Чрезвычайные ситуации химического характера

Зоной (очагом) ЧС химического характера называ­ют территорию, в пределах которой в результате выбро­са опасных химических веществ (ОХВ) или применения химического оружия происходит массовое поражение людей, животных и растительности.

Сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ) — это наиболее опасные (1,2 класс токсичности) для человека и окружающей среды вещества, входящие в атмос­феру при авариях на производстве и транспорте (34 наи­менования). Источниками СДЯВ являются химическая, нефтегазовая промышленность, а также предприятия по производству пластмасс, удобрений, целлюлозы, водо­очистные и холодильные установки. Объекты экономи­ки по степени химической опасности (т. е. по количе­ству людей, попадающих в зону химического заражения) делятся на 4 класса: 1 класс (> 75 тыс. человек); II — 40-75 тыс. человек; III — < 40 тыс. человек; IV — зона заражения в пределах санитарно-защитной зоны.

По физиологическому воздействию на организм че­ловека СДЯВ делят на 7 групп: удушающие с прижига­ющим эффектом (хлор, фосген); общеядовитые (окись углерода, синильная кислота); удушающе-общеядови­тые (сероводород, сернистый ангидрид, окислы азота); нейротропные (ртуть, фосфорорганические, гентил, се­роводород); метаболические яды (окись этилена), уду­шающе нейротропные (аммиак); наркотические (фор­мальдегид, хлористый метил); нарушающие обмен веществ (диоксин).

Способность СДЯВ поражать человека называют ток­сичностью. Количественно токсичность оценивается ток­сической дозой (Д) Д = с • t мг.мин/л, где с — концент­рация, мг/л (м³), t — экспозиция, мин. Различа­ют пороговую, поражающую и смертельную токсодозы. (Дпораг, Дпу Дсм)- При ингаляционном поражении приме­няют: средне-смертельную Cteo и средне-выводящую из строя (потеря трудоспособности) токсодозу, ICt₅o и сред­не-пороговую (начальные признаки поражения) токсо­дозу PCtgo, вызывающие соответственно смерть, пора­жение или признаки поражения у 50% людей. Степень воздействия СДЯВ кожно-резорбтивного действия оце­ниваются средней токсодозой ЪД₅о, ВДбо» РДбо, выра­женной в количестве вещества на единицу массы чело­века (мг/кг). Концентрации и ПДК используются для оценки химической безопасности производства в повсед­невных условиях, токсодозы — в аварийных (чрезвы­чайных) ситуациях. Поражающие (пороговые) токсодо­зы наиболее распространенных СДЯВ: хлора, фосгена, синильной кислоты, сернистого ангидрида и аммиака

соответственно равны 1 (0,6); 1,2 (0,2); 1,2 (0,6); 24 (1,8) 60 (18) мг • мин/л.

Формирование очага химического поражения зави­сит о'г метода хранения, количества и типа СДЯВ, ме­теоусловий, характера местности, расстояния до жилой зоны. СДЯВ хранятся в резервуарах под давлением, изо­термических резервуарах (при низкой температуре) и температуре окружающей среды.

При аварийном выбросе вещества образуется первич­ное или вторичное облако, либо сразу то и другое. Пер­вичное облако образуется в результате мгновенного пере­хода в атмосферу части СДЯВ; вторичное — при испарении после разлива СДЯВ. Только первичное облако образует­ся, если СДЯВ представляет собой газ (СО, NH₃); только вторичное, когда СДЯВ — высококипящая жидкость (геп-тил). Оба облака образуются, если вскрывается изотерми­ческий резервуар. Проведение облака СДЯВ в воздухе зависит от его плотности по отношению к воздуху, кон­центрации и СВУА. Хлор, сернистый ангидрид тяжелее воздуха, поэтому и облако распространяется по ветру, прижимаясь к земле (у аммиака наоборот). Первичное облако распространяется дальше, чем вторичное, но дей­ствует кратковременно — в момент прохождения через объект. Продолжительность действия вторичного обла­ка определяется временем испарения и устойчивостью атмосферы, но концентрация СДЯВ в 10-100 раз ниже, чем в первичном облаке. В городах наблюдается распро­странение облака по магистральным улицам к центру, проникая во дворы, тупики. Некоторые СДЯВ взрывоо­пасны (окислы азота, аммиак); пожароопасны (фосген, хлор); при горении могут давать более опасные вторич­ные вещества (сера — сернистый ангидрид; пластмассы — синильную кислоту; герметики — фосген и т. д.). Для выявления целесообразных действий по защите от СДЯВ производится прогнозирование и оценка химической об­становки, которая включает:

1) Определение исходных данных (объем хранилища СДЯВ, V, м³; физико-химические свойства вещества; время после аварии, N_A, час, расстояние до объекта, L).

