Основные расчетные формулы для характеристик зон химического заражения

Общая характеристика аварийно химически опасных веществ (АХОВ)

АХОВ – опасные химические вещества (ОХВ), при выбросе (разливе, утечки) которых может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах). Аварии с подобными веществами могут привести к: токсическому поражению; пожарам; взрывам. Токсические и физико-химические свойства АХОВ разнообразны и зависят от: агрегатного состояния; растворимости; плотности; летучести; температуры кипения; теплоты испарения; температуры замерзания, вспышки, воспламенения и др.

Таблица 12.4. Классификация АХОВ по степени воздействия на организм человека

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 возможного 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: 1. Коэффициент возможности ингаляционного отравления равен отношению максимально допустимой концентрации вредного вещества в воздухе при 20⁰С к средней смертельной концентрации вещества для мышей при двухчасовом воздействии. 2. Зона острого действия – это отношение средней смертельной концентрации АХОВ к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма. 3. Зона хронического действия – это отношение минимальной пороговой концентрации, вызывающей изменения биологических показателей на уровне целостного организма к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей вредное действие.

Основные характеристики для оценки токсичности АХОВ:

- количество вещества (АХОВ) в единице объема, массы, площади (мг/л, г/м³, г/кг и т.д.);

- пороговая концентрация – минимальная концентрация, которая может вызвать ощутимый физиологический эффект (при этом пораженные ощущают лишь первичные признаки поражения и сохраняют работоспособность);

- ПДК в рабочей зоне – концентрация, которая за время всего стажа работы не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья;

- средняя смертельная концентрация в воздухе – такая, которая вызывает гибель 50 пораженных при 2-4- часовом ингаляционном воздействии;

- токсическая доза (токсодоза) – это количество вещества, вызывающее определенный токсический эффект.

Токсическая доза принимается равной:

- при ингаляционных поражениях – произведению концентрации на время поступления в организм и измеряется в г ∙ мин/м³; г ∙ с/м³; мг · мин/л и т.д.;

- при кожно-резорбтивных поражениях – масса АХОВ, вызывающей определенный эффект. Измеряется в мг/см²; г/м²; кг/м² и т.д.

Таблица 12.5. Классификация АХОВ по преимущественному синдрому, складывающемуся при острой интоксикации

№	Наименование группы	Характер действия	Наименование АХОВ
	Вещества с преимущественно удушающим действием	Воздействие на дыхательные пути человека	Хлор, фосген, хлорпикрин
	Вещества преимущественно общеядовитого действия	Нарушают энергетический обмен	Окись углерода, цианистый водород
	Вещества, обладающие удушающим и общеядовитым действием	Отек легких при ингаляционном воздействии и нарушают энергетический обмен при резорбции	Амил, акрилометрил, азотная кислота, окислы азота, сернистый ангидрид, фтористый водород
	Нейротропные яды	Действуют на генерацию, проведение и передачу нервного импульса	Сероуглерод, тетраэтилсвинец, фосфорорганические соединения
	Вещества, обладающие удушающим и нейротропным 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, дихлорэтан
	Вещества, нарушающие обмен веществ	Вызывают заболевания с чрезвычайно вялым течением и нарушают обмен веществ	Диоксин, полихлорированные бензофураны, галогенизированные ароматические соединения и др.

Различают токсодозы при оценке токсичности веществ при ингаляционном или кожно-резорбтивном воздействиях как:

- средняя смертельная токсодоза (вызывает гибель 50% пораженных);

- средняя выводящая из строя токсодоза (приводит к выводу из строя 50% пораженных);

- средняя пороговая токсодоза (вызывает начальные симптомы поражения у 50% пораженных);

- средняя смертельная доза при однократном введении в желудок (или нанесении на кожу человека).

