Химически опасные объекты (ХОО). Химические аварии и их последствия
Обладая огромными возможностями, химия сегодня создаёт невиданные в природе материалы, умножает плодородие земли, облегчает труд человека, экономит его время, одевает и лечит его . В связи с этим на территории РФ имеют место большие объёмы производства использования, хранения и перевозок химических продуктов.
Однако, значительная часть химических соединений в определенных условиях способны стать опасными для людей и окружающей среды. Их принято называть опасными химическими веществами.
Опасное химическое вещество (ОХВ) – химическое вещество природного или искусственного происхождения, применяемое в производстве и быту, оказывающее при превышении естественного уровня его содержания в окружающей природной среде вредное воздействие на человека, животных и растений.
По критерию характера воздействия на население ОХВ можно условно разделить на две группы:
аварийно химически опасное вещества (АХОВ) – применяемые в промышленности и сельском хозяйстве химические вещества, при аварийном выбросе (разливе) которых может произойти заражение окружающей природной среды в поражающих живой организм концентрациях;
боевые химически опасные вещества (БХОВ) - химические вещества, способные вызвать поражение населения при их боевом применении или при аварии на объектах их хранения (лекция № 3).
ХОО - объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транс-портируют опасные химические вещества (ОХВ), при аварии на котором или при разрушении которого может произойти гибель или химическое заражение людей, с/х животных и растений, а также химическое заражение окружающей природной среды.
Число таких объектов на территории РФ более 3 тыс., в т. ч. около десятка арсеналов химического оружия. На территории Тамбовской области - более четырех десятков, на которых имеются АХОВ..
К наиболее распространенным в промышленности и сельском хозяйстве и встране и в мире АХОВ следует отнести: аммиак (до 55 % от общей массы АХОВ), хлор (до 35 %), далее синильная кислота, акрилонитрил, сероводород, сернистый ангидрид, фосген, соляная кислота и др. МЧС РФ ведет учет по 32 наименованиям.
С целью определения наиболее опасных объектов, планирования мероприятий по защите населения от возможных последствий крупных заблаговременно производится классификация ХОО по степени опасности.
В основе классификации ХОО лежит количественная оценка степени опасности объекта с учетом следующих характеристик:
масштаба возможных последствий химической аварии для населения, прилегающих к объекту территорий (ПО1);
типа возможной ЧС в результате аварии на ХОО по наихудшему сценарию (ПО2);
степени опасности АХОВ, используемых на ХОО (ПО3);
пожаро - и взрывоопасности объекта (ПО4);
риска возникновения аварии на ХОО (ПО5).
Например, определение показателя опасности ХОО по возможному масштабу последствий аварии (ПО1)производится следующим образом:
| Показатель опасности ХОО, ПО1 | Количество рабочих, служащих и населения, находящихся в прогнозируемой зоне химического заражения |
| Более 75 тысяч человек От 40 до 75 тысяч человек До 40 тысяч человек Зона заражения в пределах санитарной защитной зоны ХОО |
Определение показателя опасности ХОО по типу ЧС, возникающей в результате химической аварии (ПО2):
| Показатель опасности ХОО, ПО2 | Тип вероятной ЧС при аварии на ХОО |
| Образуется только первичное облако АХОВ Образуются пролив, первичное и вторичное облака АХОВ Образуется пролив и только вторичное облако АХОВ Происходит только загрязнение территории (грунта, воды) мало летучими АХОВ |
И т.д.
Для характеристики общей степени опасности ХОО может быть использован обобщенный показатель опасности (ОПО), который определяется как сумма перечисленных выше частных показателей опасности:
ОПО = ПО1 + ПО2 + ПО3 + ПО4 + ПО5.
По значению обобщенного показателя опасности ХОО делятся на 4 категории опасности
| Категория опасности ХОО | Значение обобщенного показателя опасности | Определение степени опасности объекта |
| 5 - 8 | Критический | |
| 9 - 12 | Чрезвычайно опасный | |
| 13 - 16 | Очень опасный | |
| 17 - 20 | Опасный |
Наиболее опасным считается ХОО с минимальным значением обобщенного показателя опасности.
На ХОО могут создаваться запасы АХОВ на 3-15 суток работы и составлять тысячи тонн. На производственных площадках АХОВ содержатся в стандартных емкостных элементах. Это могут быть алюминиевые, железобетонные, стальные и комбинированные оболочки, в которых поддерживаются условия соответствующие заданному режиму хранения. Форма и тип емкостных элементов выбираются исходя из масштаба производства или потребления и условия их транспортирования. Вместимость резервуаров бывает разной. Хлор, например, хранится в емкостях от 2 до 1000 тонн, аммиак – от 5 до 30 000 тонн, синильная кислота – от 1 до 200 тонн, окись этилена в шаровых резервуарах вместимостью 800 м³ и более.
