Аварии на химически опасных объектах
Широкое использование химических производств в экономике может привести к авариям с выбросом химически опасных веществ (ХОВ) и химическому загрязнению окружающей среды.
Безопасность функционирования химических предприятий зависит от физико-химических свойств сырья и продуктов, характера технологического процесса, конструкции и надежности оборудования, условий хранения и транспортировки ХОВ, состояния контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации, подготовленности и практических навыков персонала, эффективности средств противоаварийной защиты.
Химическое загрязнение как поражающий фактор выбросов химически опасных веществ. Утечка ХОВ происходит вследствие взрывов, разрушений и повреждений резервуаров и технологических трубопроводов, что приводит к загрязнению воздушного и водного бассейнов, больших территорий и может вызвать гибель либо тяжелые заболевания людей и животных.
ХОВ проникают в организм человека через органы дыхания (ингаляционный путь) и кожу (резорбтивный путь). Возможно попадание ХОВ в организм через раневые поверхности и желудочно-кишечный тракт (перорально). ХОВ разносятся кровью ко всем органам и тканям, что может привести к патологическим изменениям, потере работоспособности и гибели человека.
Важнейшая характеристика ХОВ — токсичность. Токсичность — степень ядовитости, характеризующаяся пороговой концентрацией, пределом переносимости, смертельной концентрацией или смертельной дозой. Пороговая концентрация — это количество вещества, которое может вызвать негативный физиологический эффект: ощущаются лишь первичные признаки поражения, при этом работоспособность сохраняется. Предел переносимости — это максимальная концентрация, которую человек может выдержать определенное время без устойчивого поражения.
В промышленности пределом переносимости является ПДК, регламентирующая допустимую степень загрязнения ХОВ воздуха рабочей зоны. ПДК — это предельно допустимая концентрация ХОВ, которая при постоянном воздействии на человека в течение рабочего дня не вызывает даже через длительный промежуток времени патологических изменений или заболеваний.
Количественно токсичность ХОВ оценивают дозой. Доза, вызывающая определенный токсический эффект, называется токсодозой. Средняя смертельная токсодоза (LD50) — это количество ХОВ, вызывающее при пероральном поступлении смерть 50% пораженных. Средняя смертельная концентрация (LC50) — это количество ХОВ, вызывающее при ингаляционном поступлении смертельный исход 50% пораженных. Измеряются они соответственно мг/кг, мг/л и мг/м3.
По степени воздействия на организм ХОВ подразделяются на четыре класса опасности: I — чрезвычайно опасные, II — высокоопасные, III — умеренно опасные и IV — малоопасные вещества. Класс опасности ХОВ устанавливают по самому жесткому показателю, характерному для данного вещества
Характеристика классов опасности химических веществ (ГОСТ 12007-76)
Наименование показателей Норма для класса опасности
I II III IV
Предельно допустимая концентрация
вредных веществ в воздухе
рабочей зоны, мг/м3
Менее
0,1
0,1-1 1,1-Ю Более 10
Средняя смертельная доза при
попадании в желудок, мг/кг
Менее
15-150 151-5000 Более
Средняя смертельная доза при
попадании на кожу, мг/кг
Менее
100-500 501-2500 Более
Средняя смертельная концентрация
в воздухе, мг/м3
Менее
500-5000 5001-50 000 Более
50 000
Для городов и городских районов степень опасности от химически опасных объектов оценивается по доле территории (населения), попадающей в зону химического заражения (3X3). Первая степень химической опасности для города, когда в 3X3 попадает 50% территории (населения), вторая — от 30 до 50 и третья — от 10 до 30%.
Основным физико-химическим показателем, определяющим размеры опасной для людей зоны распространения вредных веществ, является их фазовое состояние при данных метеоусловиях. Опыт показывает, что разрушение емкостей с ХОВ или применение боеприпасов с ХОВ в твердом или жидком состоянии приводит к локальному действию, т. е. в месте разрушения емкости (взрыва боеприпаса) или ближайших окрестностях. Пары и газы, а также неоседающий аэрозоль распространяются на многие километры, что значительно увеличивает масштабы опасности.
Наибольшую опасность для населения представляют аварии с сжиженными газами и ХОВ, кипящими при низкой температуре. При попадании ХОВ в водоемы опасными характеристиками, влияющими на степень загрязненности воды, будут такие, как токсичность, растворимость, удельная масса.
Поражающие концентрации ХОВ определяются их физико-химическими свойствами — агрегатное состояние вещества, растворимость его в воде и органических растворителях, плотность и летучесть вещества, удельная теплота испарения и теплоемкость жидкости, давление насыщенных паров, температура кипения и др. Эти характеристики необходимы при оценке безопасности производства, хранения и перевозок ХОВ, прогнозировании и оценке последствий химически опасных аварий.
В обычных условиях ХОВ могут быть в твердом, жидком или газообразном состоянии. Газ (пар) занимает большой объем, поэтому при производстве, использовании, хранении и перевозках газообразные ХОВ могут переводиться в сжиженное состояние или находиться под давлением. Это может значительно увеличить количество ХОВ, выбрасываемых при аварии в атмосферу, и повлиять на фазово-дисперсный состав образующегося при этом облака.
Характеристика химических веществ по степени их опасности (ГОСТ 12007-76)
Химические вещества
Т, °С См макс,
мг/м3 LC50, мг/м3 ПДК, мг/м3
Хлор -34,0 19 640 000 360 1,0
Аммиак -33,0 5 800 000 4500 20,0
Сернистый ангидрид -10,1 8 390 000 1580 10,0
Фосген 8,2 6 400 000 100 0,5
Окись этилена 10,7 119 885 000 1500 1,0
Фтористый водород 19,9 1 875 000 400 0,5
Тетраоксид азота 21,0 3 617 000 900 5,0
Синильная кислота 26,0 952 000 50 0,3
Изопрен 34,0 1 700 000 144 000 40,0
Сероуглерод 46,0 1 255 ООО 30 000 1,0
Несимметричные
диметилгидразины
64,0 386 000 80 0,1
Акрилонитрил 77,0 249 000 350 0,5
Бензол 80,0 320 000 45 000 5,0
Дихлорэтан 83,0 341 000 35 000 10,0
Зарин 151,0 11 300 5,0 0,00002
Зоман 190,0 3100 0,4 0,00002
Ви-экс 314,0 1,6 0,2 0,000001
Примечание: С20макс — максимальная концентрация газа (пара) при 20 °С