Аварии с выбросом (угрозой выброса) аварийно химически опасных веществ

АВАРИИ С ВЫБРОСОМ (УГРОЗОЙ ВЫБРОСА) АВАРИЙНО ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯАВАРИЙНО ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ И ХИМИЧЕСКИОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ ЭКОНОМИКИОпасное химическое вещество (ОХВ) - химическое вещество, прямое или опосредованное действие которого на человека может вызвать острые и хронические заболевания людей или их гибель.Аварийно химически опасное вещество (АХОВ) - ОХВ, приме­няемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (выливе) которого может произойти заражение окружаю­щей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсо-дозах).^ АХОВ ингаляционного действия (АХОВИД) - аварийно хими­чески опасное вещество, при выбросе (выливе) которого могут про­изойти массовые поражения людей ингаляционным путем. Из всех опасных химических веществ, используемых в настоя­щее время в промышленности (более 600 тысяч наименований), только немногим более 100 можно отнести к АХОВ, 34 из которых получили наибольшее распространение. Способность любого аварийно химически опасного вещества легко переходить в окружающую среду и вызывать массовые пора­жения определяется его основными физико-химическими и токси­ческими свойствами. Наибольшее значение из физико-химических свойств имеют агрегатное состояние, растворимость, плотность, летучесть, температура кипения, гидролиз, давление насыщенных паров, коэффициент диффузии, теплота испарения, температура замерзания, вязкость, коррозионная активность, температура вспышки и температура воспламенения и др. Основные физико-химические характеристики наиболее распро­страненных АХОВ приведены в табл. 1.4. Механизм токсического действия АХОВ заключается в следую­щем. Внутри человеческого организма, а также между ним и внеш­ней средой, происходит интенсивный обмен веществ. Наиболее важная роль в этом обмене принадлежит ферментам - • химическим (биохимическим) веществам или соединениям, способным управ­лять химическими и биологическими реакциями в организме. Токсичность тех или иных АХОВ заключается в химическом взаимодействии между ними и ферментами, которое приводит к торможению или прекращению ряда жизненных функций организ­ма. Полное подавление тех или иных ферментных систем вызывает общее поражение организма, а в некоторых случаях его гибель. Для оценки токсичности АХОВ используют ряд характеристик, основными из которых являются: концентрация и токсическая доза.Концентрация - количество вещества (АХОВ) в единице объе­ма, массы (мг/л, г/кг, г/м3 и т.д.).^ Пороговая концентрация- это минимальная концентрация, ко­торая может вызвать ощутимый физиологический эффект. При этом пораженные ощущают лишь первичные признаки поражения и сохраняют работоспособность.^ Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны - концентрация вредного вещества в воздухе, которая при ежедневной работе в течение 8 часов в день (41 часа в неделю) за время всего стажа работы не может вызвать заболеваний или от­клонений состояния здоровья работающих, обнаруживаемых со­временными методами исследований в процессе работы или в от­даленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.^ Средняя смертельная концентрация в воздухе - концентрация вещества в воздухе, вызывающая гибель 50% пораженных при 2-, 4-часовом ингаляционном воздействии.^ Токсическая доза это количество вещества, вызывающее опре­деленный токсический эффект. Токсическая доза принимается равной: при ингаляционных поражениях - произведению средней по времени концентрации АХОВ в воздухе на время ингаляционного поступления в организм. Измеряется в г- мин/м3,г-с/м3,мг-мин/ли т.д.; при кожно-резорбтивных поражениях - массе АХОВ, вызываю­щей определенный эффект поражения при попадании на кожу. Еди­ницы измерения - мг/см", г/м", кг/см" и т.