Опасность объектов с химической технологией

Вычислительная схема симплексного метода

Решение задач линейного программирования

Рассмотрим симплексный метод на примере следующей задачи:

;

,

; (3.6)

;

;

,

Решение. С помощью дополнительных неотрицательных переменных перейдем к системе уравнений вместо системы неравенств. Учитывая, что все неравенства имеют знак “”. Дополнительные переменные входят со знаком плюс. Исходная система ограничений после указанных преобразований имеет следующий вид:

,

; (3.7)

;

;

Для нахождения первоначального базисного решения разобьем переменные на две группы: основные (базисные) и не основные (небазисные). Легко видеть, что определитель при дополнительных переменных имеет следующий вид: и, следовательно, отличен от нуля. Исходя из этого переменные можно взять в качестве основных переменных на первом шаге решения задачи. При выборе основных переменных на первом шаге не обязательно составлять определитель и проверять равно ли нулю его значение. Можно воспользоваться следующим правилом.

В качестве основных переменных на первом шаге следует выбрать (если это возможно) такие переменных, каждая из которых входит только в одно из уравнений системы ограничений. В рассматриваемой ситуации дополнительные переменные удовлетворяют этому правилу.

Шаг 1. Основные переменные . Неосновные переменные . Выразим основные переменные через неосновные переменные:

;

; (3.8)

;

.

Положим неосновные переменные равными нулю, т.е. , получим базисное решение , которое является допустимым. Учитывая, что целевая функция, выраженная через неосновные переменные, имеет вид

,

легко понять, что ее значения при равны нулю и может быть увеличено за счет увеличения любой их неосновных переменных . Это можно сделать, если перейти к такому новому допустимому базисному решению, в котором эта переменная будет основной, т.е. будет принимать не нулевое, а положительное значение. При таком переходе одна из основных переменных перейдет в неосновные, а геометрически произойдет переход к соседней вершине многогранника, где значение целевой функции лучше.

В данном примере, учитывая, что в целевой функции коэффициенты при и положительны, в основные переменные можно переводить и и . Для определенности в основные переменные переведем ту переменную, коэффициент которой в целевой функции больше. В данном случае такой переменной является .

Поскольку необходимо сохранять допустимость решений, т.е. все переменные должны оставаться неотрицательными и, следовательно, необходимо выполнение следующих неравенств (при этом как неосновная переменная)

;

;

;

.

Каждое уравнение системы (3.8), кроме последнего, определяет оценочное отношение – границу роста переменной , сохраняющую неотрицательность соответствующей переменной.

Уравнение не ограничивает рост переменной , т.к. данная переменная в него не входит. В этом случае условимся обозначать границу символом . Такой же знак будем использовать, когда свободный член и коэффициент при переменной в уравнении имеют одинаковые знаки, так как в этом случае нет ограничений на рост переменной. На рост переменной не накладывается ограничений и в том случае, когда правая часть соответствующего неравенства равна нулю, а переводимая переменная имеет положительный коэффициент. В этом случае граница обозначается символом .

Очевидно, что сохранение неотрицательности возможно, если не нарушена ни одна из границ. Следовательно, в рассматриваемом случае

.

При переменная обращается в нуль и переходит в неосновные переменные. Уравнение, где достигается наибольшее возможное значение переменной, переводимой в основные (т.е. где оценка минимальна), называется разрешающим. В данном случае ‑ это третье уравнение.

Шаг 2. Основные переменные . Неосновные переменные .

На этом шаге из уравнения (3.8) выразим новые основные переменные, начиная с разрешающего уравнения (оно используется при выражении записи для )

;

;

;

.

Преобразуя систему, получим:

;

; (3.9)

;

.

Второе базисное решение является допустимым.

Выразим значение целевой функции, получим:

.

Изменение значения целевой функции можно определить заранее как произведение наибольшего возможного значения переменной, переводимой в основные, на ее коэффициент в выражении для целевой функции. В рассматриваемом примере

; .

Далее, как легко видеть, значение не является максимальным, поскольку оно может быть улучшено за счет переменной , входящей в выражение для целевой функции с положительным коэффициентом. Как и ранее предположив, что правые части уравнений (3.9) неотрицательны, получим, что наибольшее значение определяется из выражения

.

Второе уравнение является разрешающим, переменная переходит в неосновные при этом .

Шаг 3. Основные переменные . Неосновные переменные .

Повторяя процедуру шага 2, выражаем новые основные переменные через неосновные, начиная с разрешающего уравнения. Проведя необходимые преобразования, получим

;

; (3.10)

;

.

Базисное решение соответствует вершине, у которой ; . Выражаем линейную функцию через неосновные переменные:

;

.

Проверяем .

Третье допустимое базисное решение не является оптимальным, так как при неосновной переменной в выражении для целевой функции через неосновные переменные содержится положительный коэффициент. Переводим в основную переменную. При определении наибольшего возможного значения для получаем, рассмотрев все четыре уравнения системы (3.10)

.

Третье уравнение является разрешающим и переменная переходит в неосновные .

Шаг 4. Основные переменные . Неосновные переменные .

После преобразований получим

;

;

; (3.11)

.

Базисное решение .

Целевая функция, выраженная через основные переменные, имеет вид

.

Это выражение не содержит положительных коэффициентов при неосновных переменных, следовательно, улучшить решение нельзя и поэтому значение целевой функции максимальное.

На основе изучения рассмотренного примера критерий оптимальности решения при отыскании максимума целевой функции может быть сформулировано так: если в выражении целевой функции через неосновные переменные отсутствуют положительные коэффициенты при неосновных переменных, то решение оптимальною.

При решении задачи определения минимума целевой функции можно использовать один из следующих путей:

‑ если необходимо отыскать минимум , то решается задача максимизации функции , и это решение принимается за решение исходной задачи;

‑ на каждом шаге симплексного метода уменьшать целевую функцию за счет той неосновной переменной, которая входит в выражение целевой функции с отрицательным коэффициентом.

