Основы химической и биологической безопасности

3

Содержание

1. Классификация химических ядов

1.1 Классификация

1.2 Случайные отравления и самоубийства

2. Методы и способы нейтрализации вредных химических веществ

2.1 Технические мероприятия, используемые для предотвращения опасности промышленных выбросов

2.2 Борьба с загрязнением воды

2.3 Утилизация отходов

3. Охарактеризуйте синильную кислоту как химически опасное вещество

4. Классификация химического оружия по поведению отравляющих веществ на местности при боевом применении

5. Методы определения размеров и площади зон химического заражения

Список использованной литературы

1. Классификация химических ядов

ЯДЫ (токсические вещества), химические вещества, способные при попадании в организм в достаточных дозах вызывать интоксикацию (отравление) или смерть. Яды могут попасть в организм через рот, легкие или кожу (путем черезкожного введения), либо абсорбироваться на коже при контакте с ней.

1.1 Классификация

Один из возможных способов классификации ядов основан на объединении их в группы по химическим и физическим признакам, например кислоты, щелочи, алкалоиды, промышленные растворители, неорганические соединения, органические соединения, ядовитые газы, ядовитые пищевые продукты. Кроме того, яды можно классифицировать по их физиологическому действию. Ряд химических веществ выступает в качестве ядов местного действия; в их числе:

1) едкие вещества, разрушающие ткани при непосредственном контакте (неорганические кислоты, едкие щелочи и фенол);

2) раздражающие вещества, в частности соединения мышьяка, свинца, ртути, цинка.

Другую категорию составляют яды системного действия; они попадают в кровоток и воздействуют на сердце, почки, нервную систему и другие жизненно важные органы. К этому типу относятся цианиды, снотворные, производные опия и стрихнин.

Бытовые токсические вещества. Многие ядовитые химические вещества часто встречаются в быту и могут стать причиной отравления. Перечислим основные из них.

Антифризы: этиленгликоль, метиловый спирт.

Гербициды: 2,4-D, сульфамат аммония, соединения мышьяка, атразин, паракват.

Дезинфицирующие средства: растворы формальдегида, гипохлориты, соли аммония, фенолы.

Инсектициды: ДДТ, хлордан, линдан, паратион, никотин, фторид натрия, соединения таллия, дурсбан, пиретрин.

Краски: соединения свинца, красители, пигменты, масла, растворители.

Крысиные яды: нафтилтиокарбамид, варфарин, фосфид цинка, соединения мышьяка, свинца и таллия, фосфор (желтый или белый), стрихнин.

Лекарственные психотропные средства: барбитураты, антидепрессанты.

Минеральные пищевые добавки: препараты железа в таблетках.

Обезболивающие: производные опия, хлороформ.

Разбавители красок: скипидар, бензин, уайт-спирит.

Репелленты: пара-дихлорбензол, нафталин, камфора, смола кедра, диметилфталат.

Слабительные: сульфат магния, сульфат натрия (глауберова соль), фенолфталеин (пурген).

Средства огнетушения: четыреххлористый углерод, бромистый метил.

Средства для растирания: спирты, капсин и другие мази, содержащие метилсалицилат, ментол, горчичное масло.

Средства для ухода за волосами: спирты, сульфид бария, тиогликоляты, броматы, персульфаты, пербораты.

Средства для снятия красок: спирты, хлористый метилен, ацетон, бензол, метилэтилкетон, щелок (гидроксид натрия).

Фумиганты (препараты для окуривания): цианиды, сероуглерод, четыреххлористый углерод, хлорпикрин, бромистый метил, оксид этилена, пара-дихлорбензол.

Фунгициды: бордосская жидкость (смесь сульфата меди и гашеной извести), хлорфенолы (в т.ч. пентахлорфенол), дитиокарбаматы, ортоцид, креозот.

Чистящие средства: аммиак, щелок (гидроксид натрия), фосфат натрия и полифосфаты, бура, борная кислота и бораты, стиральная сода (карбонат натрия), щавелевая кислота, соляная кислота, четыреххлористый углерод, бензол, бензин-растворитель, уайт-спирит, отбеливатели типа гипохлорита натрия.

Другие токсические вещества, встречающиеся в быту. Среди них: алкалоиды (аконит, апоморфин, морфин, никотин, стрихнин); амилацетат; анилин; арника; арсин; аспирин и другие салицилаты; ацетальдегид; ацетилен и его соединения; белладонна; бензол; бериллий и его соединения; бром; бромистый этил; винилхлорид; гидрохинон; диметилсульфат; динитрофенол; диоксан; дихлорметиловый эфир; дым и газы, образующиеся при пожаре; иод; иодоформ; канализационный газ; кислоты (азотная, ледяная уксусная, плавиковая, серная, фосфорная); кротоновое масло; ксилол; кураре; метилформиат; никелевая пыль; нитраты и нитриты; нитробензол; нитроглицерин; озон; оксид кальция; оксиды азота; перекись водорода; пикриновая кислота; пиридин; пирокатехин; радиоактивные вещества; резорцинол; ртуть и ее соли; сернистый газ; сероводород; сероуглерод; соединения бария; соединения ванадия; соединения висмута; соединения кадмия; соединения селена; соединения сурьмы; соединения теллура; соединения цинка; соли калия; соли олова; соли серебра; сульфаниламидные препараты; тетралин; тетрахлорэтилен; толуидинтрихлорэтилен; толуол; трикрезилфосфат; углекислый газ; фенилендиамин; формальдегид; фосген; фосфин; хлор; хлоралгидрат; хлористый метил; хлористый этил; этилацетат; эфир.



