Классификация химических аварий, возможные масштабы и последствия
Химическая авария - авария на химически опасном объекте, сопровождающаяся проливом или выбросом опасных химических веществ, способная привести к гибели или химическому заражению людей, продовольствия, пищевого сырья и кормов, сельскохозяйственных животных и растений, или к химическому заражению окружающей природной среды [9].
Причинами большинства возникающих химических аварий являются: нарушение технологии производства, правил эксплуатации оборудования, машин и механизмов, низкая трудовая и технологическая дисциплина, несоблюдение норм безопасности, отсутствие должного надзора за состоянием оборудования, стихийные бедствия.
В зависимости от физико-химических свойств аварийно химически опасных веществ, условий их хранения и транспортировки при авариях на химически опасных объектах могут возникнуть чрезвычайные ситуации с химической обстановкой четырех основных типов, указанных ниже.
ЧС с химической обстановкой первого типа возникают в случае мгновенной разгерметизации (взрыва) емкостей или технологического оборудования, содержащих газообразные (под давлением), криогенные, перегретые сжиженные АХОВ. При этом образуется первичное парогазовое или аэрозольное облако с высокой концентрацией АХОВ, распространяющееся по ветру.
Основным поражающим фактором при этом является ингаляционное воздействие на людей и животных высоких (смертельных) концентраций паров АХОВ.
|
|
|
Масштабы поражения при этом типе химической обстановки зависят от количества выброшенных АХОВ, размеров облака, концентрации ядовитого вещества, скорости ветра, состояния приземного слоя атмосферы (инверсия, конвекция, изотермия), плотности паров АХОВ (легче или тяжелее воздуха), времени суток, характера местности (открытая местность или городская застройка), плотности населения.
ЧС с химической обстановкой второго типа возникают при аварийных выбросах или проливах используемых в производстве, хранящихся или транспортируемых сжиженных ядовитых газов (аммиак, хлор и др.), перегретых летучих токсических жидкостей с температурой кипения ниже температуры окружающей среды (окись этилена, окислы азота, сернистый ангидрид, синильная кислота и др.). При этом часть АХОВ (не более 10 %) мгновенно испаряется, образуя первичное облако паров смертельной концентрации, другая часть выливается в поддон или на подстилающую поверхность, постепенно испаряется, образуя вторичное облако с поражающими концентрациями.
Основными поражающими факторами в этих условиях являются ингаляционное воздействие на людей и животных смертельных концентраций первичного облака (кратковременное) и продолжительное воздействие (часы, сутки) вторичного облака с поражающими концентрациями паров. Кроме того, пролив АХОВ может заразить грунт и воду.
|
|
|
Если АХОВ хранятся в изотермических хранилищах при температуре хранения ниже температуры кипения, то в случае разгерметизации емкости первоначального испарения значительной части жидкости не наблюдается. В первичное облако переходит только 3…5 % от общего количества АХОВ. Оставшаяся часть жидкости переходит в режим стационарного кипения. Скорость кипения является функцией подвода тепла от окружающей среды. Наиболее опасные поражающие факторы в данном случае - вторичное облако паров АХОВ, переохлаждение, а в некоторых случаях, пожары и взрывы.
ЧС с химической обстановкой третьего типа возникают при проливе в поддон (обвалование) или на подстилающую поверхность значительного количества сжиженных (при изотермическом хранении) или жидких АХОВ с температурой кипения ниже или близкой к температуре окружающей среды (фосген, четырехокись азота и др.), а также при горении большого количества удобрений (например нитрофоски) или комковой серы. При этом образуется вторичное облако паров АХОВ с поражающими концентрациями, которое может распространяться на большие расстояния.
|
|
|
ЧС с химической обстановкой четвертого типа возникают при аварийном выбросе (проливе) значительного количества малолетучих АХОВ (жидких с температурой кипения значительно выше температуры окружающей среды или твердых) - несимметричный диметилгидразин, фенол, сероуглерод, диоксин, соли синильной кислоты. При этом происходит заражение местности (грунта, растительности, воды) в опасных концентрациях.
