Определяем глубину прогнозируемой зоны распространения облака зараженного воздуха (Гр, км) по формуле

Безопасность в чрезвычайных ситуациях

Прогнозирование и оценка обстановки на предприятии при аварии на химически опасных промышленных предприятиях и на транспорте

Вводная часть

Объект хозяйственной деятельности, при аварии на котором и при разрушении которого могут произойти выбросы в окружающую среду аварийно химически опасных веществ (АХОВ), в результате чего могут произойти массовые поражения людей, животных и растений, называют химически опасным объектом (ХОО).

Проблема промышленной безопасности значительно обострилась с появлением крупномасштабных химических производств в первой половине нашего века.

Основу химической промышленности составили производства непрерывного цикла, производительность которых не имеет, по существу, естественных ограничений. Постоянный рост производительности обусловлен значительными экономическими преимуществами крупных установок. Как следствие, возрастает содержание опасных веществ в технологических аппаратах, что сопровождается возникновением опасностей катастрофических пожаров, взрывов, токсических выбросов и других разрушительных явлений. Безопасность функционирования химически опасных объектов (ХОО) зависит от многих факторов: физико-химических свойств сырья, полупродуктов и продуктов, от характера технологического процесса, от конструкции и надежности оборудования, условий хранения и транспортирования химических веществ, состояния контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации, эффективности средств противоаварийной защиты и т. д. Кроме того, безопасность производства, использования, хранения и перевозок ОХВ в значительной степени зависит от уровня организации профилактической работы, своевременности и качества планово-предупредительных ремонтных работ, подготовленности и практических навыков персонала, системы надзора за состоянием технических средств противоаварийной защиты. Наличие такого количества факторов, от которых зависит безопасность функционирования ХОО, делает эту проблему крайне сложной. Как показывает анализ причин крупных аварий, сопровождаемых выбросом (утечкой) ОХВ, на сегодня нельзя исключить возможность возникновения аварий.

К ХОО относят:

– предприятия химической и нефтеперерабатывающей промышленности;

– пищевой, мясомолочной промышленности, хладокомбинаты, продовольственные базы, имеющие холодильные установки, в которых в качестве хладагента используется аммиак;

– очистные сооружения, использующие в качестве дезинфицирующего вещества хлор;

– железнодорожные станции, имеющие пути отстоя подвижного состава с сильнодействующими ядовитыми веществами, а также станции, где производят погрузку и выгрузку СДЯВ;

– склады и базы с запасом химического оружия или ядохимикатов и других веществ для дезинфекции, дезинсекции и дератизации;

– газопроводы.

Опасные химические вещества хранятся и транспортируются в специальных герметически закрытых резервуарах, танках, цистернах и др. При этом в зависимости от условий хранения они могут быть в газообразном, жидком и твердом агрегатном состоянии. При аварии выброс газообразного вещества ведет к очень быстрому заражению воздуха. При разливе жидких ОХВ происходит их испарение и последующее заражение атмосферы. При взрывах твердые и жидкие вещества распыляются в воздухе, образуя твердые (дым) и жидкие (туман) аэрозоли. Все ОХВ, заражающие воздух, проникают в организм через органы дыхания (ингаляционный путь). Многие могут вызвать поражения путем проникновения через незащищенные кожные покровы (перекутанные поражения), а также через рот (пероральные поражения при употреблении зараженной воды и пищи). При авариях на ХОО наиболее вероятны массовые ингаляционные поражения.

Не менее трети всех предприятий мира имеет дело с химическими веществами – производит их или использует в своих технологических процессах. Аварий не избежать. В мире ежедневно происходит порядка 20 аварий с выбросом ОХВ из-за выхода из строя устаревшего оборудования и отсутствия систем слежения за безопасностью, и особенно это касается военных объектов. И хотя подобные аварии почти всегда немедленно локализуют, известны случаи с огромным количеством человеческих жертв и непоправимым ущербом окружающей среде: это, конечно, выброс метилизоцианата на заводе фирмы «Юнион Карбайд» в Бхопале (Индия) в 1984 году, когда погибло около 3000 человек и пострадало 200 тыс, авария на химическом предприятии в Италии в 1976 году, когда территория площадью 18 км² была полностью заражена диоксином, железнодорожная авария в Ярославле с разливом гептила в 1988 г, на ликвидацию последствий которой было задействовано 2000 человек.