1.2 Случайные отравления и самоубийства

Главными источниками случайных отравлений со смертельным исходом служат этиловый (винный) спирт, наркотики (героин и кокаин), барбитураты, свинец, метиловый (древесный) спирт и четыреххлористый углерод. При самоубийствах чаще всего отравляются барбитуратами, бытовым газом, выхлопными газами и цианидом. Дети до шести лет часто отравляются и погибают, принимая препараты железа за конфеты.

Следует особо упомянуть промышленные растворители и опасные химикалии. Они могут вызывать не только острое отравление при случайном приеме внутрь; представляет опасность и продолжительный контакт с их парами, аэрозолями и распылителями. В тех случаях, когда эти вещества накапливаются в организме быстрее, чем выводятся из него, контакт с ними приводит к хроническим отравлениям; пример тому - отравление свинцом. Как правило, тяжесть отравления, вызванного вдыханием токсического вещества, зависит от его концентрации и длительности вдыхания. Так, один и тот же эффект может быть вызван и за короткий промежуток времени, если концентрация вещества велика, и при продолжительном контакте, если его концентрация мала. В частности, организм отравляется примерно одинаково за 2 часа при концентрации яда 50 частей на миллион и за 1 час при вдвое большей концентрации.

2. Методы и способы нейтрализации вредных химических веществ

Для минимизации риска использования химических продуктов в соответствии с уровнем наших знаний этой проблемы в странах ЕС в 1982 г. был введен в действие так называемый “Закон о химических продуктах”. В процессе проверки его исполнения в течение нескольких лет проводились мероприятия по оптимизации технологий, биологических и физико-химических испытаний, а также по уточнению терминологии, стандартных веществ и методов отбора проб.

Химический закон устанавливает правила допуска на рынок всех новых химических продуктов.

2.1 Технические мероприятия, используемые для предотвращения опасности промышленных выбросов

Для сокращения и уменьшения выбросов химических веществ на промышленных предприятиях необходимо проводить следующие меры:

1.Необходимо проектировать любое производство так, чтобы выбросы были заведомо минимальны.

2.Необходимо строго соблюдать технологические режимы производства.

3.Необходима обязательная герметизация оборудования на производствах, где присутствуют и получаются химические соединения (это касается не только химической промышленности).

4.Необходимо внедрение непрерывных технологических процессов и замкнутого круга производства, оборотного водопотребления.

5.Необходимо проводить меры по предотвращению аварий (например, планово-профилактический ремонт оборудования).

6. Борьба с потерями при транспортировке (предотвращение аварий газо- и нефтепроводов).

7.Борьба с эмиссией (выделением) промышленных газов в атмосферу.

8.Необходимо применение систем очистки сточных вод и борьбы с загрязнением.

9.Обязательная переработка и утилизация отходов, вторичное использование отходов.

Рассмотрим более подробно два последних пункта.

2.2 Борьба с загрязнением воды

Понимание необходимости регулируемого водоснабжения и обезвреживания сточных вод возникло очень давно. Еще в Древнем Риме строили акведуки для снабжения свежей водой и “Cloaca maxima” - канализационную сеть. бассейна отстойника и тем самым предотвращение засорения канализации и образования продуктов гниения (“дортмундские колодцы” и “ эмские колодцы”).

Другим методом обезвреживания сточных вод была их очистка с помощью полей орошения, т. е. спуск сточных вод на специально подготовленные поля. Однако лишь в середине прошлого столетия начались разработка методов очистки сточных вод и систематическое строительство канализационных сетей в городах.

Сначала были созданы установки механической очистки. Сущность этой очистки заключалась в осаждении находящихся в сточных водах твердых частиц на дно просачивании через песчаный грунт сточные воды отфильтровывались и осветлялись. И только после открытия в 1914 г. биологического (живого) ила появилась возможность разработки современных технологий очистки сточных вод, включающих в себя возврат (рецикл) биологического ила в новую порцию сточных вод и одновременную аэрацию суспензии. Все методы очистки сточных вод, разработанные в последующие годы и до настоящего времени, не содержат никаких существенно новых решений, а лишь оптимизируют разработанный ранее метод, ограничиваясь различными комбинациями известных стадий технологического процесса. Исключение составляют физико-химические методы очистки, в которых используются физические методы и химические реакции, специально подобранные для удаления веществ, содержащихся в сточных водах (табл. 1).

Таблица 1. Физико-химическая очистка сточных вод ([1] стр. 153).

1	Нейтрализация
2	Флокуляция (объединение коллоидных частиц в рыхлые хлопьевидные агрегаты) и осаждение
3	Умягчение сточных вод
4	Очистка скребками и перегонка
5	Адсорбция, ионный обмен, экстракция
6	Обратный осмос и ультрафильтрация
7	Удаление аммиака 1. биологические методы (нитрификация) 2. физико-химические методы (очистка, ионный обмен, обратный осмос, отгонка с паром)
8	Окислительная очистка сточных вод 1. сжигание 2. влажное окисление H2O2 / Fe2+ (реагент Фентона) O3 (озонирование)

Сточные воды предприятий (например, нефтеперерабатывающих) вначале подвергаются физико-химической очистке, а затем биологической. Содержание вредных веществ в сточных водах, поступающих на биологическую очистку не должно превышать определенных значений (табл. 2).

