Довгострокове прогнозування

Загальні положення

Хімічно небезпечний об'єкт (ХНО) – промисловий об'єкт (підприємство) або його структурні підрозділи, на якому знаходяться в обігу (виробляються, переробляються, перевозяться (пересуваються), завантажуються або розвантажуються, використовуються у виробництві, розміщуються або складуються (постійно або тимчасово), знищуються тощо) одне або декілька НХР (до ХНО не належать залізниці).

До хімічно небезпечних об’єктів належать:

а) заводи і комбінати хімічних галузей промисловості, а також окремі установки та агрегати, які виробляють або використовують небезпечні хімічні речовини (НХР);

б) заводи або їх комплекси з переробки нафтопродуктів;

в) виробництва інших галузей промисловості, які використовують НХР;

г) підприємства, які мають на оснащенні холодильні установки, водонапірні станції та очисні споруди, які використовують хлор або аміак;

д) транспортні засоби, контейнери і наливні потяги, автоцистерни, річкові і морські танкери, що перевозять хімічні продукти;

ж) склади і бази із запасами отрутохімікатів для сільського господарства.

За ступенем токсичності при інгаляційному (через органи дихання) і пероральному (через шлунково-кишковий тракт) шляхах попадання в організм хімічні речовини можна розбити на шість груп (див. довідкова табл. А), а за ступенем дії на організм людини на чотири класи (див. довідкові табл. Б, В).

Таблиця А

Характеристика НХР за ступенями токсичності

Клас токсичності	ГДК у повітрі, мг/м³	Середні смертельні
Концерн-трація, мг/л	Доза при внутрішньому надходженні, мг/кг
Надзвичайно токсичні	0,1	< 1	< 1
Високо токсичні	0,1 – 1	1-5	1-50
Сильно токсичні	1,1 – 10	6–20	51-500
Помірно токсичні	Теж	21–80	501-5000
Мало токсичні	> 10	81–160	5001-15000
Практично не токсичні	-	> 160	>15000

Таблиця Б

Клас небезпеки НХР за ступенем дії на організм людини

Клас небезпеки	Характеристика класу небезпеки	ССК, мг/м³
	Речовини надзвичайно небезпечні	< 500
	Речовини високо небезпечні	501-5000
	Речовини помірно небезпечні	5001-50000
	Речовини мало небезпечні	> 50001

Примітка: ССК – середня смертельна токсодоза LC₅₀, яка призводить до загибелі 50% людей або тварин при 2-4 годинній інгаляційній дії.

Таблиця В

Класифікація шкідливих речовин у залежності від норм та показників [5]

Показники	Норми для класу небезпеки

Гранично допустима концентрація шкідливих речовин у повітрі робочої зони, мг/м³	Менше 0.1	0.1 – 1.0	1.1 – 10.0	Більше 10.0
Середня смертельна доза за введенням у шлунок, мг/кг	Менше	15 – 150	151- 5000	Більше
Середня смертельна доза за попаданням на шкіру, мг/м³	Менше	100 - 500	501-2500	Більше
Середня смертельна концентрація в повітрі, мг/м³	Менше	500- 5000	5001 –	Більше
Коефіцієнт можливого інгаляційного отруєння (КМІО)	Більше	300 - 30	29 - 30	Менше
Зона гострої дії	Менше 6.0	6.0 – 18.0	18.1 – 54.	Більше
Зона хронічної дії	Більше 10.0	10.0 – 5.0	4.9 – 2.5	Менше 2.5

Таблиця Г

Класифікація хімічних

небезпечних та шкідливих виробничих факторів [4]

За характером впливу на організм людини	За шляхами проникнення в організм людини
1. Токсичні	1.Через органи дихання
1. Подразнюючі
2. Сенсибілізуючі	2. Через шлунково-кишковий трак
3. Канцерогенні
4. Мутагенні	3. Через шкіряні покриви та сли- зові оболонки
5. Такі, що впливають на діто- родну функцію людини

До найбільш небезпечних (надзвичайно і високотоксичних) хімічних речовин належать:

– деякі сполуки металів (органічні і неорганічні похідні миш’яку, ртуті, кадмію, свинцю, талію, цинку та інших);

– карбоніли металів (тетракарбоніл нікелю, пентакарбоніл заліза та інші);

– речовини, що мають ціанисту групу (синильна кислота та її солі, бензальдегідціангідрон, нітрили, органічні ізоціанати);

– сполуки фосфору (фосфорорганічні сполуки, хлорид фосфору, фосфін, фосфідин);

– фторорганічні сполуки (фтороцтова кислота та її ефіри, фторетанол та інші);

– хлоргідрони (етиленхлоргідрон, епіхлоргідрон);

– галогени (хлор, бром);

– інші сполуки (етиленоксид, аліловий спирт, метил бромід, фосген, інші).

