Виконано аналіз методик по оцінці токсичної небезпеки викидів небезпечних хімічних речовин з точки зору визначення токсичного впливу, структури і кількості уражених, прогнозування поширення НХР.

Анотація наукової статті з наук про Землю і суміжних екологічних наук, автор наукової роботи - Борисова Людмила Робертовна


A review of methods for the assessment of toxic hazard associated with emissions of hazardous chemical substances (HCS) in terms of determination of toxic effects, number of victims, forcasting the spread of HCS.


Область наук:

  • Науки про Землю та суміжні екологічні науки

  • Рік видавництва: 2009


    Журнал: Технології громадянської безпеки


    Наукова стаття на тему 'Аналіз існуючого методичного апарату по оцінці токсичної небезпеки викидів (проток) небезпечних хімічних речовин'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз існуючого методичного апарату по оцінці токсичної небезпеки викидів (проток) небезпечних хімічних речовин»

    ?УДК 339.18

    Аналіз існуючого методичного апарату по оцінці токсичної небезпеки викидів (проток) небезпечних хімічних речовин

    © Технології громадянської безпеки 2009

    Л.Р. Борисова

    анотація

    Виконано аналіз методик по оцінці токсичної небезпеки викидів небезпечних хімічних речовин з точки зору визначення токсичного впливу, структури і кількості уражених, прогнозування поширення НХР.

    Ключові слова: надзвичайні ситуації, небезпечні хімічні речовини, прогноз, сценарії, концентрація, дифузія, домішки, горіння, захисні заходи, верифікація.

    A Review Available Methods for Assessment of Toxic Hazards Associated with Emissions (Spills) of Hazardous Chemical Substances

    © Civil Securiti Technology 2009

    L. Borisova Abstract

    A review of methods for the assessment of toxic hazard associated with emissions of hazardous chemical substances (HCS) in terms of determination of toxic effects, number of victims, forcasting the spread of HCS.

    Key words: emergencies, hazardous chemical substances, forecast, scenarios, concentration, diffusion, impurities, burning, safety measures, verification.

    Аналіз сучасного методичного забезпечення, використовуваного при оцінці токсичної небезпеки викидів (проток) небезпечних хімічних речовин (НХР), показує, що в даний час відсутні єдині загальноприйняті методики щодо виявлення і оцінки хімічної обстановки. Для цілей практичної роботи використовують відомчі і галузеві методики, в тому числі й іноземні.

    Всі методики можна розділити на кілька груп залежно від їх основного призначення.

    Перша група - методики-рекомендації з оцінки небезпеки, пов'язаної з наявністю великої кількості пожежонебезпечних, вибухонебезпечних і токсичних хімічних речовин, розробки планів локалізації аварійних ситуацій, підготовці фахівців і техніки безпеки.

    Вони не призначені для прогнозування зон зараження небезпечними хімічними речовинами і містять, в основному, інформацію, яка може бути використана оператором, адміністрацією підприємства і штабами у справах ГОЧС для прийняття обґрунтованих рішень в умовах складної обстановки.

    Друга група - методики прогнозування хімічної небезпеки та оцінки наслідків аварій на промислових і транспортних об'єктах.

    Вони не дозволяють прогнозувати наслідки зараження небезпечними хімічними речовинами (НХР).

    Друга група методик призначена для прогнозування хімічної небезпеки.

    Третя група - методики розрахунку концентрацій, глибин і т.п. з використанням аналітичних або чисельних моделей, що описують поширення різних типів домішок в атмосфері.

    Затвердженими і отримали найбільшого поширення в Російській Федерації є методики, які стосуються третьої групи.

    Аналіз наявного методичного забезпечення, використовуваного при оцінці токсичної небезпеки і аварійної хімічної обстановки, показав, що воно призначене, в основному, для проведення наближеною експрес-оцінки можливих наслідків аварійних викидів (проток) НХР. Практично всі методики базуються на використанні попередньо розрахованих таблиць по найбільш небезпечним типовим варіантам і невеликої кількості інженерних моделей, призначених для уточнення вхідних параметрів або визначення окремих показників хімічного зараження.

    Стосовно до можливих терористичних акцій із застосуванням НХР методики мають такі недоліки:

    розраховані на прогноз наслідків аварій на ХОО, методики базуються на типових, попередньо розрахованих варіантах викиду НХР, які не завжди збігаються з можливим сценарієм їх застосування;

    не дозволяють прогнозувати хімічну обстановку для замкнутих просторів;

    не дозволяють прогнозувати хімічну обстановку для всього переліку речовин, які можуть застосовуватися терористами;

    здійснюється прогноз виключно хімічної обстановки без урахування їх пожежовибухонебезпеки.

