Тема 1.2. Последствия ЧС на химически опасных объектах

Изучаемые вопросы:

1. Определение и общая характеристика химически опасных объектов (ХОО)
2. Наиболее распространенные АХОВ.
3. Очаг химического поражения (ОчХП)
4. Комплекс работ, проводимых службами ГОЧС в очаге химического поражения.

1. Определение и общая характеристика химически опасных объектов (ХОО)
ОЭ химической и нефтехимической промышленности характе­ризуются огромным количеством самых разнообразных пожаро- и взрывоопасных процессов, а применяемые вещества с высокой токсичностью нарушают обычный состав атмосферного воздуха [2,17,22,26,27,30,46].
Воздух играет важнейшую роль для обмена веществ в живом организме. Человек не может прожить без воздуха более несколь­ких минут.
Воздух представляет собой смесь газов, изменяющуюся с вы­сотой от поверхности Земли (табл. 4.1).

Таблица 1.1
Процентный состав атмосферного воздуха (основные компоненты)

Кроме того, в состав воздуха входят углекислый газ, окись уг­лерода, инертные газы, большое число веществ природного и ан­тропогенного происхождения (водяные пары, пыль, химические и органические вещества в виде пара или аэрозолей).
Качественный и количественный состав атмосферы постоянно меняется, что может стать предпосылкой к развитию ЧС. Аэрозоли могут находиться в твердой или жидкой дисперсной фазе. Размеры частиц примесей могут постоянно меняться, перемещаться и осе­дать на разнообразные поверхности. На аэрозолях часто адсорбируются газо- и парообразные химические вещества, а твердые части­цы могут растворяться в каплях аэрозоля.
Воздух является окисляющей средой. Например, если бы со­держание кислорода в атмосфере было не 21, а 25%, то это приве­ло бы к возгоранию дерева даже под проливным дождем и все растения на Земле были бы давно уничтожены! А при 10%-ном содержании кислорода в атмосфере не смогли бы гореть даже со­вершенно сухие дрова.
Посторонние примеси в атмосфере сокращают доступ ультра­фиолетовых лучей и образуют ядра для конденсации водяных па­ров или замерзания атмосферной влаги, что приводит к образова­нию дымки, пелены, тумана или дождя в данном районе.
Многие химические процессы протекают при высоких темпера­турах и давлениях, с использованием большого количества взрыво- и пожароопасных веществ. Даже незначительные изменения пара­метров технологического процесса могут привести к резкому изме­нению скорости реакций или развитию побочных процессов — с по­следующим взрывом в аппаратуре, коммуникациях или помещении.
Поэтому неукоснительное выполнение мер безопасности, со­блюдение технологического процесса и режимов работы, а также грамотная эксплуатация оборудования имеют особенно важное значение.
Применяемые в химической и нефтехимической промышлен­ности автоматические системы защиты предназначены для:
1. вывода из предаварийного состояния опасных технологи­ческих процессов при выходе параметров за пределы допус­тимого (по температуре, давлению, скорости);
2. обнаружения загазованности помещений и включения ава­рийной сигнализации;
3. безаварийной остановки отдельных агрегатов или всего про­изводства при внезапном прекращении подачи энергии, инертного газа, сжатого воздуха, воды;
4. сигнализации об аварийных ситуациях.
При проектировании оборудования возможны ошибки в уст­ройстве тепловых компенсаторов, опор и креплений, в размеще­нии трубопроводов на эстакадах, не учитываются особенности свойств транспортируемых газов. Так, опасность взрыва ацетилена напрямую зависит от диаметра и длины газопровода: увеличение размеров ацетиленопроводов может привести к взрыву. Если в тру­бопроводах с факельной установкой скорость газов окажется за­ниженной (или не предусмотрена система продувки оборудования инертным газом и поджигания горючего газа при внезапном сбросе его на факел), то произойдет загазованность воздушного бас­сейна и возможны несчастные случаи.
Опасность АХОВ по заражению приземного слоя ат­мосферы определяется их физико-химическими свойствами, а также их способностью перейти в «поражающее состояние», то есть со­здать поражающую людей концентрацию, или снизить содержа­ние кислорода в воздухе ниже допустимого уровня. Все АХОВ можно разделить на три группы, исходя из температуры их кипения при атмосферном давлении, критической температу­ры и температуры окружающей среды; агрегатного состояния АХОВ; температуры хранения и рабочего давления в емкости.
1-я группа включает АХОВ с температурой кипения ниже -40°С. При выбросе этих веществ образуется только первич­ное газовое облако с вероятностью взрыва и пожара (водород, метан, угарный газ), а также резко снижается содержание кисло­рода в воздухе — особенно в закрытых помещениях (жидкий азот). При разрушении единичной емкости время действия газового об­лака не превышает минуты.
2-ю группу составляют АХОВ с температурой кипения от — 40°С до +40°С и критической температурой выше температуры окружающей среды. Для приведения таких АХОВ в жидкое состояние их надо сжать. Хранят такие АХОВ в охлажденном виде или под дав­лением при обычной температуре (хлор, аммиак, оксид этилена). Выброс таких АХОВ обычно дает первичное и вторичное облако за­раженного воздуха (ОЗВ). Характер заражения зависит от соотноше­ния между температурами кипения АХОВ и температурой воздуха. Так, бутан (tКИП= 0°C) в жаркую погоду будет по действию подобен АХОВ 1-й группы, то есть появится лишь первичное облако, а в хо­лодную погоду — АХОВ 3-й группы. Но если температура кипения такого вещества ниже температуры воздуха, то при разрушении емкос­ти и выбросе АХОВ в первичном ОЗВ может оказаться его значительная часть, так как жидкость в резервуаре вскипает при давлении значи­тельно меньшем, чем атмосферное. При этом в месте аварии может наблюдаться заметное переохлаждение воздуха и конденсация влаги.
3-я группа — АХОВ с температурой кипения выше 40°С, то есть все АХОВ, находящиеся при атмосферном давлении в жидком состоянии. При их выливе происходит заражение мест­ности с опасностью последующего заражения грунтовых вод. С по­верхности грунта жидкость испаряется долго, то есть возможно образование вторичного ОЗВ, что расширяет зону поражения. Наи­более опасны АХОВ 3-й группы, если они хранятся при повышенной температуре и давлении (бензол, толуол).