Таблица 2. Предельные значения концентрации загрязняющих веществ в сточных водах нефтеперегонных заводов, направляемых на биологическую очистку

Вещества и параметры	Предельные значения
Масла и жиры	< 75 мг / л
Сульфиды	< 200 мг / л
Осаждаемые вещества	< 125 мг / л
Тяжелые металлы (например, Ni, Cr)	Менее предела токсичности для организмов
pH	5 -9
Температура	< 36 оС

2.3 Утилизация отходов

При разработке совместимой с окружающей средой системы переработки отходов ставятся следующие (по порядку важности) главные задачи:

1. Снижение количества отходов уже в процессе производства продукции.

2.Уменьшение отходов за счет их сортировки при сборе.

3.Широкое вторичное использование материалов, полученных из отходов.

4. Удаление остающихся после переработки отходов с минимально возможным риском для окружающей среды и здоровья человека.

Виды утилизации отходов:

-·складирование;

-·сжигание;

-·компостирование (неприменим для отходов, содержащих токсичные вещества);

-·пиролиз.

Наиболее распространено сейчас складирование отходов. Примерно 2 / 3 всех отходов бытового и производственного происхождения и 90 % инертных отходов складируют в хранилищах - свалках. Такие хранилища занимают большие площади, являются источниками шума, пыли и газов, образующихся в результате химических и анаэробных биологических реакций в толще, а также источниками загрязнения грунтовых вод в результате образования на открытых свалка просачивающихся вод (табл. 3).

Таблица 3. Усредненные характеристики просачивающихся вод из хранилищ (свалок) городского бытового мусора (через 6-8 лет после закладки на хранение)

Значение pH	6,5 - 9,0
Сухой остаток	20000 мл / л
Нерастворимые вещества	2000 мг / л
Электрическая проводимость (20 оС)	20000 мкСм / см
Неорганические компоненты
Соединения щелочных и щелочноземельных металлов (в расчете на металл)	8000 мг / л
Соединения тяжелых металлов (в расчете на металл)	10 мг / л
Соединения железа (общее Fe)	1000 мг / л
NH4	1000 мг / л
SO2-	1500 мг / л
HCO3	10000 мг / л
Органические компоненты
БПК (биохимическое потребление кислорода за 5 суток)	4000 мг / л
ХПК (химическое потребление кислорода)	6000 мг / л
Фенол	50 мг / л
Детергент	50 мг / л
Вещества, экстрагируемые метиленхлоридом	600 мг / л
Органические кислоты отгоняемые водяным паром (в расчете на уксусную кислоту)	1000 мг / л

Отсюда следует, что складирование отходов не может являться удовлетворительным методом их утилизации, и необходимо использовать другие методы.

В настоящее время сжигается до 50 % всех отходах в развитых странах.

Преимущества метода сжигания состоят в существенном уменьшении объема отходов и действенном разрушении горючих материалов, включая органических соединений.

Остатки от сжигания - шлаки и зола - составляют лишь 10 % первоначального объема и 30 % от массы сжигаемых материалов. Но при неполном сгорании в окружающую среду могут попадать многочисленные вредные вещества (табл. 4 и 5). Для снижения эмиссии органических веществ необходимо использовать устройства для очистки дымов.

Таблица 4. Эмиссия вредных веществ из установок сжигания мусора (мг / л)

Вредные вещества	Содержание в неочищенных дымовых газах
HCl	400...1150
HF	2...20
SO2	200...800
NOх	150...400
CO	20...600
Органические вещества	300...500
Пыль	800...15000

Таблица 5. Среднее содержание металлов в пылеобразных частицах дыма мусоросжигательной печи (10 проб, среднее содержание пыли в отходящих топочных газах 88 мг / м³ )

Состав пыли	Концентрация, мг / м3	Состав пыли	Концентрация, мг / м3
Алюминий	12,056	Олово	0,167
Цинк	3,080	Кадмий	0,071
Свинец	1,760	Хром	0,044
Медь	0,185	Ртуть	0,001

Пиролизом называют разложение химических соединений при высоких температурах в отсутствие кислорода, вследствие чего становится невозможным их горение. В табл. 6 показаны различия в процессах сжигания (термолиза) и пиролиза отходов на основе сравнения этих двух методов.

Таблица 6. Различия между термолизом и пиролизом органических отходов

Сжигание отходов	Пиролиз отходов
Обязательна высокая температура	Достаточно относительно небольшая температура (450 оС)
Необходим избыток воздуха (соотв. кислорода)	Отсутствие кислорода (соотв. воздуха)
Поступление тепла непосредственно за счет выделяющейся теплоты реакции	Поступление тепла большей частью через теплообменники
Окислительные условия, окисляются металлы	Восстановительные условия, металлы не окисляются
Основные продукты реакции: CO2, H2O, зола, шлаки	Основные продукты реакции: Н2, СnНm, СО, твердые углеродные остатки
Газообразные вредные вещества: SO2, SO3 , NOx, HCl, HF, тяжелые металлы, пыль	Газообразные вредные вещества: H2S, HCN, NH3, HCl, HF, фенолы, смолы, Hg, пыль
Большие объемы газа (доля воздуха)	Малые объемы газов
Зола спекается в шлак, уход влаги	Отсутствие процессов сплавления и спекания, уход влаги
Предварительное измельчение и равномерность дробления не являются необходимыми, но благоприятны	Предварительное измельчение и равномерность дробления необходимы
Жидкие и пастообразные отходы, как правило, не подлежат обработке	Жидкие и пастообразные отходы в принципе обрабатываются
Экономичность производства достигается при числе жителей около 1 млн	Экономичность производства, вероятно, обеспечивается при числе жителей около миллиона

Хотя пиролиз имеет много достоинств, он обладает и существенными недостатками: сточные воды, поступающие из установок для пиролиза, сильно загрязнены органическими веществами) фенолы, хлорированные углеводороды и др.), а из отвалов твердых остатков пиролиза (пиролизного кокса) под действием дождей происходит вымывание вредных веществ; в твердых продуктах пиролиза, кроме того, найдены высокие концентрации поликонденсированных и хлорированных углеводородов. В связи с этим пиролиз нельзя считать экологически безопасным методом переработки отходов.

