Аварийно химически опасных веществ и химически опасных объектов экономики

Опасное 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 с поражающими живой организм концентрациями (токсодозами).

АХОВ ингаляционного действия (АХОВИД) – аварийно химически опасное вещество, при выбросе (выливе) которого могут произойти массовые поражения людей ингаляционным путем.

Из всех вредных 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. Полный перечень АХОВ приведен в документах.

Способность любого 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 (биологическим катализаторам). Ферменты - это химические (биохимические) вещества или соединения, способные в ничтожно малых количествах 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, вызывающего 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 /л и т.д.;

при кожно-резорбтивных поражениях - массе АХОВ, вызывающей определенный эффект поражения при попадании на кожу. Единицы измерения – мг/см², мг/м³, г/м², кг/см², мг/кг и т.д.

Для характеристики токсичности веществ при их попадании в организм человека ингаляционным путем выделяют следующие токсодозы:

средняя смертельная токсодоза (LCt₅₀) – приводит к смертельному исходу 50 % пораженных;

средняя, выводящая токсодоза (ICt₅₀) – приводит к выходу из строя 50 % пораженных;

средняя пороговая токсодоза (РCt₅₀) – 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 (LD₅₀), средней выводящей из строя токсодозы (ID₅₀) и средней пороговой токсодозы (РD₅₀). Единицы измерения - г/чел, мг/чел, мл/кг и т.д.

Средняя смертельная доза при однократном нанесении на кожу приводит к гибели 50 % пораженных.

Существует большое число способов классификации АХОВ в зависимости от выбранного основания.

 

Таблица 1.4

Физико-химические свойства наиболее распространенных АХОВ

№ п/п	Наименование показателя	Аммиак	Гидразин	Диоксин	Окись углерода	Окись этилена	Серо- углерод	Сернистый ангидрид	Фосген	Хлор	Цианис-тый водород
	Агрегатное состояние (при н.у.)	газ	жидкость	твердое тело	газ	жидкость	жидкость	газ	жид-кость	газ	жидкость
	Молекулярный вес, г	17,03	32,05		28,01	44,05	76,14	64,02	98,92	70,91	27,03
	Плотность, кг/м^3			-
	Плотность пара, кг/м^3 (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, ^оС	- 33,4	113,5	-	- 191,5	10,7	46,3	- 10,1	8,2	- 34,6	25,6
	Температура плавления, ^оС	---			- 207	- 111,3	---	- 72,7	- 104	- 100,1	- 13,3
	Удельная теплота испарения, кДж/кг: при температуре 20^оС; при температуре кипения	1190,7	1236,5	-	373,3	554,2	377,8	361,3	231,6	253,6	978.6
		-
	Удельная теплоемкость, кДж/кг ×град: при температуре 20^оС; при температуре кипения	4,78	3,10	-	1,04	1,1	0.99	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
	Давление насыщенных паров при температуре 20 ^оС, Па	85,46		-
10	Растворимость: в воде; в других растворителях	¥ спирт, эфир	¥ спирт	нераств. дихлор-бензол	3,5 см^3 спирт	¥ спирт, эфир	нераств. спирт, эфир	22,8 спирт	разлаг. бензол, эфир, укс.к-та	0,729 4-хло-ристый углерод	¥ спирт, эфир

Примечание: 1. Растворимость приведена в количествах вещества насыщающих 100 грамм растворителя,

для твердых и жидких веществ – в граммах, для газов – см³.

2. Знак «¥» означает неограниченную растворимость.

Наиболее важными являются классификации:

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 1.5

Классификация АХОВ по степени воздействия на организм человека

 

№ п/п	Показатель	Нормы для класса опасности
	Предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м^3	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/м^3	менее 500	500-5000	5001-50000	более 50000
	Коэффициент возможности ингаляцион-ного 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	5,0-2,5	менее 2,5

Примечание:

1. Каждое конкретное АХОВ относится к классу опасности по показателю, значение которого соответствует наиболее высокому классу опасности.

2. Коэффициент возможности ингаляционного отравления равен отношению максимально допустимой концентрации вредного вещества в воздухе при 20^оС к средней смертельной концентрации вещества для мышей при двухчасовом воздействии.

3. Зона острого действия – это отношение средней смертельной концентрации АХОВ к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций.

4. Зона хронического действия – это отношение минимальной пороговой концентрации, вызывающей изменения биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций, к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей вредное действие в хроническом эксперименте по 4 часа 5 раз в неделю на протяжении не менее 4-х месяцев.

5. По степени воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности:

1 – вещества чрезвычайно опасные; 2 – вещества высоко опасные;

3 – вещества умеренно опасные; 4 – вещества малоопасные.

