Прогнозирование и расчет химической обстановки при авариях

На химически опасных объектах

Введение

Любая авария на взрывоопасных, химически опасных объектах, каковы бы ни были ее причины, представляет опасность для персонала предприятий, населения и окружающей природной среды.

В комплексе мероприятий по защите персонала и населения, объектов экономики от последствий химических аварий важное место занимают прогнозирование и оценка возможной обстановки с целью своевременного принятая необходимых мер защиты и обоснованных решений по проведению спасательных и других неотложных работ, медицинских мероприятий по оказанию помощи пораженным, а при необходимости - проведения эвакуации населения и материальных ценностей.

1. Термины и определения

Под химически опасной аварией понимается нарушение технологических процессов на производстве, повреждение (разрушение) трубопроводов, емкостей, хранилищ, транспортных средств, приводящее к выбросу аварийно химически опасных веществ (АХОВ) и способное повлечь за собой гибель или заражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, либо вызывающее загрязнение химическими веществами окружающей природной среды в опасных для людей, животных и растений концентрациях.

При прогнозировании и расчете химической обстановки применяют различные термины для характеристики опасных веществ. Их называют токсичными, вредными и аварийно химически опасными веществами.

Под токсичными химическими веществами принято понимать вещества, которые вызывают нарушения процесса обмена веществ и физиологических функций организма при действиях на него в малых дозах. К ним относятся десятки тысяч различных химических соединений, используемых как в военных целях (отравляющие вещества), так и в мирных условиях, в процессе промышленного производства.

Термин вредные вещества чаще всего применяется в производственной деятельности. Им обозначают токсичные химические соединения техногенного происхождения. Согласно ГОСТ 12.1.007-78 вредное вещество - это химическое соединение, которое при контакте с организмом человека в случае нарушений требований безопасности может вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания и отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами, как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

ТерминАХОВ используется для того, чтобы выделить наиболее опасные химические соединения, которые в случае аварий на производственных и транспортных объектах легко переходят в атмосферу, вызывая загрязнение (заражение) окружающей природной среды, поражения людей.

По степени воздействия на организм человека все вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности:1-й - чрезвычайно опасные; 2-й - высокоопасные; 3-й - умеренно опасные; 4-й - малоопасные.

Класс опасности вредных веществ определяется в зависимости от норм и показателей, приведенных в табл.1.

Отношение вредного вещества к тому или иному классу опасности производится по показателю, значение которого соответствует наиболее высокому классу опасности.

Наибольшую опасность для людей представляют вещества, которые при аварийных ситуациях сравнительно легко переходят из одного агрегатного состояния в другое, чаще всего из жидкого в паро-(газо)образное, из твердого в аэрозольное. Таких веществ на объектах экономики имеется несколько десятков. К наиболее распространенным АХОВ относятся: аммиак, хлор, диоксид серы, оксиды азота и др.

Таблица 1

Классы опасности вредных веществ

Наименование показателей Нормы для класса опасности
1-й 2-й 3-й 4-й
Предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3 Менее 0.1 0.1-1.0 1.1-10.0 Более 10.0
Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг   Менее 15 15-150 151-5000 Более
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг Менее 100 100-500 501-2500 Более
Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/м3 Менее 500 500-5000 5001-50000 Более
Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО) Более 300 300-30 29-3 Менее
Зона острого действия Менее 6.0 6.0-18.0 18.1-54.0 Более 54.0
Зона хронического действия Более 10.0 1.0-5.0 4.9-2.5 Менее 2.5

Примечание: Средняя смертельная токсидоза - это доза, вызывающая смертельный исход у 50% пораженных.

Краткая характеристика химически опасных объектов, химической обстановки и

Зоны химического заражения

Под химически опасными предприятиями понимаются такие объекты экономики, при аварии или разрушении которых могут произойти массовые поражения людей, животных и растений АХОВ.

Отнесение предприятий к соответствующим степеням химической опасности производится на основе критериев для классификации, приведенных в табл. 2.

Таблица 2

Критерии для классификации объектов экономики (ОЭ) по химической опасности

Определение классифицируемого объекта Показатель для отнесения ОЭ к химическому опасному Критерии для отнесения объекта к степеням химической опасности
I II III IV
Химически опасный ОЭ, при аварии на котором могут произойти массовые поражения людей, животных растений АХОВ Количество населения, попадающего в зону возможного химического заражения (ВХЗ) АХОВ при аварии на объекте Более 75 тыс. чел. От 40 до 75 тыс. чел. Менее 40 тыс. чел. Зона ВХЗ АХОВ не выходит за пределы территории объекта или его санитарно-защитной зоны

Химически опасные объекты г. Череповца и ориентировочные массы АХОВ приведены в табл.3.

