6.1.2. Виды воздействий аварийно химически опасных веществ на окружающую среду

Рассмотрим понятия - химическое заражение территории и очаги пора­жения, вызванные воздействием АХОВ на окружающую среду. Территория, за­раженная АХОВ в поражающих концентрациях, называется зоной химического заражения. Зона заражения АХОВ с опасными плотностями включает площадь района аварии и площадь заражения территории и объектов за пределами ава­рийной зоны, где произошло осаждение АХОВ из облака выброса при его пе­ремещении в приземном слое атмосферы.

Зона распространения АХОВ - это площадь химического заражения воздуха за пределами района аварии, образовавшаяся в результате распростра­нения облаков АХОВ по направлению ветра. Как известно, при аварийном вы­бросе АХОВ токсичное вещество переходит в атмосферу в виде газа, пара или аэрозоля. При этом в зависимости от химических свойств и агрегатного состоя­ния АХОВ, формируется первичное или вторичное облако зараженного возду­ха, либо и то, и другое. Первичное облако образуется в результате мгновенного (1-3 мин) перехода в атмосферу части АХОВ из емкости при ее разрушении, вторичное облако - при испарении разлившегося вещества с подстилающей поверхности. Только первичное облако возникает, если АХОВ представляет собой сжатый газ, только вторичное - когда АХОВ - жидкость с температурой кипения выше, чем температура окружающей среды, первичное и вторичное облака формируются, если АХОВ - сжиженный газ.

Таблица 6.2. Типовые аварийные ситуации при выбросе АХОВ

Агрегатное состояние	Вид источни­ка заражения	Степень разруше­ния источника за­ражения	Характер выделения АХОВ в окружающую среду	Возможные варианты выброса АХОВ
1	2	3	4	5
Сжиженные газы	Хранилища и ж-д цистерны, технологиче­ские ёмкости и реакционная аппаратура, трубопроводы	Полное разруше­ние Частичное раз­рушение (трещины, отверстия, разрывы и т.п.)	Мгновенный выброс все­го содержимого ёмкости с последующим испарением разлива Истечение во времени через отверстие (трещину и т.п.) с последующим испа­рением разлива	Свободный или в обваловку (под­дон)
Сжатые газы	Хранилища, технологиче­ские ёмкости и реакционная аппаратура Трубопроводы	Полное разруше­ние Частичное раз­рушение	Мгновенный выброс все­го объёма АХОВ с мгно­венным переходом в атмо­сферу Истечение во времени через отверстие (трещину и т.п.) с мгновенным перехо­дом в атмосферу	Разлив отсутствует
Жидкости	Хранилища и ж-д цистерны. Технологичес­кие ёмкости и реакционная аппаратура, трубопроводы	Полное разруше­ние Частичное раз­рушение	Мгновенный выброс все­го содержимого емкости с последующим испарением разлива Истечение во времени через отверстие (трещину и т.п.) с последующим испа­рением	Свободный - или в обваловку (под­дон)

Размеры зоны химического заражения характеризуются следующими па­раметрами: Г - глубина распространения ядовитого облака в поражающих кон­центрациях; Ш - ширина зоны заражения; S_ф - площадь территории фактиче­ского заражения, которая зависит от количества АХОВ, выброшенного из ем­кости в момент аварии, его физико-химических и токсических свойств, метео­рологических условий ОПС (скорости ветра в приземном слое атмосферы, сте­пени вертикальной устойчивости воздуха), характера местности (рельефа, за­стройки, растительности).

Воздух, в состав которого введены АХОВ, называется зараженным воз­духом (облаком АХОВ).

Наиболее важными характеристиками ОПС являются погодные условия, влияющие на поведение АХОВ в воздухе и на почве, температура воздуха и почвы, степень вертикальной устойчивости приземного слоя воздуха, скорость и направление ветра, осадки. Важными характеристиками местности, влияю­щими на поведение АХОВ, являются рельеф, растительный покров и построй­ки.

Температура воздуха и почвы определяет агрегатное состояние АХОВ и, следовательно, глубину их распространения в данных условиях. Температура обусловливает скорость испарения АХОВ с зараженной местности и, как след­ствие, стойкость и концентрацию их паров в воздухе. От температуры зависит проницаемость защитной одежды и, следовательно, защитная мощность средств защиты кожи. Поведение зараженного воздуха зависит от устойчивости приземных слоев воздуха, что в свою очередь зависит от температуры.

