Чрезвычайные ситуации, сопровождающиеся выбросом АХОВ в окружающую среду и их воздействие на людей и окружающую среду

Мировое производство химических продуктов, в том числе и АХОВ, постоянно растет. Если в 1970 г. производство органических веществ в мире достигало 63 млн т, то уже в 1985 г. — 250 млн т. Все это увеличивает потенциальную опасность возникновения химически опасных аварий, связанных с выбросом или утечкой АХОВ. Согласно статистике американской фирмы «Доу Кэмикл», за последнее время в США ежесуточно имеют место 17−18 аварийных ситуаций с АХОВ. Причем возникают они как при производстве и использовании АХОВ, так и при их хранении и транспортировке.

В качестве примеров ЧС, связанных с выбросом или утечкой АХОВ, можно привести следующие.

В ноябре 1979 г. произошло крушение поезда в провинции Онтарио (Канада), в составе которого находились цистерны с хлором, стиролом, пропаном, толуолом и другими АХОВ. Авария потребовала эвакуации более 200 тыс. человек населения на 6 дней.

В декабре 1984 г. на химическом заводе фирмы «Юнион Карбайд» в городе Бхопал (Индия), производящем инсектициды «севин» и пестицид «темик», произошла авария с выбросом около 43 т метилизоцианата и продуктов его неполного термического разложения. Зона заражения продуктами выброса составила в глубину 5 км, а в ширину — более 2 км. В результате аварии погибли 3150 человек, стали полными инвалидами около 20 тыс. человек, страдают различными заболеваниями от последствий отравления более 200 тыс. человек.

20 марта 1989 г., Литовская ССР, города Ионава — выброс в атмосферу 7 тыс. тонн аммиака на химическом предприятии, производящем минеральные удобрения. Одновременно возник пожар на складах, где хранилось 20 тыс. тонн нитрофосфатных удобрений. Направление ветра от города. Эвакуировано 40 тыс. человек, погибло 6 человек. Получили поражение и находились на излечении 64 человека. По оценкам ученых это был своего рода «Химический Чернобыль», и если бы ветер был на город, — это был бы город мертвых.

В Нижнем Новгороде 1 января 1966 г. в 18.00 на автозаводской водонососной станции произошёл разлив 27 т хлора. Газовое облако при температуре t = -1C и скорости ветра 1 м/с проникло на глубину до 7 км жилого района, в котором проживало 35 тыс. человек. Из них около 20 тыс. человек не чувствовали запаха хлора и не имели поражений (находились в жилых многоэтажных домах на верхних этажах). Из примерно 15 тыс. человек, находившихся на открытой местности, в течение суток обратились за помощью в лечебные учреждения примерно 4тыс. человек, значительная часть которых была госпитализирована на 3−5 дней, 150 человек находились на излечении в течение месяца.

Из приведенных примеров видно, что аварии с утечкой АХОВ способны привести к тяжелым последствиям.

АХОВ в больших количествах находятся на предприятиях их производящих или потребляющих.

Надо сказать, что в технологических линиях обращается, как правило, незначительное количество токсических химических продуктов. Значительно большее количество АХОВ по объему содержится на складах предприятий. Это приводит к тому, что при авариях в цехах предприятий в большинстве случаев имеет место локальное заражение воздуха, оборудования цехов, территорий предприятий. При этом поражение в таких случаях может получить в основном производственный персонал. При авариях на складах предприятий, когда разрушаются крупнотоннажные емкости, АХОВ распространяются за пределы предприятия, приводя к массовому поражению не только персонала предприятия, но и населения, живущего вблизи химически опасных предприятий.

В среднем на предприятиях минимальные (неснижаемые) запасы химических продуктов создаются на трое суток, а для заводов по производству минеральных удобрений на 10−15 суток работы.

Кроме того по ФЗ № 116 «О промышленной безопасности» даются предельные количества химически опасных веществ, которые можно хранить и использовать на промышленных предприятиях:

Аммиак -500 т;

Нитрат аммония — 2500 т;

Акрилонитрил — 200 т;

Хлор — 25 т;

Оксид этилена — 50 т;

Цианистый водород — 20 т;

Сернистый водород — 50 т;

Диоксид серы — 250 т;

Метилизоцианат — 0,15 т.

На производственных площадках или в транспортных средствах АХОВ, как правило, содержатся в стандартных емкостных элементах. Это могут быть алюминиевые, стальные и железобетонные оболочки, в которых поддерживаются условия, соответствующие заданному режиму хранения. Способы хранения выбираются в зависимости от физико-химических свойств АХОВ.

Основная цель — уменьшить объем хранимого вещества, что является весьма важным при промышленных масштабах использования химически опасных веществ.

Основным параметром, влияющим на выбор способа хранения, является температура кипения АХОВ.

Для хранения АХОВ на складах предприятий используются следующие основные способы:

в резервуарах под высоким давлением (в этом случае расчетное давление в резервуаре соответствует давлению паров продукта над жидкостью при абсолютной максимальной температуре окружающей среды — хлор, аммиак и др.);

в изотермических хранилищах при давлении близком к атмосферному (низкотемпературное хранилище) или до 1 Па (изотермическое хранилище, при этом используются шаровые резервуары большой вместимости от 900 до 2000 т, например, аммиак при t = -33,4С);

хранение при температуре окружающей среды в закрытых емкостях (характерно для высококипящих жидкостей — гидразин, тетраэтилсвинец).

