Химические аварии на железнодорожном транспорте

Размещено на http://allbest.ru

48

Обозначения и сокращения

АХОВ - аварийно химически опасное вещество;

ВПХР - войсковой прибор химической разведки;

ГИС - геоинформационная система;

ГО - гражданская оборина;

ГОСТ - государственный стандарт;

ГП - гражданский противогаз;

ГУ МЧС - Главное управление министерства по делам гражданской обороны, предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций;

КЧС - комиссия по ликвидации чрезвычайных ситуаций;

НРТ - насадок реактивно турбированный;

ОКСИОН - общероссийская комплексная система информирования об опасности населения;

ОПБ - обеспечение пожарной безопасности;

ОПС - окружающая природная среда;

ОХВ - опасное химическое вещество;

ПДК - предельно допустимая концентрация;

ПОО - потенциально опасный объект;

ППХР - полуавтоматический прибор химической разведки;

РД - руководящий документ;

РСЧС - Единая Государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций;

СИЗ - средства индивидуальной защиты;

СиС - силы и средства

УМВД - управление министерства внутренних дел;

ХОО - химически опасный объект;

ЧС - чрезвычайная ситуация.

Введение

Тысячи тонн АХОВ, ежедневно перевозят железнодорожным транспортом, поэтому аварии с АХОВ являются одними из наиболее опасных технологических катастроф, которые могут привести к массовому отравлению и гибели людей и животных, значительному экономическому ущербу и тяжелым экологическим последствиям.

1 января 1966 г. - в г. Н. Новгороде (Горький) произошла утечка 27,7 т хлора на железнодорожной станции. Причина - разрыв отводной трубы цистерны. Погиб 1 человек, получило поражения более 4.5 тыс. человек [25].

В августе 1981 г. в Мексике при железнодорожной катастрофе схода с рельсов 32 цистерн с жидким хлором произошел выброс 300 т хлора. Образовавшееся облако накрыло поселок, в котором было 20 домов.

В загазованную зону попало около 500 человек, из которых 17 погибли на месте, тысячи жителей были эвакуированы из близлежащего города [25].

11 февраля 1994 г. - утечка хлора на титаномагниевом комбинате в г. Березники Пермской области. Пострадали 40 человек, из них 7 человек попали в реанимацию [25].

Анализ причин крупных аварий, сопровождаемых выбросом (утечкой) АХОВ, показывает, что на сегодня нельзя исключить возможность возникновения аварий, приводящих к поражению персонала и населения.

Таким образом, актуальным является изучение вопросов мониторинга и прогнозирования последствий возникновения аварий с выбросом АХОВ.

Цель курсового проекта - мониторинг ХОО и прогнозирования последствий выброса (разлива) хлора в результате возникновения химической аварии при транспортировке железнодорожным транспортом.

Задачи курсового проекта:

- рассмотреть порядок организации мониторинга опасных объектов;

- описать физико-химические и токсические свойства хлора;

- раскрыть поражающие факторы аварий с выбросом хлора;

- рассмотреть вопросы защиты населения при авариях с выбросом хлора;

- рассмотреть методические аспекты обнаружения хлора и прогнозирования последствий аварий с его выбросом;

- провести оценку обстановки в случае возникновения условной аварии с выбросом хлора из железнодорожной цистерны и разработать рекомендации по защите населения от опасных факторов АХОВ.

1. Характеристика химических аварий с выбросом хлора

1.1 Мониторинг и прогнозирование аварийной ситуации на химически опасных объектах

Мониторинг ХОО является составной частью системы государственного мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций.

Химически опасный объект - опасный производственный объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют АХОВ, при аварии на котором или при разрушении которого может произойти гибель или химическое поражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также химическое заражение ОПС [14].

К этим объектам относят предприятия химической и пищевой промышленности, имеющие холодильные установки, где в качестве хладагента используется аммиак; очистные сооружения, использующие в качестве дезинфицирующего вещества хлор; склады и базы с запасом химического оружия или веществ для дезинфекции, дезинсекции и дератизации; газопроводы и др. Особую опасность представляет железнодорожный транспорт, имеющие пути отстоя подвижного состава с АХОВ; станции, где производят погрузку и выгрузку АХОВ.

Аварийно химически опасное вещество - это опасное химическое вещество, применяемое в промышленности и в сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (разливе) которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах) [3, 14].

Сущность и назначение мониторинга и прогнозирования ЧС - в наблюдении, контроле и предвидении опасных процессов и явлений природы и техносферы, являющихся источниками ЧС, динамики развития ЧС, определения их масштабов в целях предупреждения и организации ликвидации бедствий [2].

Мониторинг ХОО осуществляется постоянно с установленной периодичностью в соответствии с программой наблюдений и ГОСТ 12.1.005, ГОСТ 17.2.4.02, ГОСТ Р 8.589 собственником или эксплуатирующей ХОО организацией и организациями, уполномоченными на проведение указанного мониторинга.

Задачи мониторинга ХОО представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Основные задачи мониторинга ХОО [1]

В основе структурного построения системы мониторинга и прогнозирования ЧС лежат принципы структурной организации министерств и ведомств, входящих в РСЧС, в соответствии с которыми вертикаль управления имеет три уровня: федеральный, региональный и территориальный. авария железнодорожный хлор химический

Основные задачи региональных и территориальных центров мониторинга представлены структурной схемой на рисунке 1.1.



Рисунок 1.1 - Задачи региональных и территориальных центров мониторинга [3]

Техническую основу мониторинга составляют наземные и авиационно-космические средства соответствующих министерств, ведомств, территориальных органов власти и организаций в соответствии со сферами их ответственности.

Порядок функционирования системы мониторинга и прогнозирования определяется Положением о системе мониторинга, лабораторного контроля и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, утвержденным приказом МЧС России от 12 ноября 2001 г № 483, а ее отдельных звеньев и элементов - положениями, утвержденными соответствующими федеральными министерствами, ведомствами, региональными и территориальными органами управления ГО и ЧС [8].

