ЗАЩИТА НАСЕЛЕНИЯ И ТЕРРИТОРИЙ ПРИ АВАРИЯХ НА ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ОБЪЕКТАХ С ВЫБРОСОМ АВАРИЙНО ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

В настоящее время в промышленности, сельском хозяйстве, других сферах экономики используется большое количество различных химически опасных веществ (ОХВ), в стране временно хранятся подлежащие уничтожению значительные запасы боевых химически опасных веществ, начато их постепенное уничтожение. Возможно применение ОХВ при террористических актах.

Кроме этого опасного потенциала, многие предприятия, транспорт и другие техногенные источники постоянно загрязняют природную среду в процессе своего функционирования.

Воздействие всего этого комплекса опасных химических веществ (ОХВ) представляет определенную угрозу для жизни и здоровья населения.

Аварии на химически опасных объектах и химическое заражение окружающей среды

Опасные химические вещества и химическое заражение окружающей

среды

Под опасными химическими веществами (ОХВ) понимаются токсические химические вещества, которые при определенных условиях могут вызвать массовые поражения населения.

По критерию характера воздействия на население ОХВ можно условно разбить на три группы, аварийно химически опасные вещества (АХОВ), используемые в экономике, способные вызвать массовые поражения населения при авариях на объектах; постоянно действующие химически опасные вещества (ПД ХОВ), систематически оказывающие вредное воздействие на организм человека, и боевые химически опасные вещества (БХОВ), способные вызвать поражения населения при их боевом применении возможным противником или при авариях на объектах их временного хранения и на предприятиях по уничтожению (схема 4.2.1).

В условиях безаварийного функционирования объектов с БХОВ наибольшую опасность для населения представляют аварии на химически опасных объектах в сфере экономики с выбросом АХОВ.

Аварийно химически опасные вещества. АХОВ — это опасное токсическое вещество, применяемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (разливе) которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах) (ГОСТ Р 22.9.05—95).

Схема 4.2.1. Общая классификация опасных химических веществ В учебнике детально рассматривается только АХОВ.

Основными путями проникновения АХОВ внутрь организма являются органы дыхания (ингаляционный путь) и кожа (резорбтивный путь). Кроме того, возможно попадание АХОВ в организм через желудочно-кишечный тракт (перорально) и через поверхности ран. Наиболее опасным из них является ингаляционный путь.

Перечень наиболее распространенных аварийно химически опасных веществ ингаляционного действия (АХОВИД), заражение которыми требует решения задач по защите населения и нормализации химической обстановки, включает в настоящее время 21 наименование (табл. 4.2.1).

Таблица 4.2. 1

АХОВ и их предельно допустимые концентрации в воздухе

Массовые потери при ингаляционном и резорбтивном воздействиях АХОВ возможны только при поступлении их в организм из зараженной атмосферы. При этом в атмосфере они могут находиться в виде пара или газа, а также в аэрозольном состоянии и в капельножидком виде. Такое состояние АХОВ, при котором они могут вызывать массовые потери, называется поражающим состоянием (табл. 4.2.2).

Таблица 4.2.2

Поражающие состояния АХОВ в атмосфере

Способность АХОВ переходить в основное поражающее состояние и создавать поражающие концентрации определяется их физико-химическими свойствами. Наибольшее значение при этом имеют агрегатное состояние вещества, растворимость его в воде и органических растворителях, плотность и летучесть вещества, удельная теплота испарения и теплоемкость жидкости, давление насыщенных паров, температура кипения и др. Все эти характеристики необходимы при оценке безопасности производства, хранения и перевозок АХОВ, при прогнозировании и оценке последствий химически опасных аварий.

Существенное влияние на количество и фазово-дисперсный состав АХОВ, выбрасываемых в атмосферу, может оказывать хранение многих газообразных (парообразных) АХОВ в сжиженном состоянии или под давлением.

Классификация аварийно химически опасных веществ

Классификация АХОВ может быть проведена по следующим признакам.