Рассмотрим симплексный метод решения следующей задачи на минимум.

.

; (3.12)

;

, .

Сведем данную задачу к каноническому виду, для чего введем положительные дополнительные переменные с отрицательным знаком, т.к. неравенства имеют вид .

Получим систему уравнений

;

.

Шаг 1. Выберем в качестве основных переменных переменные . Неосновные переменные .

Выразим основные переменные через неосновные переменные:

;

.

Первое базисное решение получим, приравняв нулю все неосновные переменные: . Учитывая, что все координаты неотрицательны, это решение допустимо Выразим линейную целевую функцию через неосновные переменные:

Значение не является оптимальным, так как функцию можно уменьшить за счет перевода в основные переменные любую из переменных , имеющих в выражении для отрицательные коэффициенты. Так как имеет больший по абсолютному значению коэффициент, то переводим в основные именно эту переменную.

Для нее наибольшее возможное значение определяется из соотношения . То есть первое уравнение становится разрешающим.

Следовательно, становится неосновной переменной, .

Шаг 2. Основные переменные . Неосновные переменные .

Вопросы:

1. Опасность объектов с химической технологией.

2. Классификация и краткая характеристика сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ),

3. Классификация, краткая характеристика и последствия аварий на ХОО.

4. Основные направления и организационно-технические меры по предотвращению химических
аварий и обеспечению защиты персонала и населения.

5. Основные нормы поведения и действия населения при авариях с выбросом СДЯВ.

Литература:

1. Атаманюк В.Г. «Гражданская оборона». Учебник для ВУЗов. Москва Высшая школа, 1986 г.

2. Справочные данные о чрезвычайных ситуациях техногенного, антропогенного и природного
происхождения. Москва, Штаб ГО СССР 1990 г.

3. Максимов М.Т. «Защита от сильнодействующих ядовитых веществ». Москва, 1993 г.

4. Измалков В.И., Измалков А.В. «Безопасность и риск при техногенных воздействиях».

5. Еяанов Ю.В. «обеспечение защиты персонала и населения в чрезвычайных ситуациях».
Обнинск, 1992 г.

6. Журналы «гражданская защита», Москва, МЧС РФ 1993 г., №№ 1,2,4,7,8, 1994 г. №6.

Прогрессирующее развитие химии, т.н. всеобщая химизация, породило очень важную и большую проблему - проблему химической опасности.

Под химической опасностью понимается опасность, связанная с веществами и химическими процессами (превращениями). Основные формы проявления химической опасности - пожары, взрывы, токсические поражения. Такая опасность связана, прежде всего, с наличием объектов с химической технологией.

Под объектами с химической технологией имеются в виду, прежде всего предприятия и другие объекты, в технологических процессах которых предусматривается использование тех или иных химических веществ и химических превращений.

К такого рода объектам относятся:

1. - химические, нефтехимические и подобные им заводы и предприятия.

Такие производства связаны с вредными химическими веществами и с химическими энергоносителями. Современный типовой нефтеперерабатывающий завод мощностью 10-15 млн. т/год сосредотачивает на своей промышленной площадке 300-500 тыс. тонн углеводородного топлива, что эквивалентно по энергосодержанию 3-5 млн. тонн тротила. Номенклатура продукции, выпускаемой химическим заводом с передовой технологией, может включать тысячи различных материалов и веществ, многие из которых чрезвычайно токсичны и ядовиты. Опасность таких заводов для человека и окружающей среды,, особенно в случае аварии на них, очевидна. Ярким примером тому может служить авария на химическом заводе в г. Сезово (Италия, 1976 г.). В результате аварии значительная территория (свыше 20 км²) была заражена диоксидом, пострадало свыше 1000 человек (при общем числе жителей в зоне заражения 27,6 тыс. чел,). Самой крупной аварией на химическом производстве завею мировую историю развития промышленности, является катастрофа в Бхопеле (Индия, 1984 г.), которая унесла 3000 жизней и привела к заболеванию свыше 200 тыс. человек. На заводе существовало пять различных производств, в т.ч. метилизоционата и фосгена, обладающих высокой токсичностью. Авария сопровождалась утечкой метилизоцианата. Масштабы последствий аварии оказались огромными в силу ряда обстоятельств:

• ночное время суток;

• перенаселенность окрестностей предприятия;

• трущобный тип застройки проживания населения;

• нехватка медицинских учреждений.

1. - значительная часть объектов нехимических отраслей промышленности, где в
технологических процессах применяются опасные вещества и имеют место химические
превращения (целлюлозно-бумажная, текстильная, металлургическая промышленность,
коммунальные предприятия),

2. - исследовательские центры, склады (хранилища) и терминалы, транспортные средства и
трубопроводы.

3. - военно-химические объекты (склады и полигоны, заводы по уничтожению химических
боеприпасов, спецтранспорт, склады и объекты ракетных топлив).

При аварии любого объекта, представляющей процесс разрушительного высвобождения его собственного энергозапаса, при котором сырье, Промежуточные продукты, продукция объекта и отходы производства, вовлекаясь в аварийный процесс, создают поражающие факторы для населения и окружающей среды, уровень химического риска характеризуется довольно высокими значениями.

В силу того, что объекты с химической технологией являются потенциальными источниками опасных веществ и загрязнения окружающей среды, они могут быть названы источниками химического риска.

Т.О. в понятие объекта с химической технологией (объекта химического риска) включаются объекты, которые производят, перерабатывают, используют, транспортируют, обрабатывают, хранят или удаляют опасные (вредные) вещества.

Под опасными веществами, обычно понимают, индивидуальные вещества (соединения) природного или искусственного происхождения, способные в условиях производства, применения, транспортировки, переработки, а также в бытовых условиях оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека и окружающую среду.

