Техногенные чрезвычайные ситуации

Техногенные ЧС могут быть любых масштабов, от объектовых до глобальных. К сожалению, надо признать, что последние десятилетия развитие техники, технологии и даже многих отраслей науки идет по пути превращения человека в придаток различных машин, а природная сфера обитания заменяется техносферой. Одно из следствий этого процесса - постоянные техногенные ЧС, как правило, перерастающие в чрезвычайную экологическую ситуацию.

Объект народного хозяйства или иного назначения, при аварии на котором может произойти гибель людей, сельскохозяйственных животных и растений, возникнуть угроза здоровью людей, либо будет нанесен ущерб народному хозяйству и окружающей природной среде, называется потенциально опасный объект.

Аварией называется опасное происшествие на промышленном объекте или на транспорте, создающее угрозу жизни и здоровью людей и приводящее к разрушению производственных помещений и сооружений, повреждению или уничтожению оборудования, механизмов, транспортных средств, сырья и готовой продукции, к нарушению производственного процесса и нанесению ущерба окружающей среде.

Под катастрофой надо понимать крупную аварию, повлекшую за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей и разрушения или уничтожение объектов и других материальных ценностей в значительных размерах, а также приведших к серьезному ущербу окружающей среды.

Технологическая катастрофа - это катастрофа, возникшая вследствие нарушения технологического процесса и повлекшая за собой гибель людей и угрозу здоровью персонала, а также нанесшая значительный прямой или косвенный ущерб материальным ценностям и окружающей природной среде.

Зона загрязнения и классификации опасных объектов может быть представлена в следующем виде.

Зона радиоактивного загрязнения - это территория, в пределах которой распространены или куда привнесены радиоактивные вещества в количествах, превышающих естественный уровень их содержания в окружающей природной среде или установленные нормы безопасности.

Под радиоактивным загрязнением надо понимать распространение или наличие радиоактивных веществ на поверхности земли, в атмосфере, воде либо на продуктах питания, фураже, пищевом сырье и различных предметах в количествах, превышающих естественный уровень их содержания в природной среде, либо уровень, установленный нормами радиационной безопасности и правилами работы с радиоактивными веществами.

Радиационно опасный объект - это любой объект, (в том числе ядерный реактор, завод), использующий ядерное топливо или перерабатывающий ядерный материал, а также место хранения ядерного материала и транспортное средство, перевозящее ядерный материал или источник ионизирующего излучения, при аварии на которых или их разрушении может произойти облучение или радиоактивное загрязнение людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также окружающей природной среды.

Химически опасный объект - это объект, при аварии на котором или разрушении которого может произойти поражение людей, сельскохозяйственных животных и растений либо химическое заражение окружающей природной среды опасными химическими веществами в концентрациях или количествах, превышающих естественный уровень их содержания в среде.

Химическая авария - это авария, сопровождающаяся утечкой или выбросом опасных химических веществ из технологического оборудования или поврежденной тары, способная привести к гибели или заражению людей, сельскохозяйственных животных и растений, либо загрязнению химическими веществами окружающей природной среды в опасных для людей, животных и растений концентрациях.

Под химическим заражением понимают распространение опасных химических веществ в окружающей природной среде в концентрациях или количествах, создающих угрозу для людей, сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени.

Опасное химическое вещество - это химическое вещество природного или искусственного происхождения, применяемое в народном хозяйстве и в быту, оказывающее при превышении естественного уровня его содержания в окружающей природной среде вредное воздействие на человека, сельскохозяйственных животных и растения.

Сильнодействующее ядовитое вещество (СДЯВ) - применяемое в народнохозяйственных целях опасное химическое вещество, попадание которого в грунт, воду или выброс его в атмосферу может вызвать массовую гибель людей, сельскохозяйственных животных и растений либо заражение воздуха, грунта и воды в концентрациях или количествах, опасных для жизни и здоровья людей, сельскохозяйственных животных и растений.

