Решение проблем безопасности жизнедеятельности человека и общества

* опасное -- потоки вещества и энергии превышают допустимые уровни и оказывают негативное воздействие на здоровье человека, при длительном воздействии вызывают заболевания и приводят к деградации природной среды;

* чрезвычайно опасное -- потоки высоких уровней за короткий период времени могут нанести травму, привести к летальному исходу, вызвать разрушения в природной среде.

Основные факторы возникновения опасных и чрезвычайных ситуаций техногенного характера

Основными факторами возникновения опасностей и ЧС техногенного характера являются:

* неустойчивое (напряженное) состояние объекта (личности, общества, государства, системы), при котором воздействие на него всех потоков вещества, энергии и/или информации превышают максимально допустимые значения (это снижает способности предупреждения, ослабления, устранения и отражения опасностей);

* увеличение энергоемкости, внедрение новых технологий и материалов, опасных для природы и человека;

* несовершенство и устарелость оборудования, снижение технологической и трудовой дисциплины;

* накопление отходов производства и энергетики, в т. ч. химических и радиоактивных;

* недостатки контроля надзорных органов и государственных инспекций;

* нехватка квалифицированных кадров, обладающих культурой безопасности на производстве и в быту;

* недостаточный уровень предупредительных мероприятий по уменьшению масштабов и последствий чрезвычайных ситуаций, снижению риска их возникновения.

Перечисленные факторы повышают риск возникновения опасных ситуаций, аварий и катастроф техногенного характера во всех сферах хозяйственной деятельности.

3.2 Виды опасных и чрезвычайных ситуаций техногенного характера. Классификация ЧС по масштабу распространения

Постановление Правительства Российской Федерации от 21 мая 2007 г. № 304 «О классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» определяет 6 типов ЧС в зависимости от территории распространения, количества людей, погибших или получивших ущерб здоровью, либо размера ущерба:

* ЧС локального характера -- не выходит за пределы территории объекта, при этом количество пострадавших не более 10 человек или размер ущерба не более 100 тыс. руб.;

* ЧС муниципального характера -- не выходит за пределы территории одного поселения или внутри городской территории города федерального значения, при этом количество пострадавших составляет не более 50 человек либо размер ущерба составляет не более 5 млн руб.;

* ЧС межмуниципального характера -- затрагивает территорию двух и более поселений, внутригородских территорий города федерального значения или межселенную территорию, при этом количество пострадавших либо ущерба аналогично критериям ЧС муниципального характера;

* ЧС регионального характера -- не выходит за пределы территории одного субъекта РФ, количество пострадавших составляет свыше 50 человек, но не более 500 человек, либо размер ущерба составляет свыше 5 млн руб., но не более 500 млн руб.;

* ЧС межрегионального характера -- затрагивает территорию двух и более субъектов РФ, количество пострадавших либо размер ущерба аналогичен критериям ЧС регионального характера;

* ЧС федерального характера -- количество пострадавших свыше 500 человек либо размер ущерба свыше 500 млн руб. [1]

Классификация ЧС по темпу развития

Каждому виду чрезвычайных ситуаций свойственна своя скорость распространения опасности, являющаяся важной составляющей интенсивности протекания чрезвычайного события и характеризующая степень внезапности воздействия поражающих факторов. С этой точки зрения ЧС можно подразделить:

* на внезапные (взрывы, транспортные аварии, землетрясения и т. д.);

* стремительные (пожары, выброс газообразных сильнодействующих ядовитых веществ, гидродинамические аварии с образованием волн прорыва и т. д.);

* умеренные (выброс радиоактивных веществ, аварии на коммунальных системах и т. д.);

* плавные (аварии на очистных сооружениях, эпидемии и т. д.).

Плавные (медленные) чрезвычайные ситуации могут длиться многие месяцы и годы, например, последствия антропогенной деятельности в зоне Аральского моря.

Классификация ЧС по видам чрезвычайных событий

Для практических нужд общую классификацию ЧС целесообразно строить по типам и видам лежащих в их основе чрезвычайных событий; при этом можно частично в тех или иных звеньях классификационной структуры использовать принадлежность, причинность или масштаб ЧС. По такому комплексу признаков все ЧС мирного времени разбивают на шесть групп (рис. 1).

Рис. 1. Классификация ЧС техногенного характера по виду чрезвычайных событий

Перечень ЧС по группам приведен в табл. 3.

Таблица 3

Перечень чрезвычайных ситуаций техногенного характера по группам

Классификация ЧС по природе источника возникновения

По природе источников возникновения все ЧС подразделяются на 5 групп.

1. ЧС, связанные с возникновением аварий на опасных объектах:

* аварии на атомных электростанциях (АЭС);

* утечки радиоактивных газов на предприятиях ядерно-топливного цикла за пределы санитарно-защитной зоны (СЗЗ);

* аварии на атомных судах с радиоактивными загрязнениями акватории порта и прибрежной территории;

* аварии на ядерных установках инженерно-исследовательских центров с радиоактивным загрязнением территории;

* аварийные ситуации во время промышленных и испытательных ядерных взрывов, связанные со сверхнормативным выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду;

* падение летательных аппаратов с ядерными энергетическими устройствами на борту с последующим радиоактивным загрязнением местности;

* незначительные загрязнения местности радиоактивными веществами при утере источников ионизирующих излучений, аварий на транспорте, перевозящем радиоактивные препараты, и в некоторых других случаях;

* аварии на химически опасных объектах с выбросом (утечкой) в окружающую среду аварийно химически опасных веществ (АХОВ);

* аварии с выбросом (утечкой) в окружающую среду бактериологических веществ или биологических веществ в концентрациях, превышающих допустимые значения.

2. ЧС, обусловленные пожарами и взрывами и их последствиями:

* пожары в населенных пунктах, на объектах народного хозяйства и транспортных коммуникациях;

* взрывы на объектах и транспортных коммуникациях (в т. ч. при падении летательных аппаратов);

* взрывы в жилых зданиях.