По основным физико-химическим свойствам и условиям хранения:

• • жидкие и летучие, хранящиеся под давлением (сжатые и сжиженные газы), — хлор, аммиак, сероводород, фосген и др.;
• • жидкие и летучие, хранящиеся в емкостях без давления, — синильная кислота, нитрил, антиловая кислота, хлорпикрин и др.;
• • дымящие кислоты — серная, азотная, соляная и др.;
• • сыпучие и твердые нелетучие при температуре хранения до 40 °С — сулема, фосфор, желтый, мышьяковистый ангидрид и др.;
• • сыпучие и твердые летучие при температуре хранения до 40 °С — соли синильной кислоты, меркураны и др.

По классу опасности (степень воздействия на организм человека): чрезвычайно опасные, высоко опасные, умеренно опасные, мало опасные (табл. 4.2.3).

Таблица 4.2.3

Классификация АХОВ по классу опасности (степени воздействия на организм человека)

• КВИО — отношение максимальной концентрации паров при 1 = 20 °С к средней смертельной концентрации паров, показывающее способность АХОВ (БХОВ) к быстрому созданию смертельных концентраций даже на открытом воздухе.

По характеру воздействия на организм человека:

• • раздражающие — хлор, сернистый ангидрид, хлорпикрин и др.;
• • прижигающего действия — аммиак, соляная кислота и др.;
• • удушающего действия — хлорпикрин, фосген;
• • общетоксического действия — синильная кислота, сероводород, сероуглерод, ацетонитрил;
• • психогенного действия — формальдегид, бромистый и хлористый метил;
• • метаболические яды — оксид этилена, дихлорэтан.

По степени горючести:

• • негорючие вещества — фосген, диоксин;
• • негорючие, пожароопасные вещества — хлор, азотная кислота, угарный газ, фтористый водород, хлорпикрин;
• • трудногорючие вещества — сжиженный аммиак, цианистый водород;
• • горючие вещества — газообразный аммиак, гептил, сероуглерод, дихлорэтан, оксиды азота, гидразин и др.

Характеристика наиболее распространенных АХОВ. Хлор С1₂ — зеленовато-желтый газ с резким раздражающим запахом. В 2,5 раза тяжелее воздуха, вследствие чего распространяется непосредственно у земли, может скапливаться в низинах, подвалах и пр. Мало растворим в воде. Сильный окислитель. Температура кипения (/ ) -34 °С.

Хранится и перевозится в сжиженном виде под давлением собственных паров (до 18 кг/см²). Негорюч, но пожароопасен в контакте с горючими материалами. Емкости с хлором могут взрываться при нагревании. ПДК — 0,001 г/м³, раздражающее действие проявляется при концентрации 0,01 г/м³, смертельные отравления возможны при концентрации 0,25 г/м³ и вдыхании в течение 5 мин. Широко используется в промышленности и в быту. Около 900 (30%) химически опасных объектов в РФ используют хлор.

Аммиак NH₃ — бесцветный газ с резким характерным запахом, в 1,7 раза легче воздуха, хорошо растворим в воде, горюч, взрывоопасен в смеси с воздухом. Хранится и перевозится в сжиженном виде под давлением собственных паров (до 18 кг/см²) и при низких температурах. Г_кип = -33,4 °С. Порог ощущения аммиака 0,037 г/м³. Концентрация 0,35—0,7 г/м³ опасна для жизни, смерть может наступить от сердечной слабости и остановки дыхания. Широко используется в промышленности, сельском хозяйстве и в быту. В России с использованием аммиака связаны около 1900 (60%) всех химически опасных объектов.

Соляная кислота (концентрированная) НС1 — негорючая агрессивная жидкость с f = 110 °С. На воздухе дымит, образуя туман (аэрозоль), который и поражает органы дыхания и кожу. При 0,015 г/м³ — раздражение верхних дыхательных путей; концентрации 0,05— 0,07 г/м³ переносятся с трудом. ПДК — 0,005 г/м³. Обладая высокими токсическими свойствами, при проливах может образовывать очаги поражения на больших территориях. 5% химически опасных производств вырабатывают или используют соляную кислоту.

Азотная кислота (концентрированная) HN0₃ — негорючая жидкость с резким запахом, содержащая примесь диоксида азота. На воздухе дымит, пары тяжелее воздуха, /_кип = 83,4 °С. Сильный окислитель. При соприкосновении со многими горючими материалами может вызывать их воспламенение. При термическом разложении образует токсичные оксиды азота. Признаки поражения при небольших концентрациях паров (0,1—0,2 г/м³) и непродолжительном контакте с ними (10—15 мин) — жжение и резь в глазах, носоглотке и в области грудины, слезотечение, кашель, общая слабость. При концентрациях 0,2-0,4 г/м³ — отек легких, при 0,4-0,5 г/м³ — быстрая смерть. ПДК — 005 г/м³.