Человек в процессе своей деятельности производит огромное количество химических веществ, которые негативно воздействуют на окружающую среду. Но в данный момент он не имеет такой технологии, которая бы делала бы деятельность человека абсолютно безотходной.

3. Охарактеризуйте синильную кислоту как химически опасное вещество

Синимльная кислотам (цианистый водород, нитрил муравьиной кислоты) HCN -- бесцветная легкоподвижная жидкость с запахом горького миндаля. Молекула HCN сильно полярна (м = 0,96*10-29 Кл*м). Циановодород состоит из молекул двух видов, находящихся в таутомерном равновесии (превращение циановодорода в изоциановодород), которое при комнатной температуре смещено влево:

H - C?N: - H - N?С:

Большая стабильность первой структуры обусловлена меньшими значениями эффективных зарядов атомов

Безводная синильная кислота является сильно ионизирующим растворителем, растворенные в нем электролиты хорошо диссоциируют на ионы. Его относительная диэлектрическая проницаемость при 25° С равна 107 (выше, чем у воды). Это обусловлено линейной ассоциацией полярных молекул HCN за счет образования водородных связей.

Синильная кислота содержится в некоторых растениях, коксовом газе, табачном дыме, выделяется при термическом разложении нейлона, полиуретанов.

Очень слабая одноосновная кислота К = 1,32*10-9 (18°С). Образует с металлами соли - цианиды. Взаимодействует с оксидами и гидроксидами щелочных и щелочно-земельных металлов.

Пары синильной кислоты горят на воздухе фиолетовым пламенем с образованием Н2О, СО2 и N2. В смеси кислорода со фтором горит с выделением большого количества тепла:

2НСN + O2 + F2 = 2HF + 2CO + N2 + 1020 кДж

Синильная кислота широко применяется в органическом синтезе. Она реагирует с карбонильными соединениями, образуя цианогидриды:

RR'C=O + HCN > RR'C(OH)CN

С галогеналканами образует нитрилы (реакция Кольбе):

RX + HCN > R-CN + HCl

С алкенами и алкинами реагирует, присоединяясь к кратным связям:

HCN + CH?CH + Cu+ > CH2=CHCN

HCN + CH2=CH2 (кат. Pd/Al2O3) > CH3CH2CN

HCN + RCH=NH > RCH(NH2)CN

Легко полимеризуется в присутствии основания (часто со взрывом). Образует аддукты, напр. HCN-CuCl.

Является сырьём для получения акрилонитрила, метилметакрилата, адипонитрила и других соединений.

В медицине в малых дозах (!) используется как сильное седативное средство.

Соли синильной кислоты называются цианидами. Цианиды подвержены сильному гидролизу. При хранении водных растворов цианидов при доступе диоксида углерода они разлагаются:

KCN + H2O + СО2 > HCN + КНСО3KCN + 2H2O > NH3 + НСООК

Ион CN- (изоэлектронный молекуле СО) входит как лиганд в большое число комплексов d-элементов. Комплексные цианиды в растворах очень стабильны.

Цианиды тяжёлых металлов термически неустойчивы, в воде, кроме цианида ртути Hg(CN)2, нерастворимы. При окислении цианиды образуют цианаты:

2KCN + O2 > 2KOCN

Многие металлы при действии избытка цианида калия или цианида натрия дают комплексные соединения, что используется, например, для извлечения золота и серебра из руд:

4NaCN + 2Au+1/2O2 + H2O > 2Na [Au(CN)2] + 2NaOH.

Синильная кислота - очень сильный яд общетоксического действия, блокирует клеточную цитохромоксидазу, в результате чего возникает выраженная тканевая гипоксия. Смертельная доза (LD50) синильной кислоты -50 мг, подкожно -- 1 мг/кг.

При вдыхании небольших концентраций синильной кислоты наблюдается царапанье в горле, горький вкус во рту, головная боль, тошнота, рвота, боли за грудиной. При нарастании интоксикации урежается пульс, усиливается одышка, развиваются судороги, наступает потеря сознания. При этом цианоз отсутствует (содержание кислорода в крови достаточное, нарушена его утилизация в тканях).

При вдыхании высоких концентраций синильной кислоты или при попадании её внутрь появляются клонико-тонические судороги и почти мгновенная потеря сознания вследствие паралича дыхательного центра. Смерть может наступить в течение нескольких минут.

Впервые в роли боевого отравляющего вещества синильная кислота была использована французской армией 1 июля 1916 года. Однако по ряду причин, как то:

* использование немецкой армией газовых масок с фильтрами

* быстрый унос газообразной синильной кислоты ветром с поля боя

последующее использование синильной кислоты в этой роли прекратилось.

В некоторых странах синильная кислота используется в газовых камерах в качестве отравляющего вещества при исполнении приговоров смертной казни. Делается это из соображений минимального расхода газа. Смерть как правило наступает в течение 4-10 минут, в отдельных случаях продолжительность казни достигает 17 минут.