3. ЧС на транспортных коммуникациях:

* авиационные катастрофы;

* столкновения и сход с рельсов железнодорожных составов (поездов в метрополитене);

* аварии на водных коммуникациях;

* аварии на трубопроводах, вызвавшие выброс большой массы транспортируемых веществ и загрязнение ими окружающей среды;

* аварии на энерго- и других инженерных сетях, повлекшие нарушение нормальной жизнедеятельности населения в результате возникновения вторичных факторов.

4. ЧС, вызванные стихийными бедствиями:

* землетрясения силой 5 и более баллов по 12-балльной шкале;

* ураганы, смерчи, бури силой 10 и более баллов по 17-балльной шкале;

* катастрофические затопления и наводнения, образовавшиеся в результате разрушения гидротехнических сооружений, землетрясений, горных обвалов и оползней, паводков, половодья или нагонных явлений и цунами;

* сели, оползни, обвалы, лавины, снежные заносы и карстовые явления, вызвавшие разрушения в городах, на транспортных, энергетических и других инженерных сетях, образование завалов и т. п.;

* массовые, лесные и торфяные пожары, принявшие неуправляемый характер и повлекшие нарушение нормальной жизнедеятельности населения региона;

* факторы риска биолого-социального характера: эпидемии, эпизоотии и эпифитотии [2] .

5. ЧС военно-политического характера в мирное время:

* одиночный (случайный) ракетно-ядерный удар, нанесенный с акватории нейтральных вод кораблем неустановленной принадлежности или падение носителя ядерного оружия со взрывом боевой части;

* падение носителя ядерного оружия с разрушением или без разрушения боевой части;

* вооруженное нападение на штабы, пункты управления, узлы связи, склады войсковых соединений и частей (в т. ч. и ГО).

Контрольные вопросы и задания

1. Дайте определение понятия «чрезвычайная ситуация».

2. Какое состояние системы «человек - среда обитания» называют комфортным?

3. По каким признакам классифицируют чрезвычайные ситуации?

4. Как классифицируются чрезвычайные ситуации по масштабу и числу пострадавших?

5. На какие группы подразделяются чрезвычайные ситуации техногенного характера по природе их возникновения?

ЛЕКЦИЯ 4

Тема: Происшествия с выбросом химически опасных веществ

4.1 Химически опасные вещества

Понятие о химически опасных веществах
Классификации химически опасных веществ
Воздействие химически опасных веществ на организм человека

4.2 Химически опасные объекты и аварии на них

Аварии на химически опасных объектах и их классификации

Зоны химического поражения

4.3 Аварийно-спасательные работы на химически опасных объектах

Способы защиты от химически опасных веществ
Организация и проведение аварийно-спасательных работ
Средства индивидуальной защиты

4.4 Мероприятия по снижению последствий аварий на химически опасных объектах

4.5 Состояние химически опасных объектов в России

Контрольные вопросы и задания

4.1 Химически опасные вещества. Понятие о химически опасных веществах

В промышленности, сельском хозяйстве и быту используется множество разнообразных химических веществ. Некоторые из этих соединений токсичны и вредны: при проливе или выбросе в окружающую среду они способны вызвать массовые поражения людей, животных, приводят к заражению воздуха, почвы, воды, растений. Их называют химически опасными веществами (ХОВ).

Определенные виды ХОВ находятся в больших количествах на предприятиях, их производящих или использующих в производстве. Крупными запасами ядовитых веществ располагают предприятия химической, целлюлозно-бумажной, оборонной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, черной и цветной металлургии, промышленности минеральных удобрений. Значительные количества ХОВ сосредоточены на объектах пищевой, мясо-молочной промышленности, в жилищно-коммунальном хозяйстве.

Наиболее распространенными ХОВ являются хлор, аммиак, сероводород, сероуглерод, сернистый ангидрид, азотная и серная кислоты и др.

Классификации химически опасных веществ

По виду воздействия химически опасные вещества условно делят на следующие группы:

* вещества с преимущественно удушающим действием с выраженным и слабым прижигающим эффектом (хлор, фосген, хлорпикрин и др.);

* вещества, преимущественно общеядовитого действия (окись углерода, цианистый водород и др.);

* вещества, обладающие удушающим и общеядовитым действием (амил, акрилонитрил, азотная кислота и окислы азота, сернистый ангидрид, фтористый водород и др.);

* вещества, действующие на генерацию, проведение и передачу нервных импульсов - нейротропные яды (сероуглерод, тетраэтилсвинец, фосфорорганические соединения и др.);

* вещества, обладающие удушающим и нейротропным действием (аммиак, гептил, гидразин и др.);

* метаболические яды, нарушающие обмен веществ в живых организмах (окись этилена, дихлорэтан, диоксин и др.).

По скорости воздействия на организм различают быстродействующие и медленнодействующие ХОВ. При поражении быстродействующими ХОВ картина отравления развивается быстро, при поражении медленнодействующими имеет место латентный, или скрытый, период (до проявления картины отравления проходит несколько часов).

По своей стойкости химические вещества подразделяются на стойкие и нестойкие. Стойкость и способность заражать поверхности зависит от температуры кипения вещества. Нестойкие ХОВ с температурой кипения ниже 130°С заражают местность на минуты или десятки минут. Стойкие ХОВ с температурой кипения выше 130°С сохраняют свойства, а следовательно, и поражающее действие, от нескольких часов до нескольких месяцев.

По продолжительности поражающего эффекта условно выделяют 4 группы химически опасных веществ:

* нестойкие быстродействующие (синильная кислота, аммиак, оксид углерода);

* нестойкие замедленного действия (фосген, азотная кислота);

* стойкие быстродействующие (фосфорорганические соединения, анилин);

* стойкие замедленного действия (серная кислота, диоксин и др.).