Оксид углерода {угарный газ) СО^[1] — бесцветный газ без запаха и вкуса, тяжелее воздуха, плохо растворим в воде, негорюч, /_кип = 191°С. Смесь двух объемов СО с одним объемом кислорода при наличии открытого пламени взрывается. Смертельные поражения угарным газом могут быть получены: при концентрациях 6 мг/м³ — за 5-10 мин; при 2 мг/м³ — за 30—60 мин.

Химическое заражение окружающей среды и его критерии. Под химическим заражением окружающей среды понимается распространение ОХВ (АХОВ) в окружающей природной среде в концентрациях или количествах, создающих угрозу для людей, сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени. Критерии химического заражения окружающей среды целесообразно рассматривать в определенной системе: критерии ОХВ (АХОВ), критерии степени химического заражения элементов среды; дозовые критерии для оценки возможного поражения населения в зонах заражения (табл. 4.2.4).

Характер воздействия АХОВ (ОХВ) на население. АХОВ (ОХВ) оказывают химическое воздействие на ферменты организма (химические и биохимические вещества, играющие важную роль в обмене веществ как внутри организма, так и между ним и внешней средой), приводящее к торможению или прекращению ряда жизненных функций организма и его поражению в различной степени. Наиболее часто отравления АХОВ происходят в результате ингаляционного поступления его в организм человека. Этому способствует большая поверхность легочной ткани (-130 м²), быстрота проникновения АХОВ в кровь, повышенная легочная вентиляция и усиление кровотока в легких при работе, особенно физической. Менее распространенными являются отравления в результате перорального поражения АХОВ, например с водой из зараженного источника и, тем более, при резорбтивном воздействии. Поэтому в последующем вопросы защиты населения рассматриваются в основном в результате ингаляционного воздействия АХОВ.

Во всех случаях АХОВ, поступая в организм, разносятся кровью ко всем органам и тканям, что может привести к общим поражениям и гибели живого организма. Чаще всего нарушения в организме проявляются в виде острых и хронических отравлений.

Характеристика некоторых опасных химических веществ по степени их ингаляционной опасности приведена в табл. 4.2.5.

Характер воздействия АХОВ (ОХВ) на окружающую среду. При авариях на ХОО с выбросом (проливом) АХОВ происходит химическое

Критерии химического заражения окружающей среды

На практике могут использоваться индексы загрязнения почвы (ИЗП) и воды (ИЗВ). Концентрация.

Табл и ца 4.2.5

Характеристика наиболее распространенных АХОВ по степени их опасности

/°_кип — температура кипения.

— максимальная концентрация газа (пара) при 20°С.

заражение окружающей среды с различной степенью концентрации АХОВ, продолжительностью от нескольких часов до нескольких суток, в зависимости от конкретных условий — состояния погоды, времени года, местности, а также характера применяемых мер по ликвидации аварии.

Основным физико-химическим показателем, определяющим размеры опасной для людей зоны распространения вредных веществ, является их фазовое состояние при данных метеоусловиях. При этом наибольшую опасность для населения будут представлять аварии со сжиженными газами и АХОВ, кипящими при низкой температуре.

Пары и газы, а также неоседающий аэрозоль, образующиеся при авариях со сжиженными или газообразными АХОВ, могут распространяться на многие километры, что существенно увеличивает масштабы опасности.

При этом образуется зона химического заражения, представляющая собой территорию, в пределах которой создается опасность химического поражения.

Она включает в себя очаг химического заражения и зону распространения зараженного воздуха с опасными концентрациями АХОВ (БХОВ) (при неоседающих АХОВ), а также зону заражения территории (при наличии оседающих примесей). Внешние границы зоны химического заражения соответствуют пороговому значению токсодозы АХОВ при ингаляционном воздействии на человека (рис. 4.2.1).

