Секція „Екологія”

Підсекція ”Радіаційна безпека і

соціально-екологічні проблеми”

Ковжога С.О., Писарєв А.В., Тузіков С.А.,

Карманний Є.В., Лазутський А.Ф., Полєжаєв А.М.

(Національна юридична академія України ім. Я. Мудрого)

Особливості розвитку уражаючих факторів у разі аварії на

хімічно небезпечному об’єкті

Надзвичайно широка хімізація господарства України, яка пов'язана з використанням, зберіганням і перевезенням різноманітних хімічних речовин, в тому числі небезпечних хімічних речовин (НХР), збільшують потенціальну небезпеку виникнення аварій, які супроводжуються їх викидом або витоком.

Об'єкти, на яких виготовляються, зберігаються, використовуються або переробляються НХР, називають хімічно небезпечними об'єктами (ХНО).

Поняття "хімічно небезпечний об'єкт" узагальнює велику групу виробничих, транспортних та інших об'єктів, які мають однакові якості, а саме у разі аварій вони стають джерелами токсичних викидів та інших хімічних уражаючих факторів.

Висока токсичність низки НХР, можливість розповсюдження їх парів та аерозолів на значних площах та на значну відстань обумовлюють надзвичайну небезпеку руйнувань (аварій) ХНО, які складають передумови для масового ураження людей і нанесення екологічної шкоди природі.

До основних типів промислових об'єктів з хімічно небезпечним промисловим циклом відносяться [1]:

- підприємства з виготовлення хлору (середня потужність 100 тис. т на рік) і аміаку (середня потужність до 300 тис. т на рік);

- великотоннажні виробництва хлорорганічних продуктів, целюлозно-паперової продукції, допоміжних і кінцевих складних органічних продуктів, у тому числі отрутохімікатів;

- нафтопереробні заводи сумісно з установками для добування аміаку та інших НХР;

- сховища і склади хімічно небезпечних речовин.

Хімічно небезпечні об'єкти характеризуються чотирма ступенями небезпеки залежно від кількості населення, яке може опинитись у можливій зоні хімічного зараження (ХЗ) під час аварії (руйнування):

- I ступень небезпеки - більше 75 тис. чол.;

- II ступень небезпеки - від 40 до 75 тис. чол.;

- III ступень небезпеки - менше 40 тис. чол.;

- IV ступень небезпеки - зона хімічного зараження не виходить за межі території об'єкта.

На промислових та виробничих майданчиках, у транспортних засобах НХР, як правило, знаходяться в стандартних ємностях. Це можуть бути алюмінієві, залізобетонні та сталеві оболонки, в яких підтримуються нормативні умови. Форма та тип оболонки обирається виходячи з масштабів та потреб виробництва, умов транспортування НХР. Найбільшого поширення на сьогодні отримали ємності циліндричної та кулеподібної форми від однієї до декілька тисяч тон.

На складах підприємств НХР зберігається:

- у резервуарах під високим тиском до 20 атм. (розрахований тиск резервуара відповідає тиску пари продукту над рідиною при абсолютній максимальній температурі довкілля);

- в ізотермічних сховищах зі штучним охолодженням (до - 50 °С) кулеподібних резервуарів великої ємності при тиску, близькому до атмосферного;

- висококиплячі рідини зберігаються у закритих ємностях, при температурі, близькій до температури довкілля.

У поєднанні з високим енергетичним потенціалом пожежо- і вибухонебезпеки ці характеристики показують, що навіть незначні порушення технології можуть призвести до ланцюгових руйнівних процесів та швидкого утворення токсичних уражаючих факторів.

Проводячи аналіз об'єктів, які мають значні запаси НХР, необхідно враховувати, що ХНО розміщуються і можуть бути зосереджені в портах і на залізничному транспорті на об'єктах нового класу -терміналах. Наприклад, у районі м. Одеса є припортовий склад рідкого аміаку, який складається з чотирьох сховищ, розрахований на 30 тис. т. Площі розміщення великих терміналів - до 100 га, загальний обсяг зберігання в середньому складає 20 … 100 тис. т нафтохімічних продуктів, багато з яких належать до НХР.

Загалом на території України діє більше ніж 180 великих підприємств, які виробляють або використовують НХР.

Аналіз аварійних ситуацій на підприємствах із НХР та проведені розрахунки показують, що такі об'єкти можуть бути джерелом залпового викиду НХР в атмосферу, скиду у водойми, "хімічної" пожежі з потраплянням токсичних речовин у довкілля, руйнівних вибухів, зараження об'єктів і місцевості в осередку аварії та на сліді розповсюдження хмари, задимлення великих зон у поєднанні з токсичними продуктами.

У випадку руйнування оболонок ємностей, які містять НХР під тиском, та подальшого розливу її великої кількості у піддон (обвалування), її надходження в атмосферу може відбуватися впродовж тривалого часу. Процес випаровування в цьому випадку можна умовно поділити на три періоди [2]:

Перший період - бурхливе, майже миттєве випаровування за рахунок різниці між пружністю насиченої пари НХР у ємності та парціальним тиском у повітрі. Цей процес забезпечує основну кількість пари НХР, що надходить в атмосферу за цей період часу. Крім цього, частина НХР переходить у пару за рахунок змін теплоємності рідини, температури навколишнього повітря та за рахунок сонячної радіації. Враховуючи, що за цей період часу випаровується значна частина НХР (до 50%), може утворюватися хмара з концентраціями, що значно перевищують смертельні.

Другий період - нестійке випаровування НХР за рахунок теплоти піддону (обвалування), зміни теплоємності рідини та впливу теплоти, що надходить з навколишнього середовища. Цей період характеризується різким спадом інтенсивності випаровування у перші хвилини після розливу з одночасним зниженням температури рідкого шару речовини нижче температури кипіння.

Третій період - стаціонарне випаровування НХР за рахунок теплоти навколишнього повітря. Випаровування у цьому випадку буде залежати від швидкості вітру, температури навколишнього повітря та рідкого шару. Теплота від піддона (обвалування) практично буде дорівнювати нулю. Тривалість стаціонарного періоду в залежності від типу НХР, її кількості та зовнішніх умов може складати кілька годин, добу та більше. Найбільш небезпечною стадією аварії в цьому випадку є перші 10 хв., коли випаровування НХР відбувається найінтенсивніше. При цьому в перший момент викиду газу, що знаходиться під тиском, утворюється аерозоль у вигляді кучних хмар, які підіймаються приблизно на 20 м, а потім під дією власної "сили тяжіння" спускаються на ґрунт. Межі хмари на першому етапі достатньо чіткі завдяки своїй оптичній густині і лише через 2 … 3 хв. стають прозорими. На цьому етапі формування та напрямок руху хмари носить невизначений характер, в наслідок чого при прогнозуванні розповсюдження хмари НХР виділяють "зону невизначеності", в якій неможливо визначити місце знаходження хмари, керуючись лише метеорологічними умовами. Радіус цієї зони може досягати 0,5 … 1 км та більше.

У разі руйнувань оболонок ізотермічного сховища та подальшого розливу великої кількості НХР у піддон (обвалування) випаровування за рахунок різниці між пружністю насиченої пари НХР в ємності та парціальним тиском у повітрі через малий надлишковий тиск практично не спостерігається. Для цього типу ємностей притаманні періоди нестаціонарного та стаціонарного випаровування. Формування первинної хмари здійснюється завдяки теплоті піддона (обвалування), зміни температури рідини та надходження тепла з навколишнього середовища. При цьому кількість речовини, яка переходить у первинну хмару, як правило, не перевищує 3 … 5 % (при температурі навколишнього середовища 25 … 30 °С).

У випадку розкриття оболонок із висококиплячими рідинами утворення первинної хмари не відбувається. Випаровування рідини відбувається відповідно до фізико-хімічних властивостей НХР та температури довкілля. Враховуючи незначні швидкості випаровування таких НХР, можна стверджувати, що вони будуть створювати небезпеку лише для персоналу та населення, які знаходяться безпосередньо у районі аварії.

Для будь-якої аварійної ситуації характерні стадії виникнення, розвитку та спаду небезпеки. На ХНО у розпал аварії можуть діяти, як правило, декілька уражаючих факторів - пожежа, вибух, хімічне зараження місцевості та повітря, тощо, а за межами об'єкта - зараження довкілля. Дія НХР через органи дихання частіше, ніж через інші шляхи, призводить до ураження людей та поширюється на великі відстані та площі зі швидкістю, яка залежить від швидкості вітру.

Для багатьох НХР характерним є тривале зараження довкілля, а також наявність віддалених ефектів ураження людей та об'єктів біосфери. Так, у 1976 р. у м. Севезо (Італія) внаслідок руйнування на хімічному заводі одного з апаратів, в якому здійснювався синтез трихлорфенолу, в атмосферу було викинуто хмару, яка окрім основного продукту синтезу, містила близько 4 кг діоксину. Хмара поширилась на площі майже 18 км². Внаслідок цього було уражено декілька сотень людей, загинула велика кількість свійських тварин. Необхідно було здійснювати евакуацію населення. Дегазація місцевості тривала 8 років.

Як зазначалось, у результаті руйнувань (аварій) ХНО уражаючі фактори можуть проявлятися як окремо, так і у поєднанні з іншими, а також можуть багаторазово повторюватись, в тому числі в різних комбінаціях.

Наведені класифікація хімічно небезпечних об'єктів та наслідки, що виникають у разі їх руйнувань (аварій), при розгляді процесів випаровування НХР дають можливість уявити динаміку процесу аварії (викиду НХР у довкілля) для визначення масштабів та наслідків і вжиття заходів щодо захисту населення.

Література:

1. Радіаційний, хімічний, біологічний захист підрозділів: Курс лекцій / За заг. редакцією Г.Б. Гишка. - X.: ХУПС, 2007. - 260 с.

2. Ліквідація наслідків аварій (зруйнувань) на потенційно небезпечних об'єктах / Під ред. Р.М. Факацея. - К.: Видавництво НАОУ, 2002. - 192 с.

С.О. Ковжога Є.В. Карманний

А.В. Писарєв А.Ф. Лазутський

С.А.Тузіков А. М. Полєжаєв

Відомості про авторів

1. Ковжога Сергій Олексійович, кандидат хімічних наук, доцент, кафедра Основ безпеки життєдіяльності, Національна юридична академія України імені Ярослава Мудрого, вул. Пушкінська, 77, м. Харків, 61024, т. роб. 8-057-704-92-74, т.д. 8-057-714-07-32.

2. Писарєв Анатолій Васильович, кандидат військових наук, доцент, кафедра Основ безпеки життєдіяльності, Національна юридична академія України імені Ярослава Мудрого, вул. Пушкінська, 77, м. Харків, 61024, т.д. 8-057-702-45-44.

3. Тузіков Сергій Анатолійович, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, кафедра Основ безпеки життєдіяльності, Національна юридична академія України імені Ярослава Мудрого, вул. Пушкінська, 77, м. Харків, 61024, т.д. 8-057-337-38-17.

4. Карманний Євгеній Вадимович, кандидат технічних наук, доцент, кафедра Основ безпеки життєдіяльності, Національна юридична академія України імені Ярослава Мудрого, вул. Пушкінська, 77, м. Харків, 61024, т.д. 8-057-737-79-19.

5. Лазутський Анатолій Федорович, кандидат військових наук, доцент, кафедра Основ безпеки життєдіяльності, Національна юридична академія України імені Ярослава Мудрого, вул. Пушкінська, 77, м. Харків, 61024, т.д. 8-057- 778-05-03.

6. Полєжаєв Анатолій Миколайович, кандидат технічних наук, доцент, кафедра Основ безпеки життєдіяльності, Національна юридична академія України імені Ярослава Мудрого, вул. Пушкінська, 77, м. Харків, 61024, т. д. 8-057-335-39-18.

Тези доповідей просимо надіслати за адресою:

Ковжога С. О. кафедра Основ безпеки життєдіяльності, Національна юридична академія України імені Ярослава Мудрого, вул. Пушкінська, 77, м. Харків, 61024.