4. Классификация химического оружия по поведению отравляющих веществ на местности при боевом применении

Химическое оружие (ХО) - это отравляющие вещества и средства их применения. Отравляющими веществами (ОВ) называются токсичные химические соединения, предназначенные для нанесения массовых поражений живой силе при боевом применении. Отравляющие вещества составляют основу химического оружия и состоят на вооружении армий ряда западных государств. В армии США каждому 0В присвоен определенный буквенный шифр. По характеру воздействия на организм человека ОВ подразделяются на нервно-паралитические, кожно-нарывные, общеядовитые, удушающие, психохимические и раздражающие.

По быстроте наступления поражающего действия ОВ (в армии США) подразделяются на смертельные, временно выводящие из строя и кратковременно выводящие из строя. При боевом применении смертельные ОВ вызывают тяжелые (смертельные) поражения живой силы. В эту группу входят 0В нервно-паралитического, кожно-нарывного, общеядовитого и удушающего действия, ботулинический токсин (вещество ХR). Временно выводящие из строя ОВ (психохимического действия и стафилококковый токсин РG) лишают боеспособности личный состав на срок от нескольких часов до нескольких суток. Поражающее действие кратковременно выводящих из строя ОВ (раздражающего действия) проявляется на протяжении времени контакта с ними и сохраняется в течение нескольких часов после выхода из зараженной атмосферы.

В момент боевого применения 0В могут находиться в парообразном, аэрозольном и капельно-жидком состоянии. В парообразное и мелкодисперсное аэрозольное состояние (дым, туман) переводятся ОВ, применяемые для заражения приземного слоя воздуха. Облако пара и аэрозоля, образованное в момент применения химических боеприпасов, называется первичным облаком зараженного воздуха (ЗВ). Облако пара, образующееся за счет испарения ОВ, выпавших на почву, называется вторичным. 0В в виде пара и мелкодисперсного аэрозоля, переносимые ветром, поражают живую силу не только в районе применения, но и на значительном расстоянии. Глубина распространения ЗВ на пересеченной и лесистой местности в 1,5--3 раза меньше, чем на открытой. Лощины, овраги, лесные и кустарниковые массивы могут явиться местами застоя ОВ и изменения направления его распространения.

Для заражения местности, вооружения и военной техники, обмундирования, снаряжения и кожных покровов людей 0В применяются в виде грубодисперсных аэрозолей и капель. Зараженная местность, вооружение и военная техника и другие объекты являются источником поражения людей. В этих условиях личный состав будет вынужден длительное время, обусловленное стойкостью ОВ, находиться в средствах защиты, что снизит боеспособность войск.

Стойкость ОВ на местности -- это время от его применения до момента, когда личный состав может преодолевать зараженный участок или находиться на нем без средств защиты.

ОВ могут проникать в организм через органы дыхания (ингаляционно), через раневые поверхности, слизистые оболочки и кожные покровы (кожно-резорбтивно). При употреблении зараженной пищи и воды проникновение ОВ осуществляется через желудочно-кишечный тракт. Большинство ОВ обладает кумулятивностью, т. е. способностью к накоплению токсического эффекта.

Большое разнообразие ОВ по классам химических соединений, свойствам и боевому назначению, естественно, вызывает необходимость их классификации. Создать единую, универсальную классификацию 0В практически невозможно, да в этом и нет необходимости. Специалисты различного профиля в основу классификации принимают наиболее характерные с точки зрения данного профиля свойства и особенности ОВ, поэтому классификация, составленная, например, специалистами медицинской службы, оказывается неприемлемой для специалистов, разрабатывающих средства и способы уничтожения ОВ или оперативно-тактические основы применения химического оружия.

За сравнительно недолгую историю химического оружия появлялось и существует поныне деление ОВ по самым различным признакам. Известны попытки классифицировать все ОВ по активным химическим функциональным группам, по стойкости и летучести, по табельности средств применения и токсичности, по методам дегазации и лечения пораженных, по патологическим реакциям организма, вызываемым 0В. В настоящее время наибольшее распространение нашли так называемые физиологическая и тактическая классификации ОВ.

Физиологическая классификация, как, впрочем, и все другие, весьма условна. С одной стороны, она позволяет объединить в единую для каждой группы систему мероприятий по дегазации и защите, санитарной обработке и первой медицинской помощи. С другой стороны, она не учитывает наличие у некоторых веществ побочного действия, иногда представляющего для пораженного большую опасность. Например, вещества раздражающего действия РS и СN способны вызвать тяжелые поражения легких, вплоть до смертельных, а DМ вызывает общее отравление организма мышьяком. Хотя и принимают, что непереносимая концентрация раздражающих веществ должна быть минимально в 10 раз ниже смертельной, в реальных условиях применения ОВ это требование практически не соблюдается, о чем свидетельствуют многочисленные факты тяжелых последствий применения полицейских веществ за рубежом. Некоторые ОВ по действию на организм могут быть одновременно отнесены к двум или нескольким группам. В частности, вещества VХ, GВ, GD, НD, L обладают безусловно общеядовитым, а вещества РS, СN -- удушающим действием. Кроме того, в арсенале химического оружия иностранных государств время от времени появляются новые ОВ, которые вообще трудно отнести к какой-либо из названных шести групп.

Тактическая классификация подразделяет ОВ на группы по боевому назначению. В армии США, например, все ОВ делят на две группы:

- смертельные (по американской терминологии смертоносные агенты) -- вещества, предназначенные для уничтожения живой силы, к которым относятся ОВ нервно-паралитического, кожно-нарывного, общеядовитого и удушающего действия;

- временно выводящие живую силу из строя (по американской терминологии вредоносные агенты) -- вещества, позволяющие решать тактические задачи по выведению живой силы из строя на сроки от нескольких минут до нескольких суток. К ним относятся психотропные вещества (инкапаситанты) и раздражающие вещества (ирританты).