До сильнотоксичних хімічних речовин належать:

– мінеральні та органічні кислоти (сірчана, азотна, фосфорна, оцтова,

та інші);

– луги (аміак, натронне вапно, їдкий калій та інші);

– сполуки сірки (діметилсульфат, розчинні сульфіди, сірковуглець, розчинні тіоціанати, хлорид і фторид сірки);

– хлор- і бромзаміщені похідні вуглеводню (хлористий і бромистий метил);

– деякі спирти і альдегіди кислот;

– органічні і неорганічні нітро- і аміносполуки (гідроксиламін, гідрозин, анілін, толуїдин, нітробензол, динітрофенол);

– феноли, крезоли та їх похідні;

– гетероциклічні сполуки.

До помірно токсичних, мало токсичних і практично нетоксичних хімічних речовин, які не представляють собою хімічної небезпеки, належить вся основна маса хімічних сполук.

Для кількісної характеристики токсичних властивостей конкретних НХР при їх дії через органи дихання людини застосовуються межа переносності і такі токсодози: гранично допустима, порогові, що виводять із строю і смертельні.

Межа перенесення– це мінімальна концентрація, яку людина може витримувати певний (визначений) час без стійкого ураження.

Гранично допустима токсодоза (ГДК) – така доза (концентрація), при якій симптоми отруєння ще не наступають. Вона регламентує допустиму ступінь зараження сильнодіючою отруйною речовиною (НХР) повітря робочої зони і використовується в інтересах дотримання умов безпеки на виробництві. Ця концентрація визначена як максимально допустима, яка при постійній дії на людину протягом робочого дня (8 годин) не може викликати через тривалий проміжок часу патологічних змін або захворювань, що визначаються за допомогою сучасних методів діагностики. Вона не може використовуватися для оцінки небезпеки аварійних ситуацій у зв’язку із значно низьким інтервалом дії НХР.

Середня порогова (токсодоза РС₅₀) – доза, яка викликає початкові симптоми ураження НХР у 50% уражених. Це мінімальна ефективна концентрація (найменша кількість речовини, яка може викликати відчутний фізіологічний ефект).

Середня виводяча (токсодоза ІС₅₀) – доза, яка призводить до виходу із строю 50% уражених.

Середня смертельна (токсодоза LC₅₀) – доза, яка призводить до загибелі 50% людей або тварин при 2-4 годинній інгаляційній дії НХР.

При загальній дії токсичний ефект появляється після попадання НХР у кров через шкіряні покрови (шкіряна резорбтивна токсичність), органи дихання (інгаляційна токсичність) або шлунково-кишковий тракт (пероральна токсичність). Відповідно, при оцінці токсичності необхідно враховувати як характер і ступінь токсичності, так і спосіб попадання сильнодіючої отруйної речовини (НХР) в організм людини.

При місцевій дії токсичний ефект появляється в місці контакту сильнодіючої отруйної речовини з тканинами організму (ураження шкіряних покровів, роздратування органів дихання, розлад зору).

Можливість НХР переходити в головний чинник ураження і створювати концентрації, що можуть уражати людей визначається їх фізико-хімічними властивостями. Найбільше значення мають агрегатний стан речовини, розчинність її у воді й різного роду розчинниках, щільність речовини та її газової фази, гідроліз, леткість, максимальна концентрація, питома теплота випарювання, питома теплоємність рідини, тиск насиченої пари, коефіцієнт дифузії, температура кипіння й замерзання, в’язкість, теплове розширення й стискання, корозійна активність, температура загорання та інші.

Терміни і визначення

Аварія – небезпечна подія техногенного характеру, що спричинила ураження, травмування населення або створює на окремій території суб’єкта господарювання загрозу життю або здоров’ю населення та призводить до руйнування будівель, споруд, обладнання і транспортних засобів, порушення виробничого або транспортного процесу чи спричиняє наднормативні, аварійні викиди забруднюючих речовин та інший шкідливий вплив на навколишнє природне середовище

Аварія з НХР – це подія техногенного характеру, що сталася на хімічно небезпечному об'єкті внаслідок виробничих, конструктивних, технологічних чи експлуатаційних причин або від випадкових зовнішніх впливів, що призвела до пошкодження технологічного обладнання, пристроїв, споруд, транспортних засобів з виливом (викидом) НХР в атмосферу і реально загрожує життю, здоров'ю людей.

