный интерес (относительно причин возникновения) могут иметь данные официальной статистики, основанные на проведенных в США исследованиях 25 тысяч пожаров и взрывов:

• неисправность электрооборудования - 23%;

• курение в неположенном месте - 18%;

• перегрев вследствие трения в неисправных узлах машин - 10%;

• перегрев горючих материалов - 8%;

• контакты с горючими поверхностями из-за неисправности котлов, печей, дымоходов - 7%;

• контакты с пламенем, воспаление от пламени водки - 7%;

• воспаление от горючих частиц (искры) от установок и оборудования для сжигания - 5%;

• самовозгоранию горючих материалов - 4%,

• зажигания материалов при резке и сварке металла - 4%. Более 63% пожаров в промышленности обусловлено ошибками людей или их некомпетентностью. Когда предприятие сокращает штаты и бюджет аварийных служб, снижается эффективность их функционирования, резко вырастает риск возникновения пожаров и взрывов, а также уровень человеческих и материальных потерь.