Характер можливих хімічних аварій

Говорячи про небезпеки великих промислових аварій, слід пам'ятати, що ступінь впливу токсичних речовин відрізняється від наслідків вибухів і пожеж, і виявляється безпосередньо під час аварії або відразу ж після неї. Аналіз статистики уражень людей у великих аваріях з пожежами, вибухами і токсичними викидами свідчить про те, що від токсичних уражень загинуло – 8%, а постраждало – 32% від кількості всіх уражених в цих аваріях.

Аналіз структури підприємств, які виробляють або використовують у виробництві НХР, показує, що в їх технологічних лініях обертається незначна кількість токсичних хімічних продуктів. Значно більша за обсягами кількість НХР міститься на складах підприємств. Це призводить до того, що при аваріях в цехах і дільницях підприємств в більшості випадків має місце локальне забруднення повітря на території підприємств. При цьому ураження може отримати в основному виробничий персонал.

Місткість складу зберігання НХР на будь-якому підприємстві визначається залежно від запасу, який необхідний для забезпечення безперебійної роботи підприємства, а також від доцільно допустимого накопичення продукції, яка призначена до відправки споживачам.

На виробничих площах або на транспортних засобах НХР, як правило, утримуються в стандартних ємностях. Це можуть бути алюмінієві, стальні оболонки і залізобетонні споруди, в яких підтримуються умови відповідно до встановлених режимів зберігання. Найбільш широке розповсюдження одержали ємності та резервуари циліндричної форми та кульові.

Надземні резервуари розташовують групами. У кожній групі передбачається резервна ємність для перекачки НХР у випадку її витікання із будь-якого резервуару. Для кожної групи надземних резервуарів по периметру влаштовується замкнене облаштування або огороджуючі стіни з вогнетривких і корозійностійких матеріалів висотою не менше ніж 1 м. Внутрішній об’єм огородженої території розраховується на весь об’єм НХР групи резервуарів. Відстань від резервуарів до підошви облаштування або огороджуючої стіни вибирається рівним половині діаметра ближнього резервуара, але не менше ніж 1 м.

Для зберігання НХР на складах підприємств використовуються такі основні способи:

– у резервуарах під високим тиском;

– в ізотермічних сховищах;

– при температурі навколишнього середовища в закритих ємностях (характерно для висококиплячих речовин).

Спосіб зберігання НХР переважно визначає їх поведінку при аваріях (розкривання, пошкодження, руйнування оболонки резервуара). У разі руйнування оболонки ємності, яка містить НХР під тиском, та подальшим розливом великої кількості НХР у піддон (обвалування), його надходження у повітря може здійснюватися протягом тривалого часу.

Процес випаровування можна умовно розділити на три періоди:

– перший – бурхливе миттєве випаровування за рахунок різниці пружності насичених парів НХР в ємності та парціального тиску в повітрі. За цей період випаровується значна кількість НХР з утворенням хмари, що має смертельну концентрацію;

– другий – нестійке випаровування НХР за рахунок тепла піддону (обладнання), зміна тепловмісту рідини і прийому тепла від навколишнього повітря;

– третій – стаціонарне випаровування НХР за рахунок тепла навколишнього повітря. Тривалість даного періоду залежить від швидкості повітря, температури навколишнього повітря і рідкого пару, типу НХР, її кількості.

У випадку руйнування оболонки ізотермічного сховища і подальшого розливання великої кількості НХР у піддон (обвалування), випаровування за рахунок різниці пружності насичених парів у ємності та парціального тиску в повітрі у зв’язку з малим надмірним тиском практично не спостерігається. Для даного типу ємностей характерні періоди нестаціонарного і стаціонарного випаровування НХР. Формування первинної хмари здійснюється за рахунок тепла піддона (обвалування), зміни тепловмісту рідини і притоку тепла від навколишнього повітря. При цьому до первинної хмари переходить 3…5% речовини.

При руйнуванні оболонок з висококиплячими рідинами, утворення первинної хмари не відбувається. Враховуючи малі швидкості випаровування таких НХР, вони будуть небезпечні тільки для людей, які знаходяться в районі аварії.

