3. Визначення часу вражаючої дії хімічного зараження (tур)

Час дії НХР визначається терміном випаровування НХР з поверхні її розливу (t_ур=t_вип), що залежить від характеру розливу («вільно» чи «у піддон»), швидкості вітру, типу НХР й може бути визначено за табл. 6 або розрахунком за формулою: , год, де h – товщина шару розлитої НХР, м. Якщо ємності не обваловані буде «вільний» розлив h=0,05 м. Якщо обваловані – розлив «у піддон» h=H-0,2 м, H – висота обвалування, м; d – щільність НХР (табл. 10): К₁, К₂, К₃ - коефіцієнти, що враховують тип НХР, температуру повітря, швидкість вітру, відповідно. К₁ та К₂ беруть з табл. 10, К₃ розраховують .

4. Визначення можливих втрат робітників і службовців об’єкта господарювання в осередку хімічного ураження

Очікуванні втрати визначаються за табл. 7 в залежності від чисельності людей, що можуть опинитися в прогнозованій зоні хімічного зараження, ступені їх захищеності – забезпеченості людей протигазами.

Результати розрахунків з оцінки хімічної обстановки зводяться до таблиці (див. табл. 11). На карту наносяться межі прогнозованої зони зараження НХР, аналізуються результати та визначаються пропозиції щодо захисту працівників об’єкту господарювання, який може опинитися в зоні хімічного зараження. Район аварії обмежується колом діаметром Д₀, значення якого залежать від кількості вилитої НХР, умов зберігання, стійкості повітря і орієнтовно становить чверть ширини прогнозованої зони хімічного зараження.

Кутовий розмір зони зараження становить (φ_ПЗХЗ):

12˚ – при інверсії;

20˚ – при ізотермії;

35˚ – при конвекції.

У висновках зазначаються:

1. Чи може опинитися об’єкт в зоні хімічного зараження (опиниться, якщо R<Г_ПЗХЗ і напрямок вітру з боку ХНО на об’єкт господарювання).

2. Можливі наслідки в осередку хімічного ураження (можливі ураження і втрати виробничого персоналу), способи і засоби захисту людей (це можуть бути: евакуація людей, укриття в захисних спорудах або в загерметизованих приміщеннях, використання засобів індивідуальних захисту відповідного типу тощо). Додатки 2, 3.

3. Визначаються можливості герметизації виробничих будівель і інших приміщень, де працюють люди, а також можливість продовжувати виробничий процес в засобах індивідуального захисту.

Висновки є складовою вихідних даних для розробки заходів щодо підвищення стійкості роботи об’єкта в умовах хімічного зараження.

Примітка:

1. При довгостроковому (оперативному) прогнозуванні для визначення масштабів хімічного забруднення, завчасного планування заходів щодо захисту населення і ліквідації наслідків аварії, а також визначення ступеня хімічної небезпеки ХНО, АТО використовують наступні умови і вихідні дані:

• Кількість НХР в одиничній максимальній технологічній ємності. Розлив – «у піддон» або «вільно» залежно від умов зберігання. На воєнний час та для сейсмонебезпечних районів – загальна кількість НХР на об’єкті. У цьому разі приймається розлив «вільно». При аваріях на «продуктопроводах» (аміакопроводах тощо) кількість НХР приймається за її кількість між відсікателями (для продуктопроводів кількість НХР приймається 300-500т).

• Метеорологічні дані: швидкість вітру в приземному шарі V=1 м/с, температура повітря +20˚С, ступінь вертикальної стійкості повітря (СВСП) – інверсія, напрямок вітру не враховується, а розповсюдження хмари НХР приймається у колі 360˚С, з радіусом, що дорівнює глибині Г поширення хмари.

• Площа прогнозованої зони хімічного зараження розраховується за формулою

, км².

2. Глибину розрахункової прогнозованої зони хімічного забруднення для НХР, що не значаться в табл.1, орієнтовно можна визначити розрахунком за емпіричною формулою (при t=0˚С):

, м

де Q – кількість НХР, кг; D – уражаюча токсодоза, мг/л∙хв; V – швидкість вітру, м/с; К_СП – коефіцієнт, що враховує стійкість повітря і становить, при інверсії – 1, при ізотермії – 2,5, при конвекції – 4,7; К_ЗМ – коефіцієнт, що враховує характер закритої місцевості за табл. 4 (для відкритої К_ЗМ = 1); К_СХ – коефіцієнт, що враховує умови зберігання НХР за табл. 3 (для не обвалованої ємності К_СХ = 1).