По показателям токсичности и опасности химические вещества делят на 4 класса:

* чрезвычайно опасные (LC50 менее 0,5 г/м3) [3] ;

* высокоопасные (LC50 до 5 г/м3);

* умеренно опасные (LС50до 50 г/м3);

* малоопасные (LC50 более 50 г/м3).

С учетом путей поступления вещества в организм различают:

* ХОВ ингаляционного действия (поступают через органы дыхания);

* ХОВ перорального действия (поступают через рот, желудочно-кишечный тракт);

* ХОВ кожно-резорбтивного действия (воздействуют через кожу, рану).

Воздействие химически опасных веществ на организм человека

Данные о воздействии некоторых ХОВ на организм человека приведены в табл. 4.

Таблица 4

Характер воздействия на организм человека некоторых ХОВ

Основным параметром зараженного воздуха является концентрация ХОВ -- количество вещества (в единицах веса), отнесенное к единице объема воздуха; измеряется в мг/м3 или мг/л. Важной характеристикой ХОВ является токсодоза. Она определяется как произведение концентрации химического вещества и времени пребывания в зараженном воздухе. В табл. 5 приведены данные о токсодозах для некоторых химически опасных веществ.

Таблица 5

Токсодозы для некоторых ХОВ

4.2 Химически опасные объекты и аварии на них. Аварии на химически опасных объектах и их классификации

Химически опасным объектом (ХОО) называется объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют химически опасные вещества, при аварии на котором или разрушении которого может произойти гибель или химическое заражение людей, животных и растений, а также загрязнение окружающей природной среды.

Под химической аварией понимается нарушение технологических процессов на производстве, повреждение трубопроводов, емкостей, хранилищ, транспортных средств при осуществлении перевозок и т. п., приводящие к выбросу химических опасных веществ в атмосферу в количествах, представляющих опасность массового поражения людей и животных.

По степени сложности восстановления объекта выделяют две категории аварий:

* категория 1 -- аварии в результате взрывов, вызывающих разрушение технологической схемы, инженерных сооружений и полное или частичное прекращение выпуска продукции, при этом для восстановления производства требуются специальные ассигнования от вышестоящих организаций;

* категория 2 -- аварии, в результате которых повреждено основное или вспомогательное технологическое оборудование, полностью или частично прекращен выпуск продукции, но для восстановления производства не требуются специальные ассигнования.

По масштабам последствий аварии классифицируют следующим образом:

* частная - авария, не связанная с выбросом ХОВ либо связанная с незначительной утечкой ядовитых веществ;

* объектовая - авария, связанная с утечкой ХОВ из технологического оборудования или трубопроводов; глубина пороговой зоны менее радиуса санитарно-защитной зоны вокруг предприятия;

* местная - авария, связанная с разрушением большой единичной емкости или целого склада ХОВ; облако достигает зоны жилой застройки, проводится эвакуация из ближайших жилых районов и другие соответствующие мероприятия;

* региональная - авария со значительным выбросом ХОВ; наблюдается распространение облака в глубь жилых районов;

* глобальная - авария с полным разрушением всех хранилищ с ХОВ на крупных химически опасных предприятиях (в случае диверсии, в военное время или в результате стихийного бедствия).

Зоны химического поражения

В зоне химического заражения (ЗXЗ) может оказаться само предприятие и прилегающая к нему территория. В соответствии с этим выделяют 4 степени опасности химических объектов:

I степень -- в зону возможного заражения попадают более 75 тыс. человек;

II степень -- в зону возможного химического заражения попадают 40-75 тыс. человек;

III степень -- в зону возможного химического заражения попадают менее 40 тыс. человек;

IV степень -- зона возможного химического заражения не выходит за границы объекта.

Размеры очага химического заражения в основном зависят от количества разлившегося ХОВ, метеоусловий и токсичности вещества. Форма и размеры зоны заражения в значительной мере зависят от скорости ветра. Так, при скорости ветра от 0 до 0,5 м/с зона заражения будет представлять собой круг, при скорости от 0,6 до 1 м/с - полукруг, при скорости от 1,1 до 2 м/с - сектор с углом 90°, при скорости более 2 м/с - сектор с углом в 45°.

Скорость ветра определяет не только форму зоны заражения, но и скорость движения зараженного облака. Так, при скорости ветра 1 м/с за 1 ч облако удалится от места аварии на 5-7 км, при 2 м/с - на 10-14 км, а при 3 м/с - на 16-21 км. Значительное увеличение скорости ветра (6-7 м/с и более) способствует быстрому рассеиванию облака.

Глубина зоны заражения зависит от метеорологических условий, вертикальной устойчивости атмосферы и колебаний направления ветра.

Различают три степени вертикальной устойчивости атмосферы: инверсию, изотермию, конвекцию.

Инверсия -- это повышение температуры воздуха по мере увеличения высоты. Толщина приземных инверсий составляет десятки и сотни метров. Этот слой является в атмосфере задерживающим. Под ним накапливается водяной пар, пыль, что способствует образованию дыма и тумана. Инверсия способствует сохранению высоких концентраций ХОВ в приземном слое воздуха.

Изотермия характеризуется равновесием воздуха и типична для пасмурной погоды. Она также возникает в утренние и вечерние часы. Изотермия, как и инверсия, способствует застою паров ХОВ в приземном слое.

Конвекция характеризуется вертикальным перемещением воздуха с одной высоты на другую. Такие перемещения воздуха приводят к рассеиванию зараженного облака, снижают концентрацию ХОВ и препятствуют их распространению. Наиболее часто подобное явление наблюдается в летние ясные дни.

Если рассмотреть в качестве примера аварию с разрушением 100-тонной емкости с ХОВ при скорости ветра 2 м/с, то:

* в случае инверсии опасное воздействие паров аммиака может сказываться на расстоянии порядка 4 км, хлора - до 20 км;

* в случае изотермии опасное воздействие паров аммиака может сказываться на расстоянии порядка 1,3 км, хлора - до 4 км;

* в случае конвекции опасное воздействие паров аммиака может сказываться на расстоянии порядка 0,5 км, хлора - до 2 км.

