Прогнозирование обстановки чрезвычайных ситуаций техногенного характера на химически опасных объектах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

ХХ и ХХI столетие стали веком развития технологий в различных областях. Бурное развитие получила химическая промышленность. Опасные химические вещества вошли и в другие отрасли народного хозяйства и экономики. Все это привело к росту аварий на объектах, хранения, применения, транспортировки опасных химических веществ. Зоны поражения захватывали не только площадь и территории предприятий или транспортных зон, но и жилые и селитебные зоны, что в разы увеличивает число жертв и пострадавших.

Целью моей работы явилось изучение прогнозирования обстановки чрезвычайных ситуациях техногенного характера на химически опасных объектах и прогнозирование глубины и площади зоны загрязнения.

В своей работе, также я попытаюсь провести некоторый анализ причин происходящих чрезвычайных ситуаций и существующих методик оценки прогнозирования обстановки. Во второй части данной работы мы проведем необходимые расчеты для объекта с хранением опасных химических веществ.



1. Чрезвычайные ситуации

В соответствии с законодательством РФ Чрезвычайная ситуация -- это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которая может повлечь или повлекла за собой человеческие жертвы, а также ущерб здоровью людей или окружающей среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей (далее ЧС).

ЧС техногенного характера это неблагоприятная обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, катастрофы или иного бедствия, которые могут привлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей, окружающей среде, значительные материальные потери и нарушения жизнедеятельности людей.

ЧС классифицируются следующими признаками:

- Скорость распространения. Может носить взрывной, стремительный, быстрораспространяющийся или плавный умеренный характер.

- Масштаб распространения. Локальный, объектовый, местный, региональный, национальный и глобальный характер. Оценивая масштаб ЧС, не следует рассматривать его на основе только географического или территориального представления, необходимо также учитывать последствия сформировавшейся ситуации.

В отдельных случаях для возникновения и развития ЧС необходимы определенные условия. Назовем их.

1. Существование источника опасных и вредных факторов (в нашей ситуации наличие того или иного опасного химического вещества).

2. Действие факторов риска. В основе этого лежит высвобождение энергии различного рода.

3. Экспозиция факторов риска в отношении населения, а также среды его обитания, что в свою очередь способствует повышению фактора риска (к примеру, расположение очистных сооружений, где используют хлор по близости от объектов другого назначения).

В развитии ЧС можно выделить следующие стадии:

1. Накопление факторов риска. Оно происходит в самом источнике риска. Это происходит в стадии зарождения, может длиться сутки, месяцы, годы десятилетия.

2. Инициирование события. Это своего рода толчок, спусковой механизм ЧС. На этой стадии факторы риска достигают той ситуации, когда в силу различных причин невозможно сдержать.

3. Процесс самого события. На этой стадии происходит высвобождение факторов риска-энергии, они начинают воздействовать на людей и окружающую среду. Длительность этого процесса и его последствия трудно прогнозируемы, особенно в начальный период. Это происходит в силу сложности ситуации не всегда правильной оценки обстановки. Само прогнозирование может быть неверным в силу, как объективных причин, так и субъективных, что в свою очередь может привести к ещё большим жертвам.

4. Стадия затухания. Эта стадия хронологически охватывает период от перекрытия (ограничения) источника опасности т.е стадия локализации ЧС до полной ликвидации ее прямых и косвенных последствий.

Чрезвычайные ситуации на химически опасных объектах относятся к ЧС техногенного характера - т. е. непосредственное следствие деятельности человека. Они подразделяются на аварии и катастрофы. Велик риск от старения производственных фондов и технологий. Как считают специалисты Центра стратегических исследований гражданской защиты МЧС России, с подъёмом экономики фактор стареющих технологий и оборудования может стать определяющим в росте числа ЧС техногенного характера. Поэтому прогнозирование обстановки является одним из решающих факторов в предупреждении и ликвидации ЧС на химически опасных объектах.

На территории Российской Федерации функционирует свыше 3650

химически опасных объектов, к числу которых относятся предприятия пищевой промышленности, использующие для хладообеспечения и сохранности продукции промышленные аммиачные холодильные установки. За последние годы на производственных площадях пищевых предприятий, участились случаи аварийных утечек из технологического оборудования.

Экономическая значимость этой отрасли требует расположения ближе к местам проживания большой численности населения. В крупных городах и вблизи них сосредоточено свыше 80% предприятий пищевой промышленности.

Практически все из них имеют запасы аммиака. Поэтому в случае аварии в зону поражения попадает большая численность населения и наносится значительный материальный ущерб, что приводит к возникновению чрезвычайных ситуаций ЧС).

Ликвидация ЧС данного типа имеет свои особенности.

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

Все эти объекты классифицируются по степени химической опасности. В соответствии с федеральным законом от 21.07.1997 г. ФЗ-116. В основу этой классификации положена степень опасности объекта для населения и территорий. Кроме этого такие объекты с установленной законодательством периодичностью проходят проверки надзорными органами МЧС России и надзорными органами Ростехнадзора.

Таблица 1. Классификация объектов по химической опасности

Категория ХОО	Количество человек, попадающих в зону химического заражения при аварии, тыс. человек
I	Более 75
II	От 40 до 75
III	Менее 40
IV	Оценке не подлежит

Из существующих в настоящее время вредных химических веществ наиболее распространённым относят Хлор (CL2); аммиак (NH3); фосген (COCL2) и ряд других. Ряд российских учёных химиков-токсикологов таких как В. И. Юртушкин и выделяют 34 наименования опасных химических веществ (далее ОХВ) и 21 наименование аварийно-опасных химических веществ (далее АХОВ). В чём же различие этих терминов?

ОХВ - химическое вещество прямое или косвенное воздействие которого на человека может вызвать острые и хронические заболевания людей и их гибель.