Основными поражающими факторами при этом являются опасные последствия заражения людей и животных при длительном нахождении их на зараженной местности в результате перорального и резорбтивного воздействия АХОВ на организм.
Указанные типы химической обстановки при ЧС, вызванных авариями на ХОО, особенно второй и третий, могут сопровождаться пожарами и взрывами, что осложняет обстановку, повышает концентрацию поражающих веществ, сопровождается образованием токсичных продуктов горения, увеличивает потери и затрудняет проведение аварийно-спасательных работ.
В случае возникновения аварий на ХОО с выбросом АХОВ очаг химического поражения будет иметь следующие особенности:
|
|
|
образование облаков паров АХОВ и их распространение в окружающей среде является сложными процессами, характеризующимися диаграммами фазового состояния АХОВ, их основными физико-химическими характеристиками, условиями хранения, метеоусловиями, рельефом местности и т. д., поэтому прогнозирование масштабов химического заражения весьма затруднительно;
в разгар аварии на объекте действует, как правило, несколько поражающих факторов: химическое заражение местности, воздуха, водоемов, высокая или низкая температура, ударная волна; а вне объекта - химическое заражение окружающей среды;
наиболее опасный поражающий фактор - воздействие паров АХОВ через органы дыхания. Он действует как на месте аварии, так и на больших расстояниях от источника выброса, распространяясь со скоростью ветрового переноса;
опасные концентрации АХОВ в атмосфере могут существовать от нескольких часов до нескольких суток, а заражение местности и воды еще более длительное время;
смерть зависит от свойств АХОВ, токсической дозы и может наступать как мгновенно, так и через некоторое время после отравления.
Аварии на химически опасных объектах по типу возникновения делятся на производственные и транспортные, при которых нарушается герметичность емкостей и трубопроводов, содержащих АХОВ.
По масштабам последствий химические аварии можно классифицировать следующим образом (17):
локальные - последствия которых ограничиваются одним цехом (агрегатом, сооружением) химически опасного объекта;
местные - последствия которых ограничиваются производственной площадкой химически опасного объекта или его санитарно-защитной зоной;
общие - последствия которых распространяются за пределы санитарно-защитной зоны химически опасного объекта.
Основными исходами химических аварий, как правило, являются:
выбросы (разливы) АХОВ;
мгновенное или постепенное испарение;
дисперсия газов с нейтральной и положительной плавучестью;
дисперсия тяжелого газа;
возгорание жидкостей, зданий, сооружений и т. п.;
взрывы различного характера (ограниченные, в свободном пространстве, взрывы паровых облаков, пылевые взрывы, детонации, физические взрывы, взрывы конденсированной фазы).
В химических авариях выделяются четыре фазы:
инициирование аварии;
развитие аварии;
выход последствий за пределы химически опасного объекта;
локализация и ликвидация последствий аварии.
Содержание фаз развития химических аварий представлено в приложении 19.
Вторая фаза (развитие химической аварии) оказывает определяющее влияние на масштабы последствий аварии, так как от особенностей попадания АХОВ в атмосферу зависят дальность распространения газообразного (парообразного) облака и время поражающего действия.
Основными последствиями химических аварий могут быть:
разрушение зданий, оборудования, технологических линий и т. п.;
возгорание зданий, сооружений, жидкостей и т. п.;
загрязнение окружающей среды (атмосферного воздуха, земли, недр, почвы, воды, растительного и животного мира, зданий, сооружений, технологического оборудования и т. п.);
поражение людей, оказавшихся в зоне токсического воздействия без необходимых средств защиты или не успевших их использовать.
Схема формирования поражающих факторов при аварии на химически опасном объекте представлена на рис. 1.18.
Объектом аварии является завод по производству хлора (150 тыс. тонн в год), химических средств защиты растений (5 тыс. тонн в год) и других продуктов. Завод расположен на берегу реки. Наиболее опасные элементы объекта - 2, 3 и 5. Произошло разрушение резервуара вместимостью 150 т в хранилище жидкого хлора, и возник пожар на складе готовой продукции.