д. Для характеристики токсичности веществ при их попадании в организм человека ингаляционным путем выделяют следующие токсодозы: средняя смертельная токсодоза (ЬСт50) - приводит к смертель­ному исходу 50 % пораженных; средняя, выводящая токсодоза (1С150) - приводит к выходу из строя 50 % пораженных; средняя пороговая токсодоза (РС150) - вызывает начальные сим­птомы поражения у 50 % пораженных; средняя смертельная доза при введении в желудок - приводит к гибели 50% пораженных при однократном введении в желудок (мг/кг). Для оценки степени токсичности АХОВ кожно-резорбтивного действия используют значения средней смертельной токсодозы (ЬВ50), средней выводящей из строя токсодозы (ГО50) и средней пороговой токсодозы (РВ5о)- Единицы измерения - г/чел, мг/чел, мл/кг и т.д. Средняя смертельная доза при однократном нанесении на кожу приводит к гибели 50 % пораженных. Классификация аварийно химически опасных веществ осуществ­ляется: по степени воздействия на организм человека (табл. 1.5); по преимущественному синдрому, складывающемуся при ост­рой интоксикации (табл. 1.6); по основным физико-химическим свойствам и условиям хране­ния (табл. 1.7); по тяжести воздействия на основании учета нескольких важней­ших факторов (табл. 1.8); по способности к горению.Таблица 1.4^ Физико-химические свойства наиболее распространенных АХОВ Наименование показателя Аммиак Гидразин Диоксин Окись углерода Окись этилена Серо­углерод Сернистый ангидрид Фосген Хлор Цианистый водород Агрегатное состояние (при н.у.) газ жидкость твердое тело газ жидкость жидкость газ жид­кость газ жид­кость Молекулярный вес, г Плотность, кг/м3 17,03 682 32,05 1003 320 28,01 968 44,05 887 76,14 1263 64,02 1460 98,92 1376 70,91 1557 27,03 699 Плотность пара, кг/м3 (при н.у) 0,71 1,33 13,3 1,16 1,83 3,17 2,66 1,43 3,16 1,12 Температура кипения, ^С -33,4 113,5 - -191,5 10,7 46,3 -10,1 8,2 -34,6 25,6 Температур а плавления , °С — 2 305 -207 -111,3 — -72,7 -104 -100,1 - 13,3 Удельная теплота испарения, кДк/кг: при температуре 2СРС, при температуре кипения 1190,7 1236,5 373,3 554,2 377,8 361,3 231,6 253,6 978.6 1374 1072 - 216 568 357 415 239 289 882 Удельная теплоемкость, кДж/кг град: при температуре 2СРС, при температуре кипения 4,78 3,10 . 1,04 1,1 099 1,45 1,35 0.88 2,60 4,41 3,10 - 1,04 1,1 0,97 1,32 1,01 0,95 2,60 Явление насыщенных паров при температуре 20 °С, Па 85,46 81 - 1013 1417 396 3373 1559 6906 827 Растворимость: в воде, в других растворителях   нераств. 3,5  нераств. 22,8 разлаг. 0,729 00 спирт, эфир спирт дихлор-бензол спирт спирт, эфир спирт, эфир спирт бензол, эфир, укс. к-та 4-ХЛО- ристый угле­род спирт, эфир Примечание: 1. Растворимость приведена а количествах вещества насыщающих 100 грамм растворителя, для твердых и жидких веществ – в граммах, для газов – см 3. 2. Знак «» означает неограниченную растворимость.^ Таблица 1.5Классификация АХОВ по степени воздействия на организм человека Показатель Нормы для класса опасности 1 2 3 4 Предельно допустимая концентрация вред­ных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м менее 0,1 0,1-1,0 1,1-10,0 более 10,0 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 3,0 Зона острого действия менее 6,0 6,0-18,0 18,1-54,0 более 54,0 Зона хронического действия более 10,0 10,0-5,0 4,9-2,5 менее 2,5 Примечание: Коэффициент возможности ингаляционного отравления равен отношению максимально допустимой концентрации вредного вещества в воздухе при 20°С к средней смертельной концентрации вещества для мышей при двухчасовом воздействии. Зона острого действия - это отношение средней смертельной концентрации АХОВ к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма. Зона хронического действия - это отношение минимальнойпороговой концентрации, вызывающей изменения биологическихпоказателей на уровне целостного организма к минимальной (пороговой)концентрации, вызывающей вредное действие.Таблица!. 6Классификация АХОВ по преимущественному синдрому, складывающемуся при острой интоксикации № п/п Наименование группы Характер действия Наименование АХОВ 1 Вещества с пре- имущественно удушающим действием Воздействуют на дыхательные пути человека Хлор, фосген, хлорпикрин 2 Вещества преимущественно общеядовитого действия Нарушают энергетический обмен Окись углерода, цианистый водород 3 Вещества, обладающие удушающим и общеядовитым действием Вызывают отек легких при ингаляционном в содействии и нарушают энергетический обмен при резорбции Амил, акрилонитрил, азотная кислота, окислы азота, сернистый ангидрид, фтористый водород 4 Нейротропные яды Действуют на генерацию, проведение и передачу нервного импульса Сероуглерод, тетраэтил-свинец, фосфор органические соединения. 