Таблица 1.6

Классификация АХОВ по преимущественному синдрому, складывающемуся при острой интоксикации

№ п/п	Наименование группы	Характер действия	Наименование АХОВ
	Вещества с преимущественно удушающим действием	Воздействуют на дыхательные пути человека	Хлор, фосген, хлорпикрин
	Вещества преимущественно общеядовитого действия	Нарушают энергетический обмен	Окись углерода, цианистый водород
	Вещества, обладающие удушающим и общеядовитым действием	Вызывают отек легких при ингаляционном воздействии и нарушают энергетический обмен при резорбции	Амил, акрилонитрил, азотная кислота, окислы азота, сернистый ангидрид, фтористый водород
	Нейротропные яды	Действуют на генерацию, проведение и передачу нервного импульса	Сероуглерод, тетраэтил- свинец, фосфорорганические соединения.
	Вещества, обладающие удушающим и нейтронным действием	Вызывают токсический отек легких, на фоне которого формируется тяжелое поражение нервной системы	Аммиак, гептил, гидразин и др.
	Метаболические яды	Нарушают процессы метаболизма вещества в организме	Окись этилена, дихлор-этан
	Вещества, нарушающие обмен веществ	Вызывают заболевания с чрезвычайно вялым течением и нарушают обмен веществ	Диоксин, полихлори-рованные бензфураны, галогенизированные ароматические соединения и др.

Таблица 1.7

Классификация АХОВ по основным физико-химическим свойствам и

условиям хранения

Группа	Характеристики	Типичные представители
	Жидкие летучие, хранимые в емкостях под давлением (сжатые и сжиженные газы)	Хлор, аммиак, сероводород, фосген и др.
	Жидкие летучие, хранимые в емкостях без давления	Синильная кислота, нитрил акриловой кислоты, тетраэтилсвинец, дифосген, хлорпикрин и др.
	Дымящие кислоты	Серная (r³1,87), азотная (r³1,4), соляная (r³1,15) и др.
	Сыпучие и твердые нелетучие при хранении до 40^ОС	Сулема, фосфор желтый, мышьяковый ангидрид и др.
	Сыпучие и твердые летучие при хранении до 40^О С	Соли синильной кислоты, меркураны и др.

 

Таблица 1.8

Классификация АХОВ по тяжести воздействия на основании учета нескольких факторов

№ п/п	Признак	Наименование АХОВ
Хлор	Аммиак	Иприт	Диоксин
	Способность к рассеиванию
	Стойкость
	Промышленное значение
	Способ попадания в организм
	Степень токсичности
	Соотношение числа пострадавших к числу погибших
	Отложенные эффекты
	И Т О Г О:

 

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). Вещества данной группы 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.). Вещества данной группы способны возгораться только при действии источника огня;

горючие вещества (акрилонитрил, амил, газообразный аммиак, гептил, гидразин, дихлорэтан, сероуглерод, тертраэтилсвинец, окислы азота и т.д.). Вещества данной группы способны 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 заражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также химическое заражение окружающей природной среды.

Понятие химически опасный объект объединяет большую группу производственных, транспортных и других объектов экономики, различных по предназначению и технико-экономическим показателям, но имеющим общее свойство – при авариях они становятся источниками токсических выбросов.

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.

Анализ структуры химически опасных объектов показывает, что основное количество АХОВ хранится в виде исходного сырья или продуктов производства.

Сжиженные АХОВ содержатся в стандартных емкостных элементах. Это могут быть алюминиевые, железобетонные, стальные или комбинированные резервуары, в которых поддерживаются условия, соответствующие заданному режиму хранения (табл. 1.9).

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) варьирует в 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 16 т. 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. Основные характеристики цистерн приведены в табл.1.10.

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 (до15 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 аммиакопровод 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.

Химически опасная административно-территориальная единица (АТЕ) – административно-территориальная единица, более 10% населения которой могут оказаться в зоне возможного химического заражения при авариях на химически опасных объектах.

Классификация объектов экономики и АТЕ по химической опасности проводится на основании методических рекомендаций и критериев, приведенных в табл.1.11.

Зона химического заражения – 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.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) – территория вокруг потенциально опасного объекта, устанавливаемая для предотвращения или уменьшения влияния вредных факторов его воздействия на людей, сельскохозяйственных животных и растения, а также на окружающую природную среду.