АХОВ - опасное химическое вещество, выброс которого при химической аварии приводит к химическому заражению окружающей среды в поражающих живые организмы количествах.

Выброс (ОХВ)АХОВ - не предусмотренные регламентом их выход из технологических установок, емкостей для хранения или транспортирования) при их разгерметизации.

Пролив опасных химических веществ - выброс жидкой фазы ОХВ.

ОХВ классифицируют по физико-химическим свойствам (агрегатное состояние, растворимость, плотность, летучесть и т.д.).

По путям воздействия на организм человека на следующие группы:

- Ингаляционного действия - через органы дыхания (ИД);

- кожно - резорбтивного - через кожные покровы (КРД);

- перорального -действия - через желудочно-кишечный тракт (ПД).

По виду воздействия:

- вещества удушающего действия (хлор, фосген);

-общеядовитого действия (оксид углерода, цианистый водород);

- вещества удушающего и общеядовитого действия (азотная кислота);

-вещества действующие на генерацию и передачу нервных импульсов-нейротропные яды (сероуглерод);

- вещества удушающего и нейротропного действия (оксид этилена).

К основным характеристикам ОХВ также относят агрессивность- способность ОХВ оказывать вредное воздействие на элементы объектов экономики и окружающую природную среду.

Стойкость-это продолжительность сохранения поражающей способности ОХВ.

Важнейшей характеристикой ОХВ является их токсичность- способность оказывать поражающее действие на организм. Смертельной дозой для человека химики-токсикологи считают 100 мг\кг. Для более точной характеристики применяют понятие «токсическая доза» (токсикодоза) и предельно-допустимая концентрация (ПДК).

Токсодоза- количество вещества (доза) вызывающее определённый токсический эффект.

ПДК- это концентрация, которая при ежедневном воздействии на человека в течение длительного времени не вызывает паталогических изменений или отклонений в состоянии здоровья.

Различают пороговую концентрацию-минимальная концентрация, вызывающая начальные симптомы поражения и летальную-концентрация вызывающая летальный исход.

По токсичности все химические вещества делятся на следующие группы:

- чрезвычайно-токсичные - меньше1 мг мин\л воздуха в окружающей среде;

- высокотоксичные - от1 мг мин\л до 5 мг мин\л;

- сильнотоксичные от 6 мг мин\л до 20 мг мин\л;

- умереннотоксичные от 21 мг мин\л до 80 мг мин\л;

- малотоксичные от 81 мг мин\л до 160 мг мин\л;

- практически нетоксичные более 160 мг мин\л.

Все ОХВ по степени воздействия на организм человека подразделяются на следующие классы опасности:

- чрезвычайно опасные;

- высокоопасные;

- умеренно-опасные;

- малоопасные.

Показатели для определения класса опасности ОХВ приведены в табл. 2

Табл.2

Показатели	Нормы для класса опасности
	1	2	3	4
ПДК в воздухе рабочей зоны мг\м3	Менее 0,1	0.1-1,0	1,1-10,0	Более 100
Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг\кг	Менее 15	15-150	151-5000	Более 5000
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу мг\кг	Менее 100	100-500	501-2500	Более 2500
Средняя смертельная концентрация в воздухе мг\м3	Менее 500	500-5000	5001-50000	Более 50000
Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО)	Более 300	300-30	29-3	Менее 3
Зона острого действия	Менее 6,0	6,0-18,0	18,1-54,0	Более 54
Зона хронического действия	Более 10,0	10.0-5,0	4,9-2,5	Менее 2,5



2. Причины ЧС на химических объектах

Анализ причин аварий и отказов технических установок на таких объектах позволяет выявить события, вызывающие реализацию опасности, т.е. установить локальные участки на предприятии, которые делают его опасным для персонала и населения, проживающего вблизи. Такими недостатками могут быть не только технологические процессы, но и неправильные действия операторов. По некоторым данным до 80% техногенных ЧС обусловлены ошибками персонала ОПО.

Основные и типичные для большинства предприятий, эксплуатирующих, факторы, влияющие на промышленную безопасность:

- техническое состояние оборудования, трубопроводов, запорной и

предохранительной арматуры;

- наличие, техническое состояние и организация грамотной эксплуатации приборов автоматической защиты и управления технологическим процессом;

- квалификация персонала и соблюдение технологической и трудовой

дисциплины;

- готовность обслуживающего персонала к локализации и ликвидации

аварийных ситуаций и аварий;

- оснащенность АХУ средствами противопожарной, а персонала -

индивидуальной защиты;

- должный контроль со стороны руководства за состоянием промышленной безопасности и соблюдением нормативных требований при эксплуатации.

Пренебрежение любым из перечисленных факторов непременно

увеличивает опасность эксплуатации ОПО, ставит персонал предприятия в зависимость от воли случая.

Одним из важнейших направлений повышения профессионального уровня рабочих и служащих является обучение их действиям в экстремальных условиях. Затраты на подобные мероприятия, как правило, не превышают 1% от величины материального ущерба от возможной аварии.

На многих промышленных объектах ОХВ хранятся как в жидком та и газообразном состоянии. Запасы создаются на 3-15 суток работы и могут достигать нескольких тысяч тонн. Резервуары могут располагаться группами имея один резервный резервуар или отдельный. Для каждой группы резервуаров или отдельных больших хранилищ по периметру оборудуется замкнутое обвалование или ограждающая стенка. Для отдельно стоящих резервуаров устраивается поддон. Эти мероприятия позволяют при аварии удержать разлившееся ОХВ на меньшем участке, тем самым уменьшается площадь испарения.