Иногда группу ирритантов как веществ, выводящих живую силу из строя на период времени, незначительно превышающий период непосредственного воздействия ОВ и измеряемый минутами -- десятками минут, выделяют в особую группу полицейских веществ. Очевидно, здесь преследуется цель исключения их из состава боевых ОВ в случае запрещения химического оружия. В некоторых случаях в отдельную группу выделяют учебные ОВ и рецептуры.

Тактическая классификация ОВ также несовершенна. Так, а группу смертельных ОВ объединены самые разнообразные по физиологическому действию соединения, причем все они являются лишь потенциально смертельными, ибо конечный результат действия ОВ зависит от его токсичности, поступившей в организм токсодозы и условий применения. Классификация не учитывает и таких важных факторов, как химическая дисциплина живой силы, подвергающейся химическому нападению, обеспеченность ее средствами защиты, качество средств защиты, состояние вооружения и военной техники. Тем не менее, физиологическая и тактическая классификации 0В используются при изучении свойств конкретных соединений.

Нередко в литературе приводятся тактические классификации ОВ, основанные на учете быстроты и продолжительности их поражающего действия, пригодности к решению определенных боевых задач.

Различают, например, быстродействующие и медленнодействующие ОВ в зависимости от того, имеют они период скрытого действия или нет. К быстродействующим относят нервно-паралитические, общеядовитые, раздражающие и некоторые психотропные вещества, т. е. те, которые за несколько минут приводят к смертельному исходу или к утрате боеспособности (работоспособности) в результате временного поражения. К медленнодействующим веществам относят кожно-нарывные, удушающие и отдельные психотропные вещества, способные уничтожить или временно вывести из строя людей и животных только после периода скрытого действия, длящегося от одного до нескольких часов. Такое разделение ОВ также несовершенно, ибо некоторые медленнодействующие вещества, будучи введенными в атмосферу в очень высоких концентрациях, вызовут поражение в короткое время, практически без периода скрытого действия.

В зависимости от продолжительности сохранения поражающей способности ОВ подразделяют на кратковременно действующие (нестойкие или летучие) и долгодействующие (стойкие). Поражающее действие первых исчисляется минутами (АС, СG). Действие вторых может продолжаться от нескольких часов до нескольких недель после их применения в зависимости от метеорологических условий и характера местности (VХ, GD, НD). Подобное подразделение ОВ также условно, поскольку кратковременно действующие ОВ в холодное время года нередко становятся долгодействующими.

Систематизация ОВ и ядов в соответствии с задачами и способами их применения основана на выделении веществ, используемых в наступательных, оборонительных боевых действиях, а также в засадах или при диверсиях. Иногда различают также группы химических средств уничтожения растительности или удаления листвы, средств разрушения некоторых материалов и иные группы средств решения конкретных боевых задач. Условность всех этих классификаций очевидна.

Встречается также классификация химических средств поражения по категориям табельности. В армии США они делятся на группы А, В, С. В группу А входят табельные химические боеприпасы, которые на данном этапе наиболее полно удовлетворяют предъявляемым к ним тактико-техническим требованиям. К группе В относятся запасные табельные химические боеприпасы, которые по основным тактико-техническим требованиям уступают образцам группы А, но при необходимости могут их заменить. Группа С объединяет средства поражения, которые на данном этапе сняты с производства, но могут состоять на вооружении до израсходования их запасов. Иными словами, в группу С входят средства поражения, снаряженные устаревшими отравляющими веществами.