4.3 Аварийно-спасательные работы на химически опасных объектах. Способы защиты от химически опасных веществ

Химическая защита населения -- комплекс организационных, инженерно-технических и специальных мероприятий по предупреждению и ослаблению воздействия на жизнь и здоровье людей боевых отравляющих и химически опасных веществ.

Общие требования к организации и проведению аварийно-спасательных работ при авариях на химически опасных объектах устанавливает ГОСТ С 22.8.05-99. Общая схема организации спасательных работ приведена на рис. 2.

Рис. 2. Способы защиты от химически опасных веществ

Организация и проведение аварийно-спасательных работ

Аварийно-спасательные работы (АСР) начинаются немедленно после принятия решения на проведение неотложных работ. Они проводятся с использованием средств индивидуальной защиты органов дыхания и кожи, соответствующих характеру химической обстановки, непрерывно днем и ночью в любую погоду с соблюдением соответствующего обстановке режима деятельности спасателей до полного завершения работ.

Предварительно проводится разведка аварийного объекта и зоны заражения, масштабов и границ зоны заражения, уточнение состояния аварийного объекта, определение типа ЧС.

Главными задачами химической разведки являются:

* уточнение наличия и концентрации отравляющих веществ на объекте работ, границ и динамики изменения химического заражения;

* получение необходимых данных для организации аварийно-спасательных работ и мер безопасности населения и сил, ведущих АСР;

* постоянное наблюдение за изменением химической обстановки в зоне ЧС, своевременное предупреждение о резком изменении обстановки.

Химическая разведка аварийного объекта и зоны заражения ведется путем осмотра, с помощью приборов химической разведки, а также наблюдением за обстановкой и направлением ветра в приземном слое.

Одновременно в зоне заражения ведутся поисково-спасательные работы. Поиск пострадавших проводится путем сплошного визуального обследования территории, зданий, сооружений, цехов, транспортных средств и других мест, где могли находиться люди в момент аварии, а также путем опроса очевидцев и с помощью специальных приборов в случае разрушений и завалов.

При спасении пострадавших на ХОО учитывается характер, тяжесть поражения, место нахождения пострадавшего. При этом в соответствии с ГОСТ РФ 22.8.05-99 осуществляются следующие мероприятия:

* деблокирование пострадавших, находящихся под завалами разрушенных зданий и технологических систем, а также в поврежденных блокированных помещениях;

* экстренное прекращение воздействия ХОВ на организм путем применения средств индивидуальной защиты и эвакуации из зоны заражения;

* оказание первой медицинской помощи пострадавшим;

* эвакуация пораженных в медицинские пункты и учреждения для оказания врачебной помощи и дальнейшего лечения.

Первая медицинская помощь пораженным должна оказываться на месте поражения, при этом необходимо:

* обеспечить быстрое прекращение воздействия ХОВ на организм путем удаления капель вещества с открытых поверхностей тела, промывания глаз и слизистых;

* восстановить функционирование важных систем организма путем простейших мероприятий (восстановление проходимости дыхательных путей, искусственная вентиляция легких, непрямой массаж сердца);

* наложить повязки на раны и иммобилизовать поврежденные конечности;

* эвакуировать пораженных к месту оказания первой врачебной помощи и последующего лечения.

Одним из важнейших мероприятий является локализация чрезвычайной ситуации и очага поражения в зависимости от типа ЧС, наличия необходимых технических средств и нейтрализующих веществ. Локализацию, подавление или снижение до минимального уровня воздействия возникших при аварии на ХОО поражающих факторов осуществляют следующими способами:

* прекращением выбросов ХОВ способами, соответствующими характеру аварии;

* постановкой жидкостных завес (водяных или нейтрализующих растворов) в направлении движения облака ХОВ;

* созданием тепловых потоков в направлении движения облака ХОВ;

* рассеиванием и смещением облака ХОВ газовоздушным потоком для ограничения площади пролива и интенсивности испарения ХОВ;

* сбором (откачкой) ХОВ в резервные емкости;

* охлаждением пролива ХОВ твердой углекислотой или нейтрализующими веществами;

* засыпкой пролива нейтрализующими веществами;

* загущением пролива специальными веществами с последующей нейтрализацией;

* выжиганием пролива.

Средства индивидуальной защиты

Спасательные работы в зоне заражения проводятся с обязательным использованием средств индивидуальной защиты кожи и органов дыхания.

Основным видом защиты от воздействия ХОВ являются: изолирующая одежда, промышленные изолирующие противогазы марки ИП-4М, ИП-5 (в них дыхание обеспечивается за счет кислорода, находящегося в самом противогазе в расчете от 45 мин до 3 ч) и фильтрующие противогазы ППФ-95, ПП ФМ-92, ПФМ 95М. При суммарной концентрации ядовитых паров и газов не более 0,5% возможно применение респиратора РПГ-67КД.

Время пребывания в средствах индивидуальной защиты существенно зависит от температуры окружающей среды (табл. 6).

Таблица 6

Продолжительность работы в зараженной местности в изолирующей одежде

4.4 Мероприятия по снижению последствий аварий на химически опасных объектах

Профилактика аварий и снижение ущерба от них обеспечиваются комплексом организационных, правовых и технических мероприятий:

* использование безопасных технологий;

* осуществление организационных, технических, специальных и других мер, обеспечивающих высокую эксплуатационную надежность объектов;

* ограничение распространения ХОВ за пределы санитарно-защитной зоны при авариях и разрушениях;

* рациональное размещение ХОО с учетом возможных последствий аварий;

* проведение специальных мероприятий по защите и обеспечению населения, позволяющих снизить масштабы вредного воздействия.