В настоящее время в мире известно около 6 млн. различных химических веществ. На 90 % -это органические соединения, подавляющее количество которых токсично. Специалисты Международного регистра из всего количества потенциально опасных веществ выбрали и проанализировали 500 наиболее массовых и токсичных химикатов. Для них в промышленной терминологии принято понятие «вредное вещество», т.е. такое вещество, которое при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности может вызвать производственные травмы, отравления, профессиональные заболевания и отклонения в состоянии здоровья.

Снижение уровня химической безопасности в техносфере связано также с повышением плотности размещения разнородных объектов и производств, их взаимодействием в аварийных ситуациях.

Рост масштабов и концентрация производства ведет к накоплению потенциальных опасностей. Об этом можно судить по удельным (на душу населения) значением летальных доз, накопленных в различных производствах стран Западной Европы: по мышьяку - 0,5 млрд, доз, по барию - 5 млрд. доз, по фосгену, аммиаку и синильной кислоте - 100 млрд. доз по каждому показателю, по хлору - 10 трлн. доз.

К 1990 году на территории СССР насчитывалось несколько тысяч объектов с сильнодействующими ядовитыми веществами (СДЯВ). По данным Госгортехнадзора в нашей стране в химических отраслях происходит несколько тысяч различных аварий, многие из которых лишь по формальным признакам относят к «производственным неполадкам». Число таких аварий увеличивается вследствие транспортных происшествий. В настоящее время возросли объемы перевозок по железным дорогам сжиженного хлора. В стране одновременно движется 650-700 ж/д. цистерн и столько же находится на рзгрузочно-погрузочных работах, которые отличаются повышенной опасностью.

Т.О. опасность объектов с химической технологией для человека и окружающей среды может проявляться при нормальном их функционировании. Это связано с технологическими

выбросами и сбросами, а также утечками опасных веществ. Однако, наибольшую опасность такого рода объекты представляют в аварийных случаях.

Анализ последствий крупных аварий различных типов на химически опасных объектах позволяет выявить общие тенденции их развития, закономерности и отличительные черты формирования поражающих факторов и их последствий, а также выработать практические рекомендации по защите людей и по ликвидации последствий таких аварий.

Аварийные ситуации с выбросом (угрозой выброса) опасных химических веществ возможны в процессе производства, транспортировки, хранения, переработки, а также при преднамеренном разрушении (повреждении) объектов с химической технологией, складов, мощных холодильников и водоочистных сооружений, газопроводов (продуктопроводов) и транспортных средств, обслуживающих эти объекты и отрасли промышленности. Наиболее вероятны такие аварии на химически опасных объектах.

Химически опасный объект - это объект экономики или транспортное средство, при авариях и разрушениях которого могут произойти массовые поражения людей, с/х животных и растений СДЯВ.

Анализ структуры химически опасных объектов (ХОО) показывает, что в их технологических линиях обращается, как правило, небольшое количество токсичных продуктов. Значительно большее количество СДЯВ по объему содержится на складах таких объектов. Это приводит к тому, что при авариях в цехах объекта в большинстве случаев имеет место локальное заражение воздуха, оборудования цехов, территории предприятия. При этом поражение может получить в основном персонал этого объекта. При авариях на складах объекта, когда разрушаются (повреждаются) крупно тонные емкости, СДЯВ распространяются за пределы объекта, приводит к массовому поражению не только персонала объекта, но и населения, проживающего (работающего) вблизи аварийного объекта.

На производственных площадках или в транспортных средствах СДЯВ, как правило, содержится в стандартных емкостях. Это могут быть алюминиевые, стальные оболочки и железобетонные сооружения, в которых поддерживаются условия, соответствующие заданному режиму хранения. Наиболее широко распространены емкости цилиндрической формы и шаровые резервуары. Наземные резервуары обычно располагаются группами. В каждой группе предусматривается резервная емкость для слива СДЯВ в случае их утечки из какого-либо резервуара. Для каждой группы наземных резервуаров по периметру оборудуется замкнутое обвалование или ограждающая стенка из несгораемых и коррозионно-устойчивых материалов высотой не менее одного метра. Внутренний объем обвалованной территории рассчитывается на полный объем группы резервуаров. Расстояние от резервуаров до подошвы обвалования или ограждающей стенки принимается равным половине диаметра ближайшего резервуара, но не менее одного метра.

Для хранения СДЯВ на складах объектов используются следующие основные способы:

а) - в резервуарах под высоким давлением;

b) - в изотермических хранилищах (искусственно охлаждаемых);

с) - хранение при температуре окружающей среды в закрытых емкостях (характерно для высококипящих жидкостей).

Способ хранения СДЯВ существенно определяет их поведение при авариях (вскрытии, повреждении, разрушении оболочек резервуаров).

Степень химической опасности объекта как источника ЧС будет определяться следующими признаками:

· производит или потребляет объект СДЯВ;

• количеством СДЯВ на объекте и их токсичностью;

• технологией получения (хранения, использования) СДЯВ;

• глубиной зоны возможного химического заражения (превышает ли глубина зоны заражения
геометрические размеры объекта и границу его санитарно-защитной зоны).

Степень химической опасности объекта устанавливается исходя из доли населения, попадающего в зону возможного химического заражения при аварии на ХОО, от общей численности населения. Для объектов экономики установлены 4 степени химической опасности: -1-я степень - в зону возможного химического заражения (ЗВХЗ) попадает свыше 75 тысяч человек; -2-я степень - в ЗВХЗ попадает 40-75 тысяч человек; -3-я степень - в ЗВХЗ попадает менее 40 тысяч человек; -4-я степень - ЗВХЗ СДЯВ находится в пределах санитарно-защитной зоны объекта.

Для административно-территориальных единиц, в пределах которых располагаются ХОО, также могут устанавливаться степени химической опасности.