Таким образом становится ясно, что так или иначе всех нас касается проблема химической безопасности, и чтобы хоть как-то защитить себя, необходимо помнить хотя бы самые элементарные сведения об основных ОХВ (хлор, аммиак, синильная кислота и др.) и иметь понятие, какую помощь оказывать пострадавшему при отравлении.

 

Хлор

Хлор(Cl) – зеленовато желтый газ с резким удушающим запахом. Плохо растворяется в воде, хорошо – в некоторых органических растворителях. В практических условиях растворимость хлора в воде незначительна и составляет 3 кг на 1 т воды. При обычном давлении сжижается при температуре – 34°С, образуя маслянистую жидкость желтовато зелёного цвета, затвердевающую при минус 101°С. Твёрдый хлор это бледно жёлтые кристаллы. Под давлением хлор сжижается уже при обычных температурах. Температура кипения сжиженного хлора –34,1°С, следовательно, даже зимой хлор находится в газообразном состоянии. При испарении образует с водяными парами белый туман. Один килограмм жидкого хлора дает 0,315 м3 газа.
Хорошо адсорбируется активным углём. Химически очень активен.

Негорюч, но пожароопасен, поддерживает горение многих органических веществ. В смеси с водородом взрывоопасен. При нагревании ёмкости взрывается.

По физиологическому действию на организм хлор относится к группе веществ удушающего действия. В момент контакта он оказывает сильное раздражающее действие на слизистую оболочку дыхательных путей и глаза. Признаки поражения наступают сразу после воздействия, поэтому хлор является быстродействующим АХОВ. Проникая в глубокие дыхательные пути, хлор разрушает лёгочную ткань, вызывая отёк лёгких.
В зависимости от концентрации (токсодозы) хлора степень тяжести отравления может быть различной.
При воздействии хлора уже в незначительных концентрациях наблюдается покраснение коньюктивы глаз, мягкого нёба и глотки, а также бронхит, лёгкая одышка, охриплость, чувство сдавливания в груди.
Пребывание в атмосфере, содержащей хлор в концентрациях 1,5–2 г/м3, сопровождается появлением болевых ощущений в верхних дыхательных путях, жжением и болью за грудиной (чувство сильного сдавливания в груди), жжением и резью в глазах, слезотечением, мучительным сухим кашлем. Через 2–4 ч появляются признаки отёка лёгких. Увеличивается одышка, учащается пульс, начинается отделение пенистой жёлтоватой или красноватой мокроты.
Воздействие высоких концентраций хлора в течение 10–15 мин может привести к развитию химического ожога лёгких и смерти. При вдыхании хлора в очень высоких концентрациях смерть наступает в течение нескольких минут из за паралича дыхательного центра.
Предельно допустимая концентрация хлора в воздухе рабочей зоны производственного помещения составляет 1 мг/м3, однако человек начинает ощущать хлор в атмосферном воздухе при превышении концентрации 3 мг/м3. Следовательно, если чувствуется резкий удушливый запах хлора, то работать без средств защиты уже опасно. Раздражающее действие возникает при концентрации около 10 мг/м3. Воздействие 100–200 мг/м3 хлора в течение 30–60 минут опасно для жизни.
Предельно допустимая концентрация хлора в атмосферном воздухе населённых пунктов равна: среднесуточная 0,03 мг/м3; максимальная разовая 0,1 мг/м3.