Важную роль в деле профилактики аварий на ХОО играет повышение уровня автоматизации и механизации технологических процессов, оснащенности их быстродействующими техническими средствами защиты, системами взрывопредупреждения и локализации аварий, а также совершенствование профессиональной подготовки производственного персонала.

С целью повышения стойкости (прочности) хранилищ может проводиться их заглубление в грунт или размещение под землей.

Для химически опасных предприятий предусматривается организация санитарно-защитной зоны, в которой запрещается размещение жилых зданий, детских и лечебно-оздоровительных учреждений, а также других объектов, не относящихся к этим предприятиям.

4.5 Состояние химически опасных объектов в России

В РФ функционирует более 3,3 тыс. объектов экономики, располагающих ХОВ, суммарный запас которых составляет более 700 тыс. т. Более 50% предприятий используют аммиак и хлор (хладагенты и дезинфекторы на водопроводных станциях), 5% предприятий - соляную и серную кислоты. Кроме того, в 7 арсеналах РФ хранится около 47 тыс. т химического оружия.

В крупных городах или возле них сосредоточено свыше 70% предприятий химической и почти все предприятия нефтехимической и нефтеперабатывающей промышленности. Общая площадь территории РФ, которая может подвергнуться химическому заражению, составляет 300 тыс. км2 с охватом более 59 млн человек, так как все указанные выше объекты и предприятия находятся в городах с населением более 100 тыс. человек. Особенно много таких объектов размещено на территории Московской, Ленинградской, Нижегородской, Кемеровской областей, на Северном Кавказе, в Поволжье, на Урале.

Надо отметить, что на предприятиях, расположенных нередко в черте городов или в непосредственной их близости, могут одновременно храниться до нескольких тысяч тонн ХОВ. Только на водопроводных станциях, где в качестве средства очистки воды используется хлор, его запасы могут составлять 200-400 т.

В нашей стране эксплуатируется около 350 тыс. км промысловых нефтепроводов, 300 тыс. км газопроводов, 100 тыс. км нефтепродуктовых трубопроводов и 850 компрессорных и нефтеперекачивающих станций. При этом более 70% труб давно выработали допустимый ресурс и требуют замены. По причине использования аварийного оборудования на нефтегазопроводах ежегодно происходит до 40 тыс. аварий.

Наиболее неблагоприятная ситуация сложилась в Челябинской и Оренбургской областях, где в зоне потенциальной опасности проживает более миллиона человек. На их территории располагается около 100 химически опасных объектов с возможным запасом ХОВ свыше 40 тыс. т, а также газонефтепроводы протяженностью более 12 тыс. км.

Большое количество ХОВ ежедневно перевозится различными видами транспорта, что увеличивает опасность их разлива в результате транспортных аварий или повреждений емкостей. Химически опасные вещества транспортируются в железнодорожных цистернах грузоподъемностью от 20 до 57 т или в автоцистернах грузоподъемностью от 2 до 6 т. В целях обеспечения безопасности при транспортировке ХОВ перевозящие их машины оборудуются проблесковыми маячками, цистерны окрашиваются яркими, хорошо заметными цветами.

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое «химически опасное вещество»?

2. Какие классификации ХОВ вам известны?

3. Дайте определение понятия «химически опасные объекты».

4. Как классифицируют аварии на химически опасных объектах?

5. Охарактеризуйте меры профилактики возникновения аварий на ХОО.

6. Назовите основные этапы проведения аварийно-спасательных работ на ХОО.

7. Охарактеризуйте состояние химически опасных объектов в России.

ЛЕКЦИЯ 5

ТЕМА: Происшествия с выбросом радиоактивных веществ

5.1 Ионизирующее излучение. Явление радиоактивности и его применение. Виды ионизирующих излучений. Радиоактивные вещества и их активность. Воздействие ионизирующего излучения на живые организмы

5.2 Радиационно опасные объекты и аварии на них. Радиационно опасные объекты. Радиационные аварии и их классификации. Зоны радиационно опасных объектов

5.3 Уровень радиации и предельно допустимые дозы облучения

5.4 Мероприятия по предотвращению радиационных аварий, снижению потерь и ущерба

5.5 Защита населения от ионизирующих излучений

5.б Радиационные происшествия в России

Контрольные вопросы и задания

5.1 Ионизирующее излучение. Явление радиоактивности и его применение

Радиоактивность -- самопроизвольный распад ядер атомов нестабильных химических элементов (изотопов), сопровождающийся выделением (излучением) потока элементарных частиц и квантов электромагнитной энергии. При взаимодействии такого потока с веществом происходит образование ионов разного (положительного и отрицательного) знака, поэтому это явление называют еще ионизирующим излучением.

Явление радиоактивности - одно из свойств, присущее, подобно массе или температуре, любому веществу Вселенной. В повседневной жизни мы постоянно подвергаемся воздействию излучения, поскольку естественные радиоактивные вещества (радионуклиды) рассеяны в живой и неживой природе.

Явление радиоактивности (ионизации) было открыто в 1896 году Анри Беккерелем, обнаружившим способность солей урана испускать «таинственные лучи», проникающие повсюду. Пьер и Мария Кюри сумели объяснить это явление и выделить новые радиоактивные элементы - полоний и радий. С тех пор радиоактивность интенсивно изучается.

Сегодня явления радиоактивности широко используются - это ядерное оружие, ядерная энергетика, а также новые системы переработки радиоактивного сырья и отходов, широкое применение радиоактивных элементов в различных областях науки, техники, медицины. Энергетический кризис человечеству не грозит, так как в ядре атома, ничтожно малом объеме вещества, хранится огромное количество энергии: всего 30 г урана-235 вполне достаточно, чтобы в течение суток питать энергией электростанцию мощностью 5 тыс. кВт, обычно сжигающую за этот время около 100 т угля.

Виды ионизирующих излучений

Ионизирующие излучения (ИИ) -- потоки элементарных частиц (электронов, позитронов, протонов, нейтронов) и квантов электромагнитной энергии, прохождение которых через вещество приводит к ионизации (образованию разнополярных ионов) и возбуждению его атомов и молекул.

