Реферат: Аварии с выбросом (угрозой выброса) аварийно химически опасных веществ

АВАРИИ С ВЫБРОСОМ (УГРОЗОЙ ВЫБРОСА) АВАРИЙНО ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ

АВАРИЙНО ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ И ХИМИЧЕСКИ

ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ ЭКОНОМИКИ

Опасное химическое вещество (ОХВ) - химическое вещество, прямое или опосредованное действие которого на человека может вызвать острые и хронические заболевания людей или их гибель.

Аварийно химически опасное вещество (АХОВ) - ОХВ, приме­няемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (выливе) которого может произойти заражение окружаю­щей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсо-дозах).

^ АХОВ ингаляционного действия (АХОВИД) - аварийно хими­чески опасное вещество, при выбросе (выливе) которого могут про­изойти массовые поражения людей ингаляционным путем.

Из всех опасных химических веществ, используемых в настоя­щее время в промышленности (более 600 тысяч наименований), только немногим более 100 можно отнести к АХОВ, 34 из которых получили наибольшее распространение.

Способность любого аварийно химически опасного вещества легко переходить в окружающую среду и вызывать массовые пора­жения определяется его основными физико-химическими и токси­ческими свойствами. Наибольшее значение из физико-химических свойств имеют агрегатное состояние, растворимость, плотность, летучесть, температура кипения, гидролиз, давление насыщенных паров, коэффициент диффузии, теплота испарения, температура замерзания, вязкость, коррозионная активность, температура вспышки и температура воспламенения и др.

Основные физико-химические характеристики наиболее распро­страненных АХОВ приведены в табл. 1.4.

Механизм токсического действия АХОВ заключается в следую­щем. Внутри человеческого организма, а также между ним и внеш­ней средой, происходит интенсивный обмен веществ. Наиболее важная роль в этом обмене принадлежит ферментам - • химическим (биохимическим) веществам или соединениям, способным управ­лять химическими и биологическими реакциями в организме.

Токсичность тех или иных АХОВ заключается в химическом взаимодействии между ними и ферментами, которое приводит к торможению или прекращению ряда жизненных функций организ­ма. Полное подавление тех или иных ферментных систем вызывает общее поражение организма, а в некоторых случаях его гибель.

Для оценки токсичности АХОВ используют ряд характеристик, основными из которых являются: концентрация и токсическая доза.

Концентрация - количество вещества (АХОВ) в единице объе­ма, массы (мг/л, г/кг, г/м3 и т.д.).

^ Пороговая концентрация- это минимальная концентрация, ко­торая может вызвать ощутимый физиологический эффект. При этом пораженные ощущают лишь первичные признаки поражения и сохраняют работоспособность.

^ Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны - концентрация вредного вещества в воздухе, которая при ежедневной работе в течение 8 часов в день (41 часа в неделю) за время всего стажа работы не может вызвать заболеваний или от­клонений состояния здоровья работающих, обнаруживаемых со­временными методами исследований в процессе работы или в от­даленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

^ Средняя смертельная концентрация в воздухе - концентрация вещества в воздухе, вызывающая гибель 50% пораженных при 2-, 4-часовом ингаляционном воздействии.

^ Токсическая доза это количество вещества, вызывающее опре­деленный токсический эффект.

Токсическая доза принимается равной:

при ингаляционных поражениях - произведению средней по времени концентрации АХОВ в воздухе на время ингаляционного поступления в организм. Измеряется в г- мин/м3,г-с/м3,мг-мин/ли т.д.;

при кожно-резорбтивных поражениях - массе АХОВ, вызываю­щей определенный эффект поражения при попадании на кожу. Еди­ницы измерения - мг/см", г/м", кг/см" и т.д.

Для характеристики токсичности веществ при их попадании в организм человека ингаляционным путем выделяют следующие токсодозы:

средняя смертельная токсодоза (ЬСт50) - приводит к смертель­ному исходу 50 % пораженных;

средняя, выводящая токсодоза (1С150) - приводит к выходу из строя 50 % пораженных;

средняя пороговая токсодоза (РС150) - вызывает начальные сим­птомы поражения у 50 % пораженных;

средняя смертельная доза при введении в желудок - приводит к гибели 50% пораженных при однократном введении в желудок (мг/кг).

Для оценки степени токсичности АХОВ кожно-резорбтивного действия используют значения средней смертельной токсодозы (ЬВ50), средней выводящей из строя токсодозы (ГО50) и средней пороговой токсодозы (РВ5о)- Единицы измерения - г/чел, мг/чел, мл/кг и т.д.