Для АТЕ устанавливаются 3 степени химической опасности в зависимости от доли территорий, попадающей в ЗВХЗ при аварии на ХОО: -1-я степень - в ЗВХЗ СДЯВ попадает более 50% территории; -2-я степень - в ЗВХЗ СДЯВ попадает 30-50% территории; -3-я степень - в ЗВХЗ СДЯВ попадает 10-30% территории.

Допускается, что население по территории распределяется равномерно.

Под площадью зоны возможного химического заражения понимают площадь круга с радиусом, равным глубине распространения облака зараженного воздуха с пороговыми концентрациями.

Изучение имевших место аварийных ситуаций на ХОО и проведенные расчеты показывают, что объекты со СДЯВ могут быть источниками:

• залповых выбросов (проливов) СДЯВ;

• сбросов СДЯВ в водоемы;

• «химического пожара» с поступлением токсического продукта в окружающую среду;

• разрушительных взрывов;

• заражения объектов и местности в очаге аварии и на следе распространения химического
облака;

• обширных зон задымления в сочетании с токсичными веществами.
Распространение СДЯВ при выбросе в окружающую среду может происходить в виде паров,

газов, аэрозолей (грубо- и тонкодисперсных).

Аэрозоли - это гетерогенные (неоднородные) системы, состоящие из взвешенных в воздухе твердых или жидких частиц вещества размерами от 10^-6 до 10^-2 см.

Различают аэрозоли тонкодисперсные, состоящие из практически не оседающих частиц размерами от 10^-6 до 10^-3 см., и аэрозоли грубодисперсные, состоящие из быстрооседающих частиц вещества размерами 10^-2 см.

Аэрозольные (паровые и газовые) химические облака образуются главным образом при мгновенном разрушении резервуаров хранения или при испарении разлитой криогенной жидкости. Наиболее опасны облака, образующиеся при мгновенном испарении.

Образование аэрозольного химического облака может привести к появлению в основном трех типов опасностей: крупному пожару, взрыву облака, токсическому воздействию, а в некоторых случаях (как пример - выброс аммиака) возникает опасность воспламенения и токсического воздействия. Причем воспламеняемость и взрываемость тесно связаны друг с другом и определяются концентрациями веществ в облаке. Облака токсичных газов (паров) представляют опасность на значительно больших расстояниях от точки выброса, чем горючие вещества. Степень опасности выброса будет определятся в основном физико-химическими и токсичными свойствами СДЯВ.

Пути воздействия СДЯВ на организм человека:

• с пищей и водой (пероральный);

• через кожу и слизистые оболочки (кожно-резорбтивный);

• при вдыхании (ингаляционный) - основной при краткосрочных выбросах, поэтому основное
внимание при защите должно быть уделено органам дыхания.

Доза - это термин, показывающий количество токсичного вещества, поглощенного средой.

Концентрация - количественная характеристика токсичного облака, зараженного воздуха (количество СДЯВ в единице объема воздуха). Единицы измерения мг/л, г/м ³, мг/м ³.

Токсодоза - количество токсичного вещества, поглощенное организмом за определенный интервал времени, приводящее к определенной степени поражения организма.

Концентрацию используют при санитарно-гигиенической оценке (нормирование выбросов, сбросов) и т.п. Для концентраций показательными часто используемыми величинами являются:

• пороговая концентрация (ПК) - минимальная эффективная концентрация СДЯВ, т.е. наименьшее
количество вещества, которое может вызвать ощутимый физиологический эффект (первичные
признаки поражения с сохранением работоспособности);

• предел переносимости (ПП) - минимальная концентрация СДЯВ, которую человек может
выдерживать определенное время без устойчивого поражения.

В промышленности в качестве ПП используется понятие предельно-допустимой концентрации (ПДК). Она регламентирует допустимую степень заражения СДЯВ воздуха рабочей зоны и используется в интересах соблюдения требований безопасности на производстве.

ПДК - максимально-допустимая концентрация, которая при постоянном воздействии на организм человека в течение рабочего дня (8 часов) не может вызвать через длительный промежуток времени патологических изменений или заболеваний.

ПДК не может использоваться при оценке опасности аварийных ситуаций в связи со значительно меньшим интервалом времени воздействия СДЯВ.

Токсодозами оценивают токсическое воздействие СДЯВ на организм человека. Токсодозы прини мают равными:

• при ингаляционном поражении - произведению средней по времени концентрации СДЯВ в
воздухе (С) на время (t);

• при кожно-резорбтивном поражении - массе СДЯВ (Д), вызывающей определенный эффект
поражения при попадании на кожу (на единицу поверхности или единицу массы).

Различают следующие, часто употребляемые на практике, токсодозы:

• средне смертельную ингаляционную (LC_t 50) и кожно-резорбтивную (LД), вызывающие
смертельный исход у 50% пораженных;

• средневыводящую ингаляционную (IC_t 50) и кожно-резорбтивную (IД 50), вызывающие
выход из строя 50% пораженных;

• среднюю пороговую ингаляционную (PC_t 50) и кожно-резорбтивную (РД 50), вызывающие
начальные симптомы отравления у 50 % пораженных.

Единицы измерения ингаляционных токсодоз: г. мин/м, г сек./м³, мг мин./л; кожно-резорбтивных токсодоз – мг/см², мг/м², г/см², мг/кг.

Классификация и краткая характеристика сильнодействующих ядовитых

веществ (СДЯВ)

Перечень производимых и используемых в нашей стране различных химических веществ включает более 70 тысяч наименований. Подавляющее большинство из них представляет опасность для здоровья и жизни людей. Прежде всего это относится к сильнодействующим ядовитым веществам (СДЯВ).

СДЯВ - это токсичные химические вещества, широко обращающиеся в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте и способные при утечке из разрушенных (поврежденных) технологических емкостей, хранилищ и оборудования приводить к заражению воздуха и вызывать массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных и растений. (Система стандартов ГО СССР. ГОСТ 22.0.002-86).