Зазвичай на промислових об’єктах також зосереджена значна кількість різних займистих і горючих речовин. Ці обставини необхідно враховувати при виникненні пожеж на підприємствах. Більше того, сама пожежа може сприяти виділенню різних отруйних речовин.

Аналіз аварій, які виникли, та розрахунки показують, що хімічно небезпечні об’єкти можуть бути джерелом: залпових викидів НХР у повітря; скидання НХР до водойм; «хімічної пожежі» з надходженням токсичних речовин у навколишнє середовище; руйнівних вибухів; зараження об’єктів і місцевості в осередку аварії і на шляху розповсюдження хмари, великих зон задимлення і сполучення з токсичними продуктами.

Для будь-якої аварійної ситуації характерні стадії виникнення, розвитку і спаду небезпеки. На хімічно небезпечному об’єкті в розпал аварії можуть діяти, як правило, кілька уражаючих факторів – пожежа, вибухи, хімічне забруднення місцевості та повітря тощо, а за межами об’єкту – забруднення навколишнього середовища. Головним уражаючим фактором під час аварій на хімічно небезпечному об’єкті є хімічне забруднення приземного шару атмосфери, яке призводить до ураження людей у зоні дії НХР. Хімічне забруднення визначається параметрами хмари забруднення повітря і розмірами зон хімічного забруднення. Масштаби хімічного забруднення характеризують розмірами (глибиною) зон зараження зі смертельними, такими, що виводяться, або пороговими токсодозами.

При аваріях на складах підприємств, коли руйнуються великотоннажні ємності, СДЯР поширюється за межі підприємства, приводячи до масового ураження не тільки персонал підприємства, але й населення. Ризик такої аварії і можливі масштаби забруднення навколишнього середовища залежать від умов зберігання СДЯР.

Нині на складах підприємств використовуються, головним чином, три способи зберігання СДЯР:

· в резервуарах під високим тиском (до 20 кг/см²);

· в ізотермічних штучно охолоджуваних сховищах (при тиску, близькому до атмосферного, і пониженій температурі (до - 50 °С);

· у закритих ємностях при температурі навколишнього середовища (характерно для висококиплячих рідин) [15].

При зберіганні великих об'ємів СДЯР (від 100 т до 50 тис. т) на сучасних підприємствах використовується 2 способи: під високим тиском; і ізотермічний спосіб зберігання. Від способу зберігання СДЯР залежить їх поведінка при пошкодженні оболонок резервуарів. У випадку аварійного розкриття оболонки ємності під тиском або ізотермічного сховища утворюються первинна і вторинна хмари забрудненого СДЯР повітря, що знаходиться в аерозольному або пароподібному стані. Хімічно небезпечні компоненти, що зберігаються під тиском, мають велику енергонасиченість і тому характеризуються більш потужним (залповим) викидом з утворенням первинної хмари.

Речовини, що зберігаються під нормальним тиском, випаровуються при розриві ємності повільніше і утворюють менш потужний викид. Однак таке джерело хімічного зараження діє більш тривалий час. При розриві оболонок з висококиплячими рідинами утворення первинної хмари не відбувається. Зауважимо, що первинна хмара утворюється безпосередньо за рахунок викиду СДЯР при розриві оболонки, вторинна - за рахунок подальшого його випаровування із зони розливу або розкритої ємності.

Аварії на об'єктах, небезпечних в хімічному відношенні, залежно від наслідків, поділяються на локальні, місцеві та загальні. При локальній аварії її наслідки обмежуються однією спорудою (агрегатом, установкою) підприємства та призводять до зараження в цій споруді повітря й обладнання і створюють загрозу ураження працюючого в ній особового складу та виробничого персоналу.

При місцевій аварії наслідки обмежуються виробничим майданчиком підприємства або його санітарно-захисною зоною і створюють загрозу ураження особового складу та персоналу всього підприємства.

При загальній аварії небезпечні речовини поширюються за межі всього підприємства і його санітарно-захисної зони з перевищенням порогових токсодоз, що призводить до зараження навколишнього середовища та ураження людей.

Аварії на об'єктах із СДЯР супроводжуються витоком і викидами СДЯР з пошкодженого технологічного обладнання і сховищ, рухомого складу. При таких аваріях можуть відбуватися пожежі і вибухи, що обтяжують надзвичайну ситуацію.

