Аварии с выбросом химически опасных веществ

Среди чрезвычайных ситуаций техногенного характера аварии на химически опасных объектах занимают одно из важнейших мест. Химизация промышленной индустрии во второй половине ХХ столетия обусловила возрастание техногенных опасностей, связанных с химическими авариями, которые могут сопровождаться выбросами в атмосферу химически опасных веществ (ХОВ), значительным материальным ущербом и большими человеческими жертвами.

Химически опасные вещества (ХОВ) – это токсичные химические вещества, применяющиеся в народнохозяйственных целях и способные при утечке из разрушенных и поврежденных технологических емкостей, хранилищ и оборудования вызвать массовое поражение людей (ранее использовалось понятие СДЯВ – сильнодействующие ядовитые вещества).

Химически опасный объект (ХОО) – объект народного хозяйства, при авариях и разрушениях которого могут произойти массовые поражения людей, животных и растений ХОВ.

На предприятиях ХОВ могут быть исходным сырьем, промежуточными, побочными и конечными продуктами, а также растворителями и средствами обработки. Запасы этих веществ находятся в хранилищах (до 70-80 %), технологической аппаратуре, транспортных средствах (трубопроводы, цистерны).

Крупнейшие потребители ХОВ:

– черная и цветная металлургия (используют хлор, аммиак, соляную кислоту, ацетонциангидрин, водород фтористый, нитрил акриловой кислоты);

– целлюлозно-бумажная промышленность (используют хлор, аммиак, сернистый ангидрид, сероводород, соляную кислоту);

– машиностроительная и оборонная промышленность (используют хлор, аммиак, соляную кислоту, водород фтористый);

– коммунальное хозяйство (используют хлор, аммиак);

– медицинская промышленность (используют аммиак, хлор, фосген, нитрил акриловой кислоты, соляную кислоту);

– агропромышленный комплекс (используют аммиак в качестве хладагента холодильных установок).

Тысячи тонн опасных химических веществ ежедневно перевозят различными видами транспорта, перекачивают по трубопроводам. Все названные объекты экономики химически опасны.

Степень опасности для населения каждого химически опасного объекта определяется его категорией. Критерием для отнесения объекта к той или иной категории химической опасности служит количество населения, попадающего в зону возможного химического заражения ХОВ:

I категория - более 75 тыс. человек;

II категория - от 40 до 75 тыс. человек;

III категория - менее 40 тыс. человек;

IV категория - зона возможного химического заражения не выходит за пределы территории объекта, т. е. существует угроза только для персонала объекта.

Свойство веществ вызывать отравления (интоксикацию) организма называется токсичностью. Она характеризуется концентрацией вещества в воздухе (мг/м³), а также дозой (мг/кг веса), вызывающей ту или иную степень отравления живых организмов.

Различают среднюю смертельную токсодозу, которая вызывает смертельный исход у 50 % пораженных, а также среднюю поражающую (выводящую из строя) токсодозу, которая вызывает отравление у 50 % людей, попавших в зону.

По своим поражающим свойствам ХОВ неоднородны. В качестве основного признака наиболее часто используется признак преимущественного синдрома, складывающегося при острой интоксикации человека. Исходя из этого, ХОВ условно делятся на следующие группы:

– удушающего действия (хлор, фосген, хлористый водород);

– общеядовитого действия (хлорциан, цианистый водород, окись углерода);

– удушающего и общеядовитого действия (аммиак, азотная кислота, сероводород);

– нейротропного действия (фосфорорганические соединения, сероуглерод, тетроэтилсвинец);

– удушающего и нейротропного действия (аммиак, сернистый водород);

– метаболического действия (окись этилена, хлор, дихлорэтан).

В зависимости от стойкости проявления токсичности в атмосфере и на поверхности объектов ХОВ различают:

– нестойкие (сохраняются до 1 часа);

– стойкие (сохраняются более 1 часа).

В зависимости от быстроты действия:

– быстродействующие (клинические проявления появляются в течение 1 часа);

– медленнодействующие (клинические проявления появляются позже 1 часа).

Соответственно очаги действия ХОВ по стойкости и быстродействию могут быть:

– быстродействующие нестойкие (аммиак);

– быстродействующие стойкие (фосфорорганические соединения);

– медленнодействующие нестойкие (фосген);

– медленнодействующие стойкие (азотная кислота).

Рассмотрим подробнее характеристики и свойства наиболее распространенных ХОВ.

Аммиак. При нормальных условиях бесцветный газ с характерным резким запахом («нашатырного спирта»), почти в два раза легче воздуха. С воздухом образует взрывоопасные смеси в пределах 15–28 объемных процентов. Хорошо растворяется в воде: один объем воды поглощает при 20 °С около 700 объемов аммиака, 10 %-ный раствор аммиака поступает в продажу под названием «нашатырный спирт»,
18–20 %-ный раствор называется аммиачной водой и используется как удобрение.