Рис. 4.2.1. Зона прогнозирования химического заражения при возникновении аварии

Химически опасные объекты и характер аварий на них

Химически опасными объектами (ХОО) являются объекты, на которых производят, используют, хранят или транспортируют АХОВ (БХОВ), в результате аварий на которых могут произойти массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также химическое заражение окружающей среды (ГОСТ Р 22.05-94).

ХОО могут быть классифицированы по следующим показателям.

По сфере использования: предприятия химической и нефтехимической промышленности, производящие и потребляющие АХОВ; предприятия целлюлозно-бумажной, текстильной, металлургической, пищевой и других видов промышленности, использующие в своих технологиях АХОВ; промышленные холодильные установки; водоочистные сооружения; железнодорожные станции, порты, терминалы и склады временного хранения АХОВ; транспортные средства (контейнеры и наливные поезда, автоцистерны, речные и морские танкеры, трубопроводы и т.д.); склады временного хранения БХОВ; предприятия по уничтожению БХОВ.

По способам и условиям хранения: сжиженные газы, сжатые газы, жидкости, твердые вещества (табл. 4.2.6).

По категории химической опасности. Критерием для определения категории химической опасности объекта является количество населения, попадающее в зону возможного (прогнозируемого) химического заражения (ЗВХЗ), которая представляет площадь круга, очерченного радиусом, равным наибольшей глубине распространения облака зараженного воздуха с пороговой концентрацией.

Способы и условия хранения АХОВ на ХОО

Существует четыре категории степени опасности ХОО: I — когда в ЗВХЗ БХОВ попадает более 75 тыс. человек; II — от 40 до 75 тыс. человек; III — менее 40 тыс. человек; IV — ЗВХЗ АХОВ не выходит за пределы территории объекта или его санитарно-защитной зоны.

В Российской Федерации функционирует около 3000 химически опасных объектов, располагающих значительными запасами АХОВ.

Хранение АХОВ, регламентированное санитарными нормами, строительными нормами и правилами, а также отраслевыми документами, осуществляется в соответствии с их агрегатным состоянием.

На предприятиях, производящих или потребляющих АХОВ, в их технологических линиях обращается, как правило, относительно небольшое количество токсических химических продуктов. Значительно большее количество АХОВ содержится на складах предприятий.

Сжиженные АХОВ на объектах экономики содержатся в стандартных емкостных элементах. Это могут быть алюминиевые, железобетонные, стальные или комбинированные резервуары, в которых поддерживаются требуемые условия хранения.

Наземные резервуары для хранения АХОВ могут располагаться группами и стоять отдельно. В каждой группе предусматривается резервная емкость для перекачки АХОВ в случае их утечки из какого- либо резервуара. Для каждой группы наземных резервуаров (отдельного резервуара) по периметру оборудуется замкнутое обвалование или ограждающая стенка из несгораемых и коррозийно-устойчивых материалов высотой не менее 2 м. Внутренний объем обвалованной территории рассчитывается на полный объем АХОВ, хранящихся в группе резервуаров. Под складскими резервуарами оборудуются поддоны для сбора разлившейся жидкости.

Для временного хранения АХОВ перед отправкой на базовые склады используются железнодорожные склады, располагаемые в тупике не ближе 300 м от жилых и общественных зданий. Хранение АХОВ в этом случае осуществляется в железнодорожных цистернах. Срок хранения не более 2—3 суток.

Характеристика аварий на химически опасных объектах Под химической аварией понимается авария на химически опасном объекте, сопровождающаяся проливом или выбросом аварийно химически опасных веществ, способная привести к гибели или химическому заражению людей, продовольствия, пищевого сырья и кормов, сельскохозяйственных животных и растений или к химическому заражению окружающей среды.

При химической аварии на химически опасных объектах может действовать комплекс поражающих факторов:

• • непосредственно на объекте аварии — токсическое воздействие АХОВ, ударная волна при наличии взрыва, тепловое воздействие и воздействие продуктами сгорания при пожаре;
• • вне объекта аварии — в районах распространения зараженного воздуха — только токсическое воздействие как результат химического заражения окружающей среды.

Основным поражающим фактором при авариях на химически опасных объектах является токсическое воздействие аварийно химически опасных веществ как непосредственно при аварийном выбросе (проливе), так и при химическом заражении окружающей среды.

