Оценка полученной токсодозы при распространении первичного облака токсического вещества

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОЦЕНКА ПОЛУЧЕННОЙ ТОКСОДОЗЫ ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ ПЕРВИЧНОГО ОБЛАКА ТОКСИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА

С.Д. Светличная

канд. техн. наук, доцент, НУГЗУ

Построена оценка полученной токсодозы при распространении первичного облака токсического вещества, учитывающая разрушение и выведение токсического вещества из организма человека.

Ключевые слова: токсическое вещество, первичное облако, токсодоза

С.Д. Світлична

ОЦІНКА ОТРИМАНОЇ ТОКСОДОЗИ ПРИ РОЗПОВСЮДЖЕННІ ПЕРВИННОЇ ХМАРИ ТОКСИЧНОЇ РЕЧОВИНИ

Побудовано оцінку отриманої токсодози при розповсюдженні первинної хмари токсичної речовини, яка враховує руйнування і виведення токсичної речовини з організму людини

Ключові слова: токсична речовина, первинна хмара, токсодоза

S.D. Svetlichna

ESTIMATION OF TOXIC DOSE UNDER PROPAGATION OF PRIMARY CLOUD OF TOXIC SUBSTANCE

Estimation of toxic dose under propagation of toxic primary cloud is built. It takes into account processes of toxic substance destruction and removal from human body.

Постановка проблемы

При чрезвычайных ситуациях, вызванных выбросом в атмосферу токсических веществ, рассматривают распространение первичного и вторичного облака. Первичное облако образуется при разливе и испарении сжиженных газов или быстроиспаряющихся жидкостей. Вторичное облако - при разливе медленно испаряющихся жидкостей или непрерывном истечении токсического вещества. Наибольшую опасность представляет распространение первичного облака. Поэтому при проектировании тех или иных технологических сооружений, использующих токсические вещества, необходимо оценить степень воздействия этих веществ на персонал и население в случае аварии.

Анализ последних исследований и публикаций

Для оценки степени воздействия токсического вещества на человека используются понятия поражающих концентраций или токсодозы. В первом случае выделяют поражающие концентрации при длительном воздействии (обычно около 60 мин) и мгновенном воздействии [2]. При этом отсутствуют данные о степени воздействия токсических веществ при промежуточных концентрациях и временах воздействия. Во втором случае обычно используют формулу Габера, определяющую токсодозу как произведение концентрации токсического вещества в воздухе на время его воздействия [2] или некоторые ее модификации [1]. Недостатком формулы Габера и ее модификаций является то, что из них следует, что при достаточно большом времени воздействии токсичной будет любая концентрация вещества. Хотя для любого токсического вещества существует безвредный уровень его концентрации. В [3] предложена модель воздействия токсического вещества на человека, лишенная этого недостатка. Однако полученные формулы применимы лишь для постоянных во времени концентраций вещества в воздухе, что не соответствует характеру первичного облака.

Постановка задачи и ее решение

Целью работы является оценка полученной токсодозы при распространении первичного облака токсического вещества.

В [3] предложена модель воздействия токсического вещества на организм человека, учитывающая интенсивность попадания токсического вещества в организм и интенсивность его детоксикации. что приводит к выражению для полученной токсодозы в виде

, (1)

где - токсодоза; - концентрация вещества в воздухе; - параметр, имеющий размерность, обратную времени, и характеризующий интенсивность детоксикации организма для заданного вещества. Значение параметра может быть определено на основании данных о величине пороговой ингаляционной токсодозы для различных времен экспозиции.

В случае, когда концентрация вещества является функцией времени, повторяя все рассуждения, приведенные в [3], вместо (1) получим

. (2)

При распространении первичного облака концентрация вещества в воздухе в точке в момент времени описывается выражением

,

где - масса выброшенного вещества; - коэффициент турбулентной диффузии; - скорость ветра; - высота, на которой произошел выброс. Система координат выбрана таким образом, что ее начало совпадает с точкой выброса, а направление оси совпадает с направлением ветра. Полагая, что выброс произошел у поверхности земли () и рассматривая концентрации вдоль оси (, ) как самые опасные, получаем

. (3)

токсодоза облако токсический

Объединяя (2) и (3), получим

.

Выполним замену . Тогда

,

где - безразмерная координата; - безразмерная скорость ветра; - безразмерное время.

Вводя безразмерную токсодозу

,

приходим к выражению

, (4)

описывающему связь между безразмерными токсодозой, временем, координатой и скоростью ветра. Полученная токсодоза принимает максимальное значение в момент времени , определяемый из условия , т.е. являющийся решением уравнения

. (5)

Объединяя (4) и (5), получим выражение для безразмерной токсодозы в виде

, (6)

где определяется из уравнения (5). Поскольку значение параметра составляет порядка (например, для синильной кислоты [3]), то характерный диапазон изменения безразмерной координаты составляет , а безразмерной скорости ветра - , что соответствует расстояниям до 1 км и скорости ветра до 6 м/с. В качестве примера на рис. 1 приведена зависимость (6) для различных скоростей ветра.

Рисунок 1 - Зависимость безразмерной токсодозы от безразмерного расстояния при различных скоростях ветра: 1 - ; 2 - ; 3 -

Анализ зависимостей на рис. 1 показывает, что полученная токсодоза (6) быстрее убывает с расстоянием, чем концентрация (3). Это вызвано процессами детоксикации организма, учтенными в формуле (1). По той же причине увеличение скорости ветра приводит к меньшему поперечному рассеянию облака и более сильному воздействию токсических веществ на человека.

Выводы

Построена оценка полученной токсодозы при распространении первичного облака токсического вещества. Модель учитывает разрушение и выведение токсического вещества из организма человека и может быть использована для расчета токсодозы при невысоких концентрациях токсического вещества в воздухе и большом времени экспозиции.

Литература

1. Лошадкин Н.А., Гладких В.Д., Голденков В.А. и др. Пробит-метод в оценке эффектов физиологически активных веществ при низких уровнях воздействия // Российский химических журнал, 2002. - Т. XLVI - № 6. - С. 63-67.

2. Маршалл В.В. Основные опасности химических производств. - М.: Мир, 1989. - 671 с.

3. Светличная С.Д. Моделирование воздействия низких концентраций токсического вещества при больших временах экспозиции / С.Д. Светличная // Проблеми надзвичайних ситуацій. - Х.: УЦЗУ, 2009. - Вип.9. - С. 94-99

Размещено на Allbest.ru