5 Вещества, обладающие удушающими нейтронным действием Вызывают токсический отек легких, на фоне которого формируется тяжелое поражение нервной системы Аммиак, гептил, гидразин и др. 6 Метаболические яды Нарушают процессы метаболизма вещества в организме Окись этилена, дихлор­этан 7 Вещества, нарушающие обмен веществ Вызывают заболевания с чрезвычайно вялым течением и нарушают обмен веществ Диоксин, полихлори-эованные бензфураны, галогенизированные ароматические соединения и др. Таблица!. 7Классификация АХОВ по основным физико-химическим свойствам и условиям хранения Груп­па Характеристики Типичные представители 1 Жидкие летучие, хранимые в емкостях под давлением (сжа­тые и сжиженные газы) Хлор, аммиак, сероводород, фосген и др. 2 Жидкие летучие, хранимые в емкостях без давления Синильная кислота, нитрил акриловой кислоты, тетраэтилсвинец, дифосген, хлорпикрин и др. 3 Дымящие кислоты Серная (р>1,87), азотная (р>1,4), соляная (р>1,15)и др. 4 Сыпучие и твердые нелетучие при хранении до 40°С Сулема, фосфор желтый, мышьяковый ангидрид и др. 5 Сыпучие и твердые летучие при хранении до 40° С Соли синильной кислоты, меркураны и др. Таблица 1.8Классификация АХОВ по тяжести воздействия на основании учета нескольких факторов Признак Наименование АХОВ Хлор Аммиак Иприт Диоксин Способность к рассеиванию 2 2 0 0 Стойкость 1 1 2 2 Промышленное значение 4 4 0 0 Способ попадания в организм 2 2 1 1 Степень токсичности 4 0 8 К Соотношение числа пострадавших к 1 1 2 2 числу погибших Отложенные эффекты 0 0 2 2 И ТОГО: 14 10 15 15 Примечание: Максимальное значение тяжести воздействия каждого фактора (признака) оценивается: 8 баллов – для степени токсичности; 4 балла – для промышленного использования; 2 балла – для остальных факторов. Значительная часть АХОВ является легковоспламеняющимися и взрывоопасными веществами, что часто приводит к возникнове­нию пожаров и взрывов в случае разрушений емкостей, а также образованию в результате горения новых токсических соединений. По способности к горению все АХОВ делятся на группы: негорючие (фосген, диоксин и др.). Вещества данной группы не горят в условиях нагревания до 900°С и концентрации кислорода до 21 %; негорючие пожароопасные вещества (хлор, азотная кислота, фтористый водород, окись углерода, сернистый ангидрид, хлор­пикрин и др. термически нестойкие вещества, ряд сжиженных и сжатых газов), которые не горят в условиях нагревания до 900°С и концентрации кислорода до 21%, но разлагаются с выделением горючих паров; трудногорючие вещества (сжиженный аммиак, цианистый во­дород и др.), способные возгораться только при действии источ­ника огня; горючие вещества (акрилонитрил, амил, газообразный аммиак, гептил, гидразин, дихлорэтан, сероуглерод, тертраэтилсвинец, окислы азота и т.д.), способные к самовозгоранию и горению даже после удаления источника огня.^ Химически опасный объект (ХОО) - это объект, на котором хра­нят, перерабатывают, используют или транспортируют ОХВ, при аварии или разрушении которого могут произойти гибель или хи­мическое поражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также химическое заражение окружающей природной среды.^ К химически опасным объектам относятся: заводы и комбинаты химических отраслей промышленности, а также отдельные установки (агрегаты) и цеха, производящие и по­требляющие АХОВ; заводы (комплексы) по переработке нефтегазового сырья; производства других отраслей промышленности, использующие АХОВ (целлюлозно-бумажной, текстильной, металлургической, пищевой и др.); железнодорожные станции, порты, терминалы и склады на ко­нечных (промежуточных) пунктах перемещения АХОВ; транспортные средства (контейнеры и наливные поезда, авто­цистерны, речные и морские танкеры, трубопроводы и т.