К раздражающим веществам относятся химические соединения, в незначительных концентрациях вызывающие кратковременную потерю живой силой боеспособности вследствие раздражения слизистых оболочек глаз, верхних дыхательных путей и иногда кожных покровов. В США и ряде других зарубежных стран их называют ирритантами (от англ. irritant - раздражающее вещество).Раздражающие вещества относятся к быстродействующим. В то же время их действие, как правило, кратковременно, поскольку после выхода из зараженной зоны признаки отравления проходят через 1... 10 мин. Смертельное действие для ирритантов возможно только при поступлении в организм доз, в десятки- сотни раз превышающих минимально и оптимально действующие дозы. Смертельное действие для ирритантов нехарактерно и возможно только при поступлении в организм очень высоких доз этих веществ, в десятки - сотни раз превышающих минимально и оптимально действующие дозы. Выведение живой силы из строя с помощью ирритантов достигается в результате воздействия на людей их пара или аэрозоля, отсюда токсикологические характеристики раздражающих веществ выражаются значениями Ст. - чаще всего IСт50 и LCт50. Основное боевое назначение ирритантов состоит в том, чтобы в результате систематического и длительного их применения вынудить войска противника находиться в средствах защиты органов дыхания и в укрытиях, физически и психически измотать их, стеснить маневр, затруднить управление и в конечном счете снизить их боеспособность. В бою применение ирритантов считается оправданным только в тех случаях, когда противник имеет слабую химическую дисциплину или не обеспечен исправными противогазами. Hе исключено применение раздражающих веществ в тактических смесях с другими отравляющими веществами. Важное значение придается раздражающим веществам как средству запугивания и деморализации беззащитного населения, разгона митингов и демонстраций. Ирританты состоят на вооружении полиции во многих капиталистических странах и потому нередко классифицируются как полицейские ОВ. Некоторые раздражающие вещества используются в качестве учебных ОВ. Учитывая основное назначение ирритантов - вызвать изнурение живой силы при минимальном расходе, эффективность каждого раздражающего вещества помимо значений ICt50 и LСt50 оценивают их начальной и непереносимой концентрациями. Начальной (пороговой) концентрацией Снач называется минимальная концентрация раздражающего вещества, вызывающая раздражение слизистых оболочек глаз, верхних дыхательных путей или кожи. В атмосфере, содержащей ирритант в начальной концентрации, возможно непродолжительное нахождение живой силы без противогаза. Непереносимой концентрацией Снеп называется концентрация раздражающего вещества в атмосфере, не допускающая даже кратковременного пребывания в ней людей без противогаза. При нахождении в атмосфере с Снеп личный состав, не применивший средств защиты, выходит из строя через 3-5 мин. Таким образом, раздражающие вещества относятся к быстродействующим веществам. В то же время они являются, как правило, кратковременно действующими, поскольку после применения соответствующих средств защиты или после выхода из зараженной атмосферы признаки отравления проходят через минуты - десятки минут. Вплоть до окончания второй мировой войны все раздражающие вещества делили на две группы: лакриматоры и стерниты. К лакриматорам, или слезоточивым веществам (от лат. lacrima - слеза), относят соединения, действующие на чувствительные нервные окончания слизистых оболочек глаз и вызывающие обильное слезотечение. При контакте с поверхностью кожи в высоких концентрациях возможно развитие эритемы. Жжение и зуд кожи, особенно потной или разгоряченной, являются первыми признаками, которые наступают сразу после попадания в зараженную атмосферу. Раздражения кожи лакриматорами обычно не требуют серьезного лечения и быстро проходят. Типичными представителями лакриматоров являются агенты CN (хлорацетофенон) и PS (хлорпикрин). Последний прежде относили также к ОВ удушающего действия.Стернитами, или чихательными веществами (от греч. sternon - грудь, грудина), называют химические соединения, преимущественно действующие на чувствительные нервные окончания слизистых оболочек верхних дыхательных путей и вызывающие раздражение полости носоглотки, сопровождаемое неудержимым чиханием, кашлем и загрудинными болями. Одновременно раздражаются глаза, поражается поверхность кожи, затрагивается центральная нервная система. Такие сопутствующие явления, как тошнота, позыв к рвоте, головная боль и боли в челюстях и зубах, ощущение давления в ушах, указывают на вовлечение в процесс придаточных пазух носа. В тяжелых случаях возможны поражения дыхательного тракта, приводящие к токсическому отеку легких. Следствиями воздействия на нервную систему являются слабость в ногах, боли в суставах и мышцах, а при тяжелых отравлениях - судороги, временная потеря сознания и иногда паралич различных групп мышц. После пребывания в атмосфере с высокими концентрациями стернитов возникают эритемы кожи, нередки опухоли и даже пузыри. Однако в отличие от ОВ кожно-нарывного действия поражения кожи стернитами легко поддаются лечению и не переходят в заболевания общего характера. Типичными представителями стернитов являются агенты DM (адамсит), DA (дифеннлхлорарсин) и DC (дифенилцианарсин). В настоящее время деление раздражающих веществ на лакриматоры и стерниты в определенной мере устарело. а вооружение иностранных армий приняты новые ирританты, раздражающие как глаза, так и дыхательные пути. К ним относятся, в частности, о-хлорбензальмалононитрил (CS) и 1,4-оксазенин (CR). Помимо синтетических ОВ широкое распространение имеют природные раздражающие вещества, такие как 1-метокси 1,3.5-циклогептатриен и морфолид пеларгоновой кислоты. Успешно ведутся также поиски так называемых кожных ирритантов, вызывающих преимущественно раздражение и поражения незащищенных участков кожи.Ирританты состоят на вооружении полиции во многих странах и поэтому классифицируются как полицейские ОВ. Hапример, в Великобритании используется морфолид пеларгоновой кислоты. США, Германии - о-хлорбензальмалононитрил (CS). В качестве отечественных спецсредств, используемых органами внутренних дел и имеющихся на вооружении армии, - патронах, аэрозольных баллонах, гранатах, дисперсионных боевых приборах - чаще используется хлорацетофенон (СN) или морфолид пеларгоновой кислоты. В следующих статьях приведена харектеристика ирритантов по отдельности.

5. Методы определения размеров и площади зон химического заражения

Зона химического заражения - территория, подвергшаяся непосредственному воздействию сильно действующих ядовитых веществ и территория, над которой распространился зараженный воздух с поражающими концентрациями в результате аварии на химически опасном объекте или применения химического оружия.

Зона химического заражения включает в себя:

* зоны смертельных токсодоз (зона чрезвычайно опасного заражения) - это зона, на внешней границе которой 50% людей получают смертельную токсодозу;

* зону поражающих токсодоз (зона опасного заражения) - это зона, на внешней границе которой 50% людей получают поражающую токсодозу;

* зону дискомфорта (пороговая зона, зона заражения) - это зона, на внешней границе которой люди испытывают дискомфорт, начинается обострение хронических заболеваний или появляются первые признаки интоксикации.

Зона химического заражения включает территорию, подвергшуюся непосредственному воздействию вещества, и территорию, над которой распространилось облако, зараженное отравляющими веществами с поражающими концентрациями. В зону химического заражения входит участок разлива и территория, над которой распространились пары этих веществ с поражающими концентрациями.