Таблиця 1. Глибина розповсюдження хмари зараженого повітря з уражаючими концентраціями НХР на відкритій місцевості, км ( ємності не обваловані, швидкість вітру 1 м/с, температура повітря 0°С).

Найменування НХР	Кількість НХР в ємностях, т
	1	5			10	20			30			50	100			300
ІНВЕРСІЯ
Хлор	4,65	12,2			18,5	28,3			36,7			50,4	78,7			156
Аміак	<0,5	1,6			2,45	4,05			5,25			6,85	10,8			21
Сірчаний ангідрид	2,1	5,85			9,25	14,1			18,1			24,7	38,4			76,9
Сірководень	<0,5	1,5			2,5	3,95			5			6,7	10,3			21
Соляна кислота	1,25	3,05			4,65	6,8			8,75			12,2	18,7			37,1
Хлорпікрин	3,65	9,7			14,7	22,5				29,3		40,3		62,6		123
Формальдегід	4,65	12,3			18,7	28,5
ІЗОТЕРМІЯ
Хлор	1,75	5,05		7,35		11,6			14,8			20,2			30,9			62
Аміак		<0,5		1,25		1,55			1,95			2,75			4,45			8,35
Сірчаний ангідрид	0,7	2,4		3,7		5,6			7,2			10,2			15,3			30,5
Сірководень		<0,5		0,7		1,4			1,9			2,75			4,3			8,15
Соляна кислота	<0,5	1,3		1,85		2,9			3,7			5			7,45			14,7
Хлорпікрин	1,5	4		5,85		9,2			11,7			15,9			24,4			49,4
Формальдегід	1,85	5,1		7,5		11,7			15			20,4			31,2			62,5
КОНВЕКЦІЯ
Хлор	0,75		2,4		4,05		6,05	7,6			10,7		16,1				31,9
Аміак					<0,5		<0,5	1,05			1,45		2,2				4,55
Сірчаний ангідрид	<0,5		1,3		1,9		3	3,8			5,1		7,95				15,7
Сірководень							0,5	0,8			1,4		2,15				4,4
Соляна кислота			<0,5		0,95		1,5	1,9			2,6		4				7,7
Хлорпікрин	0,8		2,0		3,25		4,85	6,05			8,35		12,9				25,2
Формальдегід	0,8		2,45		4		6,05	7,65			10,7		16,3				32,2

Примітки:

1. При температурі повітря +20°С глибина розповсюдження хмари зараженого повітря збільшується, а при -20°С зменшується на 5% від наведених в таблиці для 0°С.

2. При температурі +40°С при ізотермії та конвекції глибина розповсюдження хмари зараженого повітря збільшується на 10%.

3. Для НХР, що не ввійшли до таблиці 1, для розрахунку глибин зони береться глибина розповсюдження хмари хлору для заданих умов і множиться на коефіцієнт для даного НХР: фосген – 1,14; окисли азоту - 0,28; метиламін – 0,24; нітробензол – 0,01; окис етилену 0,06; водень фтористий – 0,31; водень ціаністий - 0,97.

Таблиця 2. Поправочні коефіцієнти зменшення глибини розповсюдження хмари зараженого повітря, залежно від швидкості вітру, К_В.

СВСП	Швидкість вітру, м/с
	1	2	3	4	5	10
Інверсія	1	0,6	0,45	0,43	-	-
Ізотермія	1	0,65	0,55	0,5	0,45	0,35
Конверсія	1	0,7	0,6	0,55	-	-

Таблиця 3. Коефіцієнт зменшення глибини розповсюдження хмари НХР при виливі у «піддон», К_СХ.

Найменування НХР	Висота обваловування, м
	Н =1	Н=2	Н=3
Хлор	2,1	2,4	2,5
Аміак	2,0	2,25	2,35
Сірчаний ангідрид	2,5	3	3,1
Сірководень	1,6	-	-
Соляна кислота	4,6	7,4	10
Хлорпікрин	5,3	8,8	11,6
Формальдегід	2,1	2,3	2,5

Таблиця 4. Коефіцієнт зменшення глибини розповсюдження хмари НХР на кожному 1 км закритої місцевості, К_ЗМ.