Ионизация -- превращение нейтральных атомов или молекул в электрически заряженные частицы - ионы.

ИИ попадают на Землю в виде космических лучей, возникают в результате радиоактивного распада атомных ядер (бр в-частицы, г- и рентгеновские лучи), создаются искусственно на ускорителях заряженных частиц.

Практический интерес представляют наиболее часто встречающиеся виды ИИ - потоки а- и в-частиц, г-излучение, рентгеновские лучи и потоки нейтронов.

Альфа-излучение (а) - поток положительно заряженных частиц - ядер гелия. В настоящее время известно более 120 искусственных и естественных альфа-радиоактивных ядер, которые, испуская б-частицу, теряют 2 протона и 2 нейтрона. Скорость частиц при распаде составляет 20 тыс. км/с. При этом б-частицы обладают наименьшей проникающей способностью, длина их пробега (расстояние от источника до поглощения) в теле равна 0,05 мм, в воздухе - 8-10 см. Они не могут пройти даже через лист бумаги, но плотность ионизации на единицу величины пробега очень велика (на 1 см до десятка тысяч пар), поэтому эти частицы обладают наибольшей ионизирующей способностью и опасны внутри организма.

Бета-излучение (в) - поток отрицательно заряженных частиц. В настоящее время известно около 900 бета-радиоактивных изотопов. Масса в-частиц в несколько десятков тысяч раз меньше б-частиц, но они обладают бомльшей проникающей способностью. Их скорость равна 200-300 тыс. км/с. Длина пробега потока от источника в воздухе составляет 1800 см, в тканях человека - 2,5 см. в-частицы полностью задерживаются твердыми материалами (алюминиевой пластиной в 3,5 мм, органическим стеклом); их ионизирующая способность в 1000 раз меньше, чем у б-частиц.

Гамма-излучение (г) - электромагнитное излучение с длиной волны от 1 · 10-7 м до 1 · 10-14 м; испускается при торможении быстрых электронов в веществе. Оно возникает при распаде большинства радиоактивных веществ и обладает большой проникающей способностью; распространяется со скоростью света. В электрических и магнитных полях г-лучи не отклоняются. Это излучение обладает меньшей ионизирующей способностью, чем а- и в-излучение, так как плотность ионизации на единицу длины очень низкая.

Рентгеновское излучение может быть получено в специальных рентгеновских трубках, в электронных ускорителях, при торможении быстрых электронов в веществе и при переходе электронов с внешних электронных оболочек атома на внутренние, когда создаются ионы. Рентгеновские лучи, как и г-излучение, обладают малой ионизирующей способностью, но большой глубиной проникновения.

Нейтроны -- элементарные частицы атомного ядра, их масса в 4 раза меньше массы б-частиц. Время их жизни - около 16 мин. Нейтроны не имеют электрического заряда. Длина пробега медленных нейтронов в воздухе составляет около 15 м, в биологической среде - 3 см; для быстрых нейтронов - соответственно 120 м и 10 см. Последние обладают высокой проникающей способностью и представляют наибольшую опасность.

Выделяют два вида ионизирующих излучений:

* корпускулярное, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля (б-, в- и нейтронное излучения);

* электромагнитное (г- и рентгеновское излучение) - с очень малой длиной волны.

Для оценки воздействия ионизирующего излучения на любые вещества и живые организмы используются специальные величины - дозы излучения.

Основная характеристика взаимодействия ионизирующего излучения и среды - это ионизационный эффект. В начальный период развития радиационной дозиметрии чаще всего приходилось иметь дело с рентгеновским излучением, распространявшимся в воздухе. Поэтому в качестве количественной меры поля излучения использовалась степень ионизации воздуха рентгеновских трубок или аппаратов. Количественная мера, основанная на величине ионизации сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении, достаточно легко поддающаяся измерению, получила название экспозиционная доза.

Экспозиционная доза определяет ионизирующую способность рентгеновских и г-лучей и выражает энергию излучения, преобразованную в кинетическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферного воздуха. Экспозиционная доза - это отношение суммарного заряда всех ионов одного знака в элементарном объеме воздуха к массе воздуха в этом объеме. В системе СИ единицей измерения экспозиционной дозы является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица - рентген (Р). 1 Кл/кг = 3880 Р.

При расширении круга известных видов ионизирующего излучения и сфер его приложения оказалось, что мера воздействия ионизирующего излучения на вещество не поддается простому определению из-за сложности и многообразности протекающих при этом процессов. Важнейшим из них, дающим начало физико-химическим изменениям в облучаемом веществе и приводящим к определенному радиационному эффекту, является поглощение энергии ионизирующего излучения веществом. В результате этого возникло понятие поглощенная доза.

Поглощенная доза показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы любого облучаемого вещества, и определяется отношением поглощенной энергии ионизирующего излучения на массу вещества. За единицу измерения поглощенной дозы в системе СИ принят грэй (Гр). 1 Гр - это такая доза, при которой массе 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад. 1 Гр = 100 рад.

Изучение отдельных последствий облучения живых тканей показало, что при одинаковых поглощенных дозах различные виды радиации производят неодинаковое биологическое воздействие на организм. Обусловлено это тем, что более тяжелая частица (например, протон) производит на единице пути в ткани больше ионов, чем легкая (например, электрон). При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический разрушительный эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Чтобы учесть этот эффект, было введено понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза рассчитывается путем умножения значения поглощенной дозы на специальный коэффициент - коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициент качества. Значения коэффициента для различных видов излучений приведены в табл. 7.

Таблица 7

Коэффициент относительной биологической эффективности для различных видов излучений

Единицей измерения эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв). Величина 1 Зв равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощенной в 1 кг биологической ткани и создающей такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения. Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр (биологический эквивалент рада). 1 Зв = 100 бэр.