Способ хранения АХОВ во многом определяет их поведение при авариях.

Рассмотрим развитие аварии при хранении АХОВ под давлением.

Характер развития и масштаб последствий происшествия на ХОО зависит от вида, количества и условий хранения АХОВ, от особенностей объекта и окружающей территории, от сущности аварии.

К наиболее тяжелым последствиям приводят разрушения стационарных и транспортных емкостей с АХОВ.

Главная особенность при хранении АХОВ, имеющего температуру кипения ниже температуры окружающего воздуха и находящегося в герметической емкости под давлением, состоит в том, что вещество в емкости находится в перегретом относительно нормальных условий состоянии.

В результате при разгерметизации емкости, то есть при падении давления до нормального, АХОВ, находясь в перегретом состоянии, начинает интенсивно кипеть, происходит чрезвычайно быстрое испарение определенной части жидкости. Этот процесс длится всего несколько минут. Образующееся при этом облако паров АХОВ и зараженного воздуха принято называть первичным облаком.

Если давление в емкости упало, а основные стенки целы (например, трещины или пулевое отверстие), то описанный процесс может сопровождаться взрывоподобным скачкообразным ростом давления за счет увеличенного объема образовавшегося при испарении газа, что приведет к дополнительным разрушениям.

После завершения этого процесса оставшееся жидкое АХОВ, находясь, как правило, при атмосферном давлении, испаряется со скоростью, определяемой скоростью подвода тепла к нему. Образующееся при этом облако зараженного воздуха называют вторичным.

Скорость испарения АХОВ, вылившегося из поврежденной емкости, зависит от влияния процессов, протекающих при взаимодействии АХОВ с подстилающей средой, существенно зависит от природы последней и меняется во времени.

Первоначально происходит бурное испарение в результате передаче жидкости тепла от подстилающей среды. По мере охлаждения подстилающей среды её верхний слой становится изолирующей прослойкой и приток тепла к жидкости от подстилающей поверхности уменьшается, а затем практически прекращается. Процесс испарения становится стационарным.

Наиболее опасной стадией аварии, безусловно, являются первые 10 минут, когда испарение АХОВ происходит интенсивно. При этом первые 2−3 минуты выброса сжиженного АХОВ, находящегося под давлением, 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 его большую плотность, основным 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 дальнейшем при стационарном процессе испарения вторичное облако зараженного воздуха переносится по направлению среднего ветра, образуя зону химического заражения.

На промышленных объектах обычно сосредоточено значительное количество легковоспламеняющихся веществ, в том числе и АХОВ (аммиак, окись этилена, окись углерода и др.). Кроме того, многие АХОВ взрывоопасны (гидразин, окислы азота и др.). Эти обстоятельства следует учитывать при возникновении пожаров на предприятиях. Более того, сам пожар на предприятиях может способствовать выделению различных ядовитых веществ. Например, при горении комовой серы в больших количествах выделяется двуокись серы. Горение полиуретана, пластмасс приводит к выделению синильной кислоты, фосгена, окиси углерода, диоксина, изоцианатов в опасных концентрациях.

Поэтому при организации работ по ликвидации химически опасной аварии на предприятии и её последствий необходимо оценивать не только физико-химические и токсические свойства АХОВ, но и их взрывои пожароопасность, возможность образования в ходе пожара новых АХОВ и на этой основе принимать необходимые меры по защите персонала, участвующего в работах.

Анализ имевших место аварийных ситуаций и проведенные расчеты показывают, что объекты с химически опасными компонентами, могут быть: источником залповых выбросов АХОВ в атмосферу; сброса АХОВ в водоемы; «химического» пожара с поступлением токсических веществ в окружающую среду; разрушительных взрывов; заражения объектов и местности в очагах аварии и на следе распространения облака; обширных зон задымления в сочетании с токсическими продуктами.

В результате аварий на ХОО люди и окружающая среда могут подвергнуться заражению в районах аварий, а также в зонах распространения аэрозолей и паров АХОВ воздушными потоками.

Заражение продовольствия, пищевого сырья, фуража и воды происходит вследствие осаждения аэрозоля токсичных химических веществ или сорбции их паров из облака зараженного воздуха. Источники воды могут быть заражены также в результате попадания в них токсичных химических веществ с зараженной местности с дождевыми потоками и грунтовыми водами или непосредственного стока в них АХОВ из разрушенных (поврежденных) промышленных и транспортных объектов. Поражение людей и животных происходит вследствие вдыхания зараженного воздуха, контакта с зараженными поверхностями, употребления зараженных продуктов питания и фуража и другими путями. Поражающее воздействие АХОВ на людей обусловливается их способностью, проникая в организм человека, нарушать его нормальную деятельность, вызывая различные болезненные явления, а при определенных условиях — летальный исход.

Степень и характер нормальной жизнедеятельности организма (поражения) зависят от особенностей токсического действия АХОВ, их физико-химических характеристик и агрегатного состояния, концентрации паров или аэрозолей в воздухе, продолжительности их действия, путей проникновения в организм.