СВСП	Міська забудова	Сільська забудова	Лісовий масив
Інверсія	3,5	3	1,8
Ізотермія	3	2,5	1,7
Конвекція	3	2	1,5

Таблиця 5. Середня швидкість переносу хмари забрудненого повітря, яка заражена речовиною W, м/с.

Швидкість вітру V1, м/с	Інверсія		Ізотермія		Конвекція
	R<10 км	R˃10 км	R<10 км	R˃10 км	R<10 км	R˃10 км
1	2	2,2	1,5	2	1,5	1,8
2	4	4,5	3	4	3	3,5
3	6	7	4,5	6	4,5	5
4	-	-	6	8	-	-
5	-	-	7,5	10	-	-
6	-	-	9	12	-	-

Примітка. Інверсія та конвекція при швидкості вітру більше 15 м/с постерігаються в рідкісних випадках.

Таблиця 6. Час випарювання деяких СДОР, при швидкості вітру V =1 м/с, год.

Найменування НХР	Тип сховища
	Необваловане	Обваловане
Хлор	1,3	22
Фосген	1,1	23
Аміак	1,2	20
Сірчистий ангідрид	1,3	20
Сірководень	1,0	19

Примітка (до табл.6) Поправочний коефіцієнт визначення часу випаровування, для швидкостей вітру більше 1 м/с.

Швидкість вітру, м/с	1	2	3	4	5	10
Поправочний коефіцієнт	1	0,75	0,6	0,5	0,43	0,25

Таблиця 7. Можливі втрати робітників і службовців та населення від дії НХР, в осередку хімічного ураження, %.

Умови находження людей	Без проти газів	Забезпеченість людей протигазами, %
		20	30	40	50	60	70	80	90	100
На відкритій місцевості	90-100	75	65	58	50	40	35	25	18	10
В простіших укриттях, в будівлях	50	40	35	30	27	22	18	14	9	До 4

Примітка до табл. 7. Орієнтовна структура втрат людей в осередку ураження становить, %: легкого ступеню – 25, середнього та тяжкого ступеню ( з виходом з ладу не менш ніж на 2-3 тижні і необхідністю госпіталізації) – 40, зі смертельними наслідками – 35.

Таблиця 8. Графік орієнтовної оцінки ступеня вертикальної стійкості повітря (СВСП).

Швидкість вітру, м/с	День			Ніч
	ясно	напів'ясно	хмарно	ясно	напівясно	хмарно
0,5	Конвек		Ізотер	Інвер		Ізотер
0,6-2,0
2,1-4,0
Більше 4,0

Примітка до табл. 8.

Інверсія – такий стан атмосфери, коли нижні шари повітря холодніші за верхні, що перешкоджає переміщенню його по висоті і створює сприятливі умови для розповсюдження зараженого повітря на великі відстані. Спостерігається приблизно за годину після заходу сонця і руйнується протягом години після сходу сонця.

Ізотермія – однакова температура повітря до висоти 20-30 м від поверхні землі, сприяє тривалому застою парів НХР на місцевості, в лісі, населеному пункті і розповсюдженню зараженого повітря на значні відстані. Спостерігається приблизно через 2 години після сходу сонця і руйнується приблизно за 2-2,5 години до заходу сонця.

Конвекція – нижні шари повітря нагріваються сильніше, ніж верхні, відбувається переміщення повітря по вертикалі (тепле – вгору, холодне – вниз), що викликає сильне розсіювання хмари НХР та зниження концентрації. Зазвичай спостерігається за похмурої погоди або сніговому покриві.

Приклад: Оцінити хімічну обстановку на машинобудівному заводі, що може скластися при аварійному руйнуванні ємності НХР на хімічно небезпечному об'єкті (ХНО) о 2.00 15.07.

Вихідні дані: тип і кількість вилитої НХР: хлор Q = 100 т., ємність обвалована, висота обвалування Н = 2м, місцевість закрита: на відстані 2 км від ХНО лісовий масив довжиною L = 3 км.