В настоящее время для прогнозирования и оценки обстановки в случае возникновения аварийных ситуаций на потенциально опасных объектах разработаны различные варианты программных продуктов: программный комплекс «Облако», «ТОКСИ+».

Данные программы в реальном времени позволяют оценить сложившуюся обстановку в зоне заражения, произвести расчет зоны возможного заражения, спроецировать результаты расчетов на картографическое изображение местности, вносить поправки при изменении обстановки в зоне ЧС.

Мониторинг химически опасных объектов в г. Курске и Курской области осуществляют Управление по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по Курской области, областное государственное учреждение «Центр обеспечения выполнения полномочий в области гражданской обороны, защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций Курской области» и Главное управление МЧС России по Курской области.

Использование современных ГИС-технологий (электронные карты Курской области масштабов 1:500000, 1:100000 и г. Курска масштаба 1:10000) позволило созданные базы данных по ПОО, согласно реестра ПОО Курской области, подключить к электронной карте [11].

Окислительные свойства хлора позволяют обнаружить и определить данное вещество в ходе химической разведки и по результатам разведки оценить обстановку на территории.

Для обнаружения хлора в воздухе используют цветовую реакцию вещества, когда происходит йодо-крахмальное или желтое окрашивание флуоресцеина в щелочной среде.

Для определения хлора применяют йодометрический метод, спектрофотометрический методы - с отолидином, с диметил- и диэтил-n-фенилендиаминами, с метиловым оранжевым и др.

Потенциометрический метод определения хлора основаны на количественном переводе его либо в Сl-, либо в СlO- с последeдующим титрованием.

Атомно-абсорбционный, рентгеноспектральный и активационный метод используют в основном для определения хлора в виде хлорида, здесь в газовом потоке хлор может быть определен кулонометрически на газоанализаторе «Атмосфера-2» [15].

Основным способом проведения контроля химического загрязнения среды и определения АХОВ в воздухе, на местности, технике, одежде и других объектах является взятие проб и последующего их анализ в химических лабораториях. Для обнаружения и определения (индикации) хлора применяются химические методы, основанные на использовании его реакции с определенными веществами - индикаторами.

Широкое применение получили приборы ВПХР (Приложение А) и ППХР, принцип действия которых основан на протягивании через индикаторную трубку с порошком-индикатором определенного объема исследуемого воздуха с контролем его окраски [14].

Для удобства пользования индикаторы наносятся на пористую основу (силикагель, фильтровальную бумагу) или помещаются в стеклянные ампулы.

Различие данных приборов состоит в том, что в ППХР воздух через индикаторные трубки прокачивается с помощью ротационного насоса, работающего от электродвигателя постоянного тока, а при низких температурах трубки подогреваются с помощью электрогрелки. Питается прибор от бортовой сети автомашин, на которых ведется химическая разведка [14].

В зависимости от складывающейся обстановки, масштаба прогнозируемой или возникшей чрезвычайной ситуации система мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций функционирует в режиме повседневной деятельности, режиме повышенной готовности или режиме чрезвычайной ситуации.

1.2 Физико-химические и токсические свойства хлора

Наиболее распространенными среди АХОВ являются хлор, аммиак и соляная кислота [13; 15]. Область применения хлора приведена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Область применения хлора в промышленности [22]

На ряде объектов промышленности запасы хлора составляют сотни и даже тысячи тонн. Сотни тысяч тонн сжиженного хлора постоянно находятся в железнодорожных транспортных средствах.

Соединения хлора также находят разнообразное применение. Хлороформ CHCl₃ и хлорэтил C₂H₅Cl являются анестетиками, трихлорэтаналь (или хлораль) CCl₃CHO применяют в медицине как наркотик, фреон CF₂Cl₂ используется как хладагент в холодильной технике, тетрахлорид углерода CCl₄ используется для тушения огня, для сухой чистки, как и трихлорэтилен С₂HCl₃. Три хлорпроизводных - фосген COCl₂ (удушающий газ), иприт (C₂H₄Cl)2S - кожнонарывная жидкость, хлорпикрин CCl₃NO₂ (слезоточивый газ) - являются боевыми отравляющими веществами.

Хлор, Cl₂ (chlorum), химический элемент VII группы периодической системы элементов, член семейства галогенов (F, Cl, Br, I, At). Лабораторный метод получения хлора заключается в медленном прокапывании концентрированной соляной кислоты HCl через капельную воронку к KMnO₄ или MnO₂.

В промышленности хлор получают электролизом рассолов или расплавов NaCl в электролизерах с отделенным асбестовой диафрагмой анодным пространством, при этом хлор выделяется на аноде, а водород - на катоде.

Хлор, Cl₂ - зеленовато-желтый газ с резким раздражающим запахом, в 2,5 раза тяжелее воздуха. Облако зараженного воздуха вследствие этого может скапливаться в низких участках местности. Мало растворяется в воде (0,07%), хорошо - в некоторых органических растворителях. Температура кипения хлора - (-34,1°С), температура плавления - (-10l°C), негорюч, но пожароопасен в контакте с горючими материалами.

Хлор непосредственно реагирует со всеми химическими элементами, кроме C, N, O и благородных газов, образуя хлориды. В смеси хлора с водородом на свету реакция протекает очень быстро, а при интенсивном освещении и отсутствии примесей возможен взрывной механизм реакции. Хлор окисляет C, I, Br и S в их соединениях.

Смоченный скипидаром хлопок вспыхивает в хлоре, образуя сажу и HCl. Хлор вступает в реакции замещения с углеводородами, например, с CH₄ образует хлорметан CHCl₃, дихлорметан CH₂Cl₂, трихлорметан (хлороформ) CHCl₃ и тетрахлорметан (тетрахлорид углерода) CCl₄.