Небезпечна хімічна речовина (НХР) – хімічна речовина, безпосередня чи опосередкована дія якої може спричинити загибель, гостре чи хронічне захворювання або отруєння людей і (чи) завдати шкоди довкіллю.

Хмара НХР–суміш пари і дрібних крапель НХР з повітрям в обсягах (концентраціях), небезпечних для довкілля (концентраціях, які уражають). Розрізняють первинну і вторинну хмару забрудненого повітря.

Первинна хмара НХР –це пароподібна частина НХР, яка є в будь-якій ємкості над поверхнею зрідженої НХР і яка виходить в атмосферу безпосередньо при руйнуванні ємкості без випару з підстильної поверхні.

Вторинна хмара НХР – це хмара НХР, яка виникає протягом певного часу внаслідок випару НХР з підстильної поверхні (для легколетких речовин час розвитку вторинної хмари після закінчення дії первинної хмари відсутній, для інших речовин він залежить від властивостей НХР, стану обвалування та температури повітря).

Зона хімічного забруднення НХР (ЗХЗ) – територія, яка включає осередок хімічного забруднення, де фактично розлита НХР, і ділянки місцевості, над якою утворилася хмара НХР.

Хімічно небезпечна адміністративно-територіальна одиниця (ХАТО) –адміністративно-територіальна одиниця, до якої зараховуються області, райони, а також будь-які населені пункти областей, які потрапляють у ЗМХЗ при аваріях на хімічно небезпечних об'єктах.

В залежності від того, яка кількість населення попадає в прогнозовану зону хімічного забруднення (ПЗХЗ), визначається ступінь небезпеки хімічно небезпечного об’єкта, а в залежності від того, який процент площі адміністративно-територіальної одиниці попадає в зону можливого хімічного забруднення (ЗМХЗ) визначають хімічно небезпечну адміністративно-територіальну одиницю (АТО).

Територія хімічного забруднення характеризується глибиною, шириною і площею, які залежать від кількості розлитої (викинутої) НХР, її фізико-хімічних та токсичних властивостей, метеорологічних умов, рельєфу місцевості, наявності на ній рослинності та забудови.

Прийняті допущення

1. Розрахунок за показником розлив "вільно": вилита НХР розливається по підстильній поверхні з товщиною шару (h) не вище 0,05 м. по всій площі розливу.

2. Розрахунок за показником розлив «в обваловку», "у піддон": вилита

НХР розливається поверхнею, яка має обвалування (піддон), при цьому висота шару розлитої НХР h = H – 0,2 м, де H – висота обвалування або глибина піддона.

3. При аварії з ємностями, які містять кількість НХР менше від нижчих меж, що вказані в таблицях 8-19, глибини розраховуються методом інтерполяції між нижчим значенням та нулем;

4. Розрахунки за прогнозом виконуються на термін не більше 4 годин. Після отримання даних з урахуванням усіх коефіцієнтів, отримане значення порівнюється з максимальним значенням переносу повітряних мас за 4 години:

Г_М = 4V_П,

де V_П – швидкість перенесення повітряних мас (табл. 2);

Г_М – глибина максимального перенесення хмари НХР.

Для подальшої роботи береться найменше з двох значень, що порівнюються. Перше значення – величина, що визначається з урахуванням кількості НХР, метеоумов та умов, які передбачені таблицями № 1, 3, 20, друге – Г_М.

Отримана величина розглядається як глибина зони можливого хімічного забруднення (Г_ЗМХЗ) – тобто, найбільша відстань від місця аварії до максимально віддаленої точки розповсюдження осередку хімічної небезпеки (межі зони можливого хімічного забруднення). Визначення див. підрозділ 6 на сторінці 13.

5. Глибина розповсюдження забрудненого повітря для НХР, значення яких не передбачене таблицями 8-19, розраховуються з використанням коефіцієнтів таблиці 20. Для розрахунків у цьому разі береться значення глибини розповсюдження хмари забрудненого повітря хлору, яке відповідає умовам, за яких виникла аварія з НХР (швидкість вітру, СВСП, температура повітря, кількість НХР), і множиться на коефіцієнт, передбачений таблицею 20 для даного НХР.