В промышленной токсикологии к СДЯВ относят те вещества, смертельная доза которых для человека не превышает 100 мг/кг. Однако, следует учитывать, что класс опасности, установленный Санитарными нормами СН 245-71, а позднее ГОСТ 12.1.005-88, не всегда соответствует

потенциальной угрозе поражения тем или иным из них с точки зрения задач по защите населения. Скажем, аммиак, отнесенный по величине ПДК к 1У классу (малоопасные вещества), является весьма опасным, поскольку обладает высокой летучестью. Кроме того, его запасы на ХОО как правило велики (в отдельных изотермических хранилищах до 30 тыс. тонн). Из сказанного следует, что при оценке потенциальной опасности химических веществ (соединений) необходимо учитывать не только их токсические, но и физические свойства, характеризующие их поведение в атмосфере.

Важнейшим параметром, определяющим поведение токсичных веществ в случае разлива (выброса), является максимальная концентрация их паров, способность образовывать газовую фазу. Отсюда возникает необходимость введения показателя, учитывающего одновременно токсические свойства и летучесть вещества. Его можно принять за основу при разграничении СДЯВ по ингаляционной опасности.

Таким показателем может служить принятый в промышленной токсикологии коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО), позволяющий сравнивать ингаляционную опасность веществ. КВИО есть отношение максимально достижимой концентрации паров вещества при 20° С (См ²⁰) к его среднесмертельной концентрации (LС 50).

Другим показателем для отнесения химических веществ к СДЯВ может служить крупнотоннажность их производства, потребления, хранения и транспортировки, т.е. такого количества веществ, при котором их выброс в атмосферу представит опасность массового поражения людей.

При этом под массовым понимается поражение персонала объекта (участка объекта), а также населения, проживающего в населенном пункте, на ж.д. станции и т.п., подвергшихся воздействию поражающих факторов.

С учетом этих показателей специалистами ВНИИ ГОЧС проанализированы свойства веществ и хранилищ на объектах экономики, а также объемов перевозок более 700 токсичных соединений, широко используемых в промышленности, сельском хозяйстве, коммунально-энергетическом комплексе страны. В результате из указанного количества выделены несколько десятков веществ, классифицируемых как СДЯВ, вероятность поражения населения которыми в случае чрезвычайной ситуации будет наибольшей. Их перечень, токсические характеристики (ПДК - согласно ГОСТ 12.1.006-88) приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Наименование СДЯВ и его хим. формула	Класс опасности	пдк, мг/м^3	Марки коробок промышленных противогазов	Методы нейтрализации
Акролеин СН2 = СНСНО	II	0,2	А	Осаждение паров. Нейтрализа­ция - раствором щелочи.
Аммиак NНз	1У	20,0	кд	Осаждение паров. На нейтр-цию - 2т 20-проц. Раствора минеральной кислоты.
Ацетонциангидрин (СНз)2С(ОН)СNO	II	0,9	А	На нейтрализацию - 5т такого же раствора
Водород мышьяковис-тый AsH3	II	0,1	Е	На нейтрализацию - 15т такого же раствора

Водород фтористый НF	I	0,05	В, М, БКФ	Осаждение паров. На нейтр-цию - 20т такого же раствора.
Водород хлористый НС1	III	5,0	А, В, М, БКФ	Осаждение газа. На нейтр-цию -20т такого же раствора.
Синильная кислота HCN	И	0,3	В, БКФ	На нейтр-цию - 45т 10-проц. Раствора гипохлорита кальция.
Диметиламин (СНз)2NН	II	1,0	А, Г	Осаждение паров. На нейтр-цию - 20т 10 процентного раствора серной кислоты.
Водород бромистый CH3Br	III	2,0	А, В, БКФ	Осаждение паров. На нейтр-цию - 20т 10-проц. го раствора NаОН.
Метиламин СНзNН2	II	1,0	А, Г	Осаждение паров. На нейтр.- 12т 10-проц. раствора соляной кислоты
Метил бромистый СНзВг	II	1,0	А, М, БКФ	Осаждение паров. На нейтр-цию - 4,2т 10-проц.го раствора NаОН
Метил хлористый CH3Cl	III	5,0	А, М, БКФ	На нейтр.- 8т такого же раствора.
Метилмеркаптан СНзSН	II	0,8	А, БКФ	Осаждение паров. Нейтр-ция -щелочными растворами или растворами окислителей.
Метил акри лат СНз-СНСООСНз	IV	20,0	А, М, БКФ	Осаждение паров. Нейтр. пе­рекисями с добавками поверх­ностно-активных веществ.
Акрилонитрил СН2=СНСН	II	0,5	А, М, В, БКФ	Осаждение паров. На нейтр. - 8т 1 0-проц. такого же раствора.
Окислы азота NO2	III	2,0	В, М, БКФ	Осаждение паров. На нейтр. -1,5т 25-проц. раствора аммиака
Окись этилена С2Н4O	II	1,0	М	Осаждение паров. На нейтр-цию - 1,5т 25-проц. Раствора аммиака.
Сероводород H2S	III	10,0	в,мкд	Осаждение паров. На нейтр. - Зт суспензии гипохлорита кальция.
Сернистый ангидрид SО2	III	10,0	в	Осаждение паров - известковым молоком. На нейтр-цию 13т 10-проц. Раствора NаОН.
Сероуглерод С82	II	1,0	А, В, М, БКФ	Нейтр. - известковым молоком.
Соляная кислота	III	5,0	А, М, В, БКФ	Осаждение паров. На нейтр-цию