Наземные резервуары на складах располагаются, как правило, группами. В каждой группе предусматривается резервная емкость. Вокруг каждой группы наземных резервуаров по периметру предусматривается замкнутое обвалование высотой до 3-5 метров или ограждающая стенка высотой не менее одного метра. Внутренний объем обвалованной территории рассчитывается примерно на 85% объема группы резервуаров. Отдельно стоящие большие резервуары устанавливаются, как правило, в поддоне, либо внутри обвалованной площади.
Для хранения АХОВ в наземных резервуарах и на складах в настоящие время используются следующие основные способы:
ранение сжиженных газов и легкокипящих жидкостей под высоким давлением, равным давлению их паров при температуре окружающей среды (аммиак, хлор, окись этилена, окись углерода, фосгена, сернистый ангидрид, амил, фтористый водород и др.);
хранение сжиженных газов под небольшим избыточном давлением, близким к атмосферному при температуре несколько ниже температуры конденсации данного газа (аммиак, хлор и др.). Необходимые температура и давление газа в хранилище поддерживаются отводом и конденсацией испаряющегося газа (изотермический способ хранения);
хранение жидких АХОВ при температуре окружающей среды в резервуарах, находящихся на открытых площадках или в помещениях (азотная кислота, хлорпикрин, дихлорэтан, сероуглерод, тетраэтилсвинец, гидразин и др.).
хранение твёрдых АХОВ в помещениях или открытых площадках под навесами (диоксин, комовая сера др.).
Для удовлетворения нужд потребителей, использующих АХОВ в качестве исходных продуктов, а также для поставок АХОВ за рубеж используются железнодорожный, автомобильный, речной и морской транспорт, а также трубопроводы. Каждый вид транспорта располагает соответствующими правилами и инструкциями для осуществления задач перевозки данного опасного груза.
Трубопроводный транспорт является достаточно распространенным способом транспортирования АХОВ. Однако следует отметить, что в большинстве следует (за исключением транспортирования аммиака), он используется для транспортирования на небольшие расстояния (между цехами предприятия, между складами и т. п.). При эксплуатации этих трубопроводов возможны крупные аварии (разрывы трубопровода) с выбросом в окружающую среду до 5-10 т АХОВ.
При перевозке опасных грузов на железнодорожном и других видах транспорта зачастую происходят взрывы, пожары цистерн и других вагонов.
3 июля 1989 г. в Башкортостане на продуктопроводе, по которому подавалась смесь пропана, метана и бензина произошел взрыв.
Смесь нефтепродуктов, оказавшаяся тяжелее воздуха, образовала сплошную зону загазованности в низменной местности, где проходила железная дорога. Детонатором взрыва послужила искра, образовавшаяся между контактным электропроводом и подошедшим электровозом. Взрыв был настолько силен, что в населенных пунктах, расположенных в 15 км от места взрыва, были выбиты стекла, оконные рамы, разрушены шиферные крыши. Пламя мгновенно охватило огромную территорию. В огненном котле оказались два пассажирских поезда. Разрушено 350 м. пути. Взрывная волна сбросила с полотна 11 вагонов, 7 из которых полностью сгорели. В поездах находилось 1284 пассажира и 84 работника из поездных бригад. Многие погибли, еще больше людей получили ожоги и травмы.
К сожалению, количество аварий на железнодорожном транспорте не сокращается. Ежегодно погибает до 3 тыс. человек, уничтожается имущество, государство несет огромные убытки.
Аварии на ХОО носят название химических аварий.
Химическая авария – авария, сопровождающаяся утечкой или выбросом опасных химических веществ из технологического оборудования или поврежденной тары, способная привести к гибели или заражению людей, животных и растений, либо загрязнению химическими веществами окружающей природной среды в опасных для людей, животных и растений концентрациях.
На химически опасном объекте в разгар аварии могут действовать, как правило, несколько поражающих факторов – пожар, взрывы, химическое заражение местности и воздуха и другие, а за пределами объекта – заражение окружающей среды.
Химическое заражение – распространение химически опасных веществ в окружающей природной среде в концентрациях или количествах, создающих угрозу для людей, животных и растений в течение определенного времени .
Территорию, в пределах которой распространилось химическое заражение окружающей среды, называют зоной химического заражении.