Средняя смертельная доза при однократном нанесении на кожу приводит к гибели 50 % пораженных.

Классификация аварийно химически опасных веществ осуществ­ляется:

по степени воздействия на организм человека (табл. 1.5);

по преимущественному синдрому, складывающемуся при ост­рой интоксикации (табл. 1.6);

по основным физико-химическим свойствам и условиям хране­ния (табл. 1.7);

по тяжести воздействия на основании учета нескольких важней­ших факторов (табл. 1.8);

по способности к горению.

Таблица 1.4
^ Физико-химические свойства наиболее распространенных АХОВ



Наименование показателя

Аммиак

Гидразин

Диоксин

Окись углерода

Окись этилена

Серо­углерод

Сернистый ангидрид

Фосген

Хлор

Цианистый водород

Агрегатное состояние (при н.у.)

газ

жидкость

твердое тело

газ

жидкость

жидкость

газ

жид­кость

газ

жид­кость

Молекулярный вес, г Плотность, кг/м3

17,03 682

32,05 1003

320

28,01 968

44,05 887

76,14 1263

64,02 1460

98,92 1376

70,91 1557

27,03 699

Плотность пара, кг/м3 (при н.у)

0,71

1,33

13,3

1,16

1,83

3,17

2,66

1,43

3,16

1,12

Температура кипения, ^С

-33,4

113,5

-

-191,5

10,7

46,3

-10,1

8,2

-34,6

25,6

Температур а плавления , °С

—

2

305

-207

-111,3

—

-72,7

-104

-100,1

- 13,3

Удельная теплота испарения, кДк/кг: при температуре 2СРС, при температуре кипения

1190,7

1236,5




373,3

554,2

377,8

361,3

231,6

253,6

978.6




1374

1072

-

216

568

357

415

239

289

882

Удельная теплоемкость, кДж/кг град: при температуре 2СРС, при температуре кипения

4,78

3,10

.

1,04

1,1

099

1,45

1,35

0.88

2,60




4,41

3,10

-

1,04

1,1

0,97

1,32

1,01

0,95

2,60

Явление насыщенных паров при температуре 20 °С, Па

85,46

81

-

1013

1417

396

3373

1559

6906

827

Растворимость: в воде, в других растворителях





нераств.

3,5



нераств.

22,8

разлаг.

0,729

00




спирт, эфир

спирт

дихлор-бензол

спирт

спирт, эфир

спирт, эфир

спирт

бензол, эфир, укс. к-та

4-ХЛО-

ристый угле­род

спирт, эфир


Примечание: 1. Растворимость приведена а количествах вещества насыщающих 100 грамм растворителя, для твердых и жидких веществ – в граммах, для газов – см 3.

2. Знак «» означает неограниченную растворимость.

^ Таблица 1.5

Классификация АХОВ по степени воздействия на организм человека



Показатель

Нормы для класса опасности

1

2

3

4

Предельно допустимая концентрация вред­ных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м

менее 0,1

0,1-1,0

1,1-10,0

более 10,0

Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг

менее 15

15-150

151-5000

более 5000

Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг

менее 100

100-500

501-2500

более 2500

Средняя смертельная концентрация в воз­духе, мг/м3

менее 500

500-5000

5001-50000

более 50000

Коэффициент возможности ингаляционно­го отравления (КВИО)

более 300

300-30

29-3

менее 3,0

Зона острого действия

менее 6,0

6,0-18,0

18,1-54,0

более

54,0

Зона хронического действия

более 10,0

10,0-5,0

4,9-2,5

менее

2,5

Примечание:

Коэффициент возможности ингаляционного отравления равен отношению максимально допустимой концентрации вредного вещества в воздухе при 20°С к средней смертельной концентрации вещества для мышей при двухчасовом воздействии.

Зона острого действия - это отношение средней смертельной концентрации АХОВ к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма.

Зона хронического действия - это отношение минимальной
пороговой концентрации, вызывающей изменения биологических
показателей на уровне целостного организма к минимальной (пороговой)
концентрации, вызывающей вредное действие.