Хлор вступает в реакции сочетания с другими веществами, например, с CO на свету или при нагревании и образует фосген, с гашеной известью - хлорную известь CaOCl (отбеливатель), а с водой - гидрат хлора Cl₂*8H₂O. 1 кг жидкого хлора при испарении дает 315 л газа.

При испарении на воздухе в значительных количествах хлор дает с водяными парами белый туман.

ПДК в рабочих помещениях - 0,001 г/м³, в атмосфере населенных пунктов разовая - 0,1 мг/м³, среднесуточная - 0,03 мг/м³ [14]. Раздражающее действие хлора появляется при концентрации 0,01 г/м³, смертельные отравления возможны при концентрации 0,25 г/м³ и вдыхании в течение 5 минут [15].

1.3 Характеристика железнодорожного транспорта для перевозки хлора

В соответствии с правилами перевозки опасных грузов хлор на железнодорожном транспорте перевозят [4]:

- наливом в железнодорожных цистернах («Правила перевозки опасных грузов № 340», ч. 2, раздел 41);

- упакованную в стальные баллоны - в крытых вагонах повагонными отправками («Правила перевозки опасных грузов № 340», ч. 2, раздел 42.

Отгрузка в крытых вагонах производится в стальных бочках емкостью 20-45 м³, в канистрах емкостью 20, 40 и 50 дм³ [26]. Опасный груз (кроме грузов в мелкой расфасовке) может быть предъявлен к перевозке только теми видами отправок, которые указаны в приложении к выписке грузов (табл. 1.2).

Таблица 1.2 - Приложение к выписке, прилагаемой при транспортировке хлора [26]

К документам при транспортировке хлора прилагается сопровождающая опасный груз аварийная карточка (Приложение Б), характеризующая степень опасности транспортируемого вещества, меры безопасности при ликвидации аварий, меры первой помощи при поражениях опасными веществами.

Большими объемами хлор транспортируют и хранят в гуммированных (покрытых слоем резины) металлических железнодорожных цистернах, которые могут являться временным хранилищем.

Для перевозки используется железнодорожный транспорт со специально оборудованными цистернами (химические цистерны) (Приложение В), соответствующие техническим данным завода-изготовителя и оснащенные: вентилями, для налива (слива), оборудованными скоростными отсечными клапанами, автоматически прекращающими выход кислоты при разрыве трубопровода; вентилями, исключающими переполнение вагона-цистерны сверх установленной нормы налива; защитными колпаками.

Общий вид двухосной цистерны модели 15-1403 показан на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Цистерна модели 15-1403 [26]

Цистерна для перевозки хлора емкостью 46 м³ модели 15-1403 строится с 1964 г. Грузоподъемность цистерны 54 т, тара 22,3 т. Эта цистерна строилась крупными партиями. Для предохранения от агрессивного действия соляной кислоты внутренняя поверхность котла, а также его наружная часть в непосредственной близости от колпака гуммируется 5 мм слоем резины.

Основными узлами цистерны являются четырехосная платформа с базой 7800 мм конструкции 1962 г и котел с двумя люками. В комплект платформы входят рама, две двухосные тележки типа ЦНИИ-Х3-О с подшипниками скольжения, две автосцепки типа СА-3, автотормоз, стояночный тормоз, внутренняя (переносная) лестница, наружная лестница.

Основные параметры цистерны приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Технические характеристики цистерны модели 15-1403 [26]

Основным конструктивным элементом железнодорожной цистерны является котел.

Внутренний диаметр котла цистерны для перевозки соляной кислоты равен 2200 мм, а общая длина 5990 мм.

Котёл состоит из трёх обечаек толщиной 8мм и такой же толщины двух днищ; вверху в средней части котла размещён колпак диаметром 1300 мм, изготовленный из 6 мм листа.

Вся внутренняя поверхность котла для защиты от действия хлора на металлические стенки покрыта слоем резины толщиной 5 мм. Такое же покрытие имеется с наружной стороны колпака и на цилиндрической части котла возле колпака.

Наружное покрытие сверху защищено деревянными планками, укреплёнными хомутами и болтами. В комплекте котла имеется защитный щит, сливо-наливное устройство, предохранительный клапан.

На рисунке 1.4 показана железнодорожная цистерна модели 15-1554.

Рисунок 1.4 - Цистерна модели 15-1554 [26]

Основные параметры цистерны приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Технические характеристики цистерны модели 15-1403 [26]

Рама цистерны модели 15-1554 типовая, сварной конструкции состоит из продольной (хребтовой) балки и двух поперечных (шкворневых) балок, на которых размещены опоры котла. Котел крепят к раме четырьмя хомутами, а также лапами, предохраняющими от продольного смещения. Котел изготовлен из листового проката стали марки Ст. 3 толщиной 10-12 мм. В верхней части котла имеется колпак, на котором установлены лазовый люк со сферической крышкой диаметром 585 мм, технологический люк диаметром 462 мм на крышке которого находится труба для налива и слива продукта, предохранительный клапан на избыточное давление (свыше 3 кг/см²) и патрубок для замера уровня налива продукта. Для удобства обслуживания цистерны имеются внутренняя и наружная лестницы.

На цистерне модели 15-1554 патрубок сливоналивной трубы с присоединительным фланцем, воздушный штуцер и предохранительно-впускной клапан также установлены на крышке технологического люка. Вся внутренняя поверхность котла и наружная в верхней части, в зоне расположения арматуры и люков, покрыта резиной, защищающей металл от коррозии.

1.4 Поражающие факторы аварий с выбросом хлора

Главным поражающим фактором при аварии с выбросом (разливом) хлора, является химическое заражение, глубина зоны которого может достигать десятки километров. Аварии с выбросом хлора могут сопровождаться взрывами и пожарами. Следовательно, на химически опасных объектах возникновение зоны заражения хлором сопровождается, как правило, сложной пожарной обстановкой.