Зона химического заражения - это территория, в пределах которой распространены или куда привнесены опасные химические вещества в концентрациях или количествах, создающих угрозу людям, сельскохозяйственным животным и растениям в течение определенного времени.

Зона биологического (бактериологического) заражения - это территория, в пределах которой распространены или привнесены патогенные биологические (бактериальные) средства, опасные для людей, сельскохозяйственных животных и растений. Вещества, материалы, изделия и отходы производства, которые в силу своих физических, химических и биологических свойств могут создать угрозу жизни и здоровью людей, вызвать загрязнение окружающей среды, повреждение и уничтожение транспортных средств и иного имущества определяются как опасные грузы.

Опасное химическое вещество (ОХВ) - химическое вещество, прямое или опосредованное воздействие которого на человека может вызвать острое и хроническое заболевание людей или их гибель.

Аварийно химически опасное вещество (АХОВ) - опасное химическое вещество, применяемое в промышленности и в сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (разливе) которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах).

Все химические вещества по степени опасности для человека разделены на классы; чрезвычайноопасные, высокоопасные, умереноопасные и малоопасные (к СДЯВ относятся только вещества 1 и 2 классов).

При возникновении чрезвычайной ситуации большую роль играют вторичные поражающие факторы, то есть такие явления или процессы, которые носят поражающий характер, но возникают не в результате собственно воздействия первичного источника поражения, а последствий этого воздействия. К ним можно отнести новые взрывы, пожары, электрическое замыкание, прорывы водо- и канализационных сетей, воздействие осколков, утечка радиоактивных и опасных химических веществ и т.д.

Особую опасность имеют аварии на радиационно опасных (РОО) и химически опасных (ХОО) объектах. Это связано с тем, что даже относительно незначительная авария на этих объектах может привести к значительным по масштабам единовременно и длительным по протяженности во времени последствиям.

К РОО относятся в первую очередь атомные станции.

Атомная станция (АС) - промышленное предприятие с необходимым персоналом для производства энергии в заданных условиях и режимах применения, расположенное в пределах конкретной территории, на котором используются ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений.

Атомная электростанция (АЭС) - АС, предназначенная для производства электрической энергии.

АС теплоснабжения (АСТ) - АС, производящая тепловую энергию для бытовых целей.

Другие РОО представляют собой объекты, имеющие ядерные реакторы любых размеров и мощностей и любого назначения, а также исследовательские, промышленные, лабораторные, испытательные и другие установки, в которых используются ядерное топливо, ядерные реакции, источники радиоактивного излучения.

Ядерный топливный цикл представляет собой последовательно повторяющийся комплекс производственных процессов, результатом которых является получение электроэнергии или тепла на основе использования ядерной энергии, АЭС является составным элементом этого цикла.

Основным элементом АЭС является ядерный реактор, использующий ядерное топливо в жидком или твердом виде. Ядерные реакторы классифицируются по типам теплоносителей, замедлителей и конструктивным особенностям. Среди отечественных реакторов наибольшее распространение имеют:

- водо-графитовые реакторы большой мощности канального типа РБМК (электрическая мощность 1000 МВт, тепловая - 3200 МВт);

- корпусные водо-водяные энергетические реакторы ВВЭР (электрическая мощность 440 и 1000 МВт, тепловая - 1375 и 3000 МВт);

- реакторы на быстрых нейтронах БН (электрическая мощность 150 и 600 МВт, тепловая - 1000 и 1470 МВт).

Аварии на ядерных объектах могут носить самый различный характер, но основным опасным последствием является радиоактивное загрязнение территории. С момента начала эксплуатации АС в 14 странах имело место около 200 различных инцидентов и аварий различной степени сложности.

Основные причины аварий на АЭС классифицируются следующим образом:

- ошибки в проектах и дефекты исполнения - 30,7%;

- износ оборудования, коррозия - 25,5%;

- ошибки оператора - 17,5 %;

- другие ошибки в эксплуатации - 14,7%;

- другие причины - 11,6%.