6. Прогнозування виконується з урахуванням конкретних метеорологічних умов на час аварії (аварійне прогнозування) і найгірших (передбачених допуском) – для довгострокового прогнозування. Такими метеоумовами є: Швидкість (V_В) та Напрямок (А^о) вітру; Температура повітря (t^оС); Ступінь вертикальної стійкості повітря (СВСП) у приземному шарі повітря (до 10 м над поверхнею землі).

Довгострокове прогнозування

Довгострокове прогнозування здійснюється заздалегідь для визначення можливих масштабів забруднення, сил і засобів, які залучатимуться для ліквідації наслідків аварії, складення планів роботи та інших довгострокових (довідкових) матеріалів.

При довгостроковому (оперативному) прогнозуванні використовуються такі дані та виконуються наступні дії:

1. Для об'єктів, які розташовані в небезпечних районах (на воєнний час та для сейсмонебезпечних районів тощо) – загальна кількість НХР. Прогнозування виконується для умови розлив НХР "вільно".

2. Для інших об’єктів (тобто, крім об’єктів за пунктом 1) – кількість НХР в одиничній максимальній технологічній ємності. Приклад: 4 ємності з об’ємом 10 т, 20 т, 30 т, 40 т. Розрахунок виконується на 40 т. Прогнозування виконується на розлив НХР «в обваловку», «у піддон» або «вільно» залежно від умов зберігання НХР.

3. Метеорологічні дані: швидкість вітру (V_В) в приземному шарі – 1 м/с, температура повітря (t^оС) 20⁰С, ступінь вертикальної стійкості повітря (СВСП) – інверсія, напрямок вітру (А^о) не враховується, а розповсюдження хмари забрудненого повітря приймається у колі 360 градусів.

4. Враховувати середню щільність населення, що проживає на потенційно небезпечній місцевості.

5. Площу зони можливого хімічного забруднення (ЗМХЗ), розраховувати за формулою: S_ЗМХЗ=3,14Г_ЗМХЗ².

6. Площу прогнозованої зони хімічного забруднення (ПЗХЗ), розраховувати за формулою: S_ПЗХЗ=0,11Г_ЗМХЗ².

Примітка:Г_ЗМХЗ – в усіх випадках для розрахунку використовується величина, що визначається відповідними діями – див. підрозділ 6.«Визначення глибини розповсюдження зони можливого хімічного забруднення (Г_ЗМХЗ)» на сторінках 13…15.

7. Ступінь заповнення ємкості (ємностей) приймається 70% від паспортного об'єму ємності.

8. Ємкості з НХР при аваріях руйнуються повністю;

9. Прогнозування аварії на продуктопроводах (аміакопроводах тощо) – кількість НХР, що може бути викинута, приймається за її кількість між автоматичними відсікувачами (для продуктопроводів об'єм НХР приймається 300-500 т).

10. Заходи щодо захисту населення детально плануються на глибину зони можливого хімічного забруднення, яка утворюється протягом перших 4 годин після початку аварії.

Аварійне прогнозування

Аварійне прогнозування здійснюється під час виникнення аварії за даними розвідки для визначення можливих наслідків аварії і порядку дій у зоні можливого забруднення. При проведенні аварійного прогнозування враховуються і уточняються (конкретизуються) дані довгострокового прогнозування.

Для аварійного прогнозування необхідно мати наступні дані:

а) загальна кількість НХР на момент аварії в ємності (трубопроводі), технологічному обладнанні тощо, де виникла аварія;

б) характер розливу НХР на підстильній поверхні ("вільно" або «в обваловку», «у піддон»);

в) висота обвалування (глибина піддона) – Н, м;

г) реальні метеорологічні умови: температура повітря (t^оС); швидкість (V_B, м/с) і напрямок (А^о) вітру у приземному шарі, ступінь стійкості повітря СВСП (інверсія, конвекція, ізотермія) – табл. 7;

д) середня щільність населення для місцевості, над якою розповсюджується хмара НХР;

е) площа зони можливого хімічного забруднення (S_ЗМХЗ);

ж) ширина прогнозованої зони хімічного забруднення (Ш_ПЗХЗ);

з) площа прогнозованої зони хімічного забруднення (S_ПЗХЗ);

Прогнозування здійснюється на термін не більше ніж на 4 години, після чого прогноз має бути уточнений.