Уничтожение химического оружия
РЕФЕРАТ
по токсикологии и медицинской защите
Тема: «Основы безопасности, профессиональной и экологической медицины при уничтожении химического оружия в России»
Зав. кафедрой БЖ и МК
к.м.н., доцент Калоев А. Д.
Руководитель:
ст. преподаватель кафедры
к.м.н. Татарова Т.Б.
Выполнила:
Студентка 426 группы
Байрамукова Занифа Азрет-Алиевна
г. Ставрополь, 2016 г.
Введение
Уничтожение химического оружия (ХО) - сложная и многогранная проблема. В Российской Федерации этот процесс осуществляется в соответствии с Федеральной целевой программой «Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации». Основной целью Программы является выполнение Россией международных обязательств по уничтожению запасов ХО, а также оздоровление экологической обстановки и снятие социально- психологической напряженности у населения, проживающего в регионах хранения ХО. Несмотря на то что процесс уничтожения ХО сведен к минимальной опасности для здоровья людей и окружающей среды (ОС), а общепромышленные загрязнения, по сравнению с предприятиями нефтяной и химической отрасли, малы, тем не менее потенциальный риск достаточно велик. Поэтому приоритетной задачей уничтожения ХО является создание системы производственной безопасности и технологического контроля на объектах уничтожения ХО, включая монтаж и пусконаладку системы промышленно- экологического мониторинга (ПЭМ), организацию системы сбора и обработки информации, техническое обслуживание оборудования, консультирование и обучение персонала.
Заключение
В настоящее время ХО несмотря на огромные его размеры занимает лишь второстепенное место в военных арсеналах ведущих государств, значительно уступая ЯО, а в последние годы - и неядерным системам оружия. Однако положение может резко измениться, если мировое сообщество не наладит всеобъемлющий технический контроль за непроизводством сверхтоксичных химикатов или прекурсоров (составляющих части бинарного ХО).
Научные разработки бинарных химических боеприпасов и неограниченная возможность использования для этих целей последних достижений в области химии, биологии, и других наук позволяют уже сейчас создать более эффективные, мощные и неизвестные современной науке ОВ, против которых сейчас нет защиты.
Поэтому на первое место должна выступать сейчас организация системы международного контроля за непроизводством или контролем за разрешенным в рамках Конвенции производством сверхтоксичных химикатов и прекурсоров. Сами же запасы накопленного оружия должны строго контролироваться национальными и международными контрольными органами и постепенно уничтожаться с полным соблюдением всех мер защиты и человека, и окружающей среды.
Уничтожение химического оружия
Химическое оружие — один из видов оружия массового поражения, действие которого основано на использовании боевых токсичных химических веществ (БТХВ). К БТХВ относятся отравляющие вещества (ОВ) и токсины, оказывающие поражающее действие на организм человека и животных, а также фитотоксиканты, которые могут применяться в военных целях для уничтожения различных видов растительности.
Уничтожение химического оружия — процесс переработки химического оружия с целью превращения его в вещества, не являющимися опасными в использовании.
По военной терминологии к химическому оружию относятся химические боеприпасы однократного (артиллерийские снаряды, авиабомбы, шашки и др.) и многократного использования или так называемые химические боевые приборы (выливные и распылительные авиационные приборы, термомеханические и механические генераторы).
Согласно юридическому определению, которое используется в международных договорных процессах, к химическому оружиюотносятся: токсичные химикаты и химические реагенты, участвующие на любой стадии его производства; боеприпасы и устройства, предназначенные для поражения токсичными химикатами; любое оборудование, специально предназначенное для использования химических боеприпасов и других аналогичных устройств.
Результатом применения химического оружия могут быть тяжелые экологические и генетические последствия, устранение которых потребует длительного времени.
В 1993 году в Париже государствами — участниками ООН была открыта для подписания Конвенция о химическом оружии, запрещающая производство и накопление многих химических средств. "Конвенция о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и о его уничтожении" (КЗХО) вступила в силу 29 апреля 1997 года для 87 государств-участников (еще 22 страны ратифицировали Конвенцию в течение 180 дней после ее вступления в силу).
Важнейшим обязательством, согласно Конвенции, является уничтожение химического оружия. Это также наиболее дорогостоящий элемент осуществления Конвенции.
Большая часть расходов по уничтожению связана с инвестициями в современную технологию, обеспечивающую сведение к минимуму опасности для населения и окружающей среды на каждом этапе транспортировки и уничтожения боеприпасов, а также в процессе удаления и уничтожения отравляющих веществ, в связи с чем, уничтожение должно проводиться на высокоспециализированных объектах.