Различают три степени вертикальной устойчивости воздуха: инверсия, изотермия, конвекция. Инверсия характеризуется большой вертикальной ус­тойчивостью воздуха, обусловленной повышением температуры его слоев с высотой и сильным охлаждением почвы. Инверсия препятствует рассеиванию облака зараженного воздуха и способствует длительному сохранению высоких концентраций АХОВ в приземном слое. При инверсии создаются наиболее не­благоприятные условия для обеспечения необходимого уровня защищенности населения.

Изотермия характеризуется состоянием безразличного вертикального равновесия воздуха, которое вызывается равенством температур воздуха на всех высотах приземного слоя и почвы.

Конвекция характеризуется большой вертикальной неустойчивостью воз­духа, которая обусловлена резким падением температуры воздуха с высотой и сильным нагревом почвы. Конвекция вызывает сильное рассеивание заражен­ного воздуха; концентрации АХОВ быстро, иногда мгновенно, падают ниже поражающих. При конвекции создаются самые благоприятные условия для безопасности населения.

Направление ветра в значительной степени определяет возможные по­следствия для прилегающей к источнику аварии территории. Скорость и струк­тура ветра оказывают большое влияние на продолжительность сохранения и дальность распространения зараженного воздуха с высокими концентрациями.

При слабом ветре зараженный воздух распространяется медленно, высокие концентрации сохраняются дольше; сильный, порывистый ветер быстро рас­сеивает зараженный воздух. С увеличением скорости ветра увеличивается ско­рость испарения АХОВ с поверхности зараженного участка.

Осадки, главным образом дождь, влияют как на концентрацию АХОВ в зараженном воздухе, так и на длительность заражения местности. Механиче­ское воздействие дождя на частицы АХОВ, а также связанное с дождем повы­шение турбулентности вызывают понижение концентрации АХОВ. Сильный дождь, механически вымывая АХОВ из почвы и смывая их с поверхности, спо­собен в сравнительно короткий срок понизить зараженность участка. В данных случаях имеет значение только сравнительно сильный дождь типа ливня; сла­бые, моросящие дожди практически влияния на понижение концентрации АХОВ и длительности заражения местности не оказывают. Дождь способствует смыванию АХОВ с зараженных объектов, постепенному их скоплению в низ­ких местах и заражению водоемов.

Облачность является одним из факторов, влияющих на степень верти­кальной устойчивости воздуха, а отсюда и на поведение АХОВ. Кроме того, облака закрывают доступ солнечным лучам к поверхности зараженного участка местности, вследствие чего ослабевает испарение АХОВ с поверхности зара­женного участка и увеличивается продолжительность его действия.

Твердый грунт облегчает испарение АХОВ, рыхлый - повышает их стой­кость.

В зоне химического заражения могут возникать очаги химического по­ражения - территория, в пределах которой произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных растений и животных. Для очага поражения, соз­даваемого быстродействующими веществами (аммиак, синильная кислота, окись углерода и др.), характерно:

• одномоментное (в течение минут, десятков минут) поражение значи­тельного количества людей;

• быстрое течение интоксикации с преобладанием тяжелых поражений;

• дефицит времени на проведение спасательных работ;

• необходимость оказания эффективной медицинской помощи непосред­ственно в очаге поражения (решающее значение приобретает само- и взаимо­помощь);

• быстрая эвакуация пораженных из очага поражения в один рейс.

Особенностями очага поражения веществами замедленного действия

(фосген, азотная кислота, серная кислота и др.) являются:

• постепенное формирование санитарных потерь на протяжении не­скольких часов;

• наличие некоторого резерва времени для корректировки спасательных

работ;

• необходимость проведения мероприятий по активному выявлению по­раженных среди населения;

• эвакуация пораженных из очага по мере их выявления.

Основные меры защиты людей в очагах химического поражения: исполь­зование средств индивидуальной защиты (СИЗ) и убежищ; применение антидо­тов и средств обработки кожных покровов; соблюдение режимов защиты на за­раженной территории; эвакуация людей из зоны заражения; санитарная обра­ботка людей, дегазация одежды, территории, сооружений, транспорта, техники и имущества.