Воздушное пространство, местность, источники воды, население могут заражаться хлором в парогазообразном, тонко- и грубодисперсном аэрозольном, капельножидком, жидком и твердом состояниях. Хлор в парогазообразном состоянии заражают воздушное пространство, включая внутренние объемы сооружений, поражают людей и животных. Заражение происходит за счет испарения хлора, десорбции с зараженных поверхностей, при распространении паров по воздуху, при попадании хлора в помещение.

Заражение продовольствия, пищевого сырья и воды происходит вследствие осаждения хлора или сорбции его паров из воздуха, в результате попадания в них из зараженной местности с дождевыми потоками и грунтовыми водами или непосредственно из разрушенного объекта.

Особую опасность представляет заражение непроточных источников воды. Продолжительность химического заражения приземного слоя воздуха парами хлора может достигать нескольких суток. Опасные концентрации хлора в непроточных водах могут сохраняться от нескольких часов до 2 месяцев; в реках, каналах, ручьях - в течении часа; в устьях рек от 2 до 4 суток.

Поражающее действие хлора на людей обуславливается их способностью нарушать нормальную деятельность организма, вызывая различные болезненные состояния, а при определенных условиях - летальный исход. Люди и животные получают поражения в результате попадания хлора в организм через - органы дыхания (ингаляторно), кожные покровы, слизистые оболочки раневые поверхности (резорбтивно), желудочно-кишечный тракт (перорально).

Содержание С1₂ в воздухе 0,006 мг/л оказывает раздражающее действие на дыхательные пути, 0,012 мг/л переносится с трудом, концентрация выше 0,1 мг/л опасна для жизни: дыхание становится частым, судорожным, паузы продолжительными, остановка дыхания наступает через 5-25 мин. Вдыхание хлора более высокой концентрации может привести к мгновенной смерти в результате рефлекторного торможения дыхательного центра [16].

Симптомы поражения проявляются в виде жжения и рези в глазах, слезотечения, сухого кашля, чувства давления за грудиной, отека и гиперемии слизистой зева и гортани, умеренной отдышки, хрипов и ослабленного дыхания в легких, удушья, возможна потеря сознания.

Газообразный хлор раздражающе действует на влажную кожу, вызывая ее покраснение. При попадании на кожу жидкого хлора могут иметь место химические ожоги, обморожения.

Присутствие в воздухе уже около 0,0001% хлора раздражающе действует на слизистые оболочки. Постоянное пребывание в такой атмосфере может привести к заболеванию бронхов, резко ухудшает аппетит, придает зеленоватый оттенок коже.

Если содержание хлора в воздухе составляет 0,1%, то может наступить острое отравление, первый признак которого - приступы сильнейшего кашля. При отравлении хлором необходим абсолютный покой полезно вдыхать кислород или аммиак (нюхая нашатырный спирт), или пары спирта с эфиром. [14]

В мировой практике эксплуатации хлорных производств и работы с жидким хлором массовые поражения связаны именно с разрушением крупногабаритных сосудов с жидким хлором [14].

1.5 Особенности химической защиты населения и персонала при авариях с выбросом хлора

Анализ различного вида аварий, имевших место на ХОО в нашей стране и за рубежом с проливом (выбросом) АХОВ, позволяет сделать вывод о необходимости организации защиты производственного персонала и населения не только в военное, но и в мирное время.

Основным способом нейтрализации хлора является гидролиз и взаимодействие со щелочными растворами. Например:

Cl₂ + H₂O 2HCl + 1/2O₂ или HCl + HOCl,

Сl₂ + 2NaOH 2NaCl + H₂O + 1/2O₂,

Cl₂ + Na2CO₃ 2NaCl + CO₂ + 1/2O₂.

Хлор достаточно хорошо растворим в воде (см. табл. 1.5).

Таблица 1.5 - Растворимость хлора в воде при разных температурах [16]

Исходя из стехиометрии химических реакций и растворимости хлора для нейтрализации 1 т хлора потребуется до 100 т воды или 10% раствора щелочи. Могут быть использованы отходы щелочных, известковых и гипсовых производств.

Для нейтрализации хлора нельзя использовать водные растворы аммиака который может хлорироваться с образованием хлористого азота [15]

NH₃ + 3Cl₂ NCl₃ + 3HCl

При получении информации об аварии с выбросом хлора необходимо надеть средства защиты органов дыхания, средства защиты кожи (плащ, накидка), покинуть район аварии в направлении, указанном в сообщении по радио (телевидению).

Защиту органов дыхания обеспечивают промышленные противогазы марки А, БКФ, МКФ (защитный), В, Е, Г и гражданские противогазы типа ГП-5 и ГП-7 (Приложение Г.1), при высоких концентрациях - изолирующие противогазы.

Можно применять марлевую повязку, смоченную водой или 2% раствором соды (1 чайная ложка на стакан воды) (Приложение Г.2).

Выходить из зоны химического заражения следует в сторону, перпендикулярную направлению ветра, при этом необходимо избегать перехода или перевода населения через туннели, овраги и лощины - где концентрация хлора намного выше.

Направления вывода населения при химической аварии с выбросом хлора показано на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 - Направление вывода населения при химической аварии с выбросом хлора [14]

Выйдя из опасной зоны, следует снять верхнюю одежду, оставить ее на улице, принять душ, промыть глаза и носоглотку. При появлении признаков отравления: вынести пострадавшего из опасной зоны (лежа), освободить от одежды, дать обильное питье 2% раствора соды, промывание глаз, желудка, носа этим же раствором, в глаза - 30% раствор альбуцида и затененить помещение.

Если из опасной зоны выйти невозможно, необходимо остаться в помещении и произведите его экстренную герметизацию: плотно закрыть окна, двери, вентиляционные отверстия, дымоходы, уплотнить щели в окнах и на стыках рам и подняться на верхние этажи здания.