Таким образом исходя из вышеизложенного можно сделать вывод, что основными причинами аварий и других происшествий на ХОО являются:

- отказ оборудования из-за несовершенства конструкции установок, нарушения технологии изготовления, монтажа и эксплуатации;

- ошибочные действия персонала или преднамеренное нарушение правил эксплуатации;

- внешние факторы (стихийные бедствия, теракты и диверсии).

В зависимости от физико-химических свойств и условий хранения аварии могут сопровождаться:

А) образованием только первичного облака ОХВ (наиболее характерно при разгерметизации емкостей со сжатыми газами). В результате образуется парогазовое облако с высокой концентрацией.

Б) образованием первичного и вторичного облака. Такой сценарий наиболее характерен при разгерметизации с сжиженными ОХВ. В этом случае часть вещества (около 10 %) мгновенно испаряется образуя первичное облако. Остальное проливается на местность и постепенно испаряясь, образует вторичное облако.

В) образованием только вторичного облака. Такой сценарий характерен также для сжиженных ОХВ или жидких с температурой кипения ниже или близкой к температуре окружающей среды (изотермическое хранение) При этом образуется только вторичное облако.

Г) Только с заражением местности. Это происходит при проливе жидких малолетучих ОХВ с температурой кипения значительно выше температуры окружающей среды или твердых ОХВ. При этом поражение наносится в результате перорального или резорбтивного воздействия на организм. Вторичное облако образуется только на зараженной территории.



3. Прогнозирование обстановки при ЧС на ХОО

Опасность заражения АХОВ приземного слоя атмосферы, зданий и сооружений, местности, открытых водоисточников, а в отдельных случаях и грунтовых вод при химических авариях определяется физико-химическими свойствами АХОВ их способностью переходить из жидкого состояния в парообразное. чрезвычайный опасность химический авария

Существенное влияние на поведение веществ оказывают скорость ветра, степень вертикальной устойчивости воздуха и топографические особенности местности.

Глубина распространения облака является прямопропрциональной начальной концентрации и скорости ветра. При конвекции глубина распространения первичного облака будет в 3 раза меньше, а при инверсии в 3 раза больше. Если на пути облака встретится лесной массив или возвышенность, то глубина распространения уменьшается.

В результате возникновения аварий на различных производственных объектах с жидкими (газообразными) АХОВ или пожаров с твердыми химическими веществами с образованием аэрозолей АХОВ в районах, прилегающих к очагу поражения, может создаться сложная химическая обстановка на значительных площадях с образованием обширных зон химического заражения.

Под зоной химического заражения понимается территория или акватория, в пределах которой распространены или куда привнесены опасные химические вещества в концентрациях или количествах, создающих опасность для жизни и здоровья людей, для сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени. Она включает территорию непосредственного разлива АХОВ (горения веществ, образующих АХОВ) и территорию, над которой распространилось облако зараженного воздуха с поражающими концентрациями.

Величина зоны химического заражения зависит от физико-химических свойств, токсичности, количества разлившегося (выброшенного в атмосферу) АХОВ, метеорологических условий и характера местности.

Размеры зоны химического заражения характеризуются глубиной и шириной распространения облака зараженного воздуха с поражающими концентрациями и площадью разлива (горения) АХОВ. Внутри зоны могут быть районы со смертельными концентрациями.

3.1 Выявление и оценка химической обстановки

Под химической обстановкой понимают возникающие в результате аварий на химически опасном объекте условия, которые определяются масштабами и степенью химического заражения местности, объектов, материальных средств, которые могут оказать влияние на жизнедеятельность населения, работу объектов экономики и действия сил ликвидации чрезвычайной ситуации.

С целью определения влияния химического заражения на жизнедеятельность населения, работу объекта экономики и действия сил ликвидации чрезвычайной ситуации, обоснования и принятия мер защиты осуществляется выявление и оценка химической обстановки.

Под выявлением химической обстановки понимается сбор и обработка исходных данных об авариях на химически опасном объекте (наименование, количество и условия хранения выброшенного в окружающую среду АХОВ, метеорологические условия, время аварии и т. д.), определение размеров зон химического заражения и нанесение их на карту (план).

Под оценкой химической обстановки понимается определение влияния химического заражения на работу объекта экономики, жизнедеятельность населения и действия сил ликвидации чрезвычайных ситуаций.

Оценка включает решение задач по различным вариантам действий сил ликвидации чрезвычайных ситуаций, работы объекта экономики и жизнедеятельности населения, анализ полученных результатов и выбор целесообразных вариантов действий, которые обеспечивают минимальные потери (исключают их) при условии выполнения поставленных задач.

К основным задачам оценки химической обстановки относят:

1) определение возможных потерь населения и сил ликвидации чрезвычайных ситуаций в зонах химического заражения;

2) определение количества зараженных людей, техники, транспорта, материальных средств, требующих проведения работ по дегазации;

3) определение стойкости (времени самоиспарения) АХОВ;

4) определение времени подхода облака зараженного АХОВ воздуха к определенному рубежу (объекту).

Выявление и оценка химической обстановки осуществляются в 3 этапа:

I этап - заблаговременное выявление и оценка химической обстановки по прогнозу по оценочным параметрам аварий на химически опасном объекте с учетом среднегодовых метеоусловий. Основанием для прогнозирования являются сведения о химически опасных объектах и преобладающих метеоусловиях от соответствующих министерств и ведомств. Полученные результаты необходимы для планирования мероприятий по защите населения и территорий;

II этап - выявление и оценка химической обстановки по прогнозу после аварий на химически опасном объекте. Основанием для прогнозирования являются данные от вышестоящих, нижестоящих и взаимодействующих ОУ ГОЧС и подчиненных сил разведки, наблюдения и контроля с учетом реальных метеоданных. Полученные результаты необходимы для принятия решения КЧС и ПБ по защите населения и территорий, для уточнения задач органам разведки и проведения неотложных мероприятий по защите;

III этап - выявление и оценка фактической химической обстановки на основании данных от органов разведки, наблюдения и контроля о концентрации АХОВ в отдельных точках местности на определенное время. Эти данные необходимы для уточнения ранее принятых решений по защите населения и проведения работ по ликвидации чрезвычайных ситуаций.