Химически опасным объектом (ХОО) называют ОЭ, при ава­рии или разрушении которого могут произойти массовые пораже­ния людей, животных, растений.
Нормативными документами правительства установлен перечень опасных химических продуктов (АХОВ) и определены нормы их хранения на ОНХ. В зависимости от этого вокруг ХОО устанавлива­ется санитарно-защитная зона. Ее величина для ХОО 1-го класса со­ставляет 1 км, для ХОО 2-го класса — 0,5 км, 3-го класса — 0,3 км, 4-го класса — 100 м, 5-го класса — 50 м. Администрация ХОО должна обеспечить безопасность населения в районе своего разме­щения, а при необходимости провести дополнительные меропри­ятия: оповещение, обеспечение средствами защиты, эвакуацию населения района. Должны иметься резервные емкости для пере­качки из аварийных или сбора разлившихся АХОВ.
Статистика показывает, что среднегодовые концентрации вы­сокоопасных веществ в атмосфере не снижаются из года в год и часто в несколько раз превышают предельно допустимые (табл. 4.2).

На объектах АХОВ хранятся в емкостях: цистернах, резервуа­рах, танках, баках, бочках под давлением или в жидком виде. Про­изводство, храпение и транспортировка их строго регламентиро­ваны. По действию на организм большинство АХОВ являются ве­ществами общеядовитого или удушающего действия.
Химически опасные ОЭ и территория (регион, город, район) относятся к 1-й степени опасности по заражению, если в зону его действия попадает более 75 тыс. человек (или для региона более 50% населения); ко 2-й степени — соответственно более 40 тыс. человек (более 30% населения); к 3-й степени — не менее 40 тыс. человек (более 10% населения); 4-я степень опасности устанавливается толь­ко для ХОО, территория заражения которых не выходит за преде­лы его санитарно-защитной зоны.
Анализ аварий, происшедших при эксплуатации газопроводов, показывает, что более 40% таких аварий вызвано нарушениями при проектировании газопроводов и правил безопасности при монтажных и ремонтных работах. Довольно часты случаи разруше­ния трубопроводов с аммиаком, хлором при перемещении нега­баритных грузов на территории ОЭ. К авариям трубопроводов при­водит несвоевременный и некачественный контроль за их состоя­нием в период эксплуатации — появление трещин, свищей. Если в транспортируемых газах имеется вода, то при несвоевременных продувках в газопроводе могут образовываться ледяные пробки. Неправильные действия персонала при размораживании трубопро­вода часто приводят к авариям.
В качестве примера развития аварии на ХОО можно привести происшествие на ПО «АОЗТ» (г. Попова, Литва). Здесь 20.3.92 г. рухнул резервуар с 7000 т аммиака. Начался пожар, заражение воз­духа оказалось значительным, погибло 7 человек, пострадало 50. Всего из опасной зоны было эвакуировано около 30 тыс. человек. В атмосфере возникла значительная концентрация окиси азота (сильный яд, поражающий кровь).
В результате аварии на ХОО часто возникает очаг химического поражения (ОчХП), характеризующийся длиной и шириной зоны непосредственного заражения. В свою очередь длину зоны распро­странения АХОВ можно разделить на зону смертельной концент­рации и зону поражающей концентрации. Размеры ОчХП зависят от количества АХОВ в «выбросе», их типа, характера выброса, метеоусловий, рельефа местности, характера застройки, расти­тельности.