 

 

Таблица 1.9

Обобщенные характеристики резервуаров и возможные варианты хранения АХОВ

 

№ п/п	Наименование АХОВ	Кол-во хранимого в одном резервуаре вещества, т	Условия хранения	Тип и форма устройства для хранения АХОВ
Давление, атм.	Температура, ^оС
	Слабая азотная кислота	50-1400	0,02	Окружающего воздуха	Горизонтальный и вертикальный резервуары
	Азотная кислота (конц.)	60-14000	0.02	- // -	- // -
	Аммиак	0,011-0,034	20,4	- // -	Баллоны цилиндрической формы
		30-250	20,4	- // -	Горизонтальный резервуар
		500-2000	10,2-20,4	- // -	Шаровой резервуар
		10000-30000	0,1-0,2	- (28¸34)	Вертикальный резервуар
	Акрилонитрил	30-250	1-3,5	Окружающего воздуха	Горизонтальный резервуар
	Амил	10-100	1-3,5	- // -	- // -
	Гептил	30-400	1-3	- // -	- // -
	Дихлорэтан	0,25-0,5	0,03	- // -	Контейнер (бочка)
		50-450	0,03	- // -	Горизонтальный резервуар
	Окись этилена	30-600	1-3,5	не выше +20	Горизонтальный или шаровой резервуар
	Сернистый ангидрид	25-225	8-10	Окружающего воздуха	Горизонтальный резервуар
	Фосген	0.029-0,072	4-5	- // -	Баллоны цилиндрической формы
		25-250	4-5	- // -	Горизонтальный резервуар
	Фтористый водород	0,013-0,045	0,7-2,6	- // -	Баллоны цилиндрической формы
		20-250	0,7-2,6	- // -	Горизонтальный резервуар
	Хлор	0,025-0,068		- // -	Баллоны цилиндрической формы
		0,9-1,0		- // -	Контейнеры цилиндрической формы
		44-310		- // -	Горизонтальный цилиндрический резервуар
		750-5000	1,5	- 35	Вертикальные, шаровые и подземные резервуары

 

Окончание табл.1.9

№ п/п	Наименование АХОВ	Кол-во хранимого в одном резервуаре вещества, т	Условия хранения	Тип и форма устройства для хранения АХОВ
Давление, атм.	Температура, ^оС
	Хлорпикрин	0,2-0,4	-	- // -	Контейнер (бочка)
		37-74	-	- // -	Горизонтальный резервуар
	Цианистый водород	0,015-0,049	2,3	- // -	Баллоны цилиндрической формы
		30-250	1-3,5	- // -	Горизонтальный резервуар

 

Таблица 1.10

Основные характеристики железнодорожных цистерн, используемых для перевозки АХОВ

Наименование АХОВ	Полезный объем котла цистерны, м^3	Давление в цистерне, атм.	Грузоподъемность
Акрилонитрил	41,7	1-3,5	33,6
Амил	37,3	1-3,4	53,8
Аммиак сжиженный	45,0; 67,6; 90	20,4	30,7; 45,3; 132
Азотная кислота (конц.)	37,3	0,02	57,3
Азотная кислота (разб.)	44,5	0,02	61,5
Гептил	41,7	1-3	32,9
Гидразин	41,7	1-3	42,0
Дихлорэтан	41,7	0,03	52,4
Окись этилена	36,5	1-4	32,4
Сернистый ангидрид	45,5	8-10	60,0
Сероуглерод	41,7	-	52,7
Фосген	41,7	4-5	59,7
Фтористый водород	41,7	0,7-2,6	41,3
Хлор сжиженный	32,1; 45,5	до 16	47,6; 55,8
Цианистый водород	41,7	1-3,5	29,1

 

 

Таблица 1.11

Критерии для классификации АТЕ и объектов экономики по

химической опасности

№ п/п	Классифи-цируемый объект	Определение классификации объектов	Критерий (показатель) для отнесения объекта и АТЕ к химически опасным	Численное значение критерия степени химической опасности по категориям химической опасности
I	II	III	IV
	Объект экономики	ХОО экономики - это объект экономики, при разрушении (аварии) которого могут произойти массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных и растений АХОВ	Количество населения, попадающего в зону возможного химического заражения (ВХЗ) АХОВ	Более 75 тыс. чел.	От 40 до 75 тыс. чел.	Менее 40 тыс. чел.	Зона ВХЗ не выходит за пределы объекта и его СЗЗ
	АТЕ	Химически опасная АТЕ – АТЕ, более 10% населения которой могут оказаться в зоне ВХЗ при авариях на ХОО	Количество населения (доля территорий) в зоне ВХЗ АХОВ	Более 50 %	От 30 до 50%	От 10 до 30%	-

Примечание.

I. 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^о С, направление ветра равновероятное от 0 до 360^о.