В обобщенном виде схема действий населения при аварийном выбросе (разливе) хлора представлена в Приложении Д курсового проекта.

2. Расчет параметров заражения, зоны возможной аварии с выбросом хлора

2.1 Исходные данные для прогнозирования последствий аварий с выбросам хлора

Перечень исходных данных, правила оценки, алгоритмы прогноза и оценки достоверности, перечень выходных данных должны соответствовать требованиям ГОСТ 22.1.01.

Все требования, связанные с организацией, проведением и техническим обеспечением мониторинга, должны учитываться при проектировании ХОО, уточняться в ходе эксплуатации и заноситься в нормативную техническую документацию.

Разработка сценариев возникновения, развития чрезвычайных ситуаций, а также прогнозирование их последствий осуществляется организацией, проектирующей ХОО, и органами, специально уполномоченными на решение задач в области защиты населения от чрезвычайных ситуаций техногенного характера. Организация, эксплуатирующая ХОО, при замене оборудования или изменении технологии работ с АХОВ должна уточнять результаты прогноза [1].

Под химической обстановкой понимается наличие в окружающей среде определенного количества и концентраций различных АХОВ.

Выброс ОХВ - выход (испарение) ОХВ за короткий промежуток времени, при разгерметизации технологических установок, емкостей для хранения или транспортировании в количестве, способном вызвать химическую аварию (заражение).

Пролив ОХВ - вытекание ОХВ при разгерметизации из технологических установок, емкостей для хранения и транспортировании в количестве, способном вызвать химическую аварию (заражение).

Химическое заражение - распространение ОХВ в окружающей природной среде в концентрациях или количествах, создающих угрозу для людей, сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени.

Зона химического заражения - территория или акватория, в пределах которой распространены или куда привнесены ОХВ в концентрациях или количествах, создающих опасность для жизни и здоровья людей, для сельскохозяйственных животных и растений, в течение определенного времени.

Прогнозируемыми параметрами в случае аварии с выбросом АХОВ (в т.ч. хлора) являются:

- время испарения хлора в районе аварии с поверхности земли, мин, ч, сут.;

- время химического заражения воздуха в зонах распространения АХОВ на различных удалениях от района аварии, мин, ч, сут.;

- количество пораженных от первичного и вторичного облака, чел.;

- общее количество пораженных, чел.;

- структура пораженных;

- объем (количество), состав растворов для обеззараживания местности;

- количество сил и средств, необходимых для проведения аварийно-спасательных работ при ликвидации аварий на ХОО [1].

Оценка химической обстановки также предусматривает определение размеров зон заражения и отображение их на карте, определение времени подхода зараженного воздуха к определенному объекту и выбор наиболее целесообразных вариантов действий по защите населения, объекта экономики и его персонала.

Для заблаговременного и оперативного прогнозирования масштабов заражения на случай выбросов АХОВ в окружающую среду при авариях на ХОО и транспорте предназначена методика, представленная в РД 52.04.253-90 [10].

Исходные данные для прогнозирования.

В результате разгерметизации цистерны на железнодорожной станции находящейся в селитебной зоне населенного пункта произошел выброс жидкого хлора. Разлив хлора свободный.

Исходные данные курсового проекта для проектирования зоны возможного заражения представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Исходные данные для проектирования зоны возможного заражения

В ходе прогнозирования необходимо:

1) определить время поражающего действия хлора;

2) определить глубину и площадь зоны возможного и фактического заражения хлором;

3) определить численность населения, оказавшихся в зоне заражения и возможную структуру потерь среди населения;

4) нанести химическую обстановку на карту местности;

3) принять решение и разработать рекомендации по защите населения и действиях персонала предприятия.

2.2 Методика прогнозирования последствий аварий с выбросом хлора

2.2.1 Определение продолжительности поражающего действия хлора

Продолжительность поражающего действия хлора определяется временем его испарения с площади разлива по формуле

(2.1),

где h d - толщина слоя АХОВ, м (определяется согласно принятым допущениям, изложенным в РД 52.04.253-90 [9], т.е. толщина слоя жидкости для АХОВ, разлившихся свободно, принимается равной 0,05 м);

d - удельная плотность АХОВ, т/м³ (табл. 2.1);

К₂ - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств Cl (табл. 2.1);

К₇ - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (табл. 2.1);

Таблица 2.1 - Характеристика АХОВ и вспомогательные коэффициенты [9]

К₄ - коэффициент, учитывающий скорость ветра (таблица 2.2).

Таблица 2.2 - Коэффициент учитывающий скорость ветра [9]

Следовательно, по формуле (1) время поражающего действия Cl составляет

ч

Таким образом, лица, попавшие в зону заражения будут находиться 1,5 часа в средствах индивидуальной защиты.

2.2.2 Расчет глубины зоны заражения первичным и вторичным облаком хлора

Глубина зоны заражения хлором определяется по первичному и вторичному облаку, в зависимости от эквивалентного количества вещества (Q_э1 и Q_э2):

1. Эквивалентное количество Q_э1 (т) вещества в первичном облаке определяется по формуле

Q_э1 = К₁ · К₃ · К₅ · К₇ · Q₀, (2.2)

где К₁ - коэффициент, зависящий от условий хранения хлора (табл. 2.1);

К₃ - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ (табл. 2.1)

К₅ - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы;

К₇ - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (табл. 2.1);

Q₀ - количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т.

Следовательно, в соответствии с формулой 2.2, эквивалентное количество Q_э1 (т) вещества в первичном облаке хлора

Q_э1 = 0,18 · 1 · 0,23 · 1 · 45 = 1,863 т

2. Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке рассчитывается по формуле

(2.3)

где К₁ - коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ (табл. 2.1);

К₂ - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств Cl (табл. 2.1);

К₃ - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ (табл. 2.1);

К₄ - коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл. 2.2);

К₅ - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы;

К₆ - коэффициент, зависящий от времени N, прошедшего после начала аварии (табл. 2.3);

К₇ - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (табл. 2.1).