Рассмотрим данные об авариях, связанных с использованием аммиака, в 1988-1998 годы. Достоверность сведений устанавливалась по документально зафиксированным актам расследования категорийных и некатегорийных ава­рий, журналам учета неполадок и отказов, суточным журналам. Анализ данных показывает, что за эти годы заметно увеличился удельный вес аварийных си­туаций, связанных с хранением и транспортировкой аммиака. Причина - дли­тельность эксплуатации обследованных емкостей и оборудования превышает 20 лет.

Особенности работы в условиях аварийных ситуаций на химически опас­ном объекте порождают большое количество проблем фундаментального и прикладного характера, и, в первую очередь, создания эффективной системы планирования и оперативного управления комплексами мероприятий по про­гнозированию, предупреждению, управлению и ликвидации последствий ава­рий. Для этого часто требуется сравнить химически опасные объекты (ХОО) между собой по выбранным критериям.

В настоящее время используются две классификации ХОО: санитарная классификация (определяет размеры санитарно-защитной зоны), которая делит­ся на 5 классов, и классификация по степени химической опасности (в основе лежит количество населения, проживающего в зоне возможного химического заражения), которая делится на 4 класса.

Анализ структуры предприятий, производящих или потребляющих АХОВ, показывает, что в их технологических установках обращается, как пра­вило, незначительное количество токсических химических продуктов. Значи­тельно большее по объему количество АХОВ содержится на складах предпри­ятий. Это приводит к тому, что при авариях в цехах предприятия в большинст­ве случаев имеет место локальное заражение воздуха, оборудования цехов, тер­ритории предприятий. При этом поражение в таких случаях может получить в основном производственный персонал.

Вокруг потенциально ХОО, при наличии на их территории опасных ве­ществ, предусматривается выделение санитарно-защитной зоны (СЗЗ), в кото­рой запрещается размещение жилых зданий, детских и лечебно- оздоровительных учреждений. Размер СЗЗ по глубине зависит от класса опас­ности объекта по санитарной классификации и составляет: для I класса - 1000 м, II класса - 500 м, III класса - 300 м, IV класса - 100 м, V класса - 50 м.

Однако расчёт размеров СЗЗ проводится, как правило, только по услови­ям безаварийной эксплуатации предприятий, без учёта последствий крупных аварий и разрушений. Это приводит к формальному установлению размеров СЗЗ и, соответственно, класса опасности объектов, располагающих запасами АХОВ. Еще одним показателем опасности ХОО, является количество населе­ния, которое проживает в зоне возможного химического заражения в случае аварии. Данный показатель взят за основу существующей классификации объ­ектов, располагающих запасами АХОВ, по химической опасности (табл. 6.3), где зона возможного химического заражения АХОВ - это площадь круга с ра­диусом, равным глубине зоны заражения.

Таблица 6.3. Классификация химически опасных объектов

Степень химической опасности
I	II	III	IV
В зону возможного химического зараже­ния АХОВ попадает более 75 тыс. человек.	В зону возможного химического зара­жения АХОВ попа­дает от 40 до 75 тыс. человек.	В зону возможного химического зараже­ния АХОВ попадает менее 40 тыс. чело­век.	Зона возможного хими­ческого заражения АХОВ не выходит за пределы ХОО или его сзз.

Дтя расчета зоны заражения проводится прогнозирование масштабов за­ражения АХОВ согласно «Методике прогнозирования масштабов заражения АХОВ при авариях (разрушениях) на ХОО и на транспорте».

По результатам прогноза развития аварии определяются возможные оча­ги поражения (участки территорий, где может произойти поражение людей АХОВ) и количество населения в зоне возможного заражения.

По имеющимся данным, в РФ 12 % ХОО относится к I степени опасно­сти, 7 % - ко II степени, к III степени - 73 % и к IV степени - 8 %.

Возможный выход облака заражённого воздуха за пределы территории ХОО, в случае аварии на нём, обусловливает химическую опасность для про­мышленного региона (ПР), где такой объект расположен. В основу классифи­кации ПР (городского и сельского района, города, области, края, республики без областного деления) также положена опасность поражения населения АХОВ.