Зона заражения характеризуется типом СДЯВ, размерами, расположением относительно объектов экономики, степенью зараженности воздушной среды и местности и изменением этой зараженности во времени. Границы зоны определяются значениями пороговых токсических доз, вызывающих начальные симптомы поражения, и зависят от размеров района разлива СДЯВ, метеорологических условий, рельефа местности.

На скорость рассеивания паров вещества и на площадь их распространения влияет вертикальная устойчивость приземных слоев атмосферы. Инверсия и изотермия способствуют сохранению высоких концентраций вещества в приземном слое воздуха. Конвекция вызывает сильное рассеяние зараженного воздуха.

При повышении температуры воздуха и почвы испарение веществ увеличивается, а продолжительность их действия уменьшается. При сильном ветре (более 6 м/с) облако быстро рассеивается, а испарение жидких отравляющих веществ увеличивается, что также способствует ускорению обеззараживания местности. При слабом ветре (до 4 м/с) и при отсутствии восходящих потоков воздуха облако зараженного воздуха распространяется по ветру, сохраняя поражающие концентрации на значительную глубину (до десятков километров) . Дождь механически вымывает токсичные вещества из атмосферы и из поверхностных слоев почвы, часть веществ гидролизуется водой. При выпадении снега на зараженный участок жидкие СДЯВ сохраняются более продолжительное время. Растительный покров и рельеф местности (овраги, лощины) способствуют застою зараженного воздуха и увеличению длительности заражения. Зараженный воздух застаивается в кварталах густой застройки населенных пунктов.

Под оценкой химической обстановки понимают определение масштаба и характера заражения отравляющими и сильнодействующими ядовитыми веществами, анализ их влияния на деятельность объектов, сил гражданской обороны и населения.

Основными исходными данными при оценке химической обстановки являются: тип СДЯВ; количество вылившихся ядовитых веществ; метеоусловия и топографические условия местности; степень защищенности людей, укрытия техники и имущества.

При выявлении химической обстановки, возникшей в результате вытекания СДЯВ, определяют: глубину зоны химического заражения; ширину зоны химического заражения; площадь зоны химического заражения; время подхода зараженного облака к объекту экономики; время действия поражающих концентраций СДЯВ.

В данной работе будут использованы следующие исходные данные:

ядовитое вещество - аммиак;

количество вытекшего вещества - 50 тонн;

размещение хранилища - обвал;

тип местности - открытая; вертикальная

устойчивость атмосферы - инверсия;

скорость приземного ветра - 4 м/c;

расстояния до объекта экономики - 1800 м;

токсодоза - 72 мг*мин/л.

Глубина зоны заражения определяется по формуле:

(5.1)

где G - количество СДЯВ, кг;

D - токсодоза, мг*мин/л (D = C * T, здесь С - поражающая концентрация, мг/л, Т - время экспозиции, мин) ;

V - скорость ветра в приземном слое воздуха;

К2, К3, К4 - коэффициенты, зависящие от вертикальной устойчивости атмосферы, типа хранилища и типа местности соответственно.

Для выше приведенных исходных данных коэффициенты имеют следующие значения:

К2 = 1 К3 = 2/3 К4 = 1

Время экспозиции для аммиака составляет 360 мин.

Тогда по (5.1) можем рассчитать глубину зоны химического заражения:



Г = 710 м.

Ширина зоны заражения определяется по формуле:

Ш = К1 * Г, (5.2)

К1 - коэффициент, зависящий от вертикальной устойчивости атмосферы, равный в случае инверсии 0,03.

Следовательно:

Ш = 0,03 * 710 = 21,3 м.

Площадь зоны заражения рассчитывается как

Sз = 0,5 * Г * Ш, (5.3)

Sз = 0,5 * 710 * 21,3 = 7561,5 м2.

Время подхода зараженного облака:

(5.4)

где L - расстояние от места аварии до объекта экономики, м,

W - скорость переноса облака, зараженного СДЯВ, которая определяется как

W = К6 * V, м/с,

К6 - коэффициент, зависящий от метеорологических условий, равный для инверсии 2.



W = 2 * 4 = 8 м/с,

tп = 1800 / (8 * 60) = 3,75 мин.

Время действия поражающих концентраций определяется по формуле:

tпор = К5 * t, (5.5)

где t - время испарения СДЯВ в зависимости от оборудования хранилища (открытое или обвалованное) , час, для обвалованного хранилища с аммиаком оно равно 20 часов при скорости ветра 1 м/с,

К5 - коэффициент, зависящий от скорости ветра и для данного варианта равный 0,43,

tпор = 0,43 * 20 = 8,6 час.

Проведенная оценка химической обстановки в случае аварии емкости со СДЯВ показала, что при достаточно быстром подходе зараженного облака, время действия поражающих концентраций достаточно велико, что позволяет провести необходимые мероприятия по обеспечению безопасности сотрудников института. Слабая сила ветра обеспечивает сохранение поражающих концентраций на большую глубину. Территориальное расположение НИИАА таково, что он находится в районе с преобладанием промышленных и научно-производственных объединений с достаточно большой плотностью застройки, что в свою очередь способствует застою зараженного воздуха.

Список использованной литературы

1. Экологическая химия: Пер. с нем. / Под ред. Ф. Корте. -- М.: Мир, 1996. -- 396 с., ил.

2. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать?:

Учебное пособие / Под ред. Проф. В. И. Данилова - Даниляна. -- М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. -- 332 с.

3. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2-х т. Т. 1,2.

Пер. с англ.- М.: Мир, 1993. - с., ил.

4. Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания: В 4-х книгах. Кн. 2.

5. Загрязнения воды и воздуха: Пер с англ. - М.: Мир, 1995. - с., ил.