Таблица 2.3 - Значение коэффициента К₆ в зависимости от времени прошедшего после начала аварии [9]

Следовательно, в соответствии с формулой 2.3, эквивалентное количество Q_э2 (т) вещества во вторичном облаке хлора

т

3. По таблице 2.4 определяем максимальные значения глубины зоны заражения первичным (Г₁) или вторичным (Г₂) облаком АХОВ, в зависимости от эквивалентного количества вещества, с применением метода интерполяции.

Таблица 2.4 - Глубина зоны возможного заражения, км, в зависимости от эквивалентного количества АХОВ [9]

км.

км.

4 Полная глубина зоны заражения Г (км), обусловленной воздействием первичного и вторичного облака АХОВ, определяется

Г = Г₁ + 0,5 · Г₂ (2.4)

Полная глубина заражения в соответствии с формулой 2.4 равна

Г = 10,6 + 0,5 · 10,15 = 15,075 км.

5. Полученное значение сравнивается с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Г_п, определяемым по формуле 2.5

Г_п = N_v, (2.5),

где N - время от начала аварии, ч;

v - скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч (табл. 2,5):

Таблица 2.5 - Зависимость скорости переноса переднего фронта облака зараженного воздуха от скорости ветра [9]

В соответствии с формулой 2.5

Г_п = 1 · 6 = 6 км.

За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее, из двух сравниваемых между собой значений, т.е. Г = 6 км.

2.2.3 Определение формы и площади зон химического заражения хлором

1. Площадь зоны возможного заражения S_в первичным (вторичным) облаком АХОВ, км², определяется по формуле 2.6

S_в = 8,72 · 10^-3 · Г² · ц (2.6)

где Г - глубина зоны заражения, км;

ц - угловой размер зоны заражения, град.

В зависимости от скорости ветра (U) угловые размеры зон возможного заражения составляют (табл. 2.6).

Таблица 2.6 - Угловые размеры зон возможного заражения [9]

Следовательно, по формуле 2.6

S_в = 8,72 · 10^-3 · 62 · 180 = 56,5 км².

2. Площадь зоны фактического заражения АХОВ, S_ф рассчитывается по формуле 2.7

S_ф = K_g · Г² · T_н^0,2, (2.7)

где K_g - коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха (при изотермии - 0,133);

Т_н - время, прошедшее после начала аварии, ч.

Следовательно, по формуле 2.7

S_ф = 0,133 · 6² · 1^0,2 ? 4,8 км².

3. Определение формы зоны заражения.

Зона возможного заражения облаком АХОВ на картах ограничена окружностью, полуокружностью или сектором, имеющим угловые размеры ц и радиус, равный глубине зоны заражения Г.

Центр окружности, полуокружности или сектора совпадает с источником заражения.

Зона фактического заражения, имеющая форму эллипса, включается в зону возможного заражения.

Ввиду возможных перемещений облака АХОВ под воздействием ветра фиксированное изображение зоны фактического заражения на карты (схемы) не наносится.

При скорости ветра 1 м/с зона заражения имеет вид сектора, ц = 180^о, точка «0» соответствует источнику заражения; радиус сектора равен 6 км; биссектриса сектора совпадает с осью следа облака и ориентирована по направлению ветра (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 - Схема возможной и фактической зоны заражения при аварийном выбросе 45 т хлора

2.2.4 Расчет структуры потерь среди населения

Расчет вероятного количества людей попадающих в зону химического заражения проводится исходя из соотношения 2.8 [24]

Плотность заселения · Площадь фактического заражения =

= Вероятное число пострадавших (2.8)

Следовательно, в нашем случае в зоне химического заражения окажется

100 · 4,8 = 480 чел.

Ориентировочно структура потерь людей в очаге поражения хлором выглядит следующим образом:

- поражения легкой степени будут равны

480 / 100 · 25 = 120 чел.;

- поражения средней и тяжелой степени будут равны

480 / 100 · 40 = 192 чел.;

- поражения со смертельным исходом составят

480 / 100 · 35 = 168 чел.

Результаты оценки последствий аварийного выброса хлора представлены в Приложении Е.

3. Разработка рекомендаций по защите населения и персонала объекта экономики

3.1 Разработка план-графика мероприятий при возникновении аварии с разливом хлора из цистерны на железнодорожной станции

Эффективность выполнения мероприятий по ликвидации химической аварии с выбросом хлора из цистерны на железнодорожной станции зависит от правильной последовательности разработки действий выполняемых руководящим составом территориальной подсистемы РСЧС [1].

Определяем следующую последовательность мероприятий при возникновении данной ЧС.

1. С момента возникновения аварийной ситуации ввести для органов управления и сил территориальной подсистемы режим ЧС.

2. Оперативной группе КЧС и ОПБ по реагированию на ЧС с розливом АХОВ, в штатном составе, убыть в район ЧС для изучения и анализа обстановки и подготовки предложения по локализации и ликвидации ЧС.

3. Начальнику ГУ МЧС России по данному субъекту:

а) оповестить и направить к месту катастрофы силы постоянной готовности;

б) организовать оповещение и доведение информации до населения о возникновении экстренной ситуации (ЧС) через средства массовой информации, СМС-оповещение, через сотовых операторов, автомобилей УМВД, оборудованных громкоговорящими устройствами, радио, Интернет, с использованием технических средств ОКСИОН;

в) через оперативные группы, организовать непосредственное руководство: проведением экстренной эвакуации населения из опасной зоны; проведением работ по локализации и ликвидации негативных последствий взрыва; уточнить задачи формированиям, привлечённым для проведения спасательных работ и ликвидации последствий аварии, на местах проведения работ;

г) организовать непрерывный сбор, анализ и передачу органам управления и силам территориальной подсистемы РСЧС данных о чрезвычайной ситуации.