Характеристика поражающих факторов:
А - при разрушении резервуара с хлором образовалось облако зараженного воздуха, которое распространилось по территории завода (до 300 м) и движется в приземном слое атмосферы по направлению ветра. Глубина распространения облака с поражающими концентрациями может составить от нескольких километров (изотермия) до нескольких десятков километров (инверсия).
Б – в результате пожара образовалось дымовое облако, содержащее токсичные продукты, которое может распространиться в пограничном слое атмосферы на значительное расстояние. При взаимодействии с подстилающей поверхностью или с осадками возможно образование «пятен», загрязненных токсичными продуктами терморазложения и возгонки.
В – при тушении пожара часть токсичных продуктов попала в реку и произошло заражение воды по течению.
Рис. 1.18. Схема формирования поражающих факторов при аварии на химически опасном объекте: 1 - цех электролиза; 2 - пункт наполнения цистерн жидким хлором; 3 - хранилище жидкого хлора; 4 - хранилище кислот, щелочей и растворителей; 5 – ж.-д. ветка для формирования составов с химическими веществами (продуктами); 6 - цех синтеза; А - облако зараженного хлором воздуха; Б - дымовое облако, содержащее токсичные продукты; В - токсичные продукты, попавшие в реку при тушении пожара на складе готовой продукции
Каждый из указанных видов опасности по месту и времени может проявляться отдельно (единичный выброс), последовательно и в сочетании с другими, а также может быть многократно повторен, в том числе в различных комбинациях.
Наиболее характерной особенностью химических аварий с выбросом (проливом) АХОВ является образование зон химического заражения.
Величина зоны химического заражения, прежде всего, зависит от физико-химических свойств, токсичности и количества выброшенного в атмосферу (разлившегося) АХОВ, а также метеорологических условий, при которых произошла авария.
Размеры зон химического заражения характеризуются глубиной распространения облака зараженного воздуха с поражающими концентрациями, площадью пролива АХОВ и площадью зоны химического заражения.
Схема зоны химического заражения представлена в приложении 20.
Основной характеристикой зоны химического заражения является глубина распространения облака зараженного воздуха, которая определяется глубиной распространения первичного или вторичного облака зараженного воздуха.
Глубина распространения облака зараженного воздуха в значительной степени зависит от метеорологических условий, рельефа местности и плотности застройки объектов.
Прежде всего, существенное влияние на глубину зоны химического заражения оказывает вертикальная устойчивость приземного слоя воздуха: инверсия (когда нижние слои воздуха холоднее верхних), изотермия (температура воздуха на высотах до 30 м от поверхности земли почти одинакова), конвекция (нижний слой воздуха нагрет сильнее верхнего).
Инверсия способствует распространению облака зараженного воздуха на более значительные расстояния от места аварии, чем изотермия и конвекция. Наименьшая глубина распространения АХОВ наблюдается при конвекции.
Повышение температуры и увеличение скорости ветра ведут к увеличению перемешивания нижних и верхних слоев атмосферы и уменьшению глубин распространения поражающих концентраций.
Значительное влияние на глубину распространения облака зараженного воздуха оказывает характер местности, ее рельеф (равнинно-плоский, равнинно-волнистый, равнинно-холмистый, овражно-балочный, холмистый), а также шероховатость подстилающей поверхности (открытые водные поверхности, трава, леса и т.п.).
При прохождении облака зараженного воздуха через населенные пункты на глубине его распространения сказывается их застройка и температура воздуха в населенных пунктах.
Характер распространения АХОВ в атмосфере во многом зависит также от плотности паров опасных химических веществ. Чем ниже плотность АХОВ, тем выше производительность источника заражения (скорость испарения).
Направление распространения облака зараженного воздуха с относительной плотностью паров АХОВ меньше единицы определяется направлением ветра, а с относительной плотностью больше единицы как направлением ветра, так и профилем местности. АХОВ тяжелее воздуха растекаются в низких местах, затекают в подвалы домов, сохраняя продолжительное время поражающие свойства.