Масштаб хімічного зараження зазвичай характеризується чотирма основними параметрами:

· радіусами і площею району аварії;

· глибиною і площею зараження місцевості;

· глибиною і площею зони поширення первинної хмари СДЯР;

· глибиною і площею зони поширення вторинної хмари СДЯР.

При цьому межами зон поширення первинної і вторинної хмар вважаються ізолінії середньої порогової токсодози.

Радіус району аварії залежить від виду СДЯР, умов його зберігання, використання та інших факторів. Він може досягати 0,5…1 км.

Зони зараження СДЯР місцевості, устаткування, будівель і споруд аварійного об'єкта, як правило, не виходить за межі району аварії. Лише при викидах деяких високотоксичних сполук, наприклад, діоксину, глибина зараження місцевості може складати величину, рівну декільком кілометрам і більше.

Одним з головних показників, що характеризують масштаби зараження при хімічно небезпечних аваріях, є глибина поширення первинної хмари СДЯР. За граничну величину порогової токсодози приймається зазвичай значення РСт₅₀, визначене за час від 40 до 60 хвилин. Глибина поширення первинної хмари СДЯР на рівнинній місцевості може становити від декількох кілометрів (для фосгену, гідразину, окису вуглецю) до декількох десятків кілометрів (хлор, аміак, оксиди азоту). Наприклад, у випадку аварії на об'єкті, де зберігається хлор в ємності об'ємом 1000 т, при ізотермічних умовах і швидкості вітру 2 м/с глибина дорівнює 12 км, а при інверсійних умовах складає 24 км.

В основі утворення вторинної хмари СДЯР лежить процес його випаровування з дзеркала проливу. Значення цього показника масштабів хімічного зараження в 3…5 разів менше, ніж для первинної хмари. Глибина поширення вторинної хмари СДЯР в більшості випадків не перевищує 3 км. Однак при інверсійних умовах вона може бути більш 5 км. Наприклад, для хлору вона досягає 8,7 км. Більш детальна характеристика масштабів зараження при руйнуваннях хімічно небезпечних об'єктів з СДЯР різних типів наведена в табл. 20.

У результаті реалізації хімічної небезпеки того чи іншого виду можуть виникати уражаючі фактори, час впливу яких на об'єкт ураження може змінюватися від сотих часток секунди до тривалих проміжків часу - років, а то й десятків або навіть сотень років. Крім того, слід підкреслити ту обставину, що при реалізації однієї й тієї ж хімічної небезпеки можуть виникати уражаючі фактори різного часу дії. Причому вони можуть виникати як безпосередньо після аварії, так і через певний час після неї. Так, наприклад, при виникненні пожежі температура і токсичні ураження людини можуть бути віднесені до вражаючих факторів гострої дії, в той час як потрапляння токсичних речовин у навколишнє середовище і подальша шкідлива дію на організм людини по харчових чи інших ланцюжках можуть бути віднесені до уражаючих факторів хронічної дії.

Іншою не менш важливою групою показників є показники ступеня небезпеки хімічного зараження. До їх числа відносяться:

- втрати людей в районі руйнування (аварії);

- втрати людей в зонах поширення СДЯР;

- кількість заражених об'єктів, техніки і засобів захисту.

Втрати людей в районах руйнування визначаються їх кількістю, яка може виявитися непрацездатною внаслідок вражаючого впливу СДЯР. Величина втрат залежить в принципі від наявності у персоналу ізолюючих протигазів, оскільки час захисної дії фільтрувальних протигазів в районі аварії вкрай обмежений.

Втрати людей на відкритій місцевості оцінюються в залежності від наявності засобів захисту і їх місцезнаходження в зоні поширення СДЯР.

При оцінці можливих втрат у районах поширення СДЯР можна виділити 4 зони:

– зона смертельного ураження - загибель уражених після впливу СДЯР у різні терміни;

– зона середнього ураження - госпіталізація уражених на тривалий час (2…3 доби);

– зона легкого ураження - короткострокова госпіталізація або амбулаторне лікування уражених;

– порогова зона - уражені відчувають лише первинні ознаки отруєння.