Таблица!. 6

Классификация АХОВ по преимущественному синдрому, складывающемуся при острой интоксикации

№

п/п

Наименование группы

Характер действия

Наименование АХОВ

1

Вещества с пре- имущественно удушающим действием

Воздействуют на дыхательные пути человека

Хлор, фосген, хлорпикрин

2

Вещества преимущественно общеядовитого действия

Нарушают энергетический обмен

Окись углерода, цианистый водород

3

Вещества, обладающие удушающим и общеядовитым действием

Вызывают отек легких при ингаляционном в содействии и нарушают энергетический обмен при резорбции

Амил, акрилонитрил, азотная кислота, окислы азота, сернистый ангидрид, фтористый водород

4

Нейротропные яды

Действуют на генерацию, проведение и передачу нервного импульса

Сероуглерод, тетраэтил-свинец, фосфор органические соединения.

5

Вещества, обладающие удушающими нейтронным действием

Вызывают токсический отек легких, на фоне которого формируется тяжелое поражение нервной системы

Аммиак, гептил, гидразин и др.

6

Метаболические яды

Нарушают процессы метаболизма вещества в организме

Окись этилена, дихлор­этан

7

Вещества, нарушающие обмен веществ

Вызывают заболевания с чрезвычайно вялым течением и нарушают обмен веществ

Диоксин, полихлори-эованные бензфураны, галогенизированные ароматические соединения и др.

Таблица!. 7

Классификация АХОВ по основным физико-химическим свойствам и условиям хранения

Груп­па

Характеристики

Типичные представители

1

Жидкие летучие, хранимые в емкостях под давлением (сжа­тые и сжиженные газы)

Хлор, аммиак, сероводород, фосген и др.

2

Жидкие летучие, хранимые в емкостях без давления

Синильная кислота, нитрил акриловой кислоты, тетраэтилсвинец, дифосген, хлорпикрин и др.

3

Дымящие кислоты

Серная (р>1,87), азотная (р>1,4), соляная (р>1,15)и др.

4

Сыпучие и твердые нелетучие при хранении до 40°С

Сулема, фосфор желтый, мышьяковый ангидрид и др.

5

Сыпучие и твердые летучие при хранении до 40° С

Соли синильной кислоты, меркураны и др.


Таблица 1.8

Классификация АХОВ по тяжести воздействия на основании учета нескольких факторов

Признак

Наименование АХОВ




Хлор

Аммиак

Иприт

Диоксин

Способность к рассеиванию

2

2

0

0

Стойкость

1

1

2

2

Промышленное значение

4

4

0

0

Способ попадания в организм

2

2

1

1

Степень токсичности

4

0

8

К

Соотношение числа пострадавших к

1

1

2

2

числу погибших









Отложенные эффекты

0

0

2

2

И ТОГО:

14

10

15

15

Примечание:

Максимальное значение тяжести воздействия каждого фактора (признака) оценивается: 8 баллов – для степени токсичности; 4 балла – для промышленного использования; 2 балла – для остальных факторов.

Значительная часть АХОВ является легковоспламеняющимися и взрывоопасными веществами, что часто приводит к возникнове­нию пожаров и взрывов в случае разрушений емкостей, а также образованию в результате горения новых токсических соединений.

По способности к горению все АХОВ делятся на группы:

негорючие (фосген, диоксин и др.). Вещества данной группы не горят в условиях нагревания до 900°С и концентрации кислорода до 21 %;

негорючие пожароопасные вещества (хлор, азотная кислота, фтористый водород, окись углерода, сернистый ангидрид, хлор­пикрин и др. термически нестойкие вещества, ряд сжиженных и сжатых газов), которые не горят в условиях нагревания до 900°С и концентрации кислорода до 21%, но разлагаются с выделением горючих паров;

трудногорючие вещества (сжиженный аммиак, цианистый во­дород и др.), способные возгораться только при действии источ­ника огня;

горючие вещества (акрилонитрил, амил, газообразный аммиак, гептил, гидразин, дихлорэтан, сероуглерод, тертраэтилсвинец, окислы азота и т.д.), способные к самовозгоранию и горению даже после удаления источника огня.

^ Химически опасный объект (ХОО) - это объект, на котором хра­нят, перерабатывают, используют или транспортируют ОХВ, при аварии или разрушении которого могут произойти гибель или хи­мическое поражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также химическое заражение окружающей природной среды.

^ К химически опасным объектам относятся:

заводы и комбинаты химических отраслей промышленности, а также отдельные установки (агрегаты) и цеха, производящие и по­требляющие АХОВ;

заводы (комплексы) по переработке нефтегазового сырья;

производства других отраслей промышленности, использующие АХОВ (целлюлозно-бумажной, текстильной, металлургической, пищевой и др.);

железнодорожные станции, порты, терминалы и склады на ко­нечных (промежуточных) пунктах перемещения АХОВ;

транспортные средства (контейнеры и наливные поезда, авто­цистерны, речные и морские танкеры, трубопроводы и т.д.).