Важным условием безопасности УХО является выбор наиболее оптимальной технологии обезвреживания ОВ, соблюдение гигиенических требований к организации технологического процесса, его аппаратурному оформлению и управлению им, исключение возможного контакта работающего персонала с ОВ, строгий контроль за полнотой уничтожения ОВ, предотвращением поступления ОВ в производственную зону и окружающую среду
Существуют два основных технологических подхода к уничтожению отравляющих веществ — прямое сжигание ОВ и нейтрализация посредством различных химических реакций. Государства-участники должны представлять в Технический секретариат подробные планы, в которых указывается процесс, который будет использоваться в деятельности по уничтожению, и сроки, подлежащие соблюдению.
Одно из основных требований — обеспечение безопасности людей и окружающей среды, достигается применением современного прогрессивного метода деструкции ОВ, который был разработан российскими учеными — двухстадийная технология уничтожения химического оружия, путем гидролиза, когда на первой стадии ОВ уничтожается путем воздействия химического реагента и на второй стадии, образовавшаяся реакционная масса подвергается прокаливанию в термической печи (до 1000 градусов по Цельсию).
В сентябре 2013 года США объявили, что переходят на двухстадийную технологию уничтожения химического оружия. Сегодня это единственная в мире технология успешно прошедшая совместную международную экспертную оценку в лабораторных условиях как на американских, так и на российских ОВ и получившая положительную оценку международной Организации по запрещению химического оружия (ОЗХО).
Согласно данным группы по работе и связям с общественностью объекта по хранению и уничтожению химического оружия в поселке Кизнер республики Удмуртия, разработанной в рамках информационного обеспечения мероприятий по реализации Конвенции, процесс уничтожения химических боеприпасов начинается с их доставки из хранилища в производственный корпус. Доставка осуществляется в герметичных транспортно-технологических контейнерах, на специально оборудованном автомобильном транспорте.
Перед отправкой боеприпасы подвергаются 100% выходному контролю.
На первом этапе в производственных помещениях боеприпасы еще раз проверяются и готовятся к уничтожению.
Далее боеприпас перемещается в агрегат расснаряжения, в котором происходит рассверловка корпуса боеприпаса и извлечение ОВ. С этого момента все операции с боеприпасом осуществляются в автоматическом режиме.
Управление технологическим процессом производится с дистанционного пульта управления, с использованием микропроцессоров автоматического регулирования, средств сигнализации, блокировки и систем противоаварийной защиты.
Извлеченное ОВ перегружается в реактор, в котором осуществляется процесс детоксикации с получением реакционных масс. Образованные реакционные массы подлежат дальнейшей переработке, которая заключается в их термическом разложении с многоступенчатой системой очистки газообразных выбросов.
Транспортировка жидких ОВ, полученных реакционных масс по трубопроводам осуществляется с помощью вакуума, создаваемого вакуум-насосами.
После извлечения ОВ боеприпас многократно промывается дегазирующим раствором. На следующем этапе боеприпас подвергается термической обработке, при которой осуществляется термодеструкция остатков ОВ в микропорах и в лакокрасочном покрытии корпуса, что гарантирует безопасное проведение дальнейших операций. На завершающей стадии корпуса боеприпасов отправляются на необратимую деформацию, где они приводятся в непригодное для дальнейшего использования состояние.
В случае превышения пороговых концентраций ОВ в воздухе производственных помещений автоматически включается аварийная вентиляция, и принимаются меры к ликвидации загазованности. Загазованность постоянно контролируется автоматическими приборами газового контроля.
Для обеспечения экологической безопасности при уничтожении на каждом объекте по уничтожению ОВ работают несколько независимых служб экологического мониторинга. Это служба объекта, на котором происходит уничтожение, государственные центры экологического контроля и мониторинга, контролирующие органы местных экологических служб, а также иностранные наблюдатели.
Основными применяемыми методами уничтожения химического оружия являются сжигание и нейтрализация, которые могут сочетаться с другими методами для полной переработки.
Сжигание
Принципиальная схема переработки состоит с четырёх этапов:
· высвобождение и сжигание жидких химических агентов;
· отделение остаточного количества взрывчатки и нагрев в печи для уничтожения её следов;
· дезактивация металлических частей химических снарядов;
· сжигание и очистка отходов.
Первоначально химические снаряды нагревают при температуре 540 °C для выделения из них абсолютного большинства химического жидкого агента и взрывчатки. Взрывчатку отправляют на переработку, выделенные со снарядов жидкие вещества сжигают при 1480 °C, а продукты горения направляют на очистку. Остаточные количества веществ, в том числе желеобразные, выделяют из снарядов ещё в течение 40 минут, а затем также подают в камеру сжигания, где те разлагаются при температуре 1090 °C и затем подаются на стадию очистки выбросов. Дезактивацию снарядов осуществляют в камере, где их нагревают до 1600 °C в течение не менее 10 минут.