3.2 Прогнозирование глубины и площади зоны загрязнения АХОВ

Основной характеристикой зоны химического заражения является глубина распространения облака зараженного воздуха. Она может колебаться от нескольких десятков метров до десятков километров.

Глубина зоны химического заражения для АХОВ определяется глубиной распространения первичного и вторичного облаков зараженного воздуха и в значительной степени зависит от метеорологических условий, рельефа местности и плотности застройки объектов.

Существенное влияние на глубину зоны химического заражения оказывает степень вертикальной устойчивости приземного слоя воздуха.

Обычно рассматриваются для таких задач прогнозирования три основных типа устойчивости атмосферы:

неустойчивая (конвекция), когда нижний слой воздуха нагрет сильнее верхнего. Характерна для солнечной летней погоды;

безразличная (изотермия), когда температура воздуха на высотах до 30 м от поверхности земли почти одинакова. Характерная для переменной облачности в течение дня, облачного дня и облачной ночи, а также дождливой погоды;

Устойчивая (инверсия), когда нижние слои воздуха холоднее верхних. Характерна для ясной ночи, морозного зимнего дня, а также для утренних и вечерних часов.

В большинстве случаев при расчетах можно принимать, что степень вертикальной устойчивости атмосферы сохраняется неизменной:

утром и вечером - не более 3 ч;

днем и ночью, весной и осенью, днем зимой и ночью летом -

не более 6 ч;

днем летом и ночью зимой - не более 9 ч.

Инверсия способствует распространению облака зараженного воздуха на более значительные расстояния от места разлива (горения) АХОВ, чем изотермия и конвекция. Наименьшая глубина распространения АХОВ наблюдается при конвекции.

Существенное влияние на глубину зоны химического заражения оказывает площадь разлива АХОВ. Она может колебаться в широких пределах - от нескольких сотен до нескольких тысяч квадратных метров. Наличие земляной обваловки, поддона, железобетонной ограждающей стенки ограничивает площадь разлива АХОВ и способствует сокращению глубины распространения зараженной атмосферы.

В зависимости от глубины распространения облака АХОВ в зоне заражения может быть один или несколько очагов химического поражения. Очагом химического поражения принято называть территорию с находящимися на ней объектами, в пределах которой в результате воздействия АХОВ произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных и растений. Такими объектами могут быть административные, промышленные, сельскохозяйственные предприятия и учреждения, жилые кварталы населенных пунктов, городов и другие объекты.

Потери рабочих, служащих и населения в очагах химического поражения зависят от токсичности, величины концентрации АХОВ и времени пребывания людей в очаге поражения, степени их защищенности и своевременности использования индивидуальных средств защиты (противогазов). Характер поражения людей, находящихся в зоне химического поражения, может быть различным. Он определяется главным образом токсичностью АХОВ и полученной токсодозой.

При заблаговременном прогнозировании обстановки при химических авариях с целью определения размеров зоны защитных мероприятий применяются следующие допущения:

емкости, содержащие опасные химические вещества (ОХВ), разрушаются полностью;

толщина слоя ОХВ, разлившегося свободно по подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива или 0,5 м - в случае разрушения изотермического хранилища аммиака;

при проливе ОХВ из емкостей, имеющих самостоятельный поддон (обваловку) высотой Н (м), толщина слоя жидкости принимается равной h = Н - 0,2 (м);

при аварии на газо- и продуктопроводах величина выброса ОХВ принимается равной его максимальному количеству, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими отсекателями;

предельное время пребывания людей в зоне заражения принимается равным времени испарения ОХВ, но не более 4 ч. Исходными данными для прогнозирования являются: общее количество ОХВ на опасном химическом объекте (ОХО) и данные по его размещению в емкостях и технологических трубопроводах;

количество ОХВ, выброшенных в атмосферу, и характер их разлива (в поддон, в обваловку или на грунт); токсические свойства ОХВ;

Метеорологические условия (температура воздуха, скорость ветра на высоте 10 м, состояние приземного слоя воздуха); при заблаговременном прогнозе принимают, что температура воздуха равна 20°С, скорость ветра - 1 м/с, а состояние атмосферы - инверсия.

3.3 Воздействие ОХВ на имущество, воду, продукты питания

Различные предметы и имущество, подвергаясь действию АХОВ, могут впитывать и удерживать их. Таким образом, они становятся переносчиком и источником поражения людей.

Металлические предметы портятся немногими АХОВ. К примеру, люизит способствует появлению ржавчины, а его капельножидкий аналог разрушает алюминиевые сплавы. Многие АХОВ на основе Хлорциана при повышенной температуре действуют на металл разрушающе при повышении температуры.

Большинство веществ делает воду непригодной к употреблению. Многие вещества действуют по разному в зависимости от агрегатного состояния. К примеру, Фосген в газообразном состоянии не заражает воду, а дым и пары крайне опасны при попадании в водную среду.

Пищевые продукты заражаются всеми веществами, не только капельножидкими, но и парами. Поэтому зараженные стойкими АХОВ продукты, подвергают обеззараживанию, а при невозможности, используют для технических нужд или уничтожают. При закапывании в землю пересыпают хлорной известью и др. Пищевые продукты подвергшиеся воздействию фосгена и др. ОХВ на его основе после проветривания вполне безопасны. АХОВ на основе хлорацетофенона могут заразить продукты лишь незначительно, с поверхности. Во всех случаях, чем пористее продукты и чем дольше они находились под воздействием АХОВ, тем их заражение сильнее. Использовать подозрительные продукты и воду в пищевых целях можно только после обработки и с разрешения органов санэпиднадзора после прохождения лабораторного контроля.