д.). При этом АХОВ могут быть как исходным сырьем, так проме­жуточными и конечными продуктами промышленного про­изводства. АХОВ на предприятии могут находиться в технологических линиях, хранилищах и базисных складах. Сжиженные АХОВ на объектах экономики содержатся в стан­дартных емкостных элементах. Это могут быть алюминиевые, же­лезобетонные, стальные или комбинированные резервуары, в ко­торых поддерживаются условия, соответствующие заданному режиму хранения. Наземные резервуары на складах располагаются, как правило, группами с одним резервным резервуаром на группу. Вокруг каж­дой группы резервуаров по периметру предусматривается замкну­тое обвалование или ограждающая стенка. У некоторых отдельно стоящих больших резервуаров могут быть поддоны или подзем­ные железобетонные резервуары. Твердые АХОВ хранят в специальных помещениях или на от­крытых площадках под навесами. На близкие расстояния АХОВ перевозят автотранспортом в бал­лонах, контейнерах (бочках) или автоцистернах. Из широкого сортамента баллонов средней емкости для хране­ния и перевозки жидких АХОВ наиболее часто используются бал­лоны емкостью от 0,016 до 0,05 м3. Емкость контейнеров (бочек) варьируете пределах от 0,1 до 0,8 м3. Автоцистерны используются в основном для перевозки аммиака, хлора, амила и гептила. Стан­дартный аммиаковоз имеет грузоподъемность 3,2; 10 и 16т. Жидкий хлор транспортируют в автоцистернах вместимостью до 20 т, амил - до 40 т, гептил - до 30 т. По железной дороге АХОВ перевозят в баллонах, контейнерах (бочках) и цистернах. Баллоны перевозятся, как правило, в крытых вагонах, а контей­неры (бочки) - на открытых платформах, в полувагонах и в уни­версальных контейнерах МПС. В крытом вагоне баллоны разме­щены рядами в горизонтальном положении до 250 штук. В открытом полувагоне контейнеры устанавливают в вертикаль­ном положении рядами (до 3 рядов) по 13 контейнеров в каждом ряду. На открытой платформе контейнеры перевозят в горизон­тальном положении (до 15 штук). Железнодорожные цистерны для перевозки АХОВ могут иметь объем котла от 10 до 140 м3 грузоподъемностью от 5 до 120 т. Водным транспортом большинство АХОВ перевозится в бал­лонах и контейнерах (бочках), однако ряд судов оборудован спе­циальными резервуарами (танками) вместимостью до 10 000 тонн. В Российской Федерации успешно функционирует аммиакопро-вод Тольятти-Одесса общей протяженностью 2424 км, диаметр 0,35 м, пропускная способность 2,5 млн.т/год. Трасса разбита на 334 поста секционирования и имеет 30 раздаточных станций с мощно­стью по отгрузке до 200 т/сутки. При авариях на ХОО в зону химического заражения могут по­пасть обширные территории с большим количеством проживаю­щего на них населения. Если более 10% населения административ­но-территориальной единицы (АТЕ) России по прогнозу попадает в зону возможного химического заражения, то такая АТЕ считает­ся химически опасной. При этом зоной химического заражения яв­ляется территория, в пределах которой распространены или куда привнесены ОХВ в концентрациях или количествах, создающих опасность для жизни и здоровья людей, сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени. Классификация объектов экономики и АТЕ по химической опас­ности проводится на основании методических рекомендаций и кри­териев, приведенных в табл. 1.11. В связи с возможностью выброса (вылива) АХОВ на потенци­ально опасном объекте экономики для предотвращения или умень­шения влияния вредных факторов функционирования объекта на людей, сельскохозяйственных животных и растения, а также на окружающую природную среду вокруг объекта устанавливается санитарно-защитная зона (СЗЗ).