Результатом очистки газов является определённое количество солевого раствора, а также выбросы в атмосферу с составом: 43—48 % азота, 39—45 % воды, 5—7 % кислорода, почти 6 % углекислого газа и меньше 0,01 % других веществ.
Нейтрализация
Большинство боевых ядовитых веществ являются неустойчивыми к гидролизу, особенно щёлочному. Так, распространённый яд нервно-паралитического действия зарин является стойким при нейтральном pH, однако быстро разлагается при его обработке водным раствором гидроксида натрия — полугидролиз при pH 7 и температуре 300 °C продолжается 146 часов, тогда как в слабощёлочной среде pH 9 лишь 0,4 часа:
C H 3 P ( O ) ( O C 3 H 7 ) F + 2 N a O H → C H 3 P ( O ) ( O C 3 H 7 ) O N a + N a F
Отмечено, что незначительные количества орто-йодбезнолов могут ускорять процесс разложения. Сложностью в этом методе является возможность протекания обратной реакции. Для предотвращения этому осуществляют контроль pH и незначительное понижение температуры.
Во многих случаях скорость протекания нейтрализации оказывалась значительно меньшей, чем ожидалось. В придачу к этому в ходе реакции может создаваться определённое количество примесей и побочных продуктов, затрудняющих мониторинг полноты нейтрализации. По сравнению с методом сжигания в результате нейтрализации образуется большее количество солевых отходов, а сам процесс является более дорогим.
Существенной модификацией метода нейтрализации стало дополнение ей стадией биопереработки отходов (применение так называемого активного ила). Использование разнообразных бактерий позволяет полнее перерабатывать опасные продукты. Например, после потребления бактериями тиодигликолей, образующихся при гидролизе иприта, в атмосферу поступает только углекислый газ. Аналогично можно осуществлять и переработку веществ вроде VX: при использовании для очистки сточных вод бактерий Methylobacterium radiotolerans, Agrobacterium tumefaciens, Klebsiella oxytoca, иммобилизированных на полиуретане, удаётся достичь разложения фосфорорганических ядов на 99 % за 8 суток.
Другие методы
Суперкритическое водное окисление
Суперкритическое водное окисление состоит в разложении токсических веществ при условий выше критической точки воды — при 314 °C и 218 атм. При этих условиях в ней растворяются все органические соединения и газы, где испытывают окисление воздухом. Этот методе имеет существенное преимущество над методом сжигания, поскольку осуществляется при низших температурах, а все продукты реакции находятся в растворе, поэтому могут быть исследованы, разделены и направлены на дальнейшую переработку (например, на нейтрализацию). Техническим недостатком такого способа является значительная коррозионная агрессивность среды, которая требует тщательного проектирования заводских мощностей.
Плазменный пиролиз
Перспективным методом является плазменные пиролиз, в котором при пропускании вещества сквозь плазму, имеющую температуру от 1000 до 20 000 °C, все вещества распадаются на атомы.
Метод имеет существенное ограничение — может осуществляться переработка только жидких веществ, то есть он не пригоден для дезактивации снарядов.
Окисление солями серебра
Соединения A g + 2, которые являются сильными окислителями, могут использоваться для разложения химического оружия. Типичным является окисление, проводимое при температуре 90 °C в азотной кислоте концентрацией 8 моль/л.
Благодаря сильным окислительным способностям соединения A g + 2 могут раскладывать большое количество веществ при достаточно мягких условиях (это важное условие во избежание образования хлорированных диоксинов). Недостатками метода является необходимость введения дополнительного количества соли при окислении хлоропроизводных — из-за выпадения в осадок хлорида серебра, а также необходимости создания особых химических реакторов, не подверженных влиянию окислителей.
Газофазное химическое восстановление
Компанией «ECO LOGIC» (Роквуд, Онтарио) был предложен метод газофазного восстановления при помощи струи водорода при высоких температурах (до 850 °C) и нормального давления. Результатом такой обработки являются менее токсические вещества, например, хлороводород, метан и другие лёгкие углеводороды. Вместе с тем в ходе восстановления могут создаваться нежелательные продукты: сажа, ароматические и полициклические углеводороды. Для органических соединений, имеющих значительное содержание гетероатомов, продуктами разложения будет большое количество неорганических соединений.
Криофракционирование
Суть криофракционирования, предложенного «General Atomics», состоит в охлаждении жидким азотом снаряжённых химических снарядов к сверхнизким температурам (до -196 °C) с последующим размельчением под прессом. Как металлическая оболочка, так и химический агент при таких температурах становятся неустойчивыми и легко разрушаются. После механической обработки все компоненты направляются для сжигания, в результате чего остаются только металлические части, пригодные для переработки или утилизации.
Значительным преимуществом такого метода является отсутствие необходимости предварительной разборки снарядов, что повышает безопасность процесса, а также возможность переработки взрывоопасных боеприпасов.