На заводах по переработке ядерного топлива причиной радиационных выбросов являются:

- потеря воды в бассейне выдержки топлива;

- взрыв и пожар на ионообменной установке;

- взрыв водорода в баке с высокоактивными отходами;

- пожар в хранилище низкоактивных отходов;

- падение отработавшей тепловыделяющей сборки;

- взрыв в установке кальцинации высокоактивных отходов;

- разрушение цилиндров хранения криптона и другие нежелательные события.

На предприятиях по изготовлению ядерного топлива такие выбросы возможны в следующих случаях:

- водородный взрыв в спекальной печи;

- возгорание ионообменной смолы;

- взрыв растворителя в установке регенерации топлива из отходов;

- разрушение выходных фильтров;

- самопроизвольное достижение критического состояния (самопроизвольная цепная реакция);

- разрушение контейнера транспортировки плутония.

Авария РОО может быть вторичным явлением воздействия источника природных ЧС или теракта, а также в результате аварии транспортного средства с ядерной силовой установкой. В России крупнейшей аварией на РОО является взрыв на объекте Челябинск-40 29 сентября 1957 года. Вследствие перегрева и "усыпания" раствора произошел взрыв емкости с радиоактивными отходами. Около 10% активности попало в облако, содержащее в основном радионуклиды с периодом полураспада в несколько лет и долгоживущий стронций Sr 0-90. Облако накрыло полосу шириной до 9 км на территории Урала и Тюменской области, двигаясь со скоростью 25...30 км/ч. Эвакуации было подвергнуто до 9000 человек, территория следа облака была закрыта до 1978 года, а отдельные участки и дольше. 90% активности выпало на прилегающую к хранилищу территорию. Суммарная активность выброса составила почти 2 МКи.

Крупнейшей катастрофой РОО стала авария на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 года. В ходе проведения эксперимента по выяснению возможности использования механической энергии ротора турбины в интересах аварийного обеспечения станции электроэнергией в результате грубейших ошибок персонала и руководства станции, отсутствия тщательной проработки эксперимента специалистами, принятия недопустимых решений по отключению аварийных и контрольных систем произошел мощный тепловой взрыв в зоне реактора РБМК-1000 с начальной загрузкой ядерного топлива 192 т. Взрыв характеризуется, в частности, разрушением реактора, северной части АЭС, выбросом мощнейшей бетонной плиты с наполнителем из стальной дроби через кровлю здания; возникло более 30 очагов пожара, в том числе на крыше реакторного отделения и машинном зале. Благодаря исключительному мужеству, самоотверженности и профессиональному мастерству пожарных пожары были ликвидированы за 3 с небольшим часа, что предотвратило распространение аварии на другие объекты АЭС, в том числе на остальных реакторах.

Активность вынесенных из реактора продуктов деления (без радиоактивных благородных газов) на день аварии составила до 22 МКи. Выброс произошел на высоту до 1 км в виде мощного истечения газообразных и аэрозольных продуктов, которое продолжалось не менее 4 суток. Затем выброс уменьшился и представлял собой вынос мелкодисперной топливной и графитовой пыли. Далее из-за недостаточно обоснованного и продуманного сброса (в частности, не было теплоотвода) в разрушенный реактор свинца, борированных материалов, песка и глины произошло нарастание мощности выброса и загрязнение окружающей среды токсичными соединениями свинца.

Суммарный выброс продуктов деления (без инертных газов) составил 50 МКи, в результате на январь 1991 года площадь территории, загрязненной радиоактивным цезием свыше 1 Ки/км², составила более 100 тысяч км² с населением около четырех миллионов человек. Последствия катастрофы на ЧАЭС не ликвидированы до сих пор.

Аварии на химически опасных объектах (ХОО) представляют собой, кроме всего прочего, поражения работников и населения с тяжелыми последствиями, так как сопровождаются массовыми отравлениями и химическими ожогами в условиях, когда меры защиты, как правило, или отсутствуют, или неэффективны, по крайней мере в первый момент аварии.