Метеоумови: температура повітря +20°С; швидкість вітру V = 3м/с; напрямок – на об’єкт; СВСП – інверсія. Машинобудівний завод розташований на відстані R₀ = 5 км; забезпеченість працівників протигазами (ГП-5) – 80%; кількість працівників – 100 чол.

Розв'язок:

Задача 1. Визначення розмірів і площі прогнозованої зони хімічного зараження.

1. Визначення глибини прогнозованої зони хімічного зараження Г_Р.

Розрахункова глибина:

де Г_Т – табличне значення глибини зони ( за табл.1) для умов: місцевість відкрита; V = 1 м/с; ємності не обваловані; температура повітря О^○С. З урахуванням реальної температури t = 20°С: Г_Т = 78,7 + (78,7/100)∙5 = 82,4 км (див. примітка до табл.1.), – поправочний коефіцієнт на вітер, за табл. 2, - коефіцієнт зменшення глибини розповсюдження хмари НХР залежно від умов зберігання НХР. При виливу «у піддон» (ємності обваловані ) за табл. 3 , - зменшення глибини розповсюдження хмари закритої частини місцевості ( лісу). За табл. 4 , тоді:

2. Визначення ширини прогнозованої зони хімічного зараження при інверсії:

а) в кінці зони

3. Визначення площі прогнозованої зони хімічного зараження:

Задача 2. Визначення часу підходу хмари забрудненого повітря НХР до машзаводу:

де швидкість переносу хмари при (за табл. 5).

Задача 3. Визначення часу вражаючої дії НХР:

де поправочний коефіцієнт на швидкість вітру (примітка до табл. 6).

Задача 4. Можливі втрати людей в осередку ураження (на машзаводі). За табл. 7 при 80% забезпеченості людей протигазами:

а) при знаходженні людей в будівлях і простіших укриттях

б) при знаходженні людей на відкритій місцевості:

Структура втрат:

• Легкого ступеню -

• Середньої тяжкості -

• Смертельного ураження -

Висновки:

1. Оскільки глибина прогнозованої зони хімічного зараження , то машзавод опиниться в зоні хімічного зараження.

2. За час підходу хмари забрудненого повітря до машзаводу необхідно прийняти наступні міри захисту:

   1. Сповістити працівників про загрозу зараження заводу НХР – хлором

   2. Виробництво зупинити;

   3. Працівників укрити в сховище.

3. Протягом часу вражаючої дії НХР на машзаводі мають бути прийняті наступні міри захисту: виробництво має бути зупинено, працівники залишатися в сховищі.

4. Оскільки на машзаводі очікуються втрати людей від вражаючої дії НХР в кількості , то для їх зменшення необхідно довести забезпеченість людей протигазами до 100%.

Пропозиції щодо захисту людей та зменшення збитків від НХР:

• Перевірити систему оповіщення та зв’язку;

• Перевірити готовність сховищ для укриття виробничого персоналу;

• Перевірити готовність системи постачання повітря при роботі в режимі ІІ – «фільтровентиляції».

Пропозиції, щодо захисту виробничого персоналу:

• Спланувати і за необхідності провести евакуацію працівників із зони хімічного зараження;

• Довести забезпеченість виробничого персоналу протигазами до 100%

• Завчасно провести перевірку розміру лицьової частини протигазу кожним працівником;

• Перевірити ступінь герметизації виробничих приміщень;

• Перевірити готовність системи вентиляції виробничих приміщень до миттєвої зупинки при зараженні об’єкту НХР.

Можливі шляхи зменшення збитків на об’єкті при хімічному зараженні:

• Своєчасна розробка плану попередження та локалізації причин аварійного виливу НХР;

• Своєчасне використання засобів індивідуального захисту;

• Створення спеціальних органів планування і проведення евакуації виробничого персоналу;

• Створення та своєчасне використання всіх видів резервів;

• Проведення досліджень для підвищення стійкості роботи об’єкту в умовах хімічного зараження.

Таблиця 9. Результати оцінки хімічної обстановки на машзаводі.