Под химической обстановкой понимают совокупность последствий химического заражения АХОВ или отравляющими веществами, оказывающих влияние на деятельность объектов экономики, сил Гражданской Обороны и населения.

Таблица 3

Химически опасные ОЭ г. Череповца и ориентировочные массы АХОВ

Объект экономики Наименование АХОВ     Ориентировочная масса АХОВ, кг
ОАО "Азот" ОАО "Аммофос" ОАО "Северсталь" ОАО "Северсталь-метиз" Молкомбинат Мясокомбинат Хладокомбинат Склад в деревне Ирдоматка Головные сооружения "Водоканала" аммиак аммиак аммиак аммиак аммиак аммиак аммиак хлор хлор 15500*103 1000*103 65*103 20*103 20*103 20*103 20*103 70*103 14*103

Химическая обстановка возникает в результате разлива (выброса) АХОВ или применения химического оружия с образованием зон химического заражения и очагов химического заражения.

Под зоной химического заражения понимается территория, в пределах которой в результате воздействия АХОВ возможно поражение людей, животных и растений. Она включает территорию непосредственного разлива (выброса) АХОВ и территорию, на которую распространилось облако зараженного воздуха.

Величина зоны химического заражения зависит от физико-химических свойств, массы АХОВ, метеорологических условий и характера местности.

Размеры зоны химического заражения характеризуются глубиной, шириной распространения облака зараженного воздуха с поражающими концентрациями. Внутри зоны могут быть районы со смертельными концентрациями.

Схема зоны химического заражения приведена в приложении 1.

Глубина зоны химического заражения определяется глубиной распространения первичного или вторичного облака зараженного воздуха.

Первичным облаком называется облако АХОВ, образовавшегося мгновенно (1-3 мин) в результате разрушения или разгерметизации емкости (резервуара).

Вторичным облаком называется облако, образовавшееся в результате испарения АХОВ с площади его разлива.

Первичное облако при аварии хранилищ, в которых газ находится под давлением распространяется на большую глубину,чем при аварии хранилищ с такой же массой АХОВ, находящихся под атмосферным давлением.

Глубина распространения облака зараженного воздуха в значительной степени зависит от метеорологических условий (температуры воздуха, скорости воздуха, вертикальной устойчивости приземного слоя воздуха), рельефа местности и плотности застройки.

Существенное влияние на глубину зоны химического заражения оказывает вертикальная устойчивость приземного слоя воздуха. Различают три степени вертикальной устойчивости воздуха: инверсию (когда нижние слои воздуха холоднее верхних); изотермию (температура воздуха на высотах до 30 м от поверхности земли почти одинакова); конвекции (нижний слой нагрет сильнее верхнего). Инверсия способствует распространению облака зараженного воздуха на более значительные расстояния от места аварии, чем изотермия и конвекция. Конвекция способствует быстрому рассеиванию зараженного облака и уменьшению глубины зоны заражения.

Степень вертикальной устойчивости приземного слоя воздуха может быть определена по данным прогноза погоды (приложение 2).

Повышение температуры и увеличение скорости ветра ведет к увеличению перемешивания нижних и верхних слоев атмосферы и уменьшению глубины распространения поражающих концентраций.

Важной характеристикой зон химического заражения является продолжительность воздействия облака зараженного воздуха на людей, оказавшихся в зоне АХОВ. Она определяется временем испарения разлившегося АХОВ или продолжительностью действия ядовитых аэрозолей.

АХОВ с температурой кипения до 20°С (хлор, аммиак, фосген и др.) при разливе быстро испаряются, образуя облако зараженного воздуха, которое распространяется по направлению ветра. Время испарения АХОВ зависит прежде всего от массы разлившегося вещества, его физико-химических свойств, площади разлива, температуры окружающей среды, скорости ветра и ряда других факторов.

С повышением температуры и скорости воздуха в приземном слое атмосферы скорость испарения АХОВ с поверхности разлива увеличивается, что ведет к сокращению воздействия АХОВ на людей и окружающую среду.

Увеличение массы АХОВ в районе разлива увеличивает продолжительность его испарения и время существования зон химического заражения.

Существенное влияние на глубину зоны химического заражения оказывает площадь разлива АХОВ. Наличие земляной обваловки, поддона, железобетонной ограждающей стенки ограничивает площадь разлива АХОВ и способствует уменьшению глубины зоны химического заражения.

В зависимости от глубины распространения облака АХОВ в зоне заражения могут быть один или несколько очагов химического поражения. Очагом химического поражения принято называть территорию с находящимися на ней объектами, в пределах которой в результате воздействия АХОВ произошли массовые поражения людей, животных и растений.