4нализ методик

Методика выявления и оценки химической обстановки при разрушении (аварии) объектов, содержащих ОХВ

Анализ современного методического обеспечения используемого при оценке токсической опасности выбросов (проливов) ОХВ показывает, что в настоящее время отсутствуют единые общепринятые методики по выявлению и оценке химической обстановки. Для целей практической работы используют ведомственные и отраслевые методики, в том числе и иностранные.

Все методики можно разделить на несколько групп в зависимости от их основного предназначения.

Первая группа -- методики-рекомендации по оценке опасности, связанной с наличием больших количеств пожароопасных, взрывоопасных и токсичных

химических веществ, разработке планов локализации аварийных ситуаций, подготовке специалистов и технике безопасности.

Они не предназначены для прогнозирования зон поражения опасными химическими веществами и содержат, в основном, информацию, которая может быть использована оператором, администрацией предприятия штабами по делам ГОЧС для принятия обоснованных решений в условиях складывающейся обстановки.

Вторая группа -- методики прогнозирования химической опасности и оценки последствий аварий на промышленных и транспортных объектах.

Вторая группа методик предназначена для прогнозирования химической опасности.

Третья группа -- методики расчета концентраций глубин и т.п. с использованием аналитических или численных моделей, описывающих распространение раз

личных типов примесей в атмосфере.

Утвержденными и получившими наибольшее распространение в Российской Федерации являются методики, относящиеся к третьей группе.

Анализ имеющегося методического обеспечения, используемого при оценке токсической опасности и аварийной химической обстановки, показал, что оно предназначено, в основном, для проведения приближенной экспресс-оценки возможных последствий аварийных выбросов (проливов) ОХВ.

Практически все методики базируются на использовании предварительно рассчитанных таблиц по наиболее опасным типовым вариантам небольшого количества инженерных моделей, предназначенных для уточнения входных параметров или определения отдельных показателей химического заражения.

Методики имеют следующие недостатки:

рассчитанные на прогноз последствий аварий ХОО, методики базируются на типовых, предварительно рассчитанных вариантах выброса ОХВ, которые не всегда совпадают с возможным сценарием применения;

не позволяют прогнозировать химическую обстановку для замкнутых пространств;

не позволяют прогнозировать химическую обстановку для всего перечня веществ, которые могут применяться террористами;

осуществляется прогноз исключительно химической обстановки без учета их пожаровзрывоопасности.

Методика выявления и оценки химической обстановки при разрушении (аварии) объектов, содержащих сильнодействующие ядовитые вещества, разработана в 1989 г. в виде справочного пособия, предназначенного для экспресс-оценки последствий аварий на промышленных и транспортных объектах, содержащих АХОВ.

Перечень рассматриваемых в методике АХОВ включает 18 наименований. Перечень рассматриваемых аварийных ситуаций ограничивается в основном полным разрушением типовых емкостей в случае хранения и транспортировки АХОВ.

В качестве основных показателей, характеризующих масштабы химического заражения, в методике выбраны: радиус района аварии и его площадь, глубины и площади зон, опасных для заражения окружающей среды, в том числе воды в открытых источниках, техники и одежды, а также распространения первичного и вторичного облаков АХОВ.

К показателям степени опасности химического заражения относятся потери личного состава войск и гражданского населения в районах разрушения (аварии) и зонах распространения АХОВ, количество зараженных объектов и техники. К этим же показателям относится продолжительность заражения в районе разрушения (аварии). В методике она определяется временем химического заражения воздуха в районе

аварии и за его пределами, временем естественной самодегазации техники и самообеззараживания водоисточников, временем подхода облака АХОВ к рубежам, расположенным на различном удалении от района аварии.

В целом, представленный в методике перечень количественных показателей достаточно широк и охватывает все сферы влияния последствий аварийных выбросов АХОВ.

В качестве исходной информации для оценки значений вышеперечисленных показателей в методике используются данные, характеризующие конкретный выброс (количество вещества, либо тоннаж емкости и условия хранения и транспортировки), метеорологические условия и топографические особенности местности.

Оценка влияния топографии местности проводится путем определения значения параметра шероховатости, как среднего значения на всей площади распространения АХОВ. Значение данного показателя в дальнейшем используется для определения коэффициента влияния местности, на который умножаются табличные значения глубин распространения. Из метеорологических показателей учитываются скорость и направление ветра, температура воздуха и почвы. Состояние вертикальной устойчивости воздуха определяется по трем градациям -- инверсия, изотермия, конвекция. При оценках значений глубин распространения АХОВ во внимание принимается влияния как периодической, так и непериодической составляющих в изменчивости вектора ветра.

Значения глубин распространения определялись по пороговой дозе РСt50 для взрослых людей. В случае оценки вторичного поражающего действия АХОВ, учитывались как интоксикация части вещества, так и его частичный вывод из организма.

Количество вещества, переходящее в первичное облако при разрушении или полной разгерметизации емкости, определяется в методике как доля от АХОВ, переводимая в пар (аэрозоль) за счет разности упругости насыщенных паров АХОВ в емкости и парциального давления в воздухе (дроссельный эффект), а также изменения теплосодержания жидкости и тепла поверхности земли (материала поддона или обваловки).

Доля вещества, переводимая в атмосферу за счет дроссельного эффекта, определяется на основе данных о температурах хранения и кипения АХОВ, средней

удельной теплоемкости жидкости при постоянном давлении и удельной теплоты парообразования.