(37%) НС1				- Ют 10-проц. Раствора ЫаОН.
Триметиламин (СНз)зН	III	5,0	А, Г	Осаждение паров. На нейтр-цию - 5т 10-процентного Раствора серной кислоты.
Формальдегид НСНО	II	0,5	А, М, БКФ	Осаждение паров. На нейтр-цию - 6,5т 10-проц. го раствора NaОН.
Фосген СОСl	II	0,5	В	На нейтр-цию Зт 25-проц. раствора аммиака или 20т 10-проц. Раствора НаОН.
Фтор F2	II	0,2	Изолир, шланго­вые противога­зы, кислород, приборы	Осаждение паров распыленной водой или содой. На нейтр-цию -Ют 10-проц. раствора КаОН.
Фосфор треххлорис-тый PCI3	II	0,2	В	Осаждение паров. На нейтр-цию - 10-1 5т такого же раствора.
Хлорокись фосфора РСОI3		0,05	БКФ, М	Осаждение паров. На нейтр-цию - Ют такого же раствора.
Хлор Cl	II	1,0	А, В, Г, Е, БКФ	Осаждение паров. На нейтрацию - 10т такого же раствора.
Хлорпикрин ССЬЖ)2	II	0,7	Ф, В, М	На нейтр-цию 10-процентный водно-спиртовой раствор суль­фида натрия или NaОН.
Хлорциан СNС1	II	0,3	В, БКФ	На нейтр-цию - 12т 10-процент­ного водного раствора гипо-хлорита кальция.
Этиленимин С2H4NН	I	0,02	А	Осаждение паров. На нейтрацию - 8,5т 10-проц. раствора хлорис­того водорода.
Этиленсульфид C2H4S		0,1	А	Осаждение паров. На нейтрацию - 3,7т хлорамина.
Ацетонитрил СНзСN	III	10,0	А	Осаждение паров. На нейтр-цию - 2т 20-проц. раствора щелочи (едкого натрия NаОН)
Этилмеркоптан С2Н5SН	II	1,0	В, БКФ	Осаждение паров. На нейтр-цию - 6,5т Ю-проц. раствора NаОН.

Наиболее распространенными СДЯВ являются хлор, аммиак, сероводород, двуокись серы (сернистый газ), нитрил акриловой кислоты, синильная кислота, фосген, метил меркаптан, бензол, бромистый водород, фтор, фтористый водород.

В большинстве случаев в обычных условиях СДЯВ находятся в газообразном или жидком состоянии. При производстве, использовании, хранении и перевозке те же газообразные вещества сжимают, преобразуя в жидкости. Это резко сокращает занимаемый ими объем.

Классификация СДЯВ.

По химическому строению, физико-химическим и токсичным свойствам СДЯВ неоднородны и могут классифицироваться по ряду признаков.

В аварийных ситуациях необходимо определение прежде всего наибольшей опасности воздействия этих веществ на человека в целях его защиты, оказания своевременной и квалифицированной помощи пораженным.

СДЯВ обычно классифицируют:

• по степени токсичности;

• по признаку преимущественного синдрома при острой интоксикации (отравлении);

• по степени воздействия на организм человека;

• по агрегатному состоянию;

• по способности к горению.

• По степени токсичности СДЯВ классифицируют на 4 группы:

• чрезвычайно токсичные (LС<1 мг/л; LД<1 мг/кг);

• высокотоксичные (LС =1-5 мг/л; LД = 1-50 мг/кг);

• сильнотоксичные (LС = 6-20 мг/л; LД = 51-500 мг/кг);

• умереннотоксичные (LС = 21-80 мг/л; LД = 501-5000 мг/кг).

По признаку преимущественного синдрома при острой интоксикации СДЯВ разделены на следующие группы:

• вещества с преимущественно удушающим действием, с выраженным прижигающим действием.
Вызывают токсический отек легких (хлор, треххлористый фосфор, оксихлорид фосфора, фосген,
хлорпикрин, хлорид серы);

• вещества преимущественно общеядовитого действия, яды крови, тканевые яды. Вызывают
нарушение энергетического обмена в организме (оксид углерода, синильная кислота,
динитрофенол, динитроэртокрезол, этиленхлоргидрин, этиленфторгидрин, цианистый водород);

• вещества, обладающие удушающим и общеядовитым действием, с выраженным прижигающим
действием (акрилонитрол, амил, азотная кислота, оксиды азота, сернистый ангидрид,
сероводород, фтористый водород);

• нейротропные яды. Действуют на нервную систему, нарушая генерацию, проведение и передачу
нервного импульса (сероуглерод, фосфороорганические соединения, тетроэтилсвинец);

• вещества, обладающие удушающим и нейротропным действием (аммиак, гептол, гидрозин);

• метаболические яды. Соединения, вмешивающиеся в процесс метаболизма веществ в организме
(метаболизм - совокупность химических реакций, протекающих в живых клетках и
обеспечивающих организм необходимыми веществами и энергией для его жизнедеятельности).
Представителями этой группы СДЯВ являются дихлорэтан, окись этилена, метилбромид,
мети л хлорид, ди метил сульфат;

• вещества, нарушающие обмен веществ в организме (диоксид).

По степени воздействия на организм человека СДЯВ разделяются на 4класса опасности (ГОСТ 12.1.007-76):

• 1 класс (КВИО свыше 300, LС<0,003 мг/л);

• 2 класс (КВИО=299? 30, LС = 0,003 ч 0,003 мг/л);

• 3 класс (КВИО = 29 ч 3, LС - 0,03 ч 0,3 мг/л);

• 4класс(КВИО 3, LC>О.З мг/л).

Вещества 1 и 2 классов опасности способны образовывать опасные для жизни концентрации даже при незначительных утечках. По агрегатному состоянию СДЯВ подразделяются на:

• сжиженные и сжатые газы;

• жидкости с температурой кипения свыше 100° С (высококипящие);

• жидкости с температурой кипения ниже 100° С (низкокипящие);

По способности к горению СДЯВ разделяют на:

• горючие вещества (амил, аммиак-газ, сероуглерод, оксиды азота);

• трудногорючие вещества (аммиак-жидкость, цианистый водород);

• негорючие вещества (хлор, азотная кислота, фосген, оксид углерода);

• негорючие пожароопасные вещества. Разлагаются при низких температурах, выделяя горючие
газы (пары). Представители - хлор, азотная кислота, фтористый водород и др.