2) Определение размеров района аварии (R_A)*« - для низкокипящих СДЯВ:

R_A = 50^/Qo, m;

- для высококипящих:

R_A = 25yjQ₀,-m;

где Qo — количество вылившегося вещества, т.

3) Определение степени вертикальной устойчивости атмосферы СВУА. Различают инверсионно-нисходящие потоки воздуха, способствующие увеличению концент­рации СДЯВ в приземном слое; конвекцию — восходя­щие потоки воздуха, рассеивающие облако; изотермию — безразличное состояние атмосферы, наиболее часто встре­чающееся в реальных условиях, СВУА = / (V_e, облачно­сти, времени суток). Определяется по таблицам [III. 9].

4)Выбор и определение поправочных коэффициен­тов, учитывающих: условия хранения (К\ = 0,01-0,2); физико-химические свойства (К% = 0,02-0,06); токсодозу (#з ⁼ 0,01-3,0); скорость ветра (#₄ ~ 1^-4); метеоусловия для первичного облака (fC₅ ^ae 1; 0,23; 0,08); время после аварии (#6 ⁼ 1-3); температуру воздуха (К₇ — 0,1 *1,0) и метеоусловия для вторичного облака (#₈ ⁼ 0,081 — ин­версия, 0,133 — изотермия, 0,235 — конвекция).

5) Определение количества выброшенного СДЯВ для сжатых газов и газопроводов:

^{Qo = pF; Qo =} 4o<r^[T]'

где р — плотность вещества, т/м³.

6) Определение эквивалентного количества СДЯВ, прошедшего в первичное и вторичное облако

Яэ1 = Ki х К₃ х К₅ х К₇ х Q₀; q

Q₃₂ = (1 - #i) x K₂ x K₃ х tf₄ х Я₅ х Kq x Я₇ -г^-2"^-»

ft-p

где h — высота слоя жидкости.

7. Определение глубины зоны возможного заражения первичным (fi) и вторичным (Гг) облаком. Полная глуби­на равна Г = Г' + 0,5Г", где Г\ Г" — наибольший и наи­меньший размеры первичного и вторичного облака.

8. Определение площади фактического и возможного заражения: в_ф = К₈ ■ Г² ■ N₄⁰'²; S_e = 8,75 • 10~³ • Г²ц> [км²], где ф — угловые размеры зоны заражения, град.

9) Определение времени подхода облака к объекту:

_{t B}i

*подх. тг '

п

где V_n _ скорость переноса облака (V_n = 1,5 -ь 2 V_e), км/ч.

10) Определение времени поражающего действия вто­ ричного облака: ,

_т = *'Р _М,

" |/ л' г ^l^^J

л₂ • л₄ • л₇

11) Нанесение зон заражения на карту:

• при V_e < 0,5 м/с зона заражения в виде круга, (р == 360°;

• при V_e = 0,6-1 м/с (ф щ 180°);

• К, = 1-2 м/с (ф - 90°);

• при V_e > 2 м/с (ф — 45°).

12) Определение возможных потерь производится по таблицам [III. 9] или аналитически:

• безвозвратные N_CM ~ N^ydc_M Qo [чел.],

• санитарные N_caH = (3 - 4) N_CM.

N^ydcM = 0,5 чел/т (фосген, хлор), N^ydj_M = 0,2 чел/т (сер­нистый ангидрид, сероводород).

Действия населения в зоне химического поражения

После передачи оповещения «Внимание всем! Хими­ческая опасность» и речевой информации о химической аварии население и персонал должны:

• использовать индивидуальные средства защиты: от хлора — противогазы ГП-5,7 или ватно-марлевые повязки, смоченные 2% раствором питьевой соды;

• от аммиака — противогазы ГП-5,7 с ДПГ-3, патрон защитный универсальный (ПЗУ), промышленные противогазы К, KB или ватно-марлевые повязки, смоченные 2% раствором лимонной кислоты;

• использовать убежище в режиме фильтровентиляции (для защиты от аммиака — режим полной изоляции);

• применить антидоты и средства обработки кожи;

• своевременно покинуть зону заражения, двигаясь пер­пендикулярно направлению ветра;

• после выхода из зоны заражения снять одежду и провести санитарную обработку;

• при нахождении в помещении: загерметизировать его, выключить газ, нагревательные приборы, на­деть СИЗ и слушать информацию штаба ГО ЧС.

ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ ПРИ ВЗРЫВАХ И ПОЖАРАХ

Все продукты, способные взрываться, подразделяют­ся на взрывчатые вещества — ВВ конденсированного типа (тринитротолуол, гексоген, динамит) и взрывоо­пасные вещества — Вв (газо-топливо-воздушные смеси, газы, пыли).