4. Центру по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды организовать в районе ЧС наблюдение за изменениями метеоусловий и параметров приземного ветра, информацию представлять в комиссию через ЦУКС ГУ МЧС России по области через каждые 30 мин, в случае резкого изменения - немедленно.

5. Пострадавших средней и тяжелой степени в количестве направлять транспортом скорой и неотложной медицинской помощи. Погибших с места проведения работ доставлять для опознания в морги указанных клинических больниц.

6. Защиту персонала, привлекаемого к ликвидации ЧС организовать с использованием изолирующих и фильтрующих средств защиты органов дыхания и СИЗ.

7. Защиту персонала объекта организовать:

- с использованием изолирующих и фильтрующих средств защиты (1,5 часа следует находиться в СИЗ);

- с использованием защитных сооружений объекта.

8. Локализация источника заражения, постановка отсечных водяных завес, проведение дегазации местности и зданий, оцепление места проведения работ и зоны ЧС.

План-график мероприятий при возникновении аварии с выбросом хлора из железнодорожной цистерны представлен в Приложении К.

3.2 Расчет сил и средств для постановки водяной завесы

Время Т, ч, испарения разлившегося хлора с поверхности рассчитанное ранее по формуле 2.1 составило 1,5 часа.

Скорость испарения хлора V, кг/с, со всей площади разлития определяем по формуле

V = 0,28 G / T , кг/с, (3.1)

где G - масса разлитого хлора, т.

V = 0,28 · 45 / 1,5 = 8,4 кг/с

Определяем время следования к месту аварийного разлива хлора сил аварийно-спасательных формирований [24]

Т_сл = L · 60 / V_ср, мин, (3.2)

где L - расстояние от места возникновения ЧС ближайшей пожарной части составляет не более 5 минут с учетом загруженности транспортных магистралей;

V_ср - среднее время движения пожарного автомобиля в городской черте равное 42 км/ч.

Т_сл = 4 · 60 / 42 = 5,7 мин.

Время развертывание пожарных подразделений необходимое для постановки водяной завесы определяется по формуле

Т_бр = Т_сл + Т_нор, (3.3)

где Т_нор. - нормативное время развертывания пожарных подразделений принимается от 5 до 8 минут.

Т_бр = 5,7 + 6 = 11,7 принимаем 12 минут.

Расход воды Q, л/с, на осаждение паров АХОВ рассчитываем по формуле

Q = g · V · S, л/с, (3.4)

где g - удельный расход воды на осаждение АХОВ (для хлора g = 136 л/кг)

S - коэффициент, учитывающий дисперсность струй воды, ее температуру и концентрацию паров аммиака в облаке (принимается равным от 3 до 6).

Q = 136 · 3,7 · 5 = 2516 л/с.

Количество n стволов-распылителей, требуемых для осаждения паров АХОВ (округляется до большего целого числа), штук определяем

n = Q / q (3.5)

где q - расход воды одного ствола, л/с.

n = 2516 / 10 = 251,6 шт., принимаем 252 ствола с насадкой НРТ-10.

Требуемое количество N пожарных машин основного назначения (округляется до большего целого числа)

N = n / n₀ · K₄ (3.6)

где п₀ - количество стволов, обеспечиваемое одной пожарной машиной (отделением);

К₄ - коэффициент запаса (1,3 - летом; 1,5 - зимой).

N = 252 / 4 · 1,5 = 82 машины.

Фактический расход Q_ф воды определяем по формуле

Q_ф = q · n (3.7)

где q - расход воды одного ствола, л/с;

n - количество стволов-распылителей.

Q_ф = 10 · 252 = 2520 л/с.

Необходимый запас воды Q_в, м³, на осаждение паров хлора определяется

Q_в = 3,6 · Q_ф · Т · К₅ (3.8)

где К₅ - коэффициент запаса воды (К₅ = 3); 3,6 = 36000 с/ч; 10000 л/м³.

Q_н = 3,6 · 2520 · 1,36 · 3 = 37013,76 л.

Таким образом, для осаждения водой паров хлора при их выбросе в окружающую среду в результате аварии на железнодорожной станции необходимый запас воды на осаждение паров составляет 37013,76 л. при фактическом расходе 2520 л/с. Для осаждения паров хлора потребуется 252 ствола с распылительной насадкой НРТ-10 и 82 пожарные машины.

Для проведения АСДНР привлекаются привлечение также СиС РСЧС (табл. 3.1).

Таблица 3.1 - Расчет сил и средств объекта, привлекаемых для выполнения мероприятий при возникновении ЧС [24]

Схема расстановки специальной пожарной техники для постановки водяной завесы представлена на рисунке 3.1.



Рисунок 3.1 - Расстановка техники при осаждении паров хлора

Таким образом, предлагаемые рекомендации по защите населения селитебной зоны населенного пункта от воздействия опасных факторов ЧС возникшей в результате выброса хлора будут наиболее эффективными.

Учитывая, результаты прогноза химической аварии (большую площадь возможного заражения 56,5 км²), большое количество сил РСЧС, необходимый запас воды на осаждение паров хлора 37013,76 литров, расположение железнодорожной станции в жилой зоне, предлагается дополнительно:

- привлечение к ликвидации ЧС пожарного поезда с запасом вывозимой воды 120000 литров;

- создание резерва защитных средств для органов дыхания;

- определить проведение операций с отгрузкой, стоянкой и транспортировкой АХОВ на за пределами населенного пункта.

Заключение

Вопросы мониторинга и прогнозирования аварий с выбросом хлора являются актуальными, т.к. контроль химической обстановки должен вестись постоянно. Особую актуальность принимают данные мероприятия в случае возникновения аварии в ходе, которой осуществляется установление границ зон заражения, расчет времени поражающего действия АХОВ, разрабатываются рекомендации по защите населения и территорий.