Классификация, краткая характеристика и последствия аварий на ХОО

Классификация аварий на ХОО может производится по различным признакам, в том числе по:

• масштабам распространения СДЯВ;

• поражающим свойствам СДЯВ:

• продолжительности действия СДЯВ;

• степени химической опасности.

В химических отраслях экономики аварии делят на две категории (по наличию возможности у объекта экономики самостоятельно провести ликвидацию последствий аварии):

• аварии 1 категории - аварии, возникающие в результате взрывов, вызывающих разрушения
технологической схемы, инженерных сооружений производства, вследствие чего полностью или
частично прекращен выпуск продукции и для его восстановления требуются специальные
ассигнования от вышестоящих организаций;

• аварии II категории - аварии, в результате которых повреждено основное или вспомогательное
оборудование, инженерные сооружения, вследствие чего полностью или частично прекращен
выпуск продукции и для восстановления производства требуются затраты более нормативной
суммы на капитальный ремонт, но не требуются ассигнования от вышестоящих организаций.

С точки зрения обеспечения безопасности и защиты персонала и населения в случае возникновения чрезвычайной ситуации классификация аварий должна отвечать на вопрос о степени опасности аварии. По степени химической опасности все аварии на ХОО классифицируются на.

• аварии 1 степени химической опасности. Это аварии, связанные с возможностью массового
поражения не только производственного персонала, но и населения, проживающего
(работающего) вблизи аварийного объекта;

• аварии 2 степени химической опасности. Это аварии, при которых возможны массовые
поражения производственного персонала ХОО;

• аварии химически безопасные. Это аварии, при которых образуются локальные очаги заражения
СДЯВ, не представляющие опасности для производственного персонала ХОО и населения.

С учетом общей классификации аварий по масштабам последствий, аварии на ХОО также могут быть локальными (частными), объектовыми, местными, региональными, национальными и глобальными.

Локальная (частная) авария на ХОО - это авария, либо вообще не связанная с выбросом СДЯВ, либо связанная с незначительной утечкой СДЯВ.

Объектовая авария на ХОО - это авария, связанная с утечкой СДЯВ из технологического оборудования или трубопровода, глубина пороговой зоны заражения не выходит за пределы санитарно-защитной зоны ХОО.

Местная авария на ХОО - авария, связанная с разрушением большой единичной емкости или целого склада СДЯВ; облако достигает зоны жилой застройки, проводится эвакуация из ближайших жилых районов и другие соответствующие мероприятия. Химическая опасность сохраняется до 6 часов. Последствия ограничиваются пределами города, района, области.

Региональная авария на ХОО - авария на ХОО с значительным, иногда многократным, выбросом СДЯВ, локализовать которую не удается в течение 6 часов и более. Последствия ограничиваются пределами нескольких областей, республики. Химическая опасность распространяется на многие населенные пункты.

Национальная или глобальная авария - авария с полным разрушениям всех хранилищ со СДЯВ крупного ХОО или нескольких ХОО. Возможна в случае крупной диверсии, в результате стихийного бедствия или воздействия средствами поражения противника во время войны, при чрезвычайных ситуациях на соседних ОНХ (взрыво- и гидродинамически опасных). Последствия охватывают пределы нескольких республик, значительную часть территории страны или даже выходят за ее пределы.

В зависимости от характера аварии выброс СДЯВ в атмосферу может быть контролируемым и неконтролируемым. При контролируемом выбросе высвобождение СДЯВ ограничивается защитными системами и происходит, как правило, через штатные устройства (трубы, факельные устройства и т.д.). Неконтролируемые выбросы характеризуются частичным или полным разрушением технологического оборудования, систем защиты, оболочек резервуаров. Они могут сопровождаться пожарами и взрывами ГВС и ПВС (газо- и пылевоздушных смесей), повторным разрушением оборудования и повреждением соседних объектов. При этом могут происходить следующие процессы:

• кратковременные или продолжительные высокотемпературные выбросы СДЯВ в атмосферу,
иногда на значительные высоты;

• пожары на объектах, обуславливающие возгонку, выгорание и терморазложение СДЯВ;

• разовые или многократные выбросы низкотемпературных газов- (паров) от резервуаров
(хранилищ) сжиженных газов и легковоспламеняющихся жидких СДЯВ.

При разрушении оболочек резервуаров под давлением условно весь процесс испарения СДЯВ можно разделить на три периода:

• первый период - бурное, почти мгновенное (1-2 мин.) испарение за счет разности упругости
насыщенных паров СДЯВ в емкости и парциального давления воздуха. Данный процесс
обеспечивает основное количество паров СДЯВ, поступающих в первичное облако;

• второй период - неустойчивое испарение, характеризующееся резким падением скорости
испарения;

третий период - стационарное испарение. Его продолжительность зависит от типа СДЯВ, его количества, внешних условий и может составлять часы, сутки и более.

В первый момент выброса сжиженных газов образуется аэрозоль в виде тяжелых облаков, которые под действием собственной силы тяжести опускаются на грунт. Границы облака на первом этапе отчетливы, оно имеет большую оптическую плотность и только через 2-3 минуты становится прозрачным. Температура в облаке ниже, чем в окружающей среде. Учитывая большую плотность облака, основным его фактором, определяющим движение облака в районе аварии, является сила тяжести. На этом этапе формирование и направление движения облака носит неопределенный характер. Радиус этой зоны может достигать 0,5-1 км.

В случае разрушения оболочки изотермического хранилища и последующего разлива большого количества СДЯВ в поддон (обваловку) наблюдаются лишь второй и третий периоды

испарения. Количество вещества, переходящего в первичное облако, как правило, не превышает 2- 5%.