Аммиак используют при получении азотной кислоты, азотсодержащих солей, соды, синильной кислоты, удобрений. Жидкий аммиак – хороший растворитель большинства органических и неорганических соединений. Он также широко применяется в качестве рабочего вещества (хладагента) в холодильных машинах и установках.

Имеет 4-й класс опасности – предельно допустимые концентрации (ПДК) в воздухе населенных мест: среднесуточная и максимально разовая – 0,2 мг/м³, в рабочем помещении промышленного предприятия – 20 мг/м³.

Вызывает поражение дыхательных путей. Признаки: насморк, кашель, затрудненное дыхание, удушье, учащенное сердцебиение, нарастание частоты пульса. Пары сильно раздражают слизистые оболочки и кожные покровы, вызывают жжение, покраснение и зуд кожи, резь в глазах, слезотечение. При соприкосновении жидкого аммиака и его растворов с кожей возникает обморожение, жжение, возможен ожог с пузырями, изъязвления.

В случае аварии место разлива нейтрализуют слабым раствором кислоты, промывают большим количеством воды. Если произошла утечка газообразного аммиака, то с помощью поливомоечных машин, авторазливочных станций, пожарных машин распыляют воду, чтобы поглотить пары.

Хлор.При нормальных условиях газ желто-зеленого цвета с резким раздражающим специфическим запахом. Тяжелее воздуха примерно в 2,5 раза. Вследствие этого стелется по земле, скапливается в низинах, подвалах, колодцах, тоннелях.

Используется хлор в производстве хлорорганических соединений (винилхлорида, хлоропренового каучука, дихлорэтана, хлорбензола и др.). В большинстве случаев применяется для отбеливания тканей и бумажной массы, обеззараживания питьевой воды, как дезинфицирующее средство.

Имеет 2-й класс опасности – предельно допустимые концентрации (ПДК) в атмосферном воздухе следующие: среднесуточная – 0,03 мг/м³; максимальная разовая – 0,1 мг/м³, в рабочем помещении промышленного предприятия – 1 мг/м³.

Поражает легкие, раздражает слизистые и кожу. Первые признаки отравления – резкая загрудинная боль, резь в глазах, слезоотделение, сухой кашель, рвота, нарушение координации, одышка. Соприкосновение с парами хлора вызывает ожоги слизистой оболочки дыхательных путей, глаз, кожи.

При утечке хлора используют распыленный раствор кальцинированной соды или воду, чтобы осадить газ. Место разлива заливают аммиачной водой, известковым молоком, раствором кальцинированной соды или каустика с концентрацией 60–80 % и более (примерный расход – 2 л раствора на 1 кг хлора). Кроме того, создают водяную завесу для поглощения паров.

В результате аварии на ХОО возникает зона химического заражения, включающая территорию непосредственного выброса ХОВ и территорию, над которой распространилось зараженное облако с поражающей концентрацией.

В зоне заражения возможно образование одного или более очагов химического поражения (ОХП) – территория, в пределах которой произошло массовое поражение людей, животных ХОВ. Число таких очагов обычно равно числу населенных пунктов, попавших в зону заражения.

Зона химического заражения (рис. 2) характеризуется глубиной и шириной, типом ХОВ, расположением по отношению к объектам, степенью зараженности воздушной среды и местности и изменением этой зараженности во времени.

Границы зоны заражения зависят от направления и скорости распространения ветра, от состояния погоды, количества вылившегося или выброшенного ХОВ, его агрегатного состояния, физических свойств, токсичности и др. В зависимости от скорости ветра зона химического заражения может иметь форму окружности (без ветра), полуокружности, сектора, эллипса.

Скорость рассеивания веществ в значительной степени зависит от вертикальной устойчивости приземных слоев атмосферы. С повышением температуры воздуха и почвы продолжительность действия ХОВ уменьшается. При выпадении снега продолжительность этого действия увеличивается, а в результате дождя уменьшается. ХОВ дольше сохраняются при застое воздуха, которому способствуют лощины, овраги, а в населенных пунктах – кварталы с густой застройкой.

Рис. 2. Зона химического заражения при аварии с выбросом ХОВ

В зоне химического заражения, в свою очередь, также можно выделить отдельные зоны, которые характеризуются степенью опасности для жизнедеятельности людей в результате способности ХОВ, находящихся на территории зон, вызывать у них болезненные состояния или летальный исход:

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

– зона поражающих токсодоз (зона опасного заражения) - на внешней границе зоны 50 % людей получают поражающую токсодозу;

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

Кроме того, в зоне химического заражения можно выделить следующие элементы:

– очаг аварии – территория, включающая само место и прилегающую к нему площадь разбрасывания ХОВ;

– район аварии – территория, в пределах которой облако ХОВ обладает наибольшими токсическими возможностями;

– зона распространения – площадь химического заражения воздуха за пределами района аварии, создаваемая в результате распространения облака ХОВ по направлению ветра и ограниченная линией пороговых значений токсодозы, не приводящей к потере работоспособности людей.