2. Наиболее распространенные АХОВ.
Хлор — ядовитый газ, который почти в 2,5 раза тяжелее воздуха. Часто применяется в чистом виде или в соединении с другими компонентами. При температуре около 20°С и атмосферном давле­нии хлор находится в газообразном состоянии в виде зеленовато-желтого газа с неприятным, резким запахом. Он энергично всту­пает в реакцию со всеми живыми организмами, разрушая их. Жид­кий хлор — подвижная маслянистая жидкость, которая при нормальных температуре и давлении имеет темную зеленовато-жел­тую окраску с оранжевым оттенком, его удельный вес 1,427 г/см3. При температуре — 102°С и ниже хлор твердеет и принимает форму мелких кристаллов темно-оранжевого цвета с удельным весом 2,147 г/см3. Жидкий хлор плохо растворяется в воде, и хлорирова­ние воды на обеззараживающих сооружениях водоканала произво­дится только с помощью газообразного хлора. Производство газо­образного хлора (водорода и щелочи) основано на электролизе поваренной соли. Это сложный комплекс: приготовление рассола, его очистка, выпаривание, электролиз, охлаждение, перекачка газа. Сухая смесь хлора с воздухом взрывается при содержании хлора 3,5...97%, то есть смеси, содержащие менее 3,5% хлора, невзрыво­опасны. Особо опасны по силе взрыва смеси, в которых хлор и водород находятся в стехиометрическом соотношении (1:1). Такие смеси взрываются с наибольшей силой, а взрыв сопровождается мощным звуковым уларом и пламенем. Инициатором взрыва хлороводородной смеси (кроме открытого пламени) может быть элек­трическая искра, нагретое тело, прямой солнечный свет в присут­ствии контактирующих веществ (древесного угля, железа и окис­лов железа). Влажный хлор вызывает сильную коррозию (это соляная кислота), что приводит к разрушениям емкостей, трубопроводов, арматуры и оборудования.