Наиболее характерными являются аварии связанные с:

- выбросом через свечи до зажигания или санитарные колонки;

- неисправностью или повреждением вентилей, прокладок, трубопроводов, клапанов и т.п.;

- повреждением или разрушением емкостей хранения;

- повреждением или разрушением наливных станций, компрессоров, насосов;

- повреждением или разрушением вакуумных устройств химических установок;

- повреждением или разрушением установок электролиза, гальваники и т.п.;

- в результате стихийных бедствий.

Наиболее частыми являются аварии ХОО на транспорте или в местах хранения.

В целом аварии на ХОО могут быть рассмотрены:

- по месту аварии: комбинат; завод; цех; склад; трубопровод; транспортные коммуникации и сооружения;

- по типу источника химического заражения: активный источник (непосредственный выброс или слив СДЯВ); пассивный источник (слив СДЯВ в поддон, на грунт, в ванну с водой и т.п.);скрытый источник.

- по сфере заражения: атмосферы; грунта; грунтовых вод; водоемов;

- по масштабам аварии;

- по степени опасности: ингаляционное воздействие; заражение воды и продуктов; воздействие на кожу; воздействие на органы зрения, слуха; по скорости и глубине распространения СДЯВ и времени действия источника поражения.

Крупнейшей аварией ХОО стала утечка 43 т ядовитого газа метилизоцианата в декабре 1984 года на заводе американской фирмы "Юнион Карбайд" в индийском городе Бхопале, что привело к гибели более 3100 человек, полной инвалидности около 20 тысяч человек; общее число пораженных - более 200 тысяч человек.

В марте 1989 года на производственном объединении "Азот" в городе Ионава (Латвия) в результате разрушения изотермической емкости вылилось 7000 т аммиака и произошло возгорание склада с 25 тыс. т нитрофоски. Авария повлекла гибель 7 человек, тяжелое отравление 64 человек и эвакуацию 40 тысяч жителей.

Надо иметь в виду, что все крупные машиностроительные предприятия, и в первую очередь автомобилестроительные, включают в себя ХОО. Это хранилища аммиака, хлора, щелочей, кислот и других химических веществ, а также технологические установки и линии с использованием этих соединений.

В отдельную группу выделяются ЧС, связанные с возникновением пожаров и взрывов. Многие старейшие города мира, такие, как Лондон или Москва, уничтожались огнем полностью или частично по несколько раз за свою историю. Во времена появления черного пороха (Х-ХI вв.) случались крупные взрывы пороховых складов. С развитием горного дела и промышленности в Европе (ХVII – ХVIII вв.) все чаще стали происходить взрывы рудничного газа, уносившие жизни шахтеров.

Пожаром называется неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением ценностей и создающий опасность для жизни и здоровья людей, сельскохозяйственных животных и растений.

Зона пожара - территория, в пределах которой в результате стихийных бедствий, аварий или катастроф, неосторожных действий людей, а также воздействия современных средств поражения возникли и распространились пожары.

По масштабам и интенсивности пожары подразделяются на отдельные, сплошные, массовые и огненные штормы, которые определяются размерами зоны.

Отдельный - пожар, возникающий в отдельном здании или сооружении. Передвижение людей и техники по застроенной территории между отдельными пожарами возможно без средств защиты от теплового воздействия.

Сплошной пожар - одновременное интенсивное горение преобладающего количества зданий и сооружений на данном участке застройки. Передвижение людей и техники через участок сплошного пожара невозможно без средств защиты от теплового излучения.

Массовый пожар - совокупность отдельных и сплошных пожаров.

Огневой шторм - особая форма распространяющегося сплошного пожара, характерными признаками которого являются: наличие восходящего потока продуктов сгорания и нагретого воздуха, приток свежего воздуха со всех сторон со скоростью не менее 50 км/ч по направлению к границам огневого шторма.

Интенсивность пожара во многом зависит от огнестойкости объектов и их составных частей, а также от пожарной опасности технологических процессов производства в месте его возникновения.