Доля вещества, переводимая в пар за счет изменения теплосодержания жидкости и тепла поверхности,

зависит от многих факторов, в том числе от времени испарения АХОВ, которое в данной методике принято равным 10 мин.

Процесс поступления АХОВ во вторичное облако рассматривается как процесс стационарного испарения с зеркала пролива. Удельная скорость испарения рассчитывается по теоретическому соотношению У.Братсерта (данный показатель зависит от скорости ветра на высоте 1м, молекулярной массы жидкости, линейного размера зеркала пролива по направлению ветра, температур испарения и кипения жидкости).

Количество вещества, поступающего во вторичное облако, зависит от удельной скорости испарения, от времени испарения, площади поверхности зеркала разлива. Площадь поверхности зеркала разлива рассматривается в виде круга.

В связи с отсутствием аналитических моделей, позволяющих описать эволюцию облака тяжелых газов, в методике в зависимости от объема хранения выделяется зона неопределенности, в пределах которой распространение облака определяется рельефом местности и плотностью застройки. Данная зона получила наименование района аварии, а ее радиус для сжиженных газов и низкокипящих АХОВ, хранящихся в резервуарах общим количеством до 100 т., был принят в 0,5 км, а в остальных случаях- 1 км.

При этом считается, что за пределами данной зоны распространение облака АХОВ происходит в режиме турбулентного перемешивания. Распространение облака АХОВ в режиме турбулентного перемешивания в методике описывается на основе комплексного подхода к процессу диффузии примеси в приземном слое атмосферы. В рамках данного подхода диффузию пассивной примеси в горизонтальной плоскости рассматривают с позиции статистической S-- теории, а по вертикали -- на основе эмпирической К-- теории. Используемая при этом модель достаточно гибка по отношению к особенностям приземного слоя атмосферы и позволяет описывать распространение примесей (динамику их концентраций) от различных типов источников (точечный, объемный, линейный, плоский), с учетом метеорологических условий и взаимодействия примеси с подстилающей поверхностью. Определение

глубин распространения первичного и вторичного облаков АХОВ осуществляется методом последовательного приближения. При этом значение граничной концентрации (Сгр) или дозы (Дгр) определяется с учетом флуктуации и времени нахождения людей в зонах распространения АХОВ.

Оценка возможных потерь производится путем определения площади, ограниченной значением дозы, соответствующей определенной степени тяжести (легкой, средней, смертельной). Затем производится оценка либо количества людей, находящихся на данных площадях, либо их доли от общего количества на объекте. В случае оценки продолжительности химического заражения за пределами района аварии, дополнительно учитывается влияние метеорологических и топографических условий на рассеяние АХОВ в атмосфере.

Данная методика создана как экспресс-методика, позволяющая получить набор данных для первичной оценки возможной обстановки.

В методике не в полной мере описывается нестационарный режим испарения АХОВ, что может привести к ошибкам в количестве токсичного вещества, поступающего в атмосферу за различные периоды времени. Учет метеорологических условий ограничен тремя степенями вертикальной устойчивости, в то время как реально используется 7 степеней. Анализ параметров, используемых в методике, показывает, что их обоснованность ограничивается лишь приземным слоем атмосферы и линейным масштабом переноса в 10-15 км. При этом все значения используемых параметров определены лишь для трех основных степеней устойчивости. В реальных условиях глубины распространения АХОВ (в случае крупномасштабных аварий), могут быть существенно выше приведенных значений.

Методики прогнозирования параметров ЧС разрабатываются для типовых сценариев развития аварий на опасных производственных объектах, для ЧС природного происхождения (прогноз сейсмической обстановки, прогноз параметров волны прорыва при наводнениях и др.), для ЧС военного происхождения на территориях, прилегающих к районам боевых действий и в тылу.

Развитие аварийных процессов на ХОО и масштабы возможных ЧС в большой мере зависят от способа хранения АХОВ. Такие вещества, как хлор, аммиак, сероводород, фтор и целый ряд других имеют низкую температуру" кипения, в силу чего при нормальных окружающих температурах находятся в газообразном агрегатном состоянии. Поскольку в таком состоянии они занимают большие объемы, не приемлемые в производственных условиях, то для их хранения и транспортировки используются способы хранения, позволяющие сократить объем резервуаров.

Наиболее эффективным способом хранения является сжижение газов, при котором объем хранения уменьшается в 800-1000 раз.

Для хранения веществ в виде жидкости используются два основных способа. Первый способ - хранение под давлением, при котором температура кипения вещества повышается выше температуры окружающей среды (например, Ткип, аммиака при нормальном давлении равна -33,4 °С, при давлении 10 атм - +38 °С, при давлении 20 атм - +50 °С). Недостатком способа является то, что низкокипящие жидкости при высоких температурах находятся в перегретом состоянии и при разгерметизации емкости начинают бурно кипеть. В зависимости от энергии перегрева содержимое резервуара в течение 1-3 мин может выкипеть полностью, образуя в окружающем пространстве первичное зараженное облако. При недостатке энергии для выкипания всего вещества остающаяся жидкость растекается по подстилающей поверхности и испаряется более медленно, образуя вторичное зараженное облако.

Вторым способом хранения вещества в сжиженном состоянии является изотермическое хранение при температурах на 0,1-0,2 "С ниже температуры кипения вещества при нормальном давлении. Хранение осуществляется в двустенных резервуарах с теплоизоляцией. Недостатком способа является необходимость создания систем понижения температуры и дренажа испарившегося вещества. При разгерметизации изотермического хранилища в первичное облако переходит незначительное количество вещества.

