Оценка химической обстановки при ЧС. Методики расчетов и примеры

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

В настоящее время безопасность в природно-техногенной сфере является важнейшей проблемой во всем мире. События последнего времени отчетливо показали человечеству, что научно-технический прогресс несет не только благо. Повышение эффективности и интенсивности хозяйственной деятельности человека неразрывно связано с усилением его воздействия на окружающую среду, повышением новых опасностей и ростом природно-техногенных негативных событий.

Развитие систем топливной энергетики и объектов химической технологии связано с увеличением масштабов добычи и переработки нефти, газа и конденсата, со значительным возрастанием единичных мощностей установок и аппаратов, а также с усложнением самих технологических процессов и режимов управления производством. Как следствие, наряду с развитием научно-технического прогресса в промышленности имеет место устойчивая тенденция роста числа аварий со все более тяжелыми экологическими, экономическими и социальными последствиями. Безопасность, таким образом, выдвигается в число основных характеристик промышленных объектов.

Химические производства являются одними из наиболее опасных техногенных источников воздействия на человека и объекты природной среды. Опасность химических производств усугубляется при возникновении чрезвычайных ситуаций, связанных и их функционированием. Несмотря на некоторый спад производства в 90-е годы, аварийность на предприятиях химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности остается очень высокой.

Актуальность данной работы заключается в возможности кратко ознакомится с оценкой химической обстановки при ЧС, так как это важно не только для охраны окружающей среды, но и для обеспечения безопасности людей.

Целью работы является возможность ознакомиться с методикой оценки химической обстановки при ЧС и расчетами.

На основании поставленной цели решаются следующие задачи:

1. Подобрать и ознакомиться с литературой, подходящей данной теме.

2. Кратко рассмотреть следующие вопросы:

- Химически опасные объекты;

- Отравляющие химические вещества и их воздействие;

- Основные понятия химической обстановки;

- Методику оценки химической обстановки.

3. Сделать выводы на основании анализа подобранной литературы.

1. Химически опасные объекты

Химически опасный объект -- опасный производственный объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют опасные химические вещества, при аварии на котором или при разрушении которого может произойти гибель или химическое поражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также химическое заражение окружающей природной среды.

К такого рода объектам относятся:

- Химическая промышленность,

- Нефтехимическая промышленность,

- Нефтехимические и подобные им заводы и предприятия.

Такие производства связаны с вредными химическими веществами и с химическими энергоносителями. Номенклатура продукции, выпускаемой химическим заводом с передовой технологией, может включать тысячи различных материалов и веществ, многие из которых чрезвычайно токсичны и ядовиты.

Значительная часть объектов нехимических отраслей промышленности, где в технологических процессах применяются опасные вещества и имеют место химические превращения (целлюлозно-бумажная, текстильная, пищевая, металлургическая промышленность, коммунальные предприятия). Исследовательские центры, аммиачные холодильные установки, склады (хранилища) и терминалы, транспортные средства и трубопроводы. Военно-химические объекты (склады и полигоны, заводы по уничтожению химических боеприпасов, спецтранспорт, склады и объекты ракетных топлив).

Химически опасные объекты могут быть разбиты на стационарные (неподвижные) и нестационарные (подвижные). Среди стационарных ХОО особое место занимают ХТО - химико-технологические объекты, в технологическом цикле которых используются токсичные химические вещества, способные при их попадании в окружающее пространство привести к массовым поражениям людей, животных и растений. ХТО - это химически опасные объекты, в которых производится переработка химической субстанции.

Аварийные ситуации с выбросом (угрозой выброса) опасных химических веществ возможны в процессе производства, транспортировки, хранения, переработки, а также при преднамеренном разрушении (повреждении) объектов с химической технологией, складов, мощных аммиачных холодильных устройств и водоочистных сооружений, газопроводов(продуктопроводов) и транспортных средств, обслуживающих эти объекты и отрасли промышленности. Степень химической опасности объекта устанавливается исходя из доли населения, попадающего в зону возможного химического заражения при аварии на химически опасном объекте, от общей численности населения. Для объектов экономики установлены 4 степени химической опасности:

- 1-я степень -- в зону возможного химического заражения попадает свыше 75 тысяч человек;

- 2-я степень -- в зону возможного химического заражения попадает 40-75 тысяч человек;

- 3-я степень -- в зону возможного химического заражения попадает менее 40 тысяч человек;

- 4-я степень -- зону возможного химического заражения сильно действующие ядовитые вещества находится в пределах санитарно-защитной зоны объекта.

