Терміни і визначення.
В даний час використовуються наступні терміни і визначення:
Хімічно-небезпечний об’єкт (ХНО) – промисловий об’єкт (підприємство), на якому знаходяться одне, або декілька НХР (до ХНО не належить залізниця).
Аварія з НХР – це подія техногенного характеру, що сталася на ХНО з виливанням, викиданням НХР в атмосферу і реально загрожує життю, здоров’ю людей.
Зона хімічного забруднення НХР (ЗХЗ) – це територія, яка включає осередок хімічного забруднення, де фактично розлита НХР, і ділянки місцевості, над яким утворилась хмара НХР.
Хмара НХР – це хмара, яка виникає протягом певного часу внаслідок випару НХР з поверхні, що підстилає.
Поверхня, що підстилає – це поверхня на яку відбувся розлив НХР.
Експозиція НХР – це час впливу НХР на організм людини.
ГДК (гранично допустима концентрація) – це концентрація шкідливих речовин в повітрі робочої зони, яка не викликає захворювань або відхилень стану здоров¢я.
Потрапляння НХР у навколишнє середовище може відбутися в результаті виробничих і транспортних аварій, стихійних лих. Причинами аварій на виробництві, що використовує хімічні речовини, найчастіше бувають порушення правил транспортування і зберігання, недотримання правил охорони праці, вихід з ладу агрегатів, механізмів, трубопроводів, несправність засобів транспортування, розгерметизація ємностей зберігання, перевищення нормативних запасів.
Найбільш типові аварії на підприємствах хімічної і нафтохімічної промисловості можна розділити на три групи:
- пожежі і загоряння в технологічних установках, які не призводять до утворення вибухонебезпечних сумішей не тільки в апаратах, але й в атмосфері виробничих будинків;
- вибухи на відкритих установках і у виробничих приміщеннях, викликані викидами пальних і вибухонебезпечних продуктів в атмосферу;
- вибухи усередині технологічного устаткування, що супроводжуються його руйнуванням (розгерметизацією) і викиданням пальних продуктів, що спричиняє вторинні вибухи або пожежі.
Хімічні аварії за масштабом поділяються на наступні категорії:
- цехові – аварії, у результаті яких взагалі не було викиду НХР або він був незначним, і заражена територія обмежена територією цеху;
- об'єктові – аварії, пов'язані з витіканням НХР з технологічного устаткування, але заражена територія не перевищує санітарно-захисної зони навколо підприємства;
- місцеві – аварії, викликані руйнуванням великої ємності або складу НХР, а хмара отруйних речовин досягає житлових кварталів і тому необхідно евакуювати населення з найближчих будинків;
- регіональні – аварії, що характеризується значним викидом НХР, хмара яких поширюється в глиб житлових кварталів;
- глобальні – аварії на великому об'єкті з повним руйнуванням усіх сховищ з НХР, що спричиняє необхідність вживання екстрених заходів щодо захисту людей на значній території.
Під час аварії на хімічно-небезпечних, вибухо- і пожежонебезпечних об'єктах в атмосферу за короткий проміжок часу потрапляють отруйні гази і пари у вигляді хмари зараженого повітря.
Рухаючись в напрямку приземного вітру, хмара НХР може формувати зону зараження до десятків кілометрів, викликаючи небезпеку ураження незахищених людей, тварин і рослин. При цьому під зоною хімічного зараження (ЗХЗ) розуміється територія, що включає місце хімічного забруднення, де фактично розлита НХР, і ділянки місцевості, над якими утворилася хмара НХР.
Зона хімічного зараження є складовою частиною осередку хімічного зараження. Осередок хімічного зараження за наявності обвалування сховища дорівнює площі обвалованої території. За відсутності обвалування заздалегідь можна зробити приблизний розрахунок зазначеної площі з обліком того, що, розливаючись, рідина покриває землю шаром завтовшки не більше 0,05 м. Розміри місця аварії, тобто розливання речовини з ємності, у цьому випадку можна визначити за формулою:
, (5.1)
де m – маса речовини, що розлилася, т; 0,05 – приблизна товщина шару рідини, що розлилася, при аварії в сховищах, що не мають обвалування, м; r – щільність рідини, т/м3.
За допомогою цього рівняння можна вирішувати і зворотну задачу. Добуток площі розливання на товщину шару рідини і її щільність дасть приблизну масу рідини, що вилилася:
, (5.2)
Розрізняють зону можливого хімічного зараження і зону фактичного хімічного зараження. Вони характеризуються масштабами поширення первинної і вторинної хмар зараження повітря.
Зона хімічного зараження поділяється на первинну та вторинну.
Первинна зона – це територія, на якій пройшло безпосереднє розповсюдження НХР (місце розливання рідини, розбризкування, витікання газу під тиском).
Вторинна зона – це територія, над якою пройшло розповсюдження парів НХР.
Вторинна зона має значно більші розміри. Зона зараження формується первинною та вторинною хмарами:
Первинна хмара – це хмара, яка утворюється в перший момент 1–3 хвилини переходу в атмосферу НХР.