Одни органы и ткани человека более чувствительны к действию радиации, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который называется коэффициентом радиационного риска. Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий коэффициент радиационного риска и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма. Взвешенные коэффициенты устанавливают эмпирически и рассчитывают таким образом, чтобы их сумма для всего организма составляла единицу. Единицы измерения эффективной дозы совпадают с единицами измерения эквивалентной дозы. Она также измеряется в зивертах или бэрах.

Радиоактивные вещества и их активность

Радиоактивные вещества принято оценивать по их активности.

Активность определяется числом распадов, происходящих в данном количестве вещества за единицу времени. Активность изотопа чаще определяется периодом полураспада.

Период полураспада радиоактивного изотопа -- промежуток времени, за который число радиоактивных атомов данного изотопа уменьшается вдвое. Так, для урана-238 он составляет приблизительно 4,5 млрд лет, а для полония-212 - около 3 · 10-7 с.

Наиболее опасны те радиоактивные вещества, период полураспада которых близок к продолжительности жизни человека. Большую опасность для здоровья человека представляют наиболее распространенные в природе изотопы, например, стронций-90 (имеющий период полураспада 28 лет) и цезий-137 (период полураспада 33 года). Из короткоживущих радиоактивных изотопов наиболее распространен радон-222, составляющий 1/3 естественной радиации. Период его полураспада равен 3,8 суток.

В системе СИ активность измеряется в беккерелях (Бк). 1 Бк равен одному распаду ядра в секунду. Часто пользуются внесистемной единицей - кюри (Ки); 1 Ки = 3,7 · 1010 Бк.

Активность в ряде случаев измеряют в милликюри (мКи), составляющей 10-3 кюри, и микрокюри (мкКи) = 10-6кюри.

Воздействие ионизирующего излучения на живые организмы

Биологическое действие ионизирующих излучений на организм имеет ряд особенностей:

* неся в себе огромную опасность для здоровья и жизни, оно неощутимо человеком;

* существует скрытый (инкубационный) период проявления действия ионизирующего излучения, который может быть весьма продолжительным;

* одним из видов последствий облучения являются так называемые генетические эффекты - разнообразные наследственные заболевания, возникающие в результате мутаций (изменений) в половых клетках;

* получаемые человеком дозы излучений накапливаются в организме (кумулятивный эффект), поэтому вероятность возникновения заболеваний пропорциональна длительности воздействия радиации;

* наиболее чувствительны к облучению дети в период роста;

* степень чувствительности к облучению различных органов и тканей человека неодинакова;

* радиочувствительность живых организмов также весьма различна (смертельная доза для бактерий в 100 раз превышает дозу для млекопитающих).

5.2 Радиационно опасные объекты и аварии на них. Радиационно опасные объекты

Ядерные технологии несут в себе опасность радиационного загрязнения окружающей среды и лучевого воздействия на живые организмы. Эксплуатация ядерных объектов показала, что, несмотря на все принимаемые меры, на них нельзя исключить возможность аварий, в т. ч. и с выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду.

Радиационная авария -- нарушение пределов безопасной эксплуатации ядерно-энергетической установки, оборудования или устройства, при которых произошел выход радиоактивных продуктов или ионизирующего излучения за предусмотренные проектом пределы их безопасной эксплуатации, приводящий к облучению населения и загрязнению окружающей среды. Причинами аварии могут быть нарушения барьеров безопасности, предусмотренных проектом реактора; образование критической массы при перегрузке, транспортировке и хранении ТВЭлов; нарушение контроля и управления цепной ядерной реакцией.

Радиационно опасные объекты (РОО) -- научные, народнохозяйственные (промышленные) или оборонные объекты, при разрушениях которых могут произойти массовые радиационные поражения людей, животных и растений, а также заражение среды.

Радиационные аварии и их классификации

В зависимости от вида радиационно опасного объекта, масштабов и опасности последствий существует несколько различных классификаций радиационных аварий, происшествий и инцидентов. В табл. 8 приведена одна из них, принятая Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) для оценки происшествия.

Таблица 8

Международная шкала оценки происшествий на АЭС, адаптированная для России

Зоны радиационно опасных объектов

В период функционирования РОО с целью профилактики и контроля выделяют две основные зоны безопасности:

* санитарно-защитная зона (СЗЗ) -- территория вокруг объекта, на которой уровень облучения людей в условиях нормальной эксплуатации объекта может превысить предельно допустимую дозу (ПДД);

* зона наблюдения -- территория, где возможно влияние радиоактивных сбросов и выбросов РОО и где облучение проживающего населения может достигать установленной предельно допустимой дозы.

На случай радиационной аварии рассматривают 5 зон, имеющих различную степень опасности для здоровья людей:

* зона возможного опасного радиоактивного загрязнения -- территория, в пределах которой прогнозируются дозовые нагрузки, не превышающие 10 рад в год;

* зона ограничений -- территория, в пределах которой доза г-облучения может превысить 10 рад (но не более 25 рад), а доза облучения щитовидной железы радиоактивным йодом - не более 30 рад;

* зона профилактических мероприятий -- территория, в пределах которой доза внешнего г-облучения населения за время формирования радиоактивного следа выброса при аварии на РОО может превысить 25 рад (но не более 75 рад), а доза облучения щитовидной железы радиоактивным йодом составляет около 30 рад (максимально - 50 рад);

* зона экстренных мер защиты населения -- территория, в пределах которой доза внешнего г-излучения населения может превысить 75 рад, а доза внутреннего облучения щитовидной железы радиоактивным йодом - 250 рад;

* зона радиационной аварии -- территория, на которой могут быть превышены пределы дозы и пределы годового поступления.