Поражающими факторами пожаров являются не только высокая температура и пламя, а и газообразные продукты горения сопутствующих термохимических реакций. Большинство погибших при пожаре являются жертвами удушья, при этом необходимо отметить, что возникновение нагретого до 60⁰С задымленного воздуха даже при 0,1% оксида углерода в большинстве случае приводит к гибели людей. Другой особенностью пожаров является исключительно сильное воздействие на психику людей. Большинство теряет способность объективно оценивать обстановку, принимать необходимые к спасению меры и предпринимают любые попытки покинуть зону пожара, в том числе выбрасываясь с какой угодно высоты.

Причин пожаров множество, но главные среди них:

- неосторожное обращение с открытым огнем, в первую очередь при проведении сварочных работ и курении;

- искры различного происхождения, в том числе при электросварке и в других электроустройствах;

- неисправность электропроводки.

14 апреля 1993 года возник пожар в главном корпусе завода двигателей АО "КамАЗ". Особенностью заводов КамАЗа является сосредоточение большинства технологических и вспомогательных систем в очень крупных даже по мировым масштабам корпусах площадью 100 тыс. м² и более. Таким образом был построен и этот корпус огромной производительности. Из-за грубых нарушений противопожарной безопасности при проектировании и строительстве крыша здания была сооружена из легкогорючих материалов. Пожар, причиной которого по официальной версии было короткое замыкание и последующий взрыв трансформатора, в кратчайшее время охватил всю крышу, создав условия, при которых начали гореть даже металлические части здания, затем пожар распространился на пол и оборудование корпуса. За время менее суток, несмотря на огромные усилия пожарных, корпус был полностью уничтожен. Пожар начался во время единого для всех работников обеденного перерыва, что позволило избежать человеческих жертв.

Очень большое количество пожаров происходит в жилых домах. Пожары - основной источник ЧС в городах. Так, в г. Москве в 1995 году зарегистрировано 23709 пожаров в которых 479 человек погибло, а 361 получили травмы, уничтожено 770 строений.

Кроме пожаров в жилых и производственных сооружениях, весьма распространенными чрезвычайными событиями являются лесные, степные и торфяные пожары.

Лесные пожары уничтожают деревья и кустарники, заготовленную продукцию, строения и сооружения. Ослабленные пожарами насаждения становятся очагами распространения вредных заболеваний. В результате снижаются защитные, водоохранные и другие полезные свойства леса, уничтожается ценная фауна, нарушается плановое ведение лесного хозяйства. Пожары могут возникнуть от молний, из-за самовозгораний, при неосторожном обращении с огнем, от выхлопных газов проезжающего транспорта и еще от целого ряда причин. Лесные пожары (подземные, низовые и верховые или повальные) почти всегда распространяются очень быстро и охватывают большие территории. Критический уровень относительной влажности поверхности земли, способствующий их возникновению, лежит в пределах от 17 до 20%.

При подземных пожарах обычно горит торф, залегающий под лесными массивами. При этом обнажаются и обгорают корни деревьев, деревья погибают, рушатся и образуются завалы. Подземные пожары сами по себе возникают крайне редко, их образование в большинстве случаев связано с низовыми лесными пожарами.

Низовые пожары развиваются в результате сгорания хвойного подлеска, живого надпочвенного покрова (мхов, лишайников, травянистых растений, мелких кустарников) и мертвого надпочвенного покрова (опавших листьев, хвои, коры, валежника), т.е. растений и растительных остатков, расположенных непосредственно на почве или на небольшой высоте (до полутора - двух метров). Скорость распространения таких пожаров - от нескольких сотен метров (устойчивые) до нескольких километров в час (беглые).

Верховые пожары развиваются, как правило, также от низовых и в этом случае огнем охватывается не только надпочвенный покров, но и полог древостоя, и кроны деревьев. Огонь движется сплошной стеной, поднимаясь над лесом на 100 и более метров и образуя устойчивый очаг пожара. Беглые верховые пожары, так называемые вершинные, когда сгорает лишь крона деревьев, распространяются скачками со скоростью от 0,2 до 5 км/ч в зависимости от ветра; большая масса искр и головней, летящих перед фронтом крупных верховых пожаров, образует более высокое пламя и распространяется с большей скоростью, чем основной фронт.