В России и государствах СНГ в настоящее время продолжают эксплуатироваться более 1000 крупных химических объектов с большим количеством ядовитых и взрывоопасных веществ. Только в Северо-Западном регионе находится 145 предприятий, имеющих дело с АХОВ Самые крупные из них - это завод «Фосфорит» в Кингисеппе, «Азот» в Новгороде, химический комбинат под Вологдой, в Санкт-Петербурге это станция перегонки жидкого хлора в Янино, обеспечивающая все водоочистные сооружения города.

2. Химически опасное вещество

Химические вещества при всей их пользе и необходимости таят в себе значительные опасности для людей и окружающей среды. Подавляющее большинство из них обладают токсичностью, и их воздействие на живые организмы может приводить к токсическим поражениям различной степени тяжести, включая летальные исходы. Многие химикаты, используемые в промышленности, к тому же и огнеопасны. Паровоздушные смеси, образованные на их основе, способны взрываться.

Химически опасным веществом (ХОВ) принято называть простое вещество или химическое соединение, выброс которого в окружающую среду может привести к образованию очага поражения, а также загрязнению окружающей природной среды.

Аварийно химически опасным веществом (АХОВ) называют вещество ингаляционного действия, при выбросе или разливе которых может произойти массовое поражение людей и заражение окружающей природной среды.

По характеру воздействия на организм химически опасные вещества делят на следующие группы:

1) удушающие с прижигающим эффектом -- хлор, фосген;

2) общеядовитые вещества -- синильная кислота, угарный газ, цианиды;

3) удушающие и общеядовитые -- с прижигающим действием -- соединения фтора, азотная кислота, сероводород, сернистый ангидрид, окислы азота;

4) нейротропные яды - фосфорно-органические соединения, сероуглерод, тетраэтиленсвинец;

5) нейротропные и удушающие -- аммиак, гидразин;

6) метаболические яды -- дихлорэтан, оксид этилена;

7) нарушающие обмен веществ -- диоксин, бензофураны.

Вредные вещества могут поступать в организм тремя путями (знание путей определяет меры профилактики отравлений):

* через легкие при вдыхании -- основной и наиболее опасный путь, так как за счет большой поверхности легочных альвеол и малой толщины альвеолярной стенки в легких создаются наиболее благоприятные условия для проникновения газов, паров и пыли непосредственно в кровь. При физической работе или пребывании в условиях повышенной температуры воздуха, когда объем дыхания и скорость кровотока резко увеличиваются, отравление наступает значительно быстрее;

* через желудочно-кишечный тракт с водой и пищей или с загрязненных рук - в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) лучше всего всасываются вещества, хорошо растворимые в жирах. Большая часть химических веществ, поступивших в организм через ЖКТ, попадает в печень, где задерживается и в определенной степени обезвреживается;

* через неповрежденную кожу путем резорбции -- проникают вещества, хорошо растворимые в жирах и липоидах (например, многие лекарственные вещества и вещества нафталинового ряда). Степень проникновения химических веществ через кожу зависит от их растворимости, величины поверхности соприкосновения с кожей, объема и скорости кровотока в ней. При работе в условиях повышенной температуры воздуха, когда кровообращение в коже усиливается, количество отравлений увеличивается. Наибольшую опасность представляют маслянистые малолетучие вещества, так как они длительно задерживаются на коже, что способствует их всасыванию.

Судьба поступивших в организм вредных химических веществ различна:

* инертные вещества (например, бензин) не подвергаются в организме превращениям и выделяются в неизменном виде;

* откладываются в каком-либо органе (в костях откладываются свинец и фтор);

* вступают в реакции окисления, восстановления и др. В результате химических превращений большинство ядов обезвреживается, но иногда образуются более токсичные вещества (например, метиловый спирт окисляется до очень токсичных формальдегида и муравьиной кислоты).

Если выделение вещества и его превращение в организме происходит медленнее, чем поступление, то вещество накапливается в организме и может длительно действовать на органы и ткани.

Важнейшей характеристикой химически опасного вещества является токсичность, которая представляет собой степень ядовитости и характеризуется допустимой концентрацией и токсической дозой.

Допустимая концентрация -- это количество вещества в почве, воздушной или водной среде, продовольствии и кормах, которое может вызывать негативный физиологический эффект в виде первичных признаков поражения (при этом работоспособность сохраняется).