Важной характеристикой зон химического заражения является продолжительность воздействия облака зараженного воздуха на людей, оказавшихся в зоне поражения АХОВ. Она определяется временем испарения разлившегося АХОВ или продолжительностью горения веществ с образованием ядовитых аэрозолей.
АХОВ, имеющие температуру кипения выше 20 °С (треххлористый фосфор и др.), испаряются медленно и до полного испарения длительное время находятся в местах разлива АХОВ. При этом образование облака зараженного воздуха с поражающими концентрациями весьма затруднительно. Оно возможно лишь при исключительно благоприятных погодных условиях (высокой температуры воздуха, почвы, незначительной скорости ветра и др.), а также в случае возникновения пожаров, которые могут привести к интенсивному испарению АХОВ. Образование облака зараженного воздуха с высококипящими веществами также возможно в случае соприкосновения разлившихся АХОВ с другими химическими веществами и образования более летучих и токсичных веществ с выделением большого количества тепла.
АХОВ, имеющие температуру кипения до 20 °С (хлор, аммиак, фосген и др.) при разливе быстро испаряются, образуя облако зараженного воздуха, которое распространяется по направлению ветра. Такие вещества в опасных концентрациях могут обнаруживаться на значительных расстояниях от места аварии.
Время испарения АХОВ зависит, прежде всего, от количества разлившегося вещества, его физико-химических свойств, площади разлива, температуры окружающей среды, скорости ветра и ряда других условий.
С повышением температуры и скорости ветра в приземном слое атмосферы скорость испарения АХОВ с поверхности разлива увеличивается, что ведет к сокращению времени воздействия АХОВ на окружающую среду и людей.
Для многих АХОВ с увеличением скорости испарения температура разлившегося вещества понижается, что ведет к уменьшению его летучести, а следовательно, и сокращению глубины зоны заражения.
Увеличение количества АХОВ в районе разлива увеличивает продолжительность его испарения и время существования зон химического заражения.
Существенное влияние на глубину зоны химического заражения оказывает площадь разлива АХОВ. Она может колебаться в широких пределах - от нескольких сотен до нескольких тысяч квадратных метров.
Наличие земляной обваловки, поддона, железобетонной ограждающей стенки ограничивает площадь разлива АХОВ и способствует сокращению глубины распространения облака зараженного воздуха.
3 декабря 1984 года на заводе компании Юнион Карбайд в г. Бхопал (Индия) произошла самая крупная авария с выбросом аварийно химически опасного вещества - метилизоцианата (МИЦ). В результате совпадения ряда причин, основными из которых явились ошибки, заложенные в проекте, несоблюдение технологии производства, игнорирование элементарных правил безопасности, низкий уровень подготовки обслуживающего персонала, отсутствие взаимодействия по вопросам защиты между администрацией предприятия и местными органами власти, перенаселенность окрестной территории, тип городской застройки (трущобы), нехватка медицинских учреждений и неподготовленность последних, последствия аварии оказались самыми тяжелыми за всю историю химически опасных производств.
В атмосферу было выброшено около 30 … 35 т МИЦ в виде парового облака. Через некоторое время облако МИЦ накрыло густонаселенные окрестности г. Бхопал, основная часть населения которого спала и умерла не проснувшись. Число погибших составило около 3 тыс. чел., пострадавших - около 200 тыс. чел.
20 марта 1989 года на Ионавском ПО «Азот» (Литва) в результате разрушения изотермического резервуара в атмосферу было выброшено около 7000 т жидкого аммиака. При этом возник пожар в технологическом отделении и складе хранения нитрофоски. В результате распространения паров аммиака и продуктов термического разложения нитрофоски (оксиды азота, фосфора и других опасных химических веществ) произошло загрязнение окружающей среды на площади до 400 км2, на глубину до 30 … 35 км. Пострадали 52 человека, 7 человек из числа эксплуатационного персонала погибли. Из зоны возможного химического заражения экстренно было эвакуировано 32 тыс. человек.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 2756; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!