Таблица 12.6. Допущения, принятые при прогнозировании ЗХЗ

№	Исходные данные	Вид прогнозирования
Заблаговременное	Оперативное
	Метеоусловия: скорость ветра Vв, м/с; температура воздуха, град; СВУ воздуха	+40 инверсия	Реальные на момент аварии
	Предельное время пребывания в ЗХЗ и сохранения неизменными метеоусловий от начала аварии, ч		4, после четырех часов прогноз уточняется
	Толщина слоя разлившейся жидкости h,м: при свободном разливе; при разливе в обвалование (поддон) высотой H, м	0,05   h=H-0,2	0,05   h=H-0,2
	Количество разлившегося (выброшенного) АХОВ при аварии Q, т: -на ХОО и транспорте;     -на хранилище сжатого газа;     -в трубопроводах;	Единичная емкость, вмещающая наибольшее количество АХОВ; в сейсмоопасных районах – весь хранимый запас   Q=d·Vx	Фактическое разлившееся количество. Если оно не известно, то принимается максимально возможное количество АХОВ в емкости Q=d·Vx
(d – плотность АХОВ,т/м^3;Vx – объем хранилища, м^3)
Максимальное количество между автоматическими отсекателями (для аммиака – 275-500 т)
	Степень разрушения емкости	полная	полная

1. Время испарения (продолжительность действия АХОВ)

где h – толщина слоя разлившейся жидкости, м;

d – плотность АХОВ,т/м³ ;

К₂ – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ;

К₄ – коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл.12.7);

К₇ – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (для сжатых газов К₇=1). Коэффициенты К₇^” и К₇^’ означают его значение для первичного или вторичного облаков соответственно.

Характеристики АХОВ и вспомогательные коэффициенты К₁, К₂, К₃, К₇ представлены в прил.

Таблица 12.7. Значение коэффициента К4

Скорость ветра, м/с
К4		1,33	1,67	2,0	2,34	2,67	3,0	3,34	3,67		5,68

2. Эквивалентное количество АХОВ по первичному облаку (для сжиженных и сжатых газов)

где К₁ – коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ, для сжатых газов К₁ = 1;

К₃ – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ;

К₅ – коэффициент, учитывающий СВУ воздуха (при инверсии – 1, изотермии – 0,23, конвекции – 0,08);

Q – количество разлившегося (выброшенного)АХОВ, т.

3. Эквивалентное количество АХОВ по вторичному облаку (для сжиженных газов и жидкостей, кипящих при температуре выше окружающей среды)

К₆ – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии N. Он определяется после расчета Т:

К₆= (12.2.1)

4 Глубина 3х3

Глубины возможного заражения первичным облаком Г₁ = f (Q_Э1,V_В), вторичным облаком Г₂ = f (Q_Э2,V_В) определяются по таблице (см. табл.12.9). При несовпадении данных проводится линейная интерполяция.

Полная глубина зоны определяется как сумма Г_п = Г'+0,5Г'', км, где Г' – наибольшая величина из двух глубин зон Г₁ и Г₂.

За окончательную глубину зоны заражения Г_3X3 принимается минимальное значение из величин2-х значений Г_п и Г_пер.

Предельно возможное значение глубины переноса переднего фронта зараженного воздуха за 4 часа от начала аварии Г_пер = V_nер·4, км, где V_nер – скорости переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч, указаны в таблице 12.8.

Таблица 12.8. Скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха в зависимости от скорости ветра

Скорость ветра, м/с

Скорость переноса, км/ч

инверсия

---

---

---

---

---

---

---

---

изотермия

конвекция

---

---

---

---

---

---

---

---

5. Площадь зоны возможного заражения

где φ – угол, зависящий, от скорости ветра:

φ = (12.2.2)

В зависимости от величины угла φ зону возможного заражения наносят на карту (схему) как круг, полукруг или сектор.

Рис. 12.4

6. Площадь зоны фактического заражения

S_ф = К_8. Г^2. N^0,2 , км²,

где К₈ – коэффициент, учитывающий СВУ воздуха при 0,081 – инверсия; 0,131 – изотермии; 0,235 - конвекции.

7. Время подхода облака зараженного воздуха к объекту

t = X/V_nер, ч,

где X – расстояние от источника заражения до объекта, км;

V_nер – скорость переноса переднего фронта зараженного облака, км/ч.