Зона химического заражения включает территорию, подвергшуюся непосредственному воздействию АХОВ (участок разлива) (при применении химического оружия – район применения) и территорию, над которой распространилось облако ОХВ.
Очагом химического поражения называют территорию, в пределах которой в результате воздействия ОХВ произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных и растений.
Зона химического заражения характеризуется размерами (длинной L и глубиной Г) и площадью S3, которые в свою очередь зависят от количества ОХВ, их типа, метеорологических условий, рельефа местности, наличие на ней растительности, типа и плотности застройки.
В зависимости от количества вылившегося ОХВ в зоне химического заражения может быть один или несколько очагов химического поражения. Их границы определяются границами (площадями) населенных пунктов или их частей, оказавшихся в зонах химического заражения.
Способ хранения АХОВ во многом определяет их поведение при авариях (вскрытии, повреждении, разрушении оболочек резервуаров).
В случае разрушения оболочки емкости, содержащей ОХВ под давлением, и последующего разлива большого количества ОХВ в поддон (обваловку) его поступление в атмосферу может осуществляться в течение длительного времени. Процесс испарения в данном случае можно условно разделить на три периода.
Первый период — бурное, почти мгновенное испарение за счет разности упругости насыщенных паров АХОВ в емкости и парциального давления в воздухе. Данный процесс обеспечивает одномоментное поступление в атмосферу до 80 % и более АХОВ, содержащихся в аварийных емкостях, что обусловливает образование первичного облака с концентрациями АХОВ, значительно превышающими смертельные.
Второй период — неустойчивое испарение ОХВ за счет тепла поддона (обваловки), изменения теплосодержания жидкости и притока тепла от окружающего воздуха. Этот период характеризуется, как правило, резким падением интенсивности испарения в первые минуты после разлива с одновременным понижением температуры жидкого слоя ниже температуры кипения.
Третий период — стационарное испарение ОХВ за счет тепла окружающего воздуха. Испарение в этом случае будет зависеть от скорости ветра, температуры окружающего воздуха и величины жидкого слоя Продолжительность стационарного периода в зависимости от типа АХОВ, его количества и внешних условий может составить часы, сутки и более.
В случае разрушения оболочки изотермического хранилища и последующего разлива большого количества АХОВ в поддон (обваловку) испарения за счет разности упругости насыщенных паров ОХВ в емкости и парциального давления в воздухе в связи с малым избыточным давлением практически не наблюдается. Для данного типа емкостей характерны периоды нестационарного и стационарного испарения АХОВ. Формирование первичного облака осуществляется за счет тепла поддона (обваловки), изменения теплосодержания жидкости и притока тепла от окружающего воздуха. При этом количество вещества, переходящее в первичное облако, как правило, не превышает 3—5% при температуре окружающего воздуха 25–30° С.
При вскрытии оболочек с высококипящими жидкостями образования первичного облака, не происходит. Испарение жидкости осуществляется по стационарному процессу и зависит от физико-химических свойств ОХВ и температуры окружающего воздуха. Учитывая малые скорости испарения таких ОХВ, они будут представлять опасность только для личного состава и населения, находящихся непосредственно в районе аварии.
Облако газа (пара, аэрозоля), образовавшееся в результате испарения АХОВ с площади разлива, называют вторичным, а заражение территорий и поверхностей объектов в результате его выпадения – вторичным заражением.
2.2. Радиационно-опасные объекты (РОО). Радиационные аварии и их последствия
Радиационно-опасный объект – объект, на котором перерабатывают, используют, хранят или транспортируют радиоактивные вещества и при аварии на котором (или его разрушении) может произойти облучение ИИ или радиоактивное загрязнение людей, сельскохозяйственных животных и растений, объектов экономики, а также окружающей природной среды.
Виды РОО:
АЭС (атомные электрические станции )– это ОЭ по производству электроэнергии с использованием ядерного реактора, оборудования и подготовленного персонала;
АСТ(атомная станция теплоснабжения) – ОЭ по производству тепловой энергии, с использованием ректора, оборудования и подготовленного персонала;
ПЯТЦ (предприятия ядерного топливного цикла) – ОЭ для изготовления ядерного топлива, его переработки, перевозки и захоронения отходов;
ЯЭУ -объекты с ядерными энергетическими установками (корабельными, космическими и т.д.);
ЯБП –ядерные боеприпасы и склады ядерного оружия.
В России 29 энергоблоков на 9 АЭС, 113 исследовательских ядерных установок, 13 ПЯТЦ, 8 научно-исследовательских организаций, 9 атомных судов и свыше 13000 предприятий, использующих радиоактивные вещества.