^ Критерии для классификации АТЕ и объектов экономики по химической опасности Таблица 1.11АТЕ и объектов экономики по опасности Класси-фицируемый Определение классификации объектов Критерий (пока­затель) для отне­сения объекта и АТЕ к Численное значение критерия степени химической опасности по категориям химической опасности объект I II III IV химически опасным Объект ХОО экономики - Количество экономики это объект экономики, населения, попа- при разру­шении (аварии) которого могут произойти массо­вые поражения людей, сельскохо- дающего в зону возможного химического заражения (ВХЗ) АХОВ Более 75 тыс. чел. От 40 до 7 тыс. чел. Менее 40 тыс. чел. Зона ВХЗ не выходит за пределы объекта и его СЗЗ зяйственных животных и растений АХОВ АТЕ Химически опасная Количество АТЕ - АТЕ, более 10% насе­ления которой населения (доля территорий) в зоне ВХЗ АХОВ Более 50% От 30 до 50% От 10 до 30% могут оказаться в зоне ВХЗ при авариях на ХОО Примечание. 1. Зона возможного химического заражения (ВХЗ) - это площадь круга с радиусом, равным глубине зоны с пороговой токсодозой. 2. Для городов и городских районов степень химической опасности оценивается по доле территории, попадающей в зону ВХЗ, допуская при этом что население распределено равномерно по площади. 3. Определение глубины зоны с пороговой токсодозой задается следующими метеоусловиями: инверсия, скорость ветра I м/с, температура воздуха 20° С, направление ветра равновероятное от 0 до 360°.^ 2. ОСОБЕННОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ АВАРИЙ НА ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ОБЪЕКТАХТеоретически любое химическое вещество может находиться в 3-фазовых состояниях: жидкость, газ (пар) и твердое состояние. Взаимосвязь между этими фазовыми состояниями отражается на диаграмме фазового состояния (рис. 1.4). Твердая Жидкая Газовая фаза фаза фазаКритическое давление Ркр С А В паровая фаза Т пл Т кр температураРис. 1.4. Диаграмма фазового состояния: Тдп - температура плавления, Ткр - «критическая» температура, Р - «критическое» давление Кривые фазового равновесия показывают: А-В - соотношение между давлением пара и температурой для твердой фазы; В-С - соотношение между давлением пара и температурой для жидкой фазы; точка С - соответствует «критической» температуре: Ткр - «кри­тическая» температура; Ркр - «критическое» давление. При температуре больше Т„ вещество может находиться толь­ко в газообразном состоянии. Газовая фаза имеет подфазу, имену­емую паровой. В зависимости от соотношения критической температуры, тем­пературы внешней среды и условий хранения все АХОВ можно разделить на 4 основные группы. I группа. Вещества (рис.1.5,а), имеющие критическую темпера­туру намного ниже температуры окружающей среды (метан, кис­лород, этилен и др.). Вещества данной группы в больших количе­ствах хранятся на объектах экономики при температурах ниже критических. При разгерметизации емкостей с жидкостями данной категории незначительная часть жидкости (около 5 %) «мгновен­но» испарится за счет тепла поддона и окружающей среды, обра­зуя первичное облако паров АХОВ. Оставшаяся часть жидкости перейдет в режим стационарного кипения. Скорость кипения (скорость образования вторичного облака) является функцией подвода тепла от окружающей среды и некото­рых физико-химических свойств АХОВ. Наиболее опасные источники поражающих факторов в данном случае - вторичное облако паров АХОВ, а в некоторых случаях - пожары и взрывы. а) первая группаТ кр Т кр Т окр.ср. Т 0Сб) вторая группа Т хр.2 Т хр.1 Т кип Т окр.ср. Т кр Т 0С в) третья группа Т хрТ окр.ср. Т кип Т кр Т 0С г) четвертая группаТ хр Т окр.ср. Т кип Т кр Т 0СРис. 1.5. Основные группы АХОВ в зависимости от диаграммы их фазового состояния и температуры окружающей среды: Т хр, Т окр.ср., Т кр, Т кип - температуры хранения, окружающей среды, критическая и кипения соответственно. В случае разгерметизации емкостей с данной группой АХОВ, хранящихся в газообразном состоянии, практически все содержи­мое емкости образует первичное облако. Опасность поражающе­го действия первичного облака в данном случае зависит не только от типа, количества, физико-химических и токсических характери­стик АХОВ, но и от степени разрушения емкостей и метеоусловий. Наиболее опасные поражающие факторы в данном случае - пер­вичное облако паров АХОВ, а в некоторых случаях - пожары и взрывы. II группа. Вещества (рис. 1.5,6) у которых критическая темпера­тура выше, а температура кипения ниже температуры окружаю­щей среды (аммиак, хлор и др.). Пр