    1. Методика виявлення та оцінки хімічної обстановки при руйнуванні (аварії) об'єктів, що містять сильнодіючі отруйні речовини

    Методика виявлення та оцінки хімічної обстановки при руйнуванні (аварії) об'єктів, що містять сильнодіючі отруйні речовини, розроблена в 1989 р у вигляді довідкового посібника, призначеного для експрес-оцінки наслідків аварій на промислових і транспортних об'єктах, що містять аварійно хімічно небезпечні речовини (АХОВ). / 1 /. Перелік розглянутих в методиці ахова включає 18 найменувань. Перелік розглянутих аварійних ситуацій обмежується в основному повним руйнуванням типових ємностей в разі зберігання і транспортування АХОВ. Для діоксину і окису вуглецю розглядаються типові випадки викиду різної кількості цих речовин з промислових установок.

    В якості основних показників, що характеризують масштаби хімічного зараження, в методиці обрані: радіус району аварії і його площа, глибини і площі зон, небезпечних для зараження навколишнього середовища, в тому числі води в відкритих джерелах, техніки і одягу, а також поширення первинного і вторинного хмар ахова.

    До показників ступеня небезпеки хімічного зараження відносяться втрати особового складу військ і цивільного населення в районах руйнування (аварії) і зонах поширення АХОВ, кількість заражених об'єктів і техніки. До цих же показниками відноситься тривалість зараження в районі руйнування (аварії). У методиці вона визначається часом хімічного зараження повітря в районі аварії і за його межами, часом природною дегазація техніки і самообеззаражіванія вододжерел, часом підходу хмари АХОВ до рубежів, розташованим на різному видаленні від району аварії.

    В цілому, представлений в методиці перелік кількісних показників досить широкий і охоплює всі сфери впливу наслідків аварійних викидів ахова.

    В якості вихідної інформації для оцінки значень перерахованих вище показників в методиці використовуються дані, що характеризують конкретний викид (кількість речовини, або тоннаж ємності і умови зберігання та транспортування), метеорологічні умови і топографічні особливості місцевості.

    Оцінка впливу топографії місцевості проводиться шляхом визначення значення параметра шорсткості, як середнього значення на всій площі поширення АХОВ. Значення даного показника в подальшому використовується для визначення коефіцієнта впливу місцевості, на який множаться табличні значення глибин поширення.

    З метеорологічних показників враховуються швидкість і напрям вітру, температура повітря і грунту. Стан вертикальної стійкості повітря визначається за трьома градаціях - інверсія, ізотер-мія, конвекція. При оцінках значень глибин поширення АХОВ до уваги береться впливу як періодичної, так і неперіодичної складових в мінливості вектора вітру.

    Значення глибин поширення визначалися по порогової дозі Р0: 50 для дорослих людей. У разі оцінки вторинного вражаючої дії АХОВ, враховувалися як інтоксикація частини речовини, так і його часткове виведення з організму.

    Кількість речовини, що переходить в первинне хмара при руйнуванні або повної розгерметизації ємності, визначається в методиці як частка від ахова, що переказується в пар (аерозоль) за рахунок різниці пружності насичених парів АХОВ в ємності і парціального тиску в повітрі (дросельний ефект), а також зміни теплосодержания рідини і тепла поверхні землі (матеріалу піддону або обвалування).

    Частка речовини, що переказується в атмосферу за рахунок дросельного ефекту, визначається на основі даних про температурах зберігання і кипіння АХОВ, середньої питомої теплоємності рідини при постійному тиску і питомої теплоти пароутворення.

    Частка речовини, що переказується в пар за рахунок зміни теплосодержания рідини і тепла поверхні, залежить від багатьох факторів, в тому числі від часу випаровування АХОВ, яке в даній методиці прийнято рівним 10 хв.

    Процес надходження ахова у вторинне хмару розглядається як процес стаціонарного випаровування з дзеркала протоки. Питома швидкість випаровування розраховується з теоретичного співвідношенню У.Братсерта (даний показник залежить від швидкості вітру на висоті 1м, молекулярної маси рідини, лінійного розміру дзеркала протоки у напрямку вітру, температури випаровування і кипіння рідини). Кількість речовини, що надходить у вторинну хмару, залежить від питомої швидкості випаровування, від часу випаровування, площі поверхні дзеркала розливу. Площа поверхні дзеркала розливу розглядається у вигляді кола.