Степные пожары имеют вид перемещающейся кромки горения. При сильном ветре фронт огня может передвигаться со скоростью до 25...30 км/ч, а в гористой местности (вверх) - до 50 км/ч.

Торфяные пожары на торфоразработках и на торфяных болотах могут возникнуть от самовозгорания или в результате нарушения правил эксплуатации техники, с помощью которой добывается торф; в сухую погоду могут возникнуть от любой искры, а также как дальнейшее развитие низовых лесных пожаров.

Главной особенностью торфяных пожаров является способность торфа гореть на всю глубину залегания, а также в условиях наличия воды, снега, льда в течение нескольких недель и даже месяцев, выгоревшие места образуют пустоты, опасные возможностью провалов техники, строений и людей.

Особую разновидность представляют пожары нефте- и газопродуктов. Как правило, такие пожары сопровождаются очень большим выделением тепла, что приводит к вскипанию жидких нефтепродуктов, уничтожению резервуаров, а значит, и разливу горящего продукта, взрывам и выбросам. Высота пламени достигает двух диаметров резервуара.

Пожары на скважинах имеют вид компактного факела или, пока не уничтожена арматура и оборудование, рассеянного факела. Поступающий из скважины горючий продукт обеспечивает огромную мощность факела. Тушить такие пожары можно только специальными методами, в том числе отсекающим факел от потока продукта из скважины взрывом, например снарядом.

Особую опасность представляют взрывы.

Взрыв - это быстропротекающий процесс физических и химических превращений веществ, сопровождающийся освобождением значительного количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна, способная создать угрозу жизни и здоровью людей, нанести ущерб народному хозяйству и окружающей среде, и стать источником чрезвычайной ситуации.

Взрыв может быть результатом химической или ядерной реакции, а также разрушения сосудов с сжатым газом, паром или мощных электрических разрядов.

Взрывчатые вещества (ВВ) подразделяются по физическому состоянию: конденсированные, жидкие, газообразные и парогазовые смеси, аэрозоли.

Основными поражающими факторами взрыва являются воздушная ударная волна и вторичные факторы в виде осколочных полей, обломков оборудования и строительных конструкций.

Источниками взрыва могут стать не только привычные ВВ, но и скопление пыли, правильней - пылевоздушной смеси. Необходимо учитывать, что пыль - это мельчайшие частицы каких-либо веществ. Наиболее взрывоопасными являются пыль угля, зерна, муки, сахара, серы, красителей и т.д. Взрыв пыли происходит по дефлаграционному механизму, представляющему собой взрывное горение. Переход к детонации возможен в протяженных помещениях за счет турбулизации пыли.

К числу распространенных технических аварий относятся аварии емкостей (сосудов) и продуктопроводов под давлением. К последним относятся резервуары и другие хранилища, баллоны, трубопроводы, ресиверы для сжатого воздуха, сжиженных и газообразных аммиака, хлора, природного газа.

При утечке газов, хранящихся под высоким давление, происходит их активное вскипание, так как температура сжиженного газа в емкостях высокого давления выше точки его кипения при атмосферном давлении. К опасным свойствам жидких углеводородов относятся: высокая плотность в газообразном состоянии, превышающая плотность воздуха; сравнительно низкие температуры воспламенения и самовозгорания; высокий коэффициент объемного расширения; особая опасность образовывать при собственном движении заряды статического электричества.

Анализ аварий емкостей, содержащих газы под давлением, показывает, что причинами этих аварий в большинстве случаев являются:

- нарушение целостности корпуса емкости по любым причинам и в любом размере, включая микротрещины;

- дефекты основания резервуаров;

- нарушение правил эксплуатации, режима очистки и демонтажа;

- внешние воздействия, включая природные явления, механические удары, в первую очередь со стороны строителей;

- неравномерная осадка резервуара.