При вскрытии оболочек с жидкими, высококипящими СДЯВ образование первичного облака.. не происходит. Эти вещества в силу малых скоростей их испарения представляют опасность только непосредственно в районе аварии.

В результате аварий на ХОО возникают очаги поражения и зоны химического заражения. Они характеризуются степенью опасности для жизнедеятельности людей.

Зоной химического заражения называется площадь, в пределах которой проявляется поражающее действие СДЯВ.

Зона химического заражения включает в себя зоны смертельных и поражающих токсодоз и зону дискомфорта, а также, по другой классификации, очаг аварии (ОА), район аварии (РА).и зону распространения СДЯВ.

Зона смертельных токсодоз (зона чрезвычайно опасного заражения) - это зона, на внешней границе которой 50% людей получают смертельную токсодозу. Зона поражающих токсодоз (зона опасного заражения) - это зона, на внешней границе которой 50% людей получают поражающую токсодозу.

Дискомфортная зона (пороговая зона, зона заражения) - это зона, на внешней границе которой люди испытывают дискомфорт, начинается обострение хронических заболеваний или появляются первые признаки интоксикации (отравления).

Очаг аварии (ОА) - территория, включающая в себя само место аварии и прилегающую к нему площадь растекания (разбрызгивания) СДЯВ.

Район аварии (РА) - территория, в пределах которой облако СДЯВ обладает наибольшими поражающими возможностями.

Значение радиуса района аварии зависит от типа СДЯВ, условий хранения, температуры окружающей среды и вида аварии.

Зона распространения СДЯВ - площадь химического заражения воздуха за пределами района аварии, создаваемая в результате распространения облака СДЯВ по направлению ветра и ограниченная изолинией средних пороговых значений токсодозы.

Пороговое значение токсодозы соответствует возможности проявления в 50% случаев начальных симптомов поражения не приводящих к потере работоспособности людей.

Последствия аварий на ХОО представляет собой совокупность результатов воздействия химического заражения на объекты, население и окружающую среду. В результате аварии складывается аварийная химическая обстановка.

Масштабы возможных последствий аварии (линейные размеры и площади проявления последствий) зависят от:

• типа ХОО, вида и свойств СДЯВ, условий хранения;

• характера аварии;

• метеоусловий и других факторов.

Из метеоусловий наибольшее влияние оказывают температура почвы и скорость ветра. Чем они выше, тем быстрее испаряется и уносится СДЯВ из района аварии, тем менее стоек очаг аварии.

В зависимости от метеоусловий и времени суток наблюдается различное состояние - вертикальной устойчивости атмосферы, что также влияет на стойкость СДЯВ. Различают три степени вертикальной устойчивости воздуха:

• инверсия - температура воздуха у поверхности почвы меньше, чем на высоте. Наблюдается
застой воздуха.

• конвекция - температура воздуха у поверхности почвы больше, чем на высоте. Происходит
интенсивное перемешивание воздуха по вертикали.

• изотермия - температура воздуха у поверхности земли и на высоте одинаковы.

При скорости ветра более 4 м/сек., вследствие интенсивного перемешивания слоев воздуха, состояние вертикальной устойчивости - изотермия.

При конвекции зона химического заражения уменьшается, при изотермии и, особенно, при инверсии - увеличивается и дольше сохраняется.

Главным поражающим фактором при аварии на ХОО является химическое заражение, глубины зон которого могут достигать десятков километров.

Ш - ширина зоны.

объект

Участок разлива СДЯВ

S₀,S₀^’,S₀^” - площадь очагов поражения.

Sз - площадь зоны химического заражения

Г - глубина зоны.

Аварии могут сопровождаться взрывами и пожарами, возникновение зоны заражения СДЯВ сопровождается, как правило, сложной пожарной обстановкой.

Масштабы и продолжительность заражения СДЯВ при аварии на ХОО обуславливаются:

• Физико-химическими свойствами СДЯВ;

• количеством СДЯВ, выброшенных на местность, в атмосферу и в источники воды;

• метеоусловиями;

• характеристикой объектов заражения (для местности - наличием и характером растительного
покрова, местами возможного застоя воздуха; для источников воды - площадью поверхности,
глубиной, скоростью течения, наличием грунтовых вод, состоянием берегов, характеристикой
прибрежных грунтов; для населения - степенью защищенности от СДЯВ, характером
деятельности; для материальных средств - характеристикой материалов, наличием
лакокрасочных покрытий и т.п.).

Окружающая среда и люди могут подвергаться заражению в районах аварии ХОО, а также в зонах распространения аэрозоля и паров СДЯВ воздушными потоками.

Воздушное пространство, местность, источники воды) население могут быть заражены СДЯВ в парообразном (газообразном), аэрозольном, капельножидком, жидком и твердом состоянии.

Масштабы и продолжительность заражения воздуха местности и источников воды, а также населения и животных в зависимости от различных факторов могут изменяться в широких пределах (от нескольких десятков минут до нескольких суток, иногда месяцев и даже лет).

Поражение людей и животных происходит вследствие вдыхания зараженного воздуха, контакта с зараженными поверхностями, употребления зараженных продуктов и воды. Люди и животные получают поражения в результате попадания СДЯВ в организм через органы дыхания

(ингаляционно), кожные покровы, слизистые оболочки и раневые поверхности (резорбтивно), желудочно-кишечный тракт (перорально). В результате воздействия СДЯВ на организм человека могут возникнуть также отдаленные и генетические последствия. Вероятность их возникновения определяется степенью заражения организма.

Степень и характер поражения организма человека зависят от особенностей токсического действия СДЯВ, их физико-химических свойств и агрегатного состояния, концентрации паров и аэрозолей в воздухе, продолжительности их воздействия, путей их проникновения в организм.

Основные направления и организационно-технические меры по предупреждению аварий на ХОО и обеспечению защиты персонала и

Дата добавления: 2014-01-05