Критерием отнесения ПР к той или иной степени опасности в этом случае является процент населения, проживающего в зоне возможного заражения в случае аварии на ХОО (табл.6.4).

Таблица 6.4. Классификация городов, городских и сельских районов, областей по степеням химической опасности

Степень химической опасности	Количество населения (в %), проживающего в зоне возможного заражения
I	более 50 %
II	от 30 до 50 %
III	от 10 до 30%
IV	до 10 %

Определение масштабов заражения и количества населения в зоне воз­можного заражения проводится применительно к аварии на ХОО, рас­положенном в пределах ПР. При функционировании в пределах одной ад­министративной территории двух и более ХОО и наложении зон возможного заражения друг на друга определение процента населения, которое может под­вергнуться поражающему действию АХОВ, осуществляется из расчета одно­кратного накрытия территории зоной заражения.

Из общего количества субъектов Российской Федерации (область, край, республика) к химически опасным относится 90 %, в т.ч. к I степени опасности - 20 %, ко II степени - 30 %, к III степени - 40 %. Из городов с населением свыше 100 тыс. химически опасными были признаны 90 %, в т.ч. 61 % являлись городами I степени опасности, 15 % - II степени, 24 % - III степени.

Химическая авария - это незапланированный и неуправляемый выброс токсичных химических веществ, возникающий в результате взрыва, пожара или разгерметизации технологического оборудования, вызывающий отрицательное действие на окружающую среду и поражающее действие на человека.

Токсичность - свойство вещества приводить к смерти или вредить здо­ровью живого человека при попадании в его организм с водой и пищей (перрорально), через кожу или кровь (кожно-резорбтивно), при вдыхании (ингаляционно).

Для сравнения ингаляционной опасности веществ между собой в про­мышленной токсикологии используется показатель, получивший название ко­эффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО). Этот коэф­фициент равен отношению максимально достижимой концентрации паров ве­щества при 20⁰С к средне смертельной концентрации его паров (Сl 50).

В зависимости от численного значения КВИО все химические вещества по ингаляционной опасности разделяются на 4 класса: чрезвычайно опасные (КВИО > 300); высоко опасные (КВИО от 299 до 30); умеренно опасные (КВИО от 29 до 3); малоопасные (КВИО < 3).

В настоящее время принято в качестве количественной меры токсичности АХОВ использовать величины их концентраций и доз вещества. Причем наи­более часто пользуются такими характеристиками, как пороговая концентра­ция, предел переносимости, смертельная концентрация, значения токсических доз, соответствующих определенному эффекту поражения.

В практике проведения расчетов по анализу, оценке и прогнозированию поражающего воздействия АХОВ считается целесообразным использовать следующую градацию токсодоз, в зависимости от возникающих последствий:

• средняя смертельная токсодоза, вызывающая поражение со смертель­ным исходом у 50 % подвергшихся воздействию АХОВ;

• средняя выводящая из строя токсодоза, вызывающая поражение не ни­же средней степени тяжести у 50 % подвергшихся воздействию АХОВ;

• средняя пороговая токсодоза, вызывающая начальные симптомы пора­жения у 50 % подвергшихся воздействию АХОВ людей.

Кроме указанных выше критериальных значений токсодоз, для оценки поражающего действия АХОВ может использоваться такой критерий, как наи­большее значение концентрации в облаке токсического вещества, при которой нахождение в облаке не более 30 мин не приводит к необратимым изменениям в организме человека.

Значения токсодоз являются постоянными лишь для сравнительно крат­ковременных экспозиций, не превышающих 40-60 мин. При более продолжи­тельных воздействиях или при малых концентрациях величины токсодоз, в ча­стности РСТ50, имеют большее значение, особенно для тех АХОВ, которые час­тично выводятся из организма. В общем случае при авариях на объектах, про­изводящих, потребляющих или хранящих АХОВ, в составе выбросов может быть не одно, а несколько АХОВ. При таких условиях оценка суммарного эф­фекта представляет достаточно сложную задачу, так как результат от комбини­рованного воздействия нескольких АХОВ может быть не равным сумме эффек­тов раздельного действия.

При прогнозировании и оценке химической обстановки используются пороговая смертельная концентрация, а также концентрация, соответствующая пределу переносимости.