При разрушении емкости происходит бурное (в зависимости от давления) испарение хлора. Доля мгновенно испарившегося хлора зависит от температуры хранящегося жидкого хлора. Чем выше его температура, тем большая доля хлора практически мгновенно испаряется при аварийном выбросе (20% при 20°С и 30% при 40°С). При этом образуется так называемое первичное облако с концентрациями, значительно превышающими смертельные концентрации. Продолжительность поражающего действия первичного облака хлора на небольших удалениях оnместа аварии будет составлять от нескольких десятков секунд до нескольких минут.
Вторичное облако, образующееся при испарении хлора с площади розлива, характеризуется концентрацией этого вещества в нем на 2–3 порядка ниже, чем в первичном облаке. Однако продолжительность действия в этом облаке хлора значительно больше и определяется временем испарения разливающейся жидкости. Испарение идет за счет тепла поддона или подстилающей поверхности, а также окружающего воздуха. Время испарения зависит от количества вещества, характера разлива: в поддон или свободно (в обваловку) и от метеорологических условий. Испарение может длиться несколько часов и даже суток.

Газообразный хлор в 2,5 раза тяжелее воздуха, поэтому облако хлора перемещается по направлению ветра близко к земле. Обладает хорошей проникающей способностью в негерметичные сооружения. Может скапливаться в низких участках местности, подвалах домов, колодцах, тоннелях и защитных сооружениях, не оборудованных в противохимическом отношении.

Расчетная часть

Расчетная часть выполнена по методическим указаниям к расчетно-графической работе «Прогнозирование и оценка обстановки на объекте хозяйственной деятельности при аварии на химически опасных промышленных предприятиях и на транспорте»

Исходные данные:

 

Тип ОХВ – Хлор;

Количество вылившегося ОХВ, Q(T) = 1;

Характер разлива – обваловка;

Высота обваловки (поддона), Н(м) – 1;

Расстояние от места аварии до предприятия Rо (км) – 1;

Температура воздуха Тв (гр, С) – +20;

Скорость ветра Vв (м/c) – 2;

Состояние атмосферы – Инв.;

Количество работающих на предприятии (чел) – 120;

Обеспеченность противогазами (%) – 90;

Характер местности L, км – открытая;

 

Проведем расчет оценки химической обстановки на территории предприятия по следующим данным:

Определяем глубину прогнозируемой зоны распространения облака зараженного воздуха (Гр, км) по формуле

;

где Гт – табличное значение глубины зоны, определяется по таблице 1 для условий: открытая местность, емкость обвалована, скорость ветра М = 2 м/с, температура воздуха +20С.

Гт = 4,65км;

С учетом температуры воздуха +20 гр, С :

Гт = 4,65+4,65*0,05 = 4,88 (км)

Кв – поправочный коэффициент на ветер (таблица 2).

Кв = 0,6;

Ксх – коэффициент, уменьшения глубины распространения облака при выливе в поддон ( при условии хранения ОХВ в обвалованных емкостях) и по таблице №3 с учетом высоты обваловки, Н, м. Для обвалованной емкости высотой в метр Ксх = 2.1.

Ксх = 2.1;

Гзм – величина, на которую уменьшается глубина распространения облака ОХВ на закрытой области (ЗМ) (городские, сельские строения, лесной массив), км.

;

где L – длина закрытой местности на оси следа облака ОХВ, км, в границах глубины, на которую распространялось бы облако на открытой местности;

Кзм – коэффициент уменьшения глубины распространения облака ОХВ (таблица 4).

Кзм = 1;

Гзм = 2 – 2/1 = 0;

Гр = 4,88 * 0,6/2,1 – 0 = 3,57 (км);

 

Найдем глубину переноса воздушных масс (Гп, км) за 4 часа

;

где W – скорость переноса воздушных масс (таблица 5) при заданной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха (СВУВ), км/час

W = 10 км/ч;

Гп = 4*10 = 40(км);

Рассчитаем фактическую прогнозируемую зону заражения

;

Гпзхз = min(40; 1,36) = 1,36 (км);