    У зв'язку з відсутністю аналітичних моделей, що дозволяють описати еволюцію хмари важких газів, в методиці в залежності від обсягу зберігання виділяється зона невизначеності, в межах якої поширення хмари визначається рельєфом місцевості і щільністю забудови. Дана зона

    отримала найменування району аварії, а її радіус для зріджених газів і низкокипящих ахова, що зберігаються в резервуарах загальною кількістю до 100 т., був прийнятий в 0,5 км, а в інших випадках - 1 км. При цьому вважається, що за межами цієї зони поширення хмари АХОВ відбувається в режимі турбулентного перемішування.

    Поширення хмари АХОВ в режимі турбулентного перемішування в методиці описується на основі комплексного підходу до процесу дифузії домішки в приземному шарі атмосфери. В рамках даного підходу дифузію пасивної домішки в горизонтальній площині розглядають з позиції статистичної 8- теорії, а по вертикалі - на основі емпіричної К теорії. Використовувана при цьому модель досить гнучка по відношенню до особливостей приземного шару атмосфери і дозволяє описувати поширення домішок (динаміку їх концентрацій) від різних типів джерел (точковий, об'ємний, лінійний, плоский), з урахуванням метеорологічних умов і взаємодії домішки з підстильної поверхнею. Визначення глибин поширення первинного і вторинного хмар ахова здійснюється методом проб і помилок. При цьому значення граничної концентрації (Сгр) або дози (ДРР) визначається з урахуванням флуктуації і часу перебування людей в зонах поширення АХОВ.

    Оцінка можливих втрат проводиться шляхом визначення площі, обмеженої значенням дози, що відповідає певній ступеня тяжкості (легкої, середньої, смертельної). Потім проводиться оцінка або кількості людей, які перебувають на даних площах, або їх частки від загальної кількості на об'єкті. У разі оцінки тривалості хімічного зараження за межами району аварії, додатково враховується вплив метеорологічних і топографічних умов на розсіювання ахова в атмосфері.

    Дана методика створена як експрес- методика, що дозволяє отримати набір даних для первинної оцінки можливої ​​обстановки.

    У методиці не в повній мірі описується нестаціонарний режим випаровування АХОВ, що може привести до помилок в кількості токсичної речовини, що надходить в атмосферу за різні періоди часу. Облік метеорологічних умов обмежений трьома ступенями вертикальної стійкості в той час як реально використовується 7 ступенів. Аналіз параметрів, використовуваних в методиці, показує, що їх обгрунтованість обмежується лише приземним шаром атмосфери і лінійним масштабом перенесення в 10-15 км. При цьому всі значення використовуваних параметрів визначені лише для трьох основних ступенів стійкості. В реальних умовах глибини поширення АХОВ (в разі великомасштабних аварій), можуть бути істотно вище наведених значень.

    2. Методика прогнозування масштабів зараження сильнодіючими отруйними речовинами при аваріях (руйнуваннях) на хімічно небезпечних об'єктах і транспорті

    Методика прогнозування масштабів зараження сильнодіючими отруйними речовинами (СДОР - аналог ахова) при аваріях (руйнуваннях) на хімічно небезпечних об'єктах і транспорті, розроблена спільно з Держкомітетом СРСР по гідрометеорології, сертифікована Держстандартом СРСР, РД 52.04.253- 90/2 /. На базі «Методики ...» розроблені «Методичні рекомендації з прогнозування масштабів зараження отруйними речовинами при аваріях (руйнуваннях) на хімічно небезпечних об'єктах і транспорті». Методика призначена для завчасного та оперативного прогнозування. Однак, на відміну від попередньої, не може використовуватися для оцінки можливих втрат. Перелік розглянутих речовин включає 34 найменування. Масштаби зараження СДОР (АХОВ) в залежності від їх фізико-хімічних властивостей розраховуються по первинному та вторинному хмар:

    для зріджених газів - окремо по первинному та вторинному хмарі;

    для стиснених газів - тільки по первинному хмарі; для рідин, киплячих вище температури навколишнього середовища - тільки по вторинному хмарі.

    Перелік розглянутих аварійних ситуацій також обмежується повним руйнуванням ємнісних елементів. В якості вихідної інформації використовується практично аналогічний набір даних, за винятком топографії місцевості, яка не враховується.

    Глибини поширення визначаються по порогової токсодоза. Однак, в разі вторинного хмари не враховується інтоксикація речовини, що діє в малих дозах, і його часткове виведення з організму. У сукупності з відсутністю обліку просторово часової мінливості вектора вітру це призводить до необґрунтовано різкого збільшення небезпеки вторинного хмари. Оцінка впливу даних припущень показує, що в ряді випадків, глибини поширення вторинного хмари можуть бути перевищені на цілий порядок.