Поражающим фактором при взрывах ВВ является воздушная ударная волна (ВУВ) — (резкое сжатие воз­духа, двигающегося со сверхзвуковой скоростью). ВУВ характеризуется параметрами: избыточное давление (ДРф) и давление скоростного напора (ДР_СК)-

з/ТГ ъ{7л fi

до =95 — + 390^- + 1300~[кПа]; * R R² Я³

№_ск = 2,5 2 ГкПа].

ДР_ф + 720^{l J}

ДР_Ф определяет разрушающее, а ДР_СК — метательное, опрокидывающее действие ударной волны. Сила смеще­ния предмета:

Рем ~ С_х X S X ДР_Ск,

где С_х — коэффициент аэродинамического сопротивле­ния; S — площадь лобового сопротивления, м²; G — масса заряда, кг; R — расстояние от места взрыва, м.

При взрывах и пожарах образуются зоны ЧС.

Зоной ЧС при взрывах называют территорию, в пре­делах которой происходит поражение людей, животных, разрушаются или повреждаются здания и сооружения. Границей зоны ЧС взрывного характера принимают &Р_Ф > 10 кПа.

Размер зоны ЧС оперативно можно оценить зависи­мостью:

R = X$G [m],

где X —- коэффициент, характеризующий зоны слабых (X = 13,5 при ДРф= 10 кПа), средних (X = 8,2 при ДРф = 20 кПа), сильных (X = 6,4 при АР_Ф = 30 кПа) и полных разрушений (X = 4,7 при АР_Ф = 50 кПа).

Безвозвратные потери рассчитываются по формуле:

N_CM = P • G⁰'⁶⁶⁶,

где G — масса ВВ, т; Р — плотность населения, тыс. чел. /км².

Взрывы газовоздушных, топливовоздушных смесей (ГВС, ТВС) и пыли относятся к числу объемных. Они обладают рядом особенностей:

• образованием 3-х поражающих факторов: воздуш­ной ударной волны, теплового поля и зоны токсичес­кого задымления;

• зависимостью мощности взрыва от параметров окру­жающей среды (температуры, влажности, СВУА);

• для осуществления взрыва газов необходимо созда­ние концентрации в пределах нижнего и верхнего концентрационного предела;

• для пыли — нижнего предела.

Зона ЧС при объемных взрывах разделяется на 5 ра­диусов поражения:

I — радиус детонации (ДР™^ах = 1750 кПа)

R, =1,75$? [м],

II — радиус действия продуктов взрыва — огненно­ го шара (APJ£* s 315 кПа)

i?2 ⁼ l,7Ri;

ЛР_ф2 = 1300

III — радиус действия воздушной ударной волны

роо

АР_ф3 = , ₃ ' [кПа],

где .Кз — расстояние от центра взрыва, м. IV — радиус действия теплового поля

#₄ = (3,1-3,6) X #2 [М].

Тепловой импульс от взрыва ГВС на расстоянии Лз»

кДж/м²

U = J х t_ce,

где J — интенсивность теплового излучения, кДж/м² х с.

J = Q₀ x F x T,

Qo — удельная теплота пожара, кДж/м²; Т — про­зрачность атмосферы; Т — 1-0,058 In R₃;

угловой коэффициент взаимного расположения объекта и источника взрыва; t_ce ~ 0,45— 0,S5yG, [с] — продол­жительность существования огненной сферы (полусфе­ры); Qo = 1780-2200 кДж/м² (бензин); Q₀ - 2800 кДж/м² (смесь метана, пропана, бутана); Qo ⁼ 1300 кДж/м² (ма­зут), Qo = 260 кДж/м² (дерево).

V — радиус зоны токсического задымления можно рассчитать по R,³-*'²-

Кг V_e.K₂-D_m

где Кх — коэффициент шероховатости местности (от­крытая местность К\ — 1; городская застройка, лес Ki = 3,5); К_г — коэффициент СВУА (1; 1,5; 2); V_B — скорость ветра, м/с; D_m — токсическая доза вещества, мг. мин/л; G — масса ГВС в кг.

Безвозвратные потери людей ориентировочно опре­деляют по формуле

N_CM = ЗР х G⁰'⁶⁶⁶ [чел.].

Сравнивая эту формулу с формулой безвозвратных потерь при взрывах ВВ, можно сделать вывод, что взры­вы ГВС в 2-3 раза опаснее (по радиусу поражения) взры­вов ВВ.

Поражающее действие взрывов ВВ и Вв в атмосфере оценивается путем сравнения расчетных &Р_Ф и U_m с данными, представленными в таблице 54.