Оба способа используются для хранения веществ с температурами кипения до (-40) - (-50) °С. Для веществ с более низкими температурами кипения (сероводород (-60,3 °С), фтор (-188,2 °С) и др.) затруднительно создать резервуары с необходимыми параметрами, поэтому при их хранении ограничиваются частичным сжатием, при котором вещество хранится в виде газа, но занимает меньший объем. При разгерметизации емкости с веществом, хранящимся в виде газа под давлением, образуется только первичное облако.

Возможность образования при аварии на ХОО первичного и (или) вторичного облака учитывается при определении категории опасности ХОО.

При авариях на ХОО поражение людей химическими веществами происходит в основном при вдыхании зараженного воздуха (ингаляционно), при попадании АХОВ на кожу (кожно-резорбтивное), при употреблении в пищу зараженных продуктов и воды (пероральное), поэтому АХОВ в зависимости от способа проникновения в организм человека подразделяются на вещества ингаляционного, перорального и кожно-резорбтивного действия. Степень и характер нарушений жизнедеятельности человека (степень поражения) при воздействии АХОВ зависят от токсичности АХОВ, его агрегатного состояния, концентрации в воздухе (воде), продолжительности воздействия, путей проникновения в организм и индивидуальных особенностей организма человека.

Дозы АХОВ, проникающие в организм и вызывающие токсический эффект, называются токсодозами. Различают пороговую, выводящую из строя, и смертельную токсодозы (средние или абсолютные). Средняя пороговая ингаляционная токсодоза является критерием при определении внешних границ зон заражения и зон ЧС.

Для определения размеров зон заражения вначале прогнозируется возможное количество АХОВ, вышедшего в окружающую среду при аварии.

На втором этапе расчетов необходимо с учетом рельефа местности, климатических условий, планировки оцениваемой площади застройки рассчитать процессы растекания и испарения жидкости. Результатом такого расчета должны быть нанесенные на ситуационный план поля концентраций паров пролитой жидкости зоны перемещения зараженного облака. На плане отмечают также динамику процесса рассеивания паров во времени ("Порядок расчета рассеивания газообразных веществ в атмосфере" ОНД-86).



4. Практическая часть

На территории МО ГО «Воркута» ранее располагались следующие предприятия с использованием АХОВ:

1.АО «Воркутинский молочный завод» - аммиак (закрыт в 2013)

2. ООО «ВоркутаСервисХолод» - аммиак (закрыт в 2015)

3. ООО «Водоканал»- хлор.

ВЫ настоящий момент из этих предприятий действующим остается ООО «Водоканал». В связи с применением установок для обеззараживания воды на основе натриевой соли, применение хлора на данном предприятии ограничено. Для практической части берем Предприятие ООО «ВоркутаСервисХолод», которое находилось в центральней части города и представляло угрозу в случае реальной ЧС.

Задание

На химическом предприятии произошло разрушение обвалованной открытой емкости, содержащей 3 тонны АХОВ аммиак.

Метеоусловия:

- разность температур -0,5 C;

- скорость ветра 2,0 м/с.

В очаг поражения попал цех с численностью рабочих 120 человек. Обеспеченность рабочих противогазами 50%.

На расстоянии 2 км от объекта по направлению движения облака зараженного воздуха (ОЗВ) расположен населенный пункт.

Необходимо определить:

1. Рассчитать толщину слоя АХОВ

2. Прогнозировать глубину зон заражения

3. Рассчитать размер зоны

4. Рассчитать время подхода облака

5. Рассчитать возможные человеческие поражения

1. Определение продолжительности действия ахов

Внешние границы зон загрязнения АХОВ рассчитываются, по пороговой токсодозе при ингаляционном воздействии на организм человека.

Принятые допущения:

· емкости, содержащие АХОВ, разрушаются полностью;

· толщина слоя жидкости для АХОВ (h), разлившихся свободно по подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива. Для АХОВ, разлившихся в поддон или в обвалование, определяется из соотношений:

где Н - высота поддона (обвалования), м.

Примем H = 0.7, тогда h = 0.7 - 0.2 = 0.5

Определим продолжительность действия АХОВ, в часах

где, h = 0.5 - толщина слоя АХОВ, м,

d = 0,681 - плотность АХОВ, т/м3 из таблицы (Б1, приложения);

K2 = 0,025 - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ - из таблицы (Б1, приложения);

К4 = 1м/с - коэффициент, зависящий от скорости ветра - из таблицы (Б2, приложения);

К7 = 1,33 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (для сжатых газов К7=1) - из таблицы (Б1, приложения).

3. Расчет размеров зоны

Глубина зоны загрязнения первичного облака Г1 = 0,84 по таблице Б5.

Глубина зоны загрязнения вторичного облака Г2 = 0,84 по таблице Б5.

Глубина полной зоны загрязнения

Определим ширину зоны. Так как у нас инверсия, то ширина будет определяться по формуле:

Ш =

Площадь зоны возможного заражения первичным (вторичным) облаков АХОВ определяют по формуле:

где Sв - площадь зоны возможного заражения, км2;

Г - глубина зоны заражения, км;

Ц = 900 - угловые размеры зоны возможного заражения, приведены в табл. Б 8 в град.

Площадь зоны фактического заражения Sф, км, рассчитывают по формуле:

где, Кв - коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха, принимается равным при: инверсии - 0,081; при, изотермии - 0,133; при конвенции - 0,235;

N = 1 - время, прошедшее после начала аварии, ч.

4. Время подхода облака к подсобному хозяйству

Время подхода облака АХОВ к объекту зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле:

где, x = 2 - расстояние от источника загрязнения до заданного объекта, км;

V = 10 - скорость переноса переднего фронта облака загрязненного воздуха, км/ч - из таблицы (Б 7, приложения).



5. Расчет возможных человеческих поражений

На предприятии всего 120 человек, из них 50% обеспечены противогазами. По таблице 3 возможные потери рабочих, служащих и населения от АХОВ в очаге поражения 27% то есть 35 человек.