При этом АХОВ могут быть как исходным сырьем, так проме­жуточными и конечными продуктами промышленного про­изводства.

АХОВ на предприятии могут находиться в технологических линиях, хранилищах и базисных складах.

Сжиженные АХОВ на объектах экономики содержатся в стан­дартных емкостных элементах. Это могут быть алюминиевые, же­лезобетонные, стальные или комбинированные резервуары, в ко­торых поддерживаются условия, соответствующие заданному режиму хранения.

Наземные резервуары на складах располагаются, как правило, группами с одним резервным резервуаром на группу. Вокруг каж­дой группы резервуаров по периметру предусматривается замкну­тое обвалование или ограждающая стенка. У некоторых отдельно стоящих больших резервуаров могут быть поддоны или подзем­ные железобетонные резервуары.

Твердые АХОВ хранят в специальных помещениях или на от­крытых площадках под навесами.

На близкие расстояния АХОВ перевозят автотранспортом в бал­лонах, контейнерах (бочках) или автоцистернах.

Из широкого сортамента баллонов средней емкости для хране­ния и перевозки жидких АХОВ наиболее часто используются бал­лоны емкостью от 0,016 до 0,05 м3. Емкость контейнеров (бочек) варьируете пределах от 0,1 до 0,8 м3. Автоцистерны используются в основном для перевозки аммиака, хлора, амила и гептила. Стан­дартный аммиаковоз имеет грузоподъемность 3,2; 10 и 16т. Жидкий хлор транспортируют в автоцистернах вместимостью до 20 т, амил - до 40 т, гептил - до 30 т.

По железной дороге АХОВ перевозят в баллонах, контейнерах (бочках) и цистернах. Баллоны перевозятся, как правило, в крытых вагонах, а контей­неры (бочки) - на открытых платформах, в полувагонах и в уни­версальных контейнерах МПС. В крытом вагоне баллоны разме­щены рядами в горизонтальном положении до 250 штук.

В открытом полувагоне контейнеры устанавливают в вертикаль­ном положении рядами (до 3 рядов) по 13 контейнеров в каждом ряду. На открытой платформе контейнеры перевозят в горизон­тальном положении (до 15 штук).

Железнодорожные цистерны для перевозки АХОВ могут иметь объем котла от 10 до 140 м3 грузоподъемностью от 5 до 120 т.

Водным транспортом большинство АХОВ перевозится в бал­лонах и контейнерах (бочках), однако ряд судов оборудован спе­циальными резервуарами (танками) вместимостью до 10 000 тонн.

В Российской Федерации успешно функционирует аммиакопро-вод Тольятти-Одесса общей протяженностью 2424 км, диаметр 0,35 м, пропускная способность 2,5 млн.т/год. Трасса разбита на 334 поста секционирования и имеет 30 раздаточных станций с мощно­стью по отгрузке до 200 т/сутки.

При авариях на ХОО в зону химического заражения могут по­пасть обширные территории с большим количеством проживаю­щего на них населения. Если более 10% населения административ­но-территориальной единицы (АТЕ) России по прогнозу попадает в зону возможного химического заражения, то такая АТЕ считает­ся химически опасной. При этом зоной химического заражения яв­ляется территория, в пределах которой распространены или куда привнесены ОХВ в концентрациях или количествах, создающих опасность для жизни и здоровья людей, сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени.

Классификация объектов экономики и АТЕ по химической опас­ности проводится на основании методических рекомендаций и кри­териев, приведенных в табл. 1.11.

В связи с возможностью выброса (вылива) АХОВ на потенци­ально опасном объекте экономики для предотвращения или умень­шения влияния вредных факторов функционирования объекта на людей, сельскохозяйственных животных и растения, а также на окружающую природную среду вокруг объекта устанавливается санитарно-защитная зона (СЗЗ).

^ Критерии для классификации АТЕ и объектов экономики по химической опасности

Таблица 1.11

АТЕ и объектов экономики по опасности

Класси-фицируемый

Определение классификации объектов

Критерий (пока­затель) для отне­сения объекта и АТЕ к

Численное значение критерия степени химической опасности по категориям химической опасности

объект








I

II

III

IV






химически













опасным









Объект

ХОО экономики -

Количество









экономики

это объект экономики,

населения, попа-












при разру­шении (аварии) которого могут произойти массо­вые поражения людей, сельскохо-

дающего в зону возможного химического заражения (ВХЗ) АХОВ

Более 75 тыс. чел.

От 40 до 7 тыс. чел.

Менее 40 тыс. чел.

Зона ВХЗ не выходит за пределы объекта и его СЗЗ



зяйственных животных













и растений АХОВ











АТЕ

Химически опасная

Количество











АТЕ - АТЕ, более 10% насе­ления которой

населения (доля территорий) в зоне ВХЗ АХОВ

Более 50%

От 30 до

50%

От 10 до 30%





могут оказаться в зоне ВХЗ при авариях на ХОО











Примечание.

1. Зона возможного химического заражения (ВХЗ) - это площадь круга с радиусом, равным глубине зоны с пороговой токсодозой.

2. Для городов и городских районов степень химической опасности оценивается по доле территории, попадающей в зону ВХЗ, допуская при этом что население распределено равномерно по площади.

3. Определение глубины зоны с пороговой токсодозой задается следующими метеоусловиями: инверсия, скорость ветра I м/с, температура воздуха 20° С, направление ветра равновероятное от 0 до 360°.


^ 2. ОСОБЕННОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ АВАРИЙ НА ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ОБЪЕКТАХ


Теоретически любое химическое вещество может находиться в 3-фазовых состояниях: жидкость, газ (пар) и твердое состояние. Взаимосвязь между этими фазовыми состояниями отражается на диаграмме фазового состояния (рис. 1.4).





Твердая Жидкая Газовая

фаза фаза фаза


Критическое давление

Ркр С

А В

паровая фаза

Т пл Т кр температура


Рис. 1.4. Диаграмма фазового состояния:

Тдп - температура плавления, Ткр - «критическая» температура, Р - «критическое» давление

Кривые фазового равновесия показывают:

А-В - соотношение между давлением пара и температурой для твердой фазы;

В-С - соотношение между давлением пара и температурой для жидкой фазы;

точка С - соответствует «критической» температуре: Ткр - «кри­тическая» температура; Ркр - «критическое» давление.

При температуре больше Т„ вещество может находиться толь­ко в газообразном состоянии. Газовая фаза имеет подфазу, имену­емую паровой.

В зависимости от соотношения критической температуры, тем­пературы внешней среды и условий хранения все АХОВ можно разделить на 4 основные группы.

I группа. Вещества (рис.1.5,а), имеющие критическую темпера­туру намного ниже температуры окружающей среды (метан, кис­лород, этилен и др.). Вещества данной группы в больших количе­ствах хранятся на объектах экономики при температурах ниже критических. При разгерметизации емкостей с жидкостями данной категории незначительная часть жидкости (около 5 %) «мгновен­но» испарится за счет тепла поддона и окружающей среды, обра­зуя первичное облако паров АХОВ. Оставшаяся часть жидкости перейдет в режим стационарного кипения.

Скорость кипения (скорость образования вторичного облака) является функцией подвода тепла от окружающей среды и некото­рых физико-химических свойств АХОВ. Наиболее опасные источники поражающих факторов в данном случае - вторичное облако паров АХОВ, а в некоторых случаях - пожары и взрывы.

а) первая группа


Т кр







Т кр Т окр.ср. Т 0С


б) вторая группа

Т хр.2 Т хр.1










Т кип Т окр.ср. Т кр Т 0С

в) третья группа

Т хр




Т окр.ср. Т кип Т кр Т 0С

г) четвертая группа

Т хр







Т окр.ср. Т кип Т кр Т 0С


Рис. 1.5. Основные группы АХОВ в зависимости от диаграммы их

фазового состояния и температуры окружающей среды:

Т хр, Т окр.ср., Т кр, Т кип - температуры хранения, окружающей среды,

критическая и кипения соответственно.

В случае разгерметизации емкостей с данной группой АХОВ, хранящихся в газообразном состоянии, практически все содержи­мое емкости образует первичное облако. Опасность поражающе­го действия первичного облака в данном случае зависит не только от типа, количества, физико-химических и токсических характери­стик АХОВ, но и от степени разрушения емкостей и метеоусловий. Наиболее опасные поражающие факторы в данном случае - пер­вичное облако паров АХОВ, а в некоторых случаях - пожары и взрывы.

II группа. Вещества (рис. 1.5,6) у которых критическая темпера­тура выше, а температура кипения ниже температуры окружаю­щей среды (аммиак, хлор и др.). Пр