Предельно допустимой концентрацией (ПДК) химического соединения во внешней среде согласно И.В. Саноцкому (1971) называют такую концентрацию, при воздействии которой на организм периодически или в течение всей жизни, прямо или опосредовано (через экологические системы или через возможный экономический ущерб) не возникает соматических или психических заболеваний или изменений в состоянии здоровья, выходящих за пределы приспособительных физиологических колебаний, обнаруживаемых современными методами исследования сразу или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Токсическая доза определяется как произведение концентрации химически опасного вещества в данном месте зоны химического заражения на время пребывания человека в этом месте без средств защиты.

Ядом называют химический компонент среды обитания, поступающий в организм в количестве (качестве), не соответствующем врожденным или приобретенным свойствам организма, и поэтому несовместимый с жизнью.

Отравляющие вещества, распространяясь, образуют зону химического заражения.

Зона химического заражения - территория, на которой было применено химическое оружие, и территорию, над которой распространилось облако, заражённое отравляющими веществами с поражающими концентрациями.

3. Оценка химической обстановки при ЧС

Основные понятия и термины.

Под химической обстановкой понимают масштабы и степень химического заражения воздуха или местности, оказывающие влияние на жизнедеятельность людей и работу хозяйственных объектов. Химическая обстановка может возникнуть в результате аварии на химически опасном объекте или при транспортировке АХОВ.

Разрушенные или поврежденные емкости (коммуникации) с АХОВ являются источниками образования зон химического заражения и очагов химического поражения.

Зоной химического заражения называется территория, подвергшаяся непосредственному воздействию АХОВ или ОВ, и территория, над которой распространился зараженный воздух с поражающими концентрациями.

Зона химического заражения характеризуется глубиной распространения зараженного воздуха, где возможно поражение людей без средств защиты, шириной, площадью зоны. Кроме того, в зоне химического заражения может быть один или несколько очагов химического поражения, характеризующихся своими площадями. Под очагом химического поражения понимают населенный пункт, попавший в зону химического поражения.

Под разрушением химически опасного объекта следует понимать его состояние после катастрофы или стихийного бедствии, приведшего к полной разгерметизации всех емкостей, содержащих АХОВ.

Первичное облако - облако зараженного воздуха, образующееся в результате мгновенного (1-3 мин) перехода в атмосферу всего объема или части содержимого емкости с ХОВ при ее разрушении.

Вторичное облако - облако зараженного воздуха, образующееся в результате испарения с подстилающей поверхности разлившейся ядовитой жидкости.

Инверсия - состояние приземного слоя воздуха, при котором температура нижнего слоя меньше температуры верхнего слоя (устойчивое состояние атмосферы).

Изотермия - состояние приземного слоя воздуха, при котором температура нижнего и верхнего слоев одинаковы (безразличное состояние атмосферы).

Конвекция - состояние приземного слоя воздуха, при котором температура нижнего слоя выше температуры верхнего слоя (неустойчивое состояние атмосферы)

Пороговая токсодоза - ингаляционная токсодоза, вызывающая начальные симптомы поражения.

Площадь зоны возможного поражения - площадь территории, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра может перемещаться облако зараженного воздуха.

Площадь зоны фактического заражения - площадь территории, приземный слой воздуха на которой заражен парами (аэрозолем) ядовитого вещества в опасных концентрациях для жизни или здоровья людей.

Методика оценки.

Оценка химической обстановки - это определение масштаба и характера заражения отравляющими и сильнодействующими ядовитыми веществами, анализ их влияния на деятельность объектов, сил ГО и населения.

При оценке химической обстановки рельеф местности принимают открытым или закрытым. К закрытому рельефу местности относят крупные города, горы, лес в возрасте от 30 лети старше.

Методика оценки рассчитана на получение информации в оперативных целях. Прогнозирование и оценка обстановки производится с использованием усредненных данных, приведенных в таблицах и несложных математических формул, что упрощает проведение расчетов и допускает при этом незначительный процент ошибки результата.

При прогнозе масштабов заражения по факту аварии используются реальные исходные данные.

Для оценки химической обстановки (при разрушении (аварии) объектов, имеющих АХОВ) необходимо определить:

- Границу очага заражения АХОВ

- Глубину заражения по пороговой токсодозе АХОВ

- Продолжительность химического заражения в зонах воздействия АХОВ.

- Ожидаемое время подхода облака АХОВ к любому намеченному рубежу

- Возможные потери в очаге заражения.

Для определения этих параметров нужны следующие исходные данные:

- Район и время выброса АХОВ.

- Тип АХОВ, условия хранения, общее количество.

- Метеоусловия, кол-во АХОВ, выброшенного в атмосферу и характер разлива.

- Степень защищенности людей.

- Высота поддона или обваловки складских помещений.