Аварии на ХОО характеризуются в основном масштабом и продолжительностью химического заражения.

Под масштабом химического заражения понимаются пространственные границы (линейные размеры и площади) проявления по

следствий аварий и разрушений объектов, содержащих АХОВ; под продолжительностью — временные пределы проявления последствий аварии или разрушения объекта, содержащего АХОВ.

Неконтролируемые выбросы АХОВ характеризуются частичным или полным разрушением технологического оборудования, систем защиты, оболочек резервуаров. Они могут сопровождаться пожарами и взрывами газо- и пылевоздушных смесей, обусловливающими повторные разрушения оборудования и повреждения соседних объектов.

Характер аварий на ХОО и поведение АХОВ при аварии во многом зависят от способов хранения АХОВ на этих объектах, которые могут быть: в резервуарах под давлением собственных паров (16— 18 кг/см²); в изотермических хранилищах (емкости искусственно охлаждаются) при давлении, близком к атмосферному (сжиженные газы); при температуре окружающей среды и давлении 0,7—30 кг/см² (сжатые газы); в закрытых емкостях при атмосферном давлении и температуре окружающей среды (жидкости).

В случае разрушения оболочки емкости, содержащей АХОВ под давлением, и последующего разлива большого количества АХОВ в поддон (обваловку) его поступление в атмосферу может происходить в течение длительного времени. Процесс испарения при этом можно условно разделить на три периода:

Первый период — бурное, почти мгновенное, испарение за счет разности упругости насыщенных паров АХОВ в емкости и парциального давления^[2] в воздухе. В это время в атмосферу поступает основное количество паров вещества и образуется первичное облако. Кроме того, часть АХОВ переходит в пар за счет изменения теплосодержания жидкости, температуры окружающего воздуха и солнечной радиации. Учитывая, что за данный период времени испаряется значительное количество АХОВ, может образоваться облако с концентрацией АХОВ, значительно превышающей смертельную.

Второй период — неустойчивое испарение АХОВ за счет тепла подстилающей поверхности (поддона, обваловки), изменения теплосодержания жидкости и притока тепла от окружающего воздуха. Этот период характеризуется резким падением интенсивности испарения с одновременным понижением температуры жидкого слоя ниже температуры кипения.

Третий период — стационарное испарение разлившегося АХОВ за счет тепла окружающего воздуха, которое может длиться часы и даже сутки, — происходит образование вторичного облака.

Наиболее опасной стадией аварии в этом случае являются первые 10 мин, когда испарение АХОВ происходит наиболее интенсивно.

При этом в первый момент выброса сжиженного газа, находящегося под давлением, образуется аэрозоль в виде тяжелого облака, которое моментально поднимается вверх до 20 м, а затем под действием собственной силы тяжести опускается на грунт. Границы облака сначала очень отчетливы и только через 2—3 мин размываются. На этом этапе формирование и направление движения облака носят крайне неопределенный характер, обусловленный тем, что предсказать его местоположение, руководствуясь только метеорологическими условиями, невозможно. Радиус облака может достигать 0,5—1 км и более.

В случае разрыва оболочки изотермическою хранилища и последующего разлива большого количества АХОВ в поддон (обваловку) характерны периоды сначала нестационарного, а затем стационарного испарения. Образуется в основном вторичное облако. Количество вещества, переходящее в первичное облако, не превышает

3-5%.

При вскрытии оболочек с высококипящими жидкостями образования первичного облака (если не было предварительного перегрева оболочки) не происходит. Испарение жидкости происходит по стационарному процессу и зависит от физико-химических свойств АХОВ и температуры окружающего воздуха. Учитывая малые скорости испарения высококипящих АХОВ, они будут представлять опасность только для людей, непосредственно находящихся в районе аварии^[3].

• [1] Оксид углерода формально к АХОВ не относится, так как специально не производится и не хранится (см. табл. 4.1.6), однако при промышленных авариях,пожарах и в быту образование большого количества СО может приводить кмассовым поражениям населения.
• [2] Парциальное давление — это то давление, которое производило бы имеющееся всмеси количество данного газа, если бы оно одно занимало при той же температуревесь объем, занимаемый смесью.
• [3] В учебнике даны фрагменты таблиц методик [ 12], [ 13].