Основной частью АС и ядерных двигателей является ядерный реактор. В нашей стране создана серия энергетических реакторов различных типов и мощностей, на которых базируется атомная энергетика. На атомных электростанциях наиболее широко распространены водо-водяные энергетические реакторы ВВЭР и реакторы канального типа РБМК ( реактор большой мощности).
Реактор представляет собой большой котел для нагрева теплоносителя (воды, газа). Источник тепла – управляемая ядерная реакция. Ядерным топливом служит уран 
. В ядерных реакторах используется его важнейшее свойство – способность некоторых его нуклидов к делению при захвате нейтронов. Природный уран состоит из 3 радионуклидов 
(около 99,3%), (около 0,7%) и 
(около 0,005%). Их периоды полураспада исчисляются миллиардами лет. Содержание природного урана в руде незначительно (до 0,7%), поэтому производят обогащение природного урана до 3%. Необходимо иметь в виду, что 0,5 г ядерного топлива по производству энергии эквивалентно 15 вагонам угля, который к тому же при сгорании выбрасывается в атмосферу огромное количество канцерогенных веществ.
Обогащенное ядерное топливо размещается в активной зоне реактора, в виде правильной решетки из связок тепловыделяющихся элементов – ТВЭЛов (примерно 700 шт.). ТВЭЛ – это стержень диаметром 10 мм, длинной 4 м, с оболочкой из циркония, постоянно омываемый водой. Вода играет роль охладителя и поглотителя нейтронов.
Работа реактора, т.е. движение стержней в активной зоне, относительно вещества, поглощающего нейтроны, управляет оператор или автоматическая система.
Реактор имеет два контура движения воды. В первом контуре (где P=7 кПа) вода остается в жидком состоянии даже при t=3300C, проходя через теплообменник (парогенератор), отдает тепло воде второго контура. Первый и второй контуры реактора надежно изолированы друг от друга. Во втором контуре реактора вода находится в парообразном состоянии, поскольку давление здесь атмосферное. Этот пар вращает турбогенератор, который вырабатывает электроэнергию.
При ядерной реакции до 99% ядерного топлива идет в радиоактивные отходы ( U, Pu, Sr, Cs, Co), которые нельзя уничтожить, их надо хранить. Гарантийный срок хранения РА отходов в бетонных емкостях на АЭС составляет 40 лет, и на многих АЭС РФ он сегодня близок к окончанию, что представляет большую опасность.
На сегодня разработано много способов захоронения отходов, но абсолютно надежного до сих пор не найдено. На сегодня отказались от закачки жидких РА отходов в скважинах. Могильники требуют отчуждения огромных территорий, переработка – финансовых средств и должно учитываться общественное мнение, отправка РА отходов в глубины космоса тоже не выход (аварии ракет тоже не исключены).
Радиационная авария – это потеря управления источником ИИ, вызванного неисправностью оборудования, неправильными действиями работников (персонала), стихийными бедствиями или иными причинами, которые могли привести или привели к облучению людей выше установленных норм или к радиоактивному загрязнению окружающей среды (ФЗ «О радиационной безопасности»).
По видам аварии на АС делятся на:
максимально-проектные (МПА);
гипотетические аварии (ГА).
МПА предусматривается в проектных решениях, в т.ч. и ее локализация.
ГА – это авария общего типа, при которой защита АС не обеспечивается штатными средствами.
Последствия радиационных аварий обусловлены их поражающими факторами: на объекте аварии - ИИ как непосредственно при выбросе РВ, так и при радиоактивном загрязнении территории объекта; ударная волна (при наличии взрыва); тепловое воздействие (при пожаре); вне объекта аварии - ионизирующие излучение как поражающий фактор радиоактивного загрязнения окружающей среды.
Радиоактивное загрязнение местности вызывается воздействием α, b, g ионизирующих излучений и обусловливается выделением при аварии непрореагировавших элементов продуктов деления ядерной реакции (радиоактивный шлак, пыль, осколки ядерного продукта), а также образованием различных радиоактивных материалов и предметов (например, грунта), в результате их облучения.
Радиоактивного загрязнения окружающей среды при авариях на АС имеет имеет свои особенности:
сложная конфигурация загрязнения территории (следа радирактивного облака);
более длителен спад активности по сравнению с ядерными взрывами;
большее количество долгоживущих радионуклидов (плутония, стронция, цезия и др.), что в последствии увеличивает вклад в общую активность α-излучений;
малые размеры радиоактивных частиц (сложность дезактивации);
сравнительно небольшая высота подъема радиоактивного облака приводит к загрязнению населенных пунктов и лесов, значительно больше, чем открытой местности;
при большой продолжительности радиоактивного выброса, когда направление ветра может меняться, возникает вероятность радиоактивного загрязнения местности, практически во все стороны от источника аварии.