Джерело забруднення	Тип НХР кількість, т	Глибина ПЗХЗ, км	Ширина ПЗХЗ, км	Площина ПЗХЗ, км2	Ч ас підходу хмари НХР до об’єкта, хв.	Час вражаючої дії НХР, год	Втрати людей, структура втрат, осіб
Зруйнована ємність НХР на ХНО	Хлор 100	14	2,8	19,6	14	13,2	25 Легкі – 6 Середні – 10 Смертельні - 9

		К2		40○С	1	1	1	1	1	1	1	2,9
				20○С	1	1	1	1	1	1	1	1
				0○С	1	1	1	1	0,7	0,4	1	0,3
				-20○С	1	1	1	0,5	0,3	0	1	0,1
				-40○С	0,9	0,9	1	0,2	0,1	0	1	1
		К1			0,025	0,025	0,052	0,049	0,061	0,040	0,042	0,002
Таблиця 10	Вражаюча токсодоза Д, мг∙хв/л				15	15	0,6	1,8	0,6	1,5	18,4	0,75
	Щільність НХР d, т/м3		Рідина		0,681	0,681	1,553	1,462	1,432	1,491	0,964	1,658
	Назва НХР				Аміак: зберігання під тиском Ізотермічне зберігання		Хлор	Сірчаний ангідрид	Фосген	Оксид азоту	Сірководень	Хлорпікрин

Варіант 17

Вихідні дані: тип і кількість вилитої НХР: аміак Q = 150 т., ємність обвалована, висота обвалування Н = 1,5 м, місцевість відкрита.

Метеоумови: температура повітря +20°С; швидкість вітру V = 2 м/с; напрямок – на об’єкт; СВСП – інверсія. Машинобудівний завод розташований на відстані R₀ = 0,5 км; забезпеченість працівників протигазами (ГП-5) – 80%; кількість працівників – 100 чол.

Розв'язок:

Задача 1. Визначення розмірів і площі прогнозованої зони хімічного зараження.

1. Визначення глибини прогнозованої зони хімічного зараження Г_Р.

Розрахункова глибина:

де Г_Т – табличне значення глибини зони ( за табл.1) для умов: місцевість відкрита; V = 1 м/с; ємності не обваловані; температура повітря О^○С. З урахуванням реальної температури t = 20°С: Г_Т = 14,1 + (14,1/100)∙5 = 14,8 км (див. примітка до табл.1.),

– поправочний коефіцієнт на вітер, за табл. 2,

- коефіцієнт зменшення глибини розповсюдження хмари НХР залежно від умов зберігання НХР. При виливу «у піддон» (ємності обваловані ) за табл. 3 .

2. Визначення ширини прогнозованої зони хімічного зараження при інверсії:

а) в кінці зони

3. Визначення площі прогнозованої зони хімічного зараження:

Задача 2. Визначення часу підходу хмари забрудненого повітря НХР до машзаводу:

де швидкість переносу хмари при (за табл. 5).

Задача 3. Визначення часу вражаючої дії НХР:

год

де поправочний коефіцієнт на швидкість вітру (примітка до табл. 6).

Задача 4. Можливі втрати людей в осередку ураження (на машзаводі). За табл. 7 при 80% забезпеченості людей протигазами:

а) при знаходженні людей в будівлях і простіших укриттях

б) при знаходженні людей на відкритій місцевості:

Структура втрат:

• Легкого ступеню -

• Середньої тяжкості -

• Смертельного ураження -

Висновки:

1. Оскільки глибина прогнозованої зони хімічного зараження , то машзавод опиниться в зоні хімічного зараження.

2. За час підходу хмари забрудненого повітря до машзаводу необхідно прийняти наступні міри захисту:

1. Сповістити працівників про загрозу зараження заводу НХР – хлором

2. Виробництво зупинити;

3. Працівників укрити в сховище.

3. Протягом часу вражаючої дії НХР на машзаводі мають бути прийняті наступні міри захисту: виробництво має бути зупинено, працівники залишатися в сховищі.

4. Оскільки на машзаводі очікуються втрати людей від вражаючої дії НХР в кількості , то для їх зменшення необхідно довести забезпеченість людей протигазами до 100%.

Пропозиції щодо захисту людей та зменшення збитків від НХР:

• Перевірити систему оповіщення та зв’язку;

• Перевірити готовність сховищ для укриття виробничого персоналу;

• Перевірити готовність системи постачання повітря при роботі в режимі ІІ – «фільтровентиляції».