Таблица 12.9. Глубина зон возможного заражения АХОВ, км

Скорость ветра, м/с	Эквивалентное количество АХОВ
0,01	0,05	0,1	0,5
	0,38	0,85	1,25	3,16	4,75	9,18	12,53	19,20	29,56	38,13	52,67	65,23	81,91
	0,26	0,59	0,84	1,92	2,84	5,35	7,20	10,83	16,44	21,02	28,73	35,35	44,09	87,79
	0,22	0,48	0,68	1,53	2,17	3,99	5,34	7,96	11,94	15,18	20,59	25,21	31,30	61,47	84,50
	0,19	0,42	0,59	1,33	1,88	3,28	4,36	6,46	9,62	12,18	16,43	20,05	24,80	48,18	65,92
	0,17	0,38	0,53	1,19	1,68	2,91	3,75	5,53	8,19	10,33	13,88	16,89	20,82	40,11	54,57	83,60
	0,15	0,34	0,48	1,09	1,53	2,66	3,43	4,88	7,20	9,06	12,14	14,79	18,13	34,67	47,09	71,70
	0,14	0,32	0,45	1,00	1,42	2,46	3,17	4,49	6,48	8,14	10,87	13,17	16,17	30,73	41,63	63,16
	0,13	0,30	0,42	0,94	1,33	2,30	2,97	4,20	5,92	7,42	9,90	11,98	14,68	27,75	37,49	56,70
	0,12	0,28	0,40	0,88	1,25	2,17	2,80	3,96	5,60	6,86	9,12	11,03	13,50	25,39	34,29	51,60
	0,12	0,26	0,38	0,84	1,19	2,06	2,66	3,76	5,31	6,50	8,50	10,23	12,54	23,49	31,61	47,53
	0,11	0,25	0,36	0,80	1,13	1,96	2,53	3,58	5,06	6,20	8,01	9,61	11,74	21,91	29,44	44,14
	0,11	0,24	0,34	0,76	1,08	1,88	2,42	3,43	4,85	5,94	7,67	9,07	11,06	20,58	27,61	41,30
	0,10	0,23	0,33	0,74	1,04	1,80	2,37	3,29	4,66	5,70	7,37	8,82	10,48	19,45	26,04	38,90
	0,10	0,22	0,32	0,71	1,00	1,74	2,24	3,17	4,49	5,50	7,10	8,40	10,04	18,46	24,69	36,81
	0,10	0,22	0,31	0,69	0,97	1,68	2,17	3,07	4,34	5,31	6,86	8,11	9,70	17,60	23,50	34,98

Примечание. При скорости ветра >15 м/с размеры зон заражения принимать как при скорости 15 м/с; при скорости ветра <1 м/с – как при 1м/с.

Таблица 12.10. Возможные потери персонала объекта и населения от АХОВ в очаге поражения

Условия нахождения людей	Без противогазов	Обеспеченность противогазами, %
На открытой местности	90-100
В простейших укрытиях

Примечания: Возможные потери людей в очаге поражения: легкой степени ~ 25%, средней и тяжелой степени (с выходом из строя не менее чем на 2 недели и нуждающихся в госпитализации) - 40%, со смертельным исходом - до 35%.

Пример 1. Спрогнозировать характеристики ЗХЗ при аварии на опасном объекте при следующих исходных данных: тип АХОВ – сжиженный хлор под давлением; количество хлора Q= 90 тонн; высота обвалования – H= 2 метра; метеоусловия – изотермия, температура воздуха t_в= +10 С, скорость ветра V_в= 2 м/с. Время после аварии N=1 час.

Порядок прогнозирования

1. Время испарения (продолжительность поражающего действия

хлора)

T=h∙d/K₂∙K₄∙K^”₇=1,8∙1,553/0,052∙1,33∙1=40,4 ч

Замечание. При определении величины Т коэффициент К₇

брать по вторичному облаку.

2. Коэффициент К₆, зависящий от времени прошедшего после на-

чала аварии – N. Определяется по соотношениям (см. формулу

(12.2.1)). При N Т К₆=N^0,8=1^0,8=1.