Вторинна хмара – це хмара, яка утворюється внаслідок випарювання речовини з підстилаючої поверхні.
Первинна хмара утвориться лише у разі руйнування (ушкодження) газгольдерів і ємностей, що містять НХР під тиском. У перший момент, переходячи в атмосферу, вона характеризується високими концентраціями, що перевищують на кілька порядків смертельні дози за короткочасного впливу. Хмара, утворена отруйними речовинами, із щільністю, що перевищує щільність повітря, частково заповнює лощини, низини, підвали житлових будинків і т. ін.
Особливістю уражаючої дії вторинної хмари в порівнянні з первинною є те, що концентрація в ній парів НХР на один–два порядки нижче.
Тривалість дії вторинної хмари визначається часом випаровування джерела і часом збереження стійкого напрямку вітру. У свою чергу, швидкість випаровування речовини залежить від її фізичних властивостей (молекулярної маси, тиску насиченої пари при температурі випаровування), площі розливання і швидкості приземного вітру.
Рис. 5.1. Утворення зони хімічного зараження:
1 – первинна зона; 2 – вторинна зона; 3 – первинна хмара; 4 – вторинна хмара
Глибина зони хімічного зараження ГЗХЗ – це найбільша відстань від осередку ураження, на якій зберігається вражаюча концентрація НХР та залежить від наступних факторів:
, (5.3)
де G – кількість НХР, що вийшло в атмосферу; УВ – умови виходу НХР (витікання або миттєвий викид); u – вертикальна стійкість атмосфери; t – температура повітря; v – швидкість вітру; ФХВ – фізико-хімічні властивості НХР; ХМ – характер місцевості.
Проаналізувавши рівняння (5.3), можна зробити наступні висновки:
1. якщо речовина буде повільно витікати, глибина буде меншою, а час аварії збільшиться;
2. чим більша кількість речовини перейде в навколишнє середовище, тим більше буде глибина зони хімічного зараження;
3. глибина залежить від вертикальної стійкості атмосфери, тобто зміни температури повітря по висоті;
4. чим більше температура повітря, тим швидше випариться речовина, тобто глибина збільшиться, а час дії зменшиться;
5. чим більша швидкість вітру, тим менша глибина та час дії хмари НХР;
6. чим важча речовина, тим довше зберігається отруйна дія, в залежності від цього НХР поділяються на стійкі та нестійкі;
7. чим більш закрита місцевість, тим глибина зони зараження менша, проте час її зберігання збільшується завдяки застою.
Вертикальна стійкість атмосфери – це зміна температури повітря по висоті
, (5.4)
де t(h) – температура повітря; h – висота, на якій вимірюється ця температура.
Розрізняють три види вертикальної стійкості атмосфери:
|
Конвекція u > 0 |
Характеризується великою вертикальною нестійкістю повітря, що обумовлена різким спадом температури повітря з висотою і сильним нагріванням ґрунту. Конвекція спостерігається в літні ясні дні, коли при інтенсивному нагріванні нижнього шару повітря воно легшає і піднімається вгору, а верхні шари, більш холодні і важкі, опускаються вниз. При цьому відбувається вертикальне переміщення повітря. Конвекція викликає сильне розсіювання зараженого повітря. Концентрація НХР швидко падає нижче уражаючої. При конвекції створюються самі несприятливі умови для зараження місцевості НХР; переміщення шарів повітря по вертикалі, холодного вниз а теплого в гору. Конвекція спостерігається в ясні сонячні дні (вранці). Глибина зони хімічного зараження при цьому найменша.
|
|
Ізотермія u = 0 |
Характеризується станом вертикальної рівноваги повітря. Ізотермія виникає в ранковий і вечірній час при стійкій погоді, але найбільш типова вона для похмурої погоди. Наявність хмарності порушує добовий хід температури, зменшуючи різницю температури повітря і ґрунту в денний і нічний час; цим усувається порушення вертикальної стійкості повітря. При ізотермії створюються досить сприятливі умови для зараження місцевості НХР; стабільна рівновага повітря в приземному шарі сприяє більш довгому зберіганню зони хімічного зараження. Глибина зони хімічного зараження при цьому середня.
|
|
Інверсія u < 0 |
Характеризується великою вертикальною стійкістю повітря, обумовленою підвищенням температури його шарів з висотою і сильним охолодженням ґрунту. При цьому більш холодне і, відповідно, більш важке повітря знаходиться внизу, а більш тепле – угорі. Інверсія повітря виникає вночі при безхмарному небі. Уночі нижній шар повітря остигає, віддаючи своє тепло землі, що охолоджується швидше. При безхмарному небі випромінювання тепла в повітряний простір йде інтенсивніше і різниця температур поверхні ґрунту і прилеглого шару повітря може досягати декількох градусів. Якщо вітру немає, то шар повітря, що остудився, довгостроково застоюється біля земної поверхні. Узимку інверсія можлива в ясні морозні дні. Інверсія перешкоджає розсіюванню зараженого повітря і сприяє тривалому збереженню високих концентрацій НХР у приземному шарі. Глибина зони хімічного зараження найбільша. |
Графік стану атмосфери швидкості вітру та хмарності представлено в таблиці 5.1.