Для оперативного прогноза масштабов заражения непосредственно после аварии должны браться конкретные данные о количестве выброшенного (разлившегося) АХОВ и реальные метеоусловия, а также учитываться рельеф местности. В случае распространения зараженного воздуха на закрытой местности глубины зон заражения Г?(общая или фактическая глубина зоны заражения) и Г? (глубина зоны возможного поражения ) уменьшаются в 3 раза.

Время, на которое прогнозируется возможная обстановка после аварии, принимается, как правило, через час после аварии или к моменту подхода зараженного воздуха к объекту.

Выявление химической обстановки методом прогнозирования производится:

- Для сжатых газов - только для первичного облака;

- Для жидких АХОВ, кипящих при температуре выше окружающей среды ( tкип =20°С) - только для вторичного облака;

- Для сжиженных газов (изотермическое хранение жидкости) - для первичного и вторичного облаков.

Масштаб заражения АХОВ при аварии оценивается в следующей последовательности:

- По формуле вычисляется эквивалентное количество АХОВ, перешедшее в первичное облако:

Qэ1 = К1 К3 К5 К7 Q0,

где Qэ1 - эквивалентное количество АХОВ в первичном облаке, т; К1 -коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ (для сжатых газов он равен 1); К3 - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе АХОВ (табл.1); К5 - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха (равный 1 - для инверсии;0,23 - для изотермии и 0,08 - для конвекции); К7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха на скорость образования первичного облака (для сжатых газов он равен 1); Q0 - количество выброшенного (разлившегося) при аварии АХОВ, т.

При авариях резервуаров со сжатым газом:

Q0 = d Vх,

где d - плотность АХОВ, т/м3 (табл.2); Vх - объем хранилища, м3.

1. Эквивалентное количество АХОВ, перешедшее во вторичное облако, вычисляется по формуле:

Qэ2 = (1 - К1)·К2·К3·К4 ·К5·К6·К7·(Q0/hd),

где Qэ2 - эквивалентное количество АХОВ во вторичном облаке, т; К2 - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ; К4 - коэффициент, учитывающий скорость ветра, К6 - коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после аварии (Тав) - после расчета времени испарений (Тисп) по уравнению:

Тисп=h·d/К2· К4· К7,

К6={Тав0,8при Тав<Тисп /Тисп0,8при Тав? Тисп}.

При Тисп меньше одного часа К6 принимается как К6 для 1 ч, т.е. К6=Тисп0,8=Тав=10,8=1.

Значение К6 до 7 часов после аварии представлены в таблице 4.

В случае полного разрушения химически опасного объекта расчет эквивалентного количества АХОВ в облаке ведется как и для вторичного облака:

Qэ=20·К4·К5·?ni=1К2i·К6i·К7i·(Qi /di),

где Кji - j-е коэффициенты для i-го АХОВ; n - количество одновременно выброшенных в окружающую среду наименований АХОВ; Qi - запасы i-го АХОВ на объекте,т; di - плотность i-го АХОВ,т/м.

2. Определение глубины распространения первичного и вторичного облаков АХОВ.

По следующей формуле вычисляется общая глубина распространения заряженного воздуха (только для сжиженных газов, образующих при аварии первичное и вторичное облако):

Г?=Г?+0,5Г?,

где Г? - общая глубина распространения облака зараженного АХОВ воздуха, км; Г? - большее из значений Г1 и Г2, км; Г? - меньшее из значений Г1 и Г2, км.

3. Общая глубина распространения облака зараженного воздуха Г? сравнивается с возможным предельным значением глубины переноса воздушных масс (Гп), в километрах, определяемых как

ГП= Тав · VП,

где Тав - время от начала аварии, ч; VП - скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха.

Степени вертикальной устойчивости воздуха при разной погоде.

Для газообразных АХОВ Г? вычисляют лишь для первичного облака, а для жидких - для вторичного.

4. Площадь зоны возможного заражения АХОВ (как для первичного, так и для вторичного облака) по формуле:

SВ= 8,72·10-3(ГП)2·ц?/60,

где ц? - угловые размеры зоны возможного заражения АХОВ, градусы. Эта величина зависит от нескольких факторов, основными из которых являются метеорологические и топографические условия.

Доверительная вероятность PR отражает характер решаемых задач. При решении задачи «угрозы» доверительная вероятность принимается равной 0,9. Если известен весь набор исходной информации об объекте в условиях выброса, то доверительная вероятность равна 0,5. Во всех остальных случаях PR = 0,75.

5. Площадь зоны фактического заражения вычисляется по формуле:

SФ=К8·Г2?·ц?/60,

где К8 - коэффициент, который зависит от степени вертикальной устойчивости воздуха и принимается равным 0,0814 - для инверсии; 0,133 - для изотермии; 0,235 - для конвекции.