3.Эквивалентное количество хлора по первичному облаку

Q_Э1= K₁ ∙K₃ ∙K₅ ∙K^’₇ ∙Q₀= 0,18∙1∙0,23∙0,8∙90= 2,98 т 3,0 т.

4.Эквивалентное количество хлора по вторичному облаку

Q_Э2 = (1-K₁)∙K₂ ∙K₃ ·K₄ ·K₅ ·K₆ ·K^”₇ ∙Q / h∙d =

= (1-0,18)∙0,052∙1∙1,33∙0,23∙3,03∙1∙90 /1,8∙1,553 = 1,27 т.

5.Глубина возможного заражения от первичного облака Г₁. Эта

глубина определяется как функция Г₁= f(Q_э1; V_в), по данным

табл.12.9. Г₁=f(3,0 т; 2м/с) 5,35 км.

6.Глубина возможного заражения от вторичного облака Г₂. Опре-

деляется аналогично глубине Г₁

Г₂=f(Q_э2; V_в) = f(1,27 т; 2 м/с). Методом интерполирования по-

лучаем

Г₂=Г_Х= Г_М+ [(Г_Б-Г_М)/(Q_Б-Q_М)](Q_Х-Q_М),

где Г_Б, Г_М, Г_Х – большее, меньшее, искомое соответственно

значения глубин зараженного хлором воздуха, км;

Q_Б, Q_М, Q_Х – большее, меньшее, определяемое соответственно значения эквивалентных количеств хлора, тонн.

Г₂=Г_Х=2,84+[(5,35-2,84)/(3,0-1,0)](1,27-1)= =2,84+(2,51/2)∙0,27=

2,84 +1,26∙0,27 3,2 км

7. Полная глубина зоны возможного заражения Г_п, км, определя-

ется как сумма глубин Г₁ и Г₂ с учетом соотношения

Г_п =Г_макс+0,5∙ Г_мин,

т.е. Г_п= 5,35+0,5∙3,2 = 6,95 км 7,0 км.

8. Предельно возможное значение глубины переноса переднего

фронта зараженного воздуха данным АХОВ Г_пер определяется

за время 4 часа и скорости ветра км/ч (для V_в =2 м/с соответст-

вует V_в=12 км/час).

Г_пер=4∙12 =48 км.

9. За окончательную глубину зоны заражения Г_зхз, км, принима-

ется минимальное значение из двух величин глубин Г_пер и Г_п,

т.е.

Г_зхз =7,0 км.

10. Площадь зоны возможного заражения S_в определяется зави-

симостью

S_в =(π∙ /360 )∙φ =(π∙ /360 )∙φ,

где Г_зхз – полная расчетная глубина зоны, км;

φ – угол, который зависит от скорости ветра, град.

Значение φ=f(Vв) приведено в формуле.

S_в =[(3,14∙7,0²)/360 ]∙90 км²=38,5 км²,

В зависимости от величины угла φ зону заражения АХОВ наносят на карту (схему) как круг, полукруг или сектор. Зона заражения наносится на карту (схему) синим цветом с желтой подтушевкой (штриховкой). Как вариант, подобная зона показана на рисунке 12.4.

11. Площадь зоны фактического заражения определяется зависи-

мостью S_ф =К₈∙Г²∙N^0,2, км²,

где К₈ – коэффициент учитывающий СВУ воздуха. Он равен

при: инверсии – 0,081; изотермии – 0,133; конвекции – 0,235.

S_ф =0,133∙7,0²∙4^0,2=0,133∙49,0∙1,32= 8,6 км²

Зона фактического заражения наносится на карту (схему) в

виде эллипса синим цветом с желтой штриховкой.

12. Время подхода зараженного воздуха к определенному рубежу

(населенному пункту)

t=x/V_nер, час,

где x – расстояние от места аварии до определенного рубежа,

км;

V_nер – скорость переноса переднего фронта облака зараженно

го воздуха, км/час (см.табл.12.8 расчетных формул).

Дата добавления: 2014-12-29