    Табличні дані методики по глибинах поширення розраховані для одного хлору. В інших випадках здійснюється наближений еквівалентний перерахунок залежно від токсичності і фізико-хімічних властивостей речовин, що призводить в ряді випадків до серйозних погрішностей.

    Кількість речовини, що перейшло в первинне хмара, як і в попередній методиці, розраховується як частка від кількості викинутого (розлився) при аварії речовини, з урахуванням ступеня вертикальної стійкості повітря (інверсії, изотермии, конвекції),

    температури, умов зберігання АХОВ, відносини порогової токсодоза хлору до порогової токсодоза іншого ахова. Коефіцієнти перерахованих вище факторів приведені в таблицях.

    Основним процесом, що визначає надходження ахова у вторинне хмару, вважається процес випаровування його з дзеркала протоки в умовах стаціонарного режиму.

    В якості основного співвідношення, що визначає значення питомої швидкості випаровування, використовується формула, що знайшла широке застосування при визначенні енергетичного потенціалу вибухо-воопасності хімічних, нафтохімічних і переробних виробництв в залежності від тиску насиченої пари при заданій температурі поверхні рідини, молекулярної маси речовини, швидкості і температури повітряного потоку над поверхнею рідини.

    Еквівалентну кількість речовини, що перейшло у вторинне хмару, обернено пропорційно товщині шару ахова і щільності речовини. Оцінка значень глибин поширення здійснюється за таблицями з урахуванням величин вхідних параметрів, розглянутих вище. Додатково визначається повна глибина зони зараження, обумовлена ​​взаємодією первинного і вторинного хмар ахова. Отримане значення глибини порівнюється з гранично можливим значенням переносу повітряних мас за розглянутий проміжок часу. При цьому за остаточну глибину зони приймається менше з двох порівнюваних між собою значень.

    Площа зони можливого зараження, що розраховується в методиці, прямо пропорційна квадрату глибини зони поширення первинного (вторинного) хмари і кутовому розміру зони зараження, визначається в залежності від швидкості вітру.

    Тривалість хімічного зараження визначається часом випаровування з площі розливу.

    Табличні значення глибин поширення розраховуються на основі напівемпіричних підходу до процесу дифузії домішки в приземному шарі атмосфери. У попередній методиці процес дифузії в горизонтальній площині розглядався на основі статистичного підходу, а в даній методиці - на базі напівемпіричні підходу. Накладення однакових вихідних даних і умов призвело практично до вельми близьких результатів при розрахунках по обидва методиками. У даній методиці не враховується просторово тимчасова мінливість вектора вітру, вплив на процеси розсіювання топографії місцевості; оцінка максимально можливих глибин проводиться по вторинному хмарі без урахування реальної кількості речовини, яка випаровується за певний проміжок часу. Не враховується також вплив процесу інтоксикації і часткового виведення ахова з організму.

    3. Методичний посібник

    по прогнозуванню та оцінці хімічної обстановки в надзвичайних ситуаціях

    Методичний посібник призначений для прогнозування і оцінки хімічної обстановки в надзвичайних ситуаціях, пов'язаних з виробництвом, зберіганням і транспортуванням сильнодіючих отруйних речовин / 3 /.

    Посібник розроблено на базі діючої «Методики прогнозування масштабів зараження сильнодіючими отруйними речовинами при аваріях (руйнуваннях) на хімічно небезпечних об'єктах». На відміну від методики в посібнику замість розрахункового методу прогнозування масштабів зараження використовуються табличні дані по глибинах і площами фактичного зараження або первинного і вторинного хмар зараженого повітря. Посібник дозволяє здійснювати оцінку кількості уражених з урахуванням їх структури. У посібнику наведено методику для проведення інженерних розрахунків з прогнозування масштабів зараження і програмний комплекс по прогнозуванню та оцінці обстановки в осередку ураження.

    Розрахунок глибини зараження як з первинного, так і по вторинному хмарі ведеться за допомогою табличних даних, наведених у Посібнику. Вихідними даними при цьому є: найменування СДЯВ; кількість СДОР, що перейшло в атмосферу; характер розливу НХР на підстилаючої поверхню; стан приземного шару повітря (інверсія, изотермия, або конвекція); швидкість приземного вітру за даними прогнозу, температура навколишнього повітря.