После стабилизации радиационной обстановки в районе аварии устанавливаются зоны:

* зона отчуждения (загрязнение по г-излучению - свыше 20 мрад/ч; по цезию - свыше 40 Ки/км2; по стронцию - свыше 10 Ки/км2);

* зона временного отселения (загрязнение по г-излучению - от 5 до 20 мрад/ч; по цезию - от 15 до 40 Ки/км2; по стронцию - от 3 до 10 Ки/км2);

* зона жесткого контроля (загрязнение по г-излучению - от 3 до 5 мрад/ч; по цезию - до 15 Ки/км2; по стронцию - до 3 Ки/км2).

5.3 Уровень радиации и предельно допустимые дозы облучения

Мощность дозы естественного (природного и техногенного) радиоактивного фона на территории РФ составляет 0,01-0,02 мР/ч.

Согласно Федеральному закону «О радиационной безопасности населения» № 3-ФЗ от 9 января 1996 г. и поправке к ст. 9 от 1999 г. с января 2000 года для населения средняя годовая эффективная доза равна 0,001 зиверта или эффективная доза за период жизни (70 лет) - 0,07 зиверта; в отдельные годы допустимы бомльшие значения эффективной дозы при условии, что средняя годовая эффективная доза, исчисленная за пять последовательных лет, не превысит 0,001 зиверта.

После Чернобыльской аварии в РФ установлены следующие допустимые пределы радиационного фона:

15-19 мР/ч (миллирентген в час) - безопасно;

20-60 мР/ч - относительно безопасно;

61-120 мР/ч - зона повышенного внимания;

121 мР/ч и более - опасная зона.

Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ) рекомендует считать предельно допустимую дозу (ПДД) разового аварийного облучения - 25 бэр; ПДД профессионального хронического облучения - до 5 бэр в год; для ограниченных групп населения - 0,5 бэр. Генетически значимые дозы для населения находятся в пределах 7-55 мбэр/год.

Доза облучения может быть однократной и многократной. Однократным считается облучение, полученное за первые четверо суток. Если продолжительность облучения превышает этот срок, то оно считается многократным.

При облучении человека дозой менее 100 бэр отмечаются лишь легкие реакции организма, проявляющиеся в формуле крови, изменении вегетативных функций.

При дозах более 100 бэр развивается острая лучевая болезнь, тяжесть течения которой зависит от дозы облучения. Признаки поражения организма человека при превышении так называемых пороговых значений доз облучения приведены в табл. 9.

Таблица 9

Признаки поражения человека в зависимости от дозы облучения

При радиоактивном заражении местности образуются зоны разной степени опасности для людей, которые характеризуются как мощностью дозы излучения (уровнем радиации) на неопределенное время после аварии, так и дозой, получаемой за определенное время.

По степени опасности зараженную местность на следе выброса и распространения радиоактивных веществ принято делить на следующие 5 зон:

* зона M (радиационной опасности) - 14 мрад/ч;

* зона А (умеренного заражения) - 140 мрад/ч;

* зона Б (сильного заражения) - 1,4 рад/ч;

* зона В (опасного заражения) - 4,2 рад/ч;

* зона Г (чрезвычайно опасного заражения) - 14 рад/ч.

5.4 Мероприятия по предотвращению радиационных аварий, снижению потерь и ущерба

Основными мерами по предотвращению радиационных аварий и снижению ущерба от них являются:

* рациональное размещение РОО с учетом возможных последствий аварий;

* создание автоматизированной системы контроля радиационной обстановки (АСКРО);

* создание локальной системы оповещения персонала населения в 30-километровой зоне;

* первоочередное строительство и приведение в готовность защитных сооружений в радиусе 30 км вокруг АЭС, а также использование подвальных, встроенных и других легко герметизируемых помещений;

* определение количества населенных пунктов и населения, подлежащих защите на месте эвакуации;

* создание запасов медикаментов, средств индивидуальной защиты и других средств, необходимых для защиты населения и его жизнеобеспечения;

* разработка оптимальных режимов поведения населения и подготовка его к действиям во время аварии;

* создание на АЭС специальных формирований для ликвидации последствий возможных аварий;

* прогнозирование радиационной разведки;

* периодическое проведение учений по ГО на АЭС и прилегающей территории.

5.5 Защита населения от ионизирующих излучений

Основные меры радиационной защиты, обеспечивающие снижение дозы облучения населения загрязненной территории и вводимые в зависимости от ее величины, включают:

* нормирование облучения;

* добровольное отселение жителей с загрязненных территорий;

* ограничение проживания и функционирования населения на отдельных участках загрязненной территории;

* регулирование возвращения жителей на загрязненные территории;

* дезактивацию отдельных участков загрязненной территории, строений и других объектов;

* систему мер в цикле сельскохозяйственных технологий и производств по снижению содержания радионуклидов в местной растительной и животной пищевой продукции, включая рекомендации для жителей по ведению личных приусадебных хозяйств;

* радиационный контроль и бракераж сельскохозяйственной, рыбной, лесной продукции, а также поставки радиационно чистых продуктов питания и фуража;

* радиационный контроль и бракераж производимых на загрязненных территориях товаров;

* обеспечение безопасных условий труда на загрязненных радионуклидами территориях;

* уменьшение доз медицинского облучения на основе принципа оптимизации, а также снижение уровней природного облучения, в частности, за счет ограничения поступления радона в жилые и производственные помещения.

В случаях завершившегося аварийного облучения населения дальнейшее ограничение накопленной дозы может осуществляться, как правило, только за счет уменьшения содержания радона в помещениях и оптимизации профилактических и диагностических рентгенорадиологических исследований.

Осуществление мер радиационной защиты населения в послеаварийной ситуации может приводить к нежелательному вмешательству в его нормальную жизнь. Защита населения осуществляется с помощью мероприятий (переселение, дезактивация, ограничения в питании, поведении и хозяйственной деятельности и др.), которые могут сопровождаться негативными психологическими эффектами, нарушениями здоровья, экологическим ущербом и значительными материальными затратами. Поэтому при введении этих мер защиты и планировании их объема должны учитываться негативные последствия вмешательства.

...