Таблица 3 - Структура потерь

Легкие поражения	25%	9 человек
Средние поражения	40%	14 человек
Смертельные поражения	35%	12 человек

В результате разлива АХОВ возможная зона поражения составила а фактическая. Ширина поражения достигает 0.0378 км, а глубина 3.785км при угловом размере зоны возможного заражения 900. Время, через которое произойдет поражение примерно составит 48 минут. Учитывая, что на предприятии работает 120 человек и только 50% обеспечено противогазами, то количество пострадавших составит 35 человек, из них 12 могут погибнуть, 14 серьезно пострадать, а 9 отделаться легкими травмами. Во избежание подобных последствий следует предпринимать следующие меры по защите населения:

1. Укрытие населения в зоне №1 ввиду быстротечности протекания аварии в первой фазе должно осуществляться в основном в герметизированных помещениях. Укрытие населения в средствах коллективной защиты целесообразно проводить только при наличии встроенных убежищ или убежищ, расположенных в непосредственной близости от зданий. Оповещение населения должно проводиться в минимально короткие сроки по локальной системе оповещения.

2. Население, проживающее в зоне №1, должно быть обеспечено средствами индивидуальной защиты.

3. В зоне №2 обязательное укрытие должно осуществляться в непосредственной близости от границ зоны №1. В более удаленных районах может проводиться как укрытие населения, так и общая экстренная эвакуация, когда для этого имеются определенные условия.

4. Средства индивидуальной защиты, в том числе и простейшие, должны использоваться при невозможности защиты населения другими способами или в комплексе с ними во всей зоне загрязнения.

5. Меры по защите должны приниматься до подхода загрязненного воздуха к объекту.

6. Нанесение обстановки на карту (схему) зоны заражения.

При аварии (разрушении) объектов с АХОВ условные обозначения наносятся на карту (план, схему) в следующей последовательности:

1) точкой синего цвета отмечается место аварии, проводится ось в направлении распространения облака зараженного воздуха;

2) циркулем с раствором равным Г (в масштабе карты, схемы) на оси следа откладывают глубину зоны возможного заражения АХОВ;

3) синим цветом наносится зона возможного заражения в виде окружности, полуокружности или сектора, в зависимости от скорости ветра в приземном слое воздуха;

4) зона возможного химического заражения штрихуется желтым цветом;

5) возле места аварии синим цветом делается поясняющая надпись. В ее числителе - тип и количество выброшенного АХОВ, в знаменателе - время и дата аварии.

Зона фактического заражения, имеющая форму эллипса, включается в зону возможного заражения. Она при прогнозировании обычно не наносится. Ее фактическое положение устанавливается по данным химической разведки.



Заключение

Проанализировав основные методики, можно сделать вывод, что во всех цитируемых методиках учитывается необходимость совместить оперативность и универсальность как способности методов работать во всех диапазонах реальных условий.

Таким образом, руководители работ по определению зон защитных мероприятий отдают предпочтение более простым, с технической точки зрения, моделям /1-3/, но позволяющим получить практически такие же по точности значения ЗЗМ, как и более сложные модели /4,6,7/.

Поскольку до настоящего времени не проведена верификация существующих методик определения зон возможного заражения, для проведения такой верификации можно было бы создать постоянно пополняемую базу данных со статистикой последствий аварий на химически опасных объектах в форме, удобной для математических расчетов по существующим методикам. За пределами нашей работы остался анализ методик расчётов при ЧС, связанных с применением химического оружия в ходе военных конфликтов. Эта тема заслуживает отдельного изучения и выходит за рамки нашего исследования.



Литература

Федеральные законы:

1. Федеральный закон от 21.12.1994 ФЗ-68 «О защите населения и территорий от ЧС природного и техногенного характера».

2. Федеральный закон от 21.07.1997 ФЗ-116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

3. Федеральный закон от 12.02.1998 ФЗ-28 «О гражданской обороне».

Научно-методическая литература:

1. Методика выявления и оценки химической обстановки при разрушении (аварии) объектов, содержащих СДЯВ. М: ГВШС,1989.

2. Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях)на химически опасных объектах и транспорте. РД-52.04.253-90. М. Штаб ГО СССР. Госкомитет СССР по гидрометеорологии,1990.

3. Методическое пособие по прогнозированию и оценке химической обстановки в чрезвычайных ситуациях. ВНИИ ГОЧС. М.1993.

4. Методика определения площади ЗЗМ, устанавливаемой вокруг ОХУХО. М. МО РФ, 1999.

5. Методика прогноза и оценки химической обстановки при выбросах (выливах) АХОВ (для аммиака) с учетом специфики Москвы. Ассоциация «Содействие защите населения» (АСЗН). М:, 1999.

6. Методика оценки последствий химических аварий (Методика «Токси», Вторая редакция). М, НТЦ «Промышленная безопасность», 1999.

7. Методика оценки последствий химических аварий (Методика «Токси», редакция 3.1). М, ФГУП НТЦ «Промышленная безопасность», 2005.

8. «Порядок расчета рассеивания газообразных веществ в атмосфере» ОНД-86. Государственный комитет СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды. 1986

Учебная литература:

1. М. В. Графкина и др. «Безопасность жизнедеятельности». Учебник. М. Изд-во «Прогресс» -2015 - 604с.

2. Л.А.Михайлов и др. «Чрезвычайные ситуации природного, техногенного и социального характера». Учебник для ВУЗов силовых структур. М. Изд-во «Пресс»- 2015- 233с.

3. В. И. Юрков и др. «Чрезвычайные ситуации. Защита населения и территорий» учебник для учебных заведений МЧС России. СПб. Изд-во «Спектр» -2018-361 с.

Размещено на Allbest.ru

...