В первом разделе курсового проекта рассмотрены виды ХОО, задачи региональных и территориальных центров мониторинга и прогнозирования, вопросы распространения и обнаружения АХОВ, поражающие факторы хлора и мероприятия по защите от воздействия данных опасных факторов.

Во втором разделе представлены результаты проведения оценки химической обстановки в случае возникновения условной аварии с выбросом (разливом) хлора и определены структуры возможных потерь среди населения.

В третьем разделе предложены рекомендации по защите населения и территорий:

- разработан план-график мероприятий при возникновении аварии с выбросом (разливом) хлора из цистерны на железнодорожной станции;

- определены силы и средства для постановки водяной завесы.

Цели и задачи курсового проекта достигнуты.

Список использованных источников

1 Федеральным законом № 68-ФЗ от 21.12.1994 г. «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера».

2 ГОСТ Р 22.1.10-2002 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг химически опасных объектов. Общие требования.

3 ГОСТ 22.1.01-97 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование. Основные положения.

4 ГОСТ Р 22.1.04-96 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг аэрокосмический. Номенклатура контролируемых параметров чрезвычайных ситуаций.

5 ГОСТ Р 8.589-2001 Государственная система обеспечения единства измерений. Контроль загрязнения окружающей природной среды. Метрологическое обеспечение. Основные положения.

6 ГОСТ 12.1.005-88 Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

7 ГОСТ 17.2.4.02-81 (СТ СЭВ 2598-80) Охрана природы. Атмосфера. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ.

8 Распоряжение Правительства Российской Федерации от 27 августа 2005 г. N 1314-р «О концепции федеральной системы мониторинга критически важных объектов и (или) ПОО инфраструктуры РФ и опасных грузов».

9 РД 52.04.253-90. Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте.

10 РД 03-26-2007. Методические указания по оценке последствий аварийных выбросов опасных веществ.

11 Постановление губернатора Курской области от 4 февраля 2008 г. N 53 «О развитии и функционировании территориальной системы мониторинга, лабораторного контроля и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера Курской области».

12 Гладков С.А. Защита населения и территории в чрезвычайных ситуациях [Текст]: учебное пособие. - Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2005. - 182 c.

13 Графкина М.В. Безопасность жизнедеятельности [Текст]: Учебник. - М.: Форум, 2013. - 416 c.

14 Кириллов Г.Н. Безопасность и защита населения в чрезвычайных ситуациях / Г.Н. Кириллов. - М., НЦ ЭТНАС, 2010. - 264 с.

15 Ковалёв C.А., Пономарёв Н.Л., Русак О.Н., Сердюк В.С. Защита в чрезвычайных ситуациях [Текст]: учебное пособие. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2003. - 400 c.

16 Методические рекомендации по выполнению и оформлению курсового проекта по дисциплине «Мониторинг и прогнозирование возникновения опасных явлений» / Cост. Сошина Н.Л., Нагорный Р.В. - Курск. гос. ун-т. - Курск: КГУ, 2017. - 36 с.

17 Методические указания №2000/218. Прогнозирование медико-санитарных последствий химических аварий и определение потребности в силах и средствах для их ликвидации, утв. заместителем Министра здравоохранения РФ от 09.02.01 г.

18 Методические рекомендации по ликвидации последствий радиационных, химических аварий. Часть 2. Ликвидация последствий химических аварий / В.А. Владимиров, А.Г. Лукьянчиков, К.Н. Павлов, В.А. Пучков, Р.Ф. Садиков, А.И. Ткачев. - М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС. - 2004. - 340 с.

19 Михайлов Л.А. Безопасность жизнедеятельности [Текст]: учебник для студентов высших учебных заведений. - СПб.: 2012. - 461 c.

20 Мониторинг и прогнозирование возникновения опасных явлений: учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ (часть 1) / сост. Н.Л. Сошина - Курск. гос. ун-т. - Курск: КГУ, 2016 - 144 с.

21 Покрышкин А.Б. Радиационная, химическая и биологическая защита: учебное пособие / под ред. Е.Н. Старшинова. - Челябинск: ЮУрГУ, 2007. - 115 с.

22 Прохорова О.Г., Холостова Е.И. Безопасность жизнедеятельности [Текст]: учебник. - М.: Дашков, 2014 - 452 c.

23 Специальная обработка в ЧС. Часть 1. Техногенные источники химической опасности для сил РСЧС, населения и среды обитания. - Новогорск: АГЗ МЧС России, 2000. - 258 с.

24 Харисов Г. Х., Калайдов А. Н., Неровных А. Н., Фирсов А. В. Сборник заданий для практических занятий по дисциплине «Организация и ведение аварийно-спасательных работ»: учебно-методическое пособие. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2011. - 51 с.

25 Аварии и катастрофы, вчера и сегодня / Официальный сайт Министерства природных ресурсов и экологии РФ [сайт]. URL: https://adm.rkursk.ru/index.php?id=372&mat_id=608 (дата обращения 16.11.17).

26 Транспортировка железнодорожным транспортом. Вагоны и услуги перевозки [сайт]. URL: https://adm.rkursk.ru/index.php?id=372&mat_id=608 (дата обращения 23.11.17).

Приложение А

Войсковой прибор химической разведки [20]

Приложение Б

Аварийная карточка [18]

Приложение В

Химическая цистерна

Приложение Г

СИЗОД при химическом заражении хлором

Рисунок Г.1 - Фильтрующие противогазы ФПП и ГП-5 [14]

Рисунок Г.2 - Защитная марлевая повязка [14]

Приложение Д

Действия населения при оповещении об авариях с выбросом АХОВ [14]

Приложение Е

Результаты оценки последствий выброса хлора

Приложение К

ПЛАН-график

основных мероприятий при возникновении аварии на ХОО

Размещено на Allbest.ru

...