Взрывы ВВ и Вв в помещении наиболее опасны, т. к. в ограниченном пространстве АР_Ф = 30-40 кПа приво­дят к разрушениям объекта. Давление от взрыва Вв

формуле:

Степени разрушения, возгорания сооружений, объектов и поражения человека в зависимости от АРф и U

Наименование объекта	Степень разрушения при ЛРф, кПа
	Слабое	Среднее	Сильное
Многоэтажное кирпичное здание эт > 3	8-12	12-20	20-30 ,
Деревянное здание	6-8	8... 12	12...20
Грузовая машина	20-30	40-50	50-60
Резервуар ГСМ	10-30	30-50	50-100
	Тепловой импульс, приводящий к воспламенению, кДж/м2
Кроны деревьев	500-700
Кровля (рубероид)	530-800
	Степень поражения людей при АРф и Un
	Легкие	Средние	Тяжелые
Люди (открыто расположенные) - травмы - ожоги	20-40 80-100	40-60 100-400	60-100 кПа 400-600 | кДж/м2

в замкнутом объеме можно определить по уравнению состояния Менделеева-Клайперона:

М

где т — число г — молей, равное весу или массе газа, г, М — молекулярный вес,

R = 0,082

л ■ атм

г • моль • град

Т s 2300°К — температура горения газа, V — объем газа, л.

В реальных условиях расчет АР_Ф для углеводород­ных газов и их смесей производится по соотношению:

где G — масса газа (пара), кг; Q_v — удельная теплота взрыва, 50 х Ю³ кДж/кг; V_ce — свободный объем поме­щения, м³; Т₀ = 293°К.

При всех видах взрывов образуется поле осколков при разрушениях оболочки резервуаров, стен зданий и т. д.

Максимальную дальность разлета осколков опреде­ляют по соотношению:

где V₀ — начальная скорость полета осколков, вычисля­ется из уравнения:

где rj . р — коэффициенты участия Вв во взрыве и доля энергии взрыва, идущая на осколки (0,5; 0,4); М. — масса оболочки заряда; М — масса заряда, кг; Q_v — теплота взрыва, Дж/кг.

Формула для L_max дает завышенные значения даль­ности полета, поэтому ограничивают:

L = 23SZ/G [м].

Из двух значений L_max, L принимают меньшее.

Пожары. Зоной пожаров называют территорию, в пределах которой в результате стихийных бедствий, ава­рий или катастроф, неосторожных действий людей, а также воздействия современных средств поражения воз­никают и распространяются пожары. Пожар считается ЧС в том случае, если для его ликвидации недостаточно сил и средств пожарной охраны, дислоцируемой на дан­ной территории.

Основные характеристики пожара:

• интенсивность теплового излучения пожара, J Дж/м², К;

• удельная теплота сгорания, Q_v кДж/кг;

• удельная теплота пожара, Q₀ кДж/м² х с.

На практике для расчета безопасного расстояния от различных очагов пожаров применяют соотношение:

где а — коэффициент, учитывающий геометрию очага пожара (0,02 — плоский очаг — разлив горючего, 0,08 — объемный очаг — дом, резервуар); R* — характерный размер очага пожара;

где S — площадь горящего фронтона здания, м²;

Я = л/25,5К,

где V — объем разлившейся горючей жидкости, м³; </. — предельные значения интенсивности теплового излуче­ния, кДж/м²-с (таблица 55).

Та б л и ца 55 Предельные значения интенсивности теплового излучения

Время воздействия	Степень поражения	J., кДж/м2 х с
Длительное воздействие	Болевые ощущения	1,26
10-20 с	Ожог	10,5
5 мин.	Возгорание древесины	17,5
3 мин.	Возгорание горючей жидкости (мазут)	35

Действие населения при пожарах и взрывах

При пожаре необходимо немедленно покинуть зда­ние. Не рекомендуется пользоваться лифтом. Для эва-кз'ации необходимо использовать основные и запасные выходы и лестницы.

В начале пожара следует попытаться его потушить, используя любые средства. Систему энергоснабжения тушить водой нельзя (необходимо ее обесточить). При невозможности потушить пожар следует эвакуировать­ся. Если лестничные марши задымлены, следует зак­рыть двери в квартире, выйти на балкон и эвакуиро­ваться по пожарной лестнице или на подручных сред­ствах. Опасно входить в зону задымления при видимости менее Юм.

При повреждении здания взрывом входить в него следует с осторожностью, убедившись в отсутствии зна­чительных повреждений перекрытий. После выноса лю­дей из зоны разрушений и пожаров следует немедленно оказать им первую медицинскую помощь (реанимация, покой, тепло).