6. Формула для вычисления времени подхода облака зараженного воздуха к заданному объекту:

t=X/VВ,

где X - расстояние от источника заражения до заданного объекта, км; VВ - скорость ветра, м/с.

7. Нанесение зоны возможного заражения на карту (схему)

- Определить местоположение источника заражения на карту;

- Определить направление источника заражения (точка 0);

- Определить направление распространения АХОВ (VВ);

- Провести границу распространения АХОВ радиусом равным Г?, с учетом направления ветра VВ и угла ц с центром в точке «0»

Зона возможного заражения от облака АХОВ на картах ограничена окружностью, полуокружностью или периметром сектора, в зависимости от скорости ветра.

8. Вычисление возможных общих потерь населения в очаге поражения АХОВ производится по формуле:

Ро= Sф[Гr /ГДК+(1- Гr /Г)Д?К?],

где Ро - общие потери населения в очаге поражения АХОВ, чел; Гr - глубина распространения облака, зараженного АХОВ, воздуха в городе, км; Д, Д? - средняя плотность населения в городе и загородной зоне соответственно, чел/км2; К, К? - доли незащищенного населения в городе и загородной зоне соответственно, вычисляемые как:

К= 1-n1-n2;

К?= 1- n1?-n2?,

где n1 и n1? - доля населения, обеспеченного противогазами, в городе и в загородной зоне соответственно; n2 и n2? - доля населения, обеспеченного убежищами, в городе и загородной зоне соответственно.

Заключение

химический техногенный зараженный

Аварийные ситуации со ХОВ возможны в процессе их промышленного производства, транспортировки и хранения, а также при преднамеренном разрушении объектов химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, текстильной, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности, складов, мощных холодильников и водоочистных сооружений, газопроводов, а также транспортных средств, обслуживающих эти отрасли и объекты.

Высокая скорость формирования и действия поражающих факторов АХОВ вызывают необходимость принятия оперативных мер защиты персонала химически опасных объектов и населения, находящегося вблизи их. Для этого очень важно правильно оценить сложившуюся обстановку. Знание методики оценки химической обстановки, а также умение принять верное решение и применить эту методику очень важно. Это позволит точно оценить серьезность ЧС, спрогнозировать будущее развитие ситуации, оценить зону поражения и скорость распространения ядовитого облака.

Знание оценки химической обстановки важно не только при возникновении ЧС. А также заблаговременно при разработке планов защиты населения и территорий от ЧС техногенного характера, что в следствии приведет к уменьшению или предотвращению заражений ХОВ.

Таким образом, своевременная и правильная оценка химической обстановки при ЧС является главным фактором принятия правильных решений.

Список литературы

1. Амбросьев В. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов - М., Юнити, 1998.

2. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Словарь терминов и определений. Изд. 2-е. Доп. М.: МГФ «Знание», 1999.

3. Бобок С.А., Дмитров Г.Н. Методические указания к изучению дисциплины "Безопасность в чрезвычайных ситуациях". Тема "Оценка обстановки в чрезвычайных ситуациях". ГУУ. М., 1999.

4. Горский В.Г. и др. Научно-методические аспекты анализа аварийного риска. - М.: Экономика и информатика, 2002.

5. ГОСТ Р 22.0.05-94. Техногенные ЧС. Термины и определения.

6. Ковалев С.А., Пономарев О.Н., Русак О.Н., Сердюк В.С. Защита в чрезвычайных ситуациях. Уч. Пособие, Омск, ОмГТУ, 2003.

7. Колодкина В.М. Под ред. Количественная оценка риска химических аварий. Ижевск. Издательский дом «Удмуртский университет», 2001.

8. Меньшиков В.В. Анализ риска - подход для решения проблем безопасности населения и окружающей среды. / Науч. труды, вып.4, серия «Реймерсовские чтения». М.: МНЭПУ, 2000.

9. Меньшиков В.В., Швыряев А.А., Захарова Т.В. Анализ риска при систематическом загрязнении атмосферного воздуха опасными химическими веществами. Учебн. пособ. - М.: Изд-во Химич. фак. Моск. ун-та, 2003.

10. Сборник методик по прогнозированию возможных аварий, катастроф, стихийных бедствий в РСЧС (Книга 1 и 2). - М.: МЧС России, 1994.

11. Соловьянов А.А. Оценка опасности и прогнозирование аварий, связанных с выбросом химических веществ. // Рос. хим. журнал, 1993, №4.

Размещено на Allbest.ru