Характеристика зон радиоактивного загрязнения местности (РЗМ) при авариях на АЭС представлена в таблице.
| Наименование | Индекс | Цвет линий при отображении на карте (схеме) | Доза за первый год после аварии, рад | Мощность дозы на 1 ч посл е аварии, рад/ч | |||
| На внешней границе | В середине зоны | На внутр. границе | На внешней границе | На внутр. границе | |||
| Радиационной опасности | М | Красный | 0,014 | 0,14 | |||
| Умеренного загрязнения | А | Синий | 0,14 | 1,4 | |||
| Сильного загрязнения | Б | Зеленый | 1,4 | 4,2 | |||
| Опасного Загрязнения | В | Коричневый | 4,2 | ||||
| Чрезвычайно опасного загрязнения | Г | Черный | - | - |
Соблюдение установленных пределов допустимых доз облучения исключает возможность массовых радиационных поражений в зонах радиоактивного заражения. Ниже приведены возможные последствия острого одно- и многократного облучения организма человека в зависимости от полученной дозы, рад.
50 - признаки поражения отсутствуют;
100 - при многократном облучении в течение 1-30 суток работоспособность не уменьшается. При острых (однократных) облучениях у 1% облученных наблюдается тошнота и рвота, чувство усталости без серьезной потери трудоспособности;
200 - при многократном облучении в течение 3 месяцев работоспособность не уменьшается. При острых (однократных) облучениях дозой 200-250 Р возникают слабо выраженные признаки поражения (лучевая болезнь I степени);
300 - при многократном облучении в течение года работоспособность не снижается. При острых (однократных) облучениях дозой 250-300 Р возникает лучевая болезнь II степени. Заболевание в большинстве случаев заканчивается выздоровлением;
400-700 - лучевая болезнь III степени. Сильная головная боль, повышение температуры, слабость, жажда, тошнота, рвота, понос, кровоизлияние во внутренние органы, в кожу и слизистые оболочки, изменение состава крови, выздоровление возможно при условие своевременного и эффективного лечения. При отсутствии лечения смертность может достигнуть почти 100%;
более 700 - болезнь в большинстве случаев приводит к смертельному исходу. Поражение проявляется через несколько часов – лучевая болезнь IV степени;
более 1000 - моментальное заражение лучевой болезнью. Поражённый практически полностью теряет работоспособность и погибает в первые дни облучения.
Лучевая болезнь протекает в четыре периода.
Первый — по времени длится от нескольких часов до трёх суток. Появляются слабость, головокружение, тошнота, рвота, понос, колебания артериального давления, лихорадочное состояние, потеря сознания.
Второй — инкубационный. Его длительность обратно пропорциональна дозе облучения (чем больше доза, тем короче период) и колеблется от двух суток до трёх недель.
Третий — выраженное проявление лучевой болезни Повышается температура, на коже появляются кровоизлияния, язвы, понижается кровяное давление, обнаруживаются признаки некротической ангины, начинается выпадение. волос нарушается свёртываемость крови.
Четвёртый — восстановление. При лёгкой форме лучевой болезни на четвёртой неделе здоровье восстанавливается. При средней и тяжёлой — болезнь тоже начинает затухать, но в последующем возможны малокровие, белокровие, гипертония, ослабление организма.
Сложность выведения из организма радиоактивных веществ усугубляется тем, что различные РВ по-разному усваиваются организмом. Радиоактивные Na, K, Cs почти равномерно распределяются по организму и тканям; Ra, Sr, P скапливаются в костях; Ru, Po – в печени, почках, селезенке, а 
накапливается исключительно в щитовидной железе – важнейшем органе внутренней секреции, который регулирует обмен веществ, рост и развитие организма.
Щитовидная железа поглощает весь йод, попавший в организм до полного его насыщения. Накопление в ней радиоактивного йода приводит к расстройству гормонального статуса щитовидной железы. Особенно опасно такое насыщение у детей, т.к. щитовидная железт к расстройству гормонального статуса щетовидной железыизистые оболочки, изменение состава кроа играет в их жизни более высокую роль, чем у взрослых. Именно поэтому при облучениях в первые часы для защиты щитовидное железы необходимо поставить в организм избыток нейтрального йода (суть йодной профилактики населения, как защитного мероприятия ГО).