Пропозиції, щодо захисту виробничого персоналу:

• Спланувати і за необхідності провести евакуацію працівників із зони хімічного зараження;

• Довести забезпеченість виробничого персоналу протигазами до 100%

• Завчасно провести перевірку розміру лицьової частини протигазу кожним працівником;

• Перевірити ступінь герметизації виробничих приміщень;

• Перевірити готовність системи вентиляції виробничих приміщень до миттєвої зупинки при зараженні об’єкту НХР.

Можливі шляхи зменшення збитків на об’єкті при хімічному зараженні:

• Своєчасна розробка плану попередження та локалізації причин аварійного виливу НХР;

• Своєчасне використання засобів індивідуального захисту;

• Створення спеціальних органів планування і проведення евакуації виробничого персоналу;

• Створення та своєчасне використання всіх видів резервів;

• Проведення досліджень для підвищення стійкості роботи об’єкту в умовах хімічного зараження.

Таблиця 9. Результати оцінки хімічної обстановки на машзаводі

Джерело забруднен-ня	Тип НХР кількість, т	Глибина ПЗХЗ, км	Ширина ПЗХЗ, км	Площина ПЗХЗ, км2	Час підходу хмари НХР до об’єкта, хв.	Час вражаю-чої дії НХР, год	Втрати людей, структура втрат, осіб
Зруйнована ємність НХР на ХНО	Аміак 150	4,2	0,84	1,76	2,08	15	25 Легкі – 6 Середні – 10 Смертель-ні - 9

Додаток 1

ФІЗИКО-ХІМІЧНІ Й ТОКСИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НХР

Найменування НХР	Агрегатний стан (при 20°)	Молекулярна маса	Температура кипіння, °С	Густина, г/см3	Показники вражаючої дії	Уражаюча доза		Дегазуючі речовини і розчини (Q на 1 т НХР)
						Концентрація, г/л	Експозиція, хв
Хлор	Зеленувато-жовтий газ із різким запахом	70,9	-34,6	1,56	Загрудний біль, кашель, набряк легенів, подразнення слизових оболонок, різь в очах, сльозотеча. Смерть. В суміші з воднем при концентрації 9,2-11,5% вибухонебезпечний	0,01	60	Вода – 150т, гашене вапно, розчини лугів (10%) – 10т.
Аміак	Безбарвний газ із запахом нашатирю	17,3	-33,4	0,68	Подразнення верхніх дихальних шляхів, ураження центральної нервової системи, розлад дихання і кровообігу, судоми, опіки, смерть від серцевої недостатності й набряку легень. Суміш з киснем 4:3 вибухонебезпечна.	0,2	360	Вода – 2т, слабкі розчини мінеральних кислот
Фосген	Безбарвний газ із запахом прілого сіна або гнилих яблук	98,92	8,2	1,42	Речовина задушливої дії, викликає набряк легенів і смерть. Прихований період дії 4-5. Подразнює очі, викликає кашель. Має акумуляторні властивості.	0,05	10	Аміачна вода – 3т, розчини лугів (10%) – 10т
Ціаністий водень	Безбарвна рідина із запахом гіркого мигдалю	27,3	25,6	0,7	Гіркота і металевий присмак у роті, головний біль. Задишка. Судоми, смерть від паралічу серця. Сильно швидкодіюча отруйна речовина може вразити при через шкіру.	0,02-0,04	30	Розчин гіпоглориду кальцію – 45т, луги. Амоніак. Формальдегід – 3т (10%)
Сірчистий ангідрид	Безбарвний газ із запахом запаленого сірника	64,07	10	1,46	Подразнення верхніх дихальних шляхів, запалення їх слизових оболонок, а також горла і очей. При високих концентраціях – задишка, втрата свідомості і смерть.	0,4-0,5	50	Вода – 10т. розчини лугів 14т (13%), амоніак. Гашене вапно – 10т.
Окис азоту	Газ червоно-бурого кольору	-	21	1,49	Сильний окисник. З амоніаком в рідкому стані реагує вибухом. Уражає верхні дихальні шляхи, викликає опіки.	0,5	30	10%-й розчин лугів, вапно – 10т.

Додаток 2