фильм об Трагедии в Бхопале

Аварийная ситуация в цехе может возникнуть при внезапном отключении подачи воды, электрического тока, образовании взры­воопасной смеси, проникновении хлора (газа) в производствен­ное помещение, создании избыточного давления в водородном коллекторе при электролизе, в случае пожара. В подобных ситуаци­ях должна срабатывать соответствующая световая или звуковая сигнализация, а водородные компрессоры должны автоматически останавливаться.
Железнодорожные цистерны, емкости, бочки, баллоны долж­ны заполняться только до допустимой массы — с тщательным контролем массы пустой и заполненной емкости, так как жидкий хлор при нагревании на ГС увеличивается в объеме почти на 0,2%, а с увеличением давления на каждые 100 кПа его объем уменьшается на 0,012%, то есть в заполненном жидким хлором сосуде по­вышение температуры на ГС приводит к повышению давления на 1500...2000 кПа. Норма заполнения сосудов жидким хлором уста­новлена из расчета 1,25 кг хлора на 1 л емкости.
На металлы, кроме олова и алюминия, сухой хлор почти не действует, а в условиях влаги подвергает их сильной коррозии. При концентрации хлора в воздухе 0,1-0,2 мг/л у человека возникает отравление, удушливый кашель, головная боль, резь в глазах, про­исходит поражение легких, раздражение слизистых оболочек и кожи. Пострадавшего необходимо немедленно вынести на свежий воздух (только в горизонтальном положении, так как из-за отека легких любые нагрузки на них провоцируют усугубление поражения), согреть, дать подышать парами спирта, кислорода, кожу и слизи­стые оболочки промывать 2%-ным содовым раствором в течение 15 мин.
Аммиак — бесцветный газ с резким удушливым запахом наша­тырного спирта. Смесь паров аммиака с воздухом при объемном содержании аммиака от 15 до 28% (107...200 мг/л) является взры­воопасной. Давление взрыва аммиачно-воздушной смеси может достигать 0,45 МПа при объемном содержании аммиака в воздухе свыше 11% (78,5 мг/л). При наличии открытого пламени начинает­ся горение аммиака. При давлении 1013 ГПа (760 мм рт. ст.) его температура кипения составляет —33,3°С, затвердевания —77,9°С, воспламенения 630°С.
Содержание аммиака в воздухе:
1. предельно допустимое в рабочей зоне 0,0028%;
2. не вызывает последствий в течение часа 0,035%;
3. опасное для жизни 0,7 мг/л, или 0,05—0,1%;
4. 1,5...2,7 мг/л, или 0,21...39%, вызывает смертельный исход через 30—60 мин.
Аммиак вызывает поражение организма, особенно дыхатель­ных путей. Признаки действия газа: насморк, кашель, затруднен­ное дыхание, резь в глазах, слезотечение. При соприкосновении жидкого аммиака с кожей возникает обморожение, возможны ожоги 2-й степени. Пораженного следует транспортировать в гори­зонтальном положении.
Синильная кислота (HCN) и ее соли (цианиды) выпускаются химической промышленностью в больших количествах. Эта кисло­та широко используется при получении пластмасс и искусствен­ных волокон, в гальванопластике, при извлечении золота из золо­тоносных руд. При нормальных условиях синильная кислота — бес­цветная, прозрачная, летучая, легковоспламеняющаяся жидкость с запахом горького миндаля. Плавится при температуре —14°С, ки­пит при +25,6°С. Температура вспышки равна — 17°С. Пары синиль­ной кислоты с воздухом образуют взрывоопасные смеси при 5,6...40% (объемных). Синильная кислота — один из сильнейших ядов, приводящих к параличу нервной системы. Проникает в орга­низм через желудочно-кишечный тракт, кровь, органы дыхания, а при большой концентрации ее паров — через кожу.
Она плохо адсорбируется активированным углем, то есть для защиты надо применять промышленные противогазы марок Б, БКФ, имеющие специальные химические поглотители. Отравляю­щее действие синильной кислоты зависит от количества и скорос­ти ее поступления в организм: 0,02...0,04 мг/л безболезненно пе­реносятся в течение 6 ч; 0,12...0,15 мг/л опасны для жизни через 30-60 мин; концентрация 1 мг/л и выше приводит практически к моментальному смертельному исходу. Поражающее действие си­нильной кислоты обусловлено блокированием железосодержащих ферментов клеток, которые регулируют поглощение кислорода. Она во всех отношениях смешивается с водой и растворителями.
Сернистый ангидрид (двуокись серы, сернистый газ) получа­ется при сжигании серы на воздухе. Это бесцветный газ с резким запахом. При нормальном давлении переходит в жидкое состоя­ние при температуре ~75°С, в 2,2 раза тяжелее воздуха. Хорошо растворяется в воде (при нормальных условиях в одном объеме воды растворяется до 40 объемов газа), образуя сернистую кисло­ту. Используется при получении серной кислоты и ее солей, в бумажном и текстильном производстве, при консервировании фруктов, для дезинфекции помещений. Жидкий сернистый ан­гидрид применяется как хладоагент или растворитель. Среднесу­точная ПДК сернистого ангидрида в атмосфере населенного пун­кта 0,05 мг/м3, а в рабочем помещении — 10 мг/м3. Даже малая его концентрация создает неприятный вкус во рту и раздражает сли­зистые оболочки, более высокая концентрация раздражает кожу, вызывает кашель, боль в глазах, жжение, слезотечение, возмож­ны ожоги. При значительном превышении ПДК появляется хри­пота, одышка, человек теряет сознание. Возможен смертельный исход. Первая помощь: вынести пострадавшего на свежий воздух, кожу и слизистые оболочки промыть водой или 2%-ным раство­ром питьевой соды, а глаза промывать проточной водой не менее 15 минут.
Заражение воздуха с поражающей концентрацией этого газа может произойти в случае производственной аварии на химически опасном ОЭ, утечке при хранении или транспортировке. Опасную зону необходимо изолировать, посторонних удалить, работать только в средствах защиты. В зависимости от концентрации сернистого ангидрида (в ПДК) используются промышленные противогазы марки В, Е, БКФ или изолирующие противогазы (если концент­рация неизвестна). Разлившуюся жидкость надо оградить земля­ным валом, не допуская попадания в нее воды (при тушении по­жара!). Обеспечить изоляцию жидкого сернистого ангидрида от водоемов, систем водоснабжения и канализации.
Гептил (гидразин, диамид, несимметричный диметилгидра-зин) — дымящаяся на воздухе жидкость с неприятным запахом. Плавится при +1,5°С. Растворяется в воде, спиртах, аминах, не растворяется в углеводородах. Гептил гигроскопичен, образует взры­воопасные смеси с воздухом, при контакте с асбестом, углем, железом способен к самовоспламенению. Тяжелее воздуха. Разлага­ется в присутствии катализатора или при нагреве выше 300°С. От­носится к чрезвычайно опасным веществам (1-й класс опасности). ПДК в воздухе рабочей зоны 0,1 мг/м3. Наиболее часто использует­ся как горючий компонент ракетного топлива.
При разливе проникает глубоко в почву (более 1 м) и остается там без изменения до 20 лет. В организм человека проникает через кожу, слизистые или ингаляционным путем (в виде пара). Порого­вая токсодоза 14 000, кратковременная допустимая концентрация 6 мг/м3, опасная для жизни — 100 мг/м3, смертельная — 400 мг/м3. Вызывает временную слепоту (до недели), ожог на коже, при вса­сывании в кровь приводит к нарушениям в центральной нервной и сердечно-сосудистой системах, крови (разрушение эритроцитов и анемия). Признаки отравления: возбуждение, мышечная слабость, судороги, паралич, снижение пульса, острая сосудистая недоста­точность, тошнота, рвота, понос, не исключено поражение почек и печени, коматозное состояние. При выходе из комы возможны психоз с бредом, слуховые и зрительные галлюцинации в течение нескольких дней.
Наличие гептила в воздухе определяется фотометрическим спо­собом, а при ЧС — с помощью индикаторных трубок на гептил.
Азотная кислота имеет плотность 1,502 г/см3. Ее пары в 2,2 раза тяжелее воздуха. Смешивается с водой во всех отношениях с выделением тепла. Весьма гигроскопична, сильно «дымит» на воз­духе, действует на все металлы, кроме благородных и алюминия. Воспламеняет органические материалы, выделяя при этом окислы азота, обладающие высокими поражающими свойствами.
При попадании азотной кислоты в скипидар или спирт проис­ходит взрыв. Токсические дозы: поражающая 1,5 мг/л, смертель­ная 7,8 мг/л.

3. Очаг химического поражения (ОчХП).
В результате аварии на ХОО часто возникает очаг химического поражения (ОчХП), характеризующийся длиной и шириной зоны непосредственного заражения. В свою очередь длину зоны распро­странения АХОВ можно разделить на зону смертельной концент­рации и зону поражающей концентрации. Размеры ОчХП зависят от количества АХОВ в «выбросе», их типа, характера выброса, метеоусловий, рельефа местности, характера застройки, расти­тельности.

Рис. Вид очага химического поражения при выбросе СДЯВ

Зона непосредственного разлива ОВ (район применения) ха­рактеризуется длиной и шириной района применения ОВ. Зона распространения зараженного воздуха характеризуется глубиной распространения по направлению ветра с сохранением смертель­ных концентраций (Гсм) и поражающих концентраций (Гпор). За пределами последней люди могут находиться без СИЗ. Форма зон распространения зараженного воздуха определяется скоростью ветра и может иметь форму круга, полукруга или сектора определенной угловой величины.
На образование ОчХП большое влияние оказывают метеоусловия, рельеф местности, плотность застройки и другие факторы.
Высокая температура почвы и нижних слоен воздуха обеспечивают быстрое испарение АХОВ (ОВ) с зараженных поверхностей, а ве­тер рассеивает эти пары, снижая их концентрацию. В зимних усло­виях испарение ОВ незначительно, и заражение местности будет длительным. При этом надо учитывать степень вертикальной ус­тойчивости приземных слоев атмосферы. Инверсия и изотермия обеспечивают сохранение высокой концентрации ОВ в приземном слое воздуха и распространение облака зараженного воздуха на значительные расстояния. Конвекция вызывает рассеивание зара­женного облака, то есть снижение концентрации паров ОВ.
Наиболее благоприятной для ОВ является сухая, тихая, прохладная погода: ОВ быстро оседают на поверхности объек­тов и долго сохраняют высокую концентрацию. Для защиты от ОВ необходимо герметизировать помещения и укрытия, а также со­здавать в них подпор воздуха.