    4. Методика визначення площі зони захисних заходів, яка встановлюється навколо об'єктів із зберігання хімічної зброї

    і об'єктів по знищенню хімічної зброї

    Методика визначення площі зони захисних заходів, яка встановлюється навколо об'єктів із зберігання хімічної зброї та об'єктів по знищенню хімічної зброї розроблена Міністерством оборони РФ відповідно до постанови Уряду Російської Федерації від 24.02.1999 р № 208 та узгоджена з МНС Росії, Міністерством охорони здоров'я РФ, МВС РФ і Державним комітетом Російської Федерації з охорони навколишнього середовища та гідрометеорології / 4 /.

    Методика призначена для вирішення завдання визначення розмірів зони захисних заходів (ЗЗМ).

    В основу методики покладено підхід, який реалізує масштабний або імовірнісний спосіб визначення розмірів ЗЗМ в залежності від ймовірності виникнення тієї чи іншої ситуації.

    Сутність масштабного способу полягає у визначенні розмірів ЗМЗ як максимальної глибини-

    ни поширення хмари ОВ при виникненні максимальної гіпотетичної аварії при найбільш небезпечних метеоумовах. Максимальною глибиною поширення ОВ приймається відстань від об'єкта знищення хімічної зброї, на якому населення може отримати поразку не нижче порогової ступеня тяжкості.

    Імовірнісний спосіб базується на оцінці індивідуального ризику і враховує ймовірність спільної реалізації всіх факторів, що призводять до поразки населення.

    На першому етапі за величиною ймовірності Р0 спільної реалізації обраної максимальної гіпотетичної аварії (максимально можливе звільнення і ідеальні умови переведення отруйної речовини (ОВ) в атмосферу) і найбільш сприятливих (з реально можливих) для його поширення метеорологічних умов визначається вибір методу визначення розмірів ЗЗМ.

    Якщо розрахункова ймовірність Р0 більше ймовірності події, прийнятого в якості сумнівного і виключеного з подальшого розгляду або обліку, то розрахунок проводиться щодо масштабного методу. В іншому випадку розрахунок проводиться за імовірнісним способом, що враховує випадковий характер виникнення аварій з викидом ОР в атмосферу і випадковий характер формування метеоумов.

    Відмінністю двох способів даної методики є підхід до визначення розмірів ЗЗМ і ступеня обліку всього комплексу вихідних даних.

    При масштабному способі розміри ЗЗМ визначаються при різних метеорологічних умовах з урахуванням топографічних особливостей на кожному напрямку шляхом побудови ізоліній доз, рівних дозі, яка призводить до пороговим поразок. Напрямок вітру при цьому не враховується.

    При імовірнісному способі розмір ЗЗМ визначається за умови, що індивідуальний ризик ураження людини перевершує заданий встановлений рівень ризику. При розрахунку індивідуального ризику ураження враховується ймовірність напрямку вітру і реалізації інших метеорологічних даних, топографічні умови і весь комплекс вихідних даних в повному обсязі.

    Найбільш точно зона захисних заходів може бути визначена імовірнісним способом, що базуються на інтегральної характеристиці ймовірності, масштабі і наслідки аварії, що дозволяють об'єктивно відображати рівень безпеки об'єкта.

    При вирішенні задачі моделювання кількісного надходження ОВ в атмосферу розглядаються типові варіанти можливого надходження ОВ в навколишнє середовище: руйнування місткостей елементів при зберіганні і транспортуванні отруйних речовин, диверсійний підрив одного або групи боєприпасів, виникнення пожеж. При цьому основними процесами надходження ОВ в атмосферу буде переклад близько

    25% речовини в пароподібний стан в разі боєприпасів з зарином і випаровування рідких частинок і крапель інших ОВ з поверхні виседанія. У разі пожежі буде збільшена швидкість випаровування ОВ, однак наявність високої температури призведе до розкладання більшої частини ОВ на значно менш токсичні складові.

    У методиці наведені співвідношення, що описують процес випаровування рідкого ОВ з вільної поверхні протоки в потоці повітря і дозволяють розрахувати кількість речовини, що надходить при аварійному виливаючи і залповий викид ОВ в навколишнє середовище. Точність розрахунків при цьому не вказана.

    При моделюванні розсіювання невагомою домішки за основу прийнята модель розповсюдження хмари невагомою домішки з об'ємного джерела обмеженої дії за часом. В якості базового теоретичного підходу до опису розсіювання домішки використовується теорія турбулентної дифузії, а базової моделі - статистична модель дифузії в змінних Лагранжа.

    Для моделювання поширення грубодісперс-них аерозолів і аерозависів використовується концепція відображення хмари спільно з концепцією Ченад, роль змінного коефіцієнта відображення в якій грає функція, що враховує поглинання домішки підстильної поверхнею. Завдяки цьому при моделюванні вдається врахувати весь