Таблиця 5.1 Графік оцінки вертикальної стійкості повітря за даними прогнозу погоди
|
Швидкість вітру м/с. |
ніч |
день | ||||
|
ясно |
змінна хмарність |
похмуро |
ясно |
змінна хмарність |
похмуро | |
|
0,5 |
Інверсія |
Конвекція |
||||
|
0,6 – 2,0 |
||||||
|
2,1 – 4,0 |
Ізотермія |
Ізотермія | ||||
|
більше 4,0 |
||||||
Оскільки вертикальна стійкість приземного шару повітря залежить від градієнта температур, для її характеристики можна користуватися і динамічним критерієм, що дорівнює частці від розподілу градієнта температур на двох стандартних висотах 0,5 і 2,0 м на квадрат швидкості вітру на висоті 1 м від поверхні землі (Δt/v12). Залежність вертикальної стійкості приземного шару повітря від динамічного критерію наведена в табл. 5.2.
Так, наприклад, якщо градієнт температури Δt дорівнює +0,6, а швидкість вітру на висоті 1 м v1 дорівнює 2 м/с, та динамічний критерій Δt/v12 буде дорівнює +0,6/4 = +0,15, що відповідає третьому ступеню вертикальної стійкості приземного шару повітря – конвекції.
Таблиця. 5.2 Залежність вертикальної стійкості приземного шару повітря від величини динамічного критерію
|
Величина динамічного критерію |
Ступінь вертикальної стійкості приземного шару повітря |
|
|
Конвекція |
|
|
Ізотермія |
|
|
Інверсія |
Опади, головним чином дощ, впливають як на концентрацію НХР у зараженому повітрі, так і на тривалість зараження місцевості. Механічний вплив дощу на частки НХР, а також пов'язане з дощем підвищення турбулентності повітря викликають зниження концентрації НХР. Сильний дощ, механічно вимиваючи НХР із ґрунту і змиваючи їх з поверхні, здатний у порівняно короткий термін понизити зараженість ділянки місцевості. Слабкі дощі, що мрячать, впливу на зниження концентрації НХР і тривалість зараження місцевості практично не роблять.
Крім того, слід пам'ятати, що дощ, сприяючи змиванню НХР із заражених об'єктів, приводить до поступового їх скупчення в низьких місцях і зараження джерел водопостачання.
Сніг, що випав після зараження місцевості, при достатній глибині сніжного покриву зменшує глибину зони хімічного зараження та надає можливість долати заражені ділянки без спеціальних засобів захисту.
Важливою характеристикою осередку хімічного зараження і зони зараження НХР є стійкість зараження.
З позицій тривалості уражаючої дії і часу настання уражаючого ефекту НХР умовно поділяються на 4 групи:
- нестійкі, з дією, яка швидко настає (синильна кислота, аміак, оксид вуглецю);
- нестійкі, уповільненої дії (фосген, азотна кислота);
- стійкі, з дією, яка швидко настає (фосфорорганічні сполуки, анілін);
- стійкі, уповільненої дії (сірчана кислота, тетраетилен свинець, діоксин).
Слід зазначити, що на стійкість осередку хімічного ураження, що виникло на території населеного пункту, впливає ряд особливих факторів. Будинки і споруди міської забудови нагріваються сонячними променями швидше, ніж розташовані в сільській місцевості. Внаслідок цього в місті спостерігається інтенсивний рух повітря, пов'язаний з його припливом від периферії до центра по магістральних вулицях. Це сприяє проникненню НХР у двори, тупики, підвальні приміщення і створює підвищену небезпеку ураження населення. Тому вважається, що стійкість НХР у місті вища, ніж на відкритій місцевості.
Осередки хімічного зараження можуть виникати як у результаті хімічних аварій на ХНО, так і під час пожеж. Найбільшу небезпеку в цьому випадку являють собою пожежі, що виникають на великих складах складних хімічних сполук, термічне розкладання яких приводить до виділення токсичних газів (хлору, аміаку, окислів азоту, сірчистого ангідриду і т. ін.).
Виділення отруйних газів в атмосферу може відбуватися і під час горіння синтетичних оздоблювальних матеріалів, що необхідно враховувати при проведенні рятувальних робіт.
Загальна особливість усіх аварій, пов'язаних з викидом НХР – висока швидкість формування і уражаюча дія хмари НХР, що вимагає вживання негайних заходів щодо захисту людей і локалізації джерела зараження.
Оперативне рішення цих завдань може базуватися тільки на результатах своєчасного і достовірного прогнозу показників масштабів зони хімічного зараження з обліком усіх її параметрів і швидкості перенесення.
| « 5.1 Основні поняття про небезпечні хімічні речовини | 5.3 Прогнозування можливої обстановки при аваріях на хімічно-небезпечних об’єктах » |