4нализ методик
Методика выявления и оценки химической обстановки при разрушении (аварии) объектов, содержащих ОХВ
Анализ современного методического обеспечения используемого при оценке токсической опасности выбросов (проливов) ОХВ показывает, что в настоящее время отсутствуют единые общепринятые методики по выявлению и оценке химической обстановки. Для целей практической работы используют ведомственные и отраслевые методики, в том числе и иностранные.
Все методики можно разделить на несколько групп в зависимости от их основного предназначения.
Первая группа -- методики-рекомендации по оценке опасности, связанной с наличием больших количеств пожароопасных, взрывоопасных и токсичных
химических веществ, разработке планов локализации аварийных ситуаций, подготовке специалистов и технике безопасности.
Они не предназначены для прогнозирования зон поражения опасными химическими веществами и содержат, в основном, информацию, которая может быть использована оператором, администрацией предприятия штабами по делам ГОЧС для принятия обоснованных решений в условиях складывающейся обстановки.
Вторая группа -- методики прогнозирования химической опасности и оценки последствий аварий на промышленных и транспортных объектах.
Вторая группа методик предназначена для прогнозирования химической опасности.
Третья группа -- методики расчета концентраций глубин и т.п. с использованием аналитических или численных моделей, описывающих распространение раз
личных типов примесей в атмосфере.
Утвержденными и получившими наибольшее распространение в Российской Федерации являются методики, относящиеся к третьей группе.
Анализ имеющегося методического обеспечения, используемого при оценке токсической опасности и аварийной химической обстановки, показал, что оно предназначено, в основном, для проведения приближенной экспресс-оценки возможных последствий аварийных выбросов (проливов) ОХВ.
Практически все методики базируются на использовании предварительно рассчитанных таблиц по наиболее опасным типовым вариантам небольшого количества инженерных моделей, предназначенных для уточнения входных параметров или определения отдельных показателей химического заражения.
Методики имеют следующие недостатки:
рассчитанные на прогноз последствий аварий ХОО, методики базируются на типовых, предварительно рассчитанных вариантах выброса ОХВ, которые не всегда совпадают с возможным сценарием применения;
не позволяют прогнозировать химическую обстановку для замкнутых пространств;
не позволяют прогнозировать химическую обстановку для всего перечня веществ, которые могут применяться террористами;
осуществляется прогноз исключительно химической обстановки без учета их пожаровзрывоопасности.
Методика выявления и оценки химической обстановки при разрушении (аварии) объектов, содержащих сильнодействующие ядовитые вещества, разработана в 1989 г. в виде справочного пособия, предназначенного для экспресс-оценки последствий аварий на промышленных и транспортных объектах, содержащих АХОВ.
Перечень рассматриваемых в методике АХОВ включает 18 наименований. Перечень рассматриваемых аварийных ситуаций ограничивается в основном полным разрушением типовых емкостей в случае хранения и транспортировки АХОВ.
В качестве основных показателей, характеризующих масштабы химического заражения, в методике выбраны: радиус района аварии и его площадь, глубины и площади зон, опасных для заражения окружающей среды, в том числе воды в открытых источниках, техники и одежды, а также распространения первичного и вторичного облаков АХОВ.
К показателям степени опасности химического заражения относятся потери личного состава войск и гражданского населения в районах разрушения (аварии) и зонах распространения АХОВ, количество зараженных объектов и техники. К этим же показателям относится продолжительность заражения в районе разрушения (аварии). В методике она определяется временем химического заражения воздуха в районе
аварии и за его пределами, временем естественной самодегазации техники и самообеззараживания водоисточников, временем подхода облака АХОВ к рубежам, расположенным на различном удалении от района аварии.
В целом, представленный в методике перечень количественных показателей достаточно широк и охватывает все сферы влияния последствий аварийных выбросов АХОВ.
В качестве исходной информации для оценки значений вышеперечисленных показателей в методике используются данные, характеризующие конкретный выброс (количество вещества, либо тоннаж емкости и условия хранения и транспортировки), метеорологические условия и топографические особенности местности.
Оценка влияния топографии местности проводится путем определения значения параметра шероховатости, как среднего значения на всей площади распространения АХОВ. Значение данного показателя в дальнейшем используется для определения коэффициента влияния местности, на который умножаются табличные значения глубин распространения. Из метеорологических показателей учитываются скорость и направление ветра, температура воздуха и почвы. Состояние вертикальной устойчивости воздуха определяется по трем градациям -- инверсия, изотермия, конвекция. При оценках значений глубин распространения АХОВ во внимание принимается влияния как периодической, так и непериодической составляющих в изменчивости вектора ветра.
Значения глубин распространения определялись по пороговой дозе РСt50 для взрослых людей. В случае оценки вторичного поражающего действия АХОВ, учитывались как интоксикация части вещества, так и его частичный вывод из организма.
Количество вещества, переходящее в первичное облако при разрушении или полной разгерметизации емкости, определяется в методике как доля от АХОВ, переводимая в пар (аэрозоль) за счет разности упругости насыщенных паров АХОВ в емкости и парциального давления в воздухе (дроссельный эффект), а также изменения теплосодержания жидкости и тепла поверхности земли (материала поддона или обваловки).
Доля вещества, переводимая в атмосферу за счет дроссельного эффекта, определяется на основе данных о температурах хранения и кипения АХОВ, средней
удельной теплоемкости жидкости при постоянном давлении и удельной теплоты парообразования.
Доля вещества, переводимая в пар за счет изменения теплосодержания жидкости и тепла поверхности,
зависит от многих факторов, в том числе от времени испарения АХОВ, которое в данной методике принято равным 10 мин.
Процесс поступления АХОВ во вторичное облако рассматривается как процесс стационарного испарения с зеркала пролива. Удельная скорость испарения рассчитывается по теоретическому соотношению У.Братсерта (данный показатель зависит от скорости ветра на высоте 1м, молекулярной массы жидкости, линейного размера зеркала пролива по направлению ветра, температур испарения и кипения жидкости).
Количество вещества, поступающего во вторичное облако, зависит от удельной скорости испарения, от времени испарения, площади поверхности зеркала разлива. Площадь поверхности зеркала разлива рассматривается в виде круга.
В связи с отсутствием аналитических моделей, позволяющих описать эволюцию облака тяжелых газов, в методике в зависимости от объема хранения выделяется зона неопределенности, в пределах которой распространение облака определяется рельефом местности и плотностью застройки. Данная зона получила наименование района аварии, а ее радиус для сжиженных газов и низкокипящих АХОВ, хранящихся в резервуарах общим количеством до 100 т., был принят в 0,5 км, а в остальных случаях- 1 км.
При этом считается, что за пределами данной зоны распространение облака АХОВ происходит в режиме турбулентного перемешивания. Распространение облака АХОВ в режиме турбулентного перемешивания в методике описывается на основе комплексного подхода к процессу диффузии примеси в приземном слое атмосферы. В рамках данного подхода диффузию пассивной примеси в горизонтальной плоскости рассматривают с позиции статистической S-- теории, а по вертикали -- на основе эмпирической К-- теории. Используемая при этом модель достаточно гибка по отношению к особенностям приземного слоя атмосферы и позволяет описывать распространение примесей (динамику их концентраций) от различных типов источников (точечный, объемный, линейный, плоский), с учетом метеорологических условий и взаимодействия примеси с подстилающей поверхностью. Определение
глубин распространения первичного и вторичного облаков АХОВ осуществляется методом последовательного приближения. При этом значение граничной концентрации (Сгр) или дозы (Дгр) определяется с учетом флуктуации и времени нахождения людей в зонах распространения АХОВ.
Оценка возможных потерь производится путем определения площади, ограниченной значением дозы, соответствующей определенной степени тяжести (легкой, средней, смертельной). Затем производится оценка либо количества людей, находящихся на данных площадях, либо их доли от общего количества на объекте. В случае оценки продолжительности химического заражения за пределами района аварии, дополнительно учитывается влияние метеорологических и топографических условий на рассеяние АХОВ в атмосфере.
Данная методика создана как экспресс-методика, позволяющая получить набор данных для первичной оценки возможной обстановки.
В методике не в полной мере описывается нестационарный режим испарения АХОВ, что может привести к ошибкам в количестве токсичного вещества, поступающего в атмосферу за различные периоды времени. Учет метеорологических условий ограничен тремя степенями вертикальной устойчивости, в то время как реально используется 7 степеней. Анализ параметров, используемых в методике, показывает, что их обоснованность ограничивается лишь приземным слоем атмосферы и линейным масштабом переноса в 10-15 км. При этом все значения используемых параметров определены лишь для трех основных степеней устойчивости. В реальных условиях глубины распространения АХОВ (в случае крупномасштабных аварий), могут быть существенно выше приведенных значений.
Методики прогнозирования параметров ЧС разрабатываются для типовых сценариев развития аварий на опасных производственных объектах, для ЧС природного происхождения (прогноз сейсмической обстановки, прогноз параметров волны прорыва при наводнениях и др.), для ЧС военного происхождения на территориях, прилегающих к районам боевых действий и в тылу.
Развитие аварийных процессов на ХОО и масштабы возможных ЧС в большой мере зависят от способа хранения АХОВ. Такие вещества, как хлор, аммиак, сероводород, фтор и целый ряд других имеют низкую температуру" кипения, в силу чего при нормальных окружающих температурах находятся в газообразном агрегатном состоянии. Поскольку в таком состоянии они занимают большие объемы, не приемлемые в производственных условиях, то для их хранения и транспортировки используются способы хранения, позволяющие сократить объем резервуаров.
Наиболее эффективным способом хранения является сжижение газов, при котором объем хранения уменьшается в 800-1000 раз.
Для хранения веществ в виде жидкости используются два основных способа. Первый способ - хранение под давлением, при котором температура кипения вещества повышается выше температуры окружающей среды (например, Ткип, аммиака при нормальном давлении равна -33,4 °С, при давлении 10 атм - +38 °С, при давлении 20 атм - +50 °С). Недостатком способа является то, что низкокипящие жидкости при высоких температурах находятся в перегретом состоянии и при разгерметизации емкости начинают бурно кипеть. В зависимости от энергии перегрева содержимое резервуара в течение 1-3 мин может выкипеть полностью, образуя в окружающем пространстве первичное зараженное облако. При недостатке энергии для выкипания всего вещества остающаяся жидкость растекается по подстилающей поверхности и испаряется более медленно, образуя вторичное зараженное облако.
Вторым способом хранения вещества в сжиженном состоянии является изотермическое хранение при температурах на 0,1-0,2 "С ниже температуры кипения вещества при нормальном давлении. Хранение осуществляется в двустенных резервуарах с теплоизоляцией. Недостатком способа является необходимость создания систем понижения температуры и дренажа испарившегося вещества. При разгерметизации изотермического хранилища в первичное облако переходит незначительное количество вещества.
Оба способа используются для хранения веществ с температурами кипения до (-40) - (-50) °С. Для веществ с более низкими температурами кипения (сероводород (-60,3 °С), фтор (-188,2 °С) и др.) затруднительно создать резервуары с необходимыми параметрами, поэтому при их хранении ограничиваются частичным сжатием, при котором вещество хранится в виде газа, но занимает меньший объем. При разгерметизации емкости с веществом, хранящимся в виде газа под давлением, образуется только первичное облако.
Возможность образования при аварии на ХОО первичного и (или) вторичного облака учитывается при определении категории опасности ХОО.
При авариях на ХОО поражение людей химическими веществами происходит в основном при вдыхании зараженного воздуха (ингаляционно), при попадании АХОВ на кожу (кожно-резорбтивное), при употреблении в пищу зараженных продуктов и воды (пероральное), поэтому АХОВ в зависимости от способа проникновения в организм человека подразделяются на вещества ингаляционного, перорального и кожно-резорбтивного действия. Степень и характер нарушений жизнедеятельности человека (степень поражения) при воздействии АХОВ зависят от токсичности АХОВ, его агрегатного состояния, концентрации в воздухе (воде), продолжительности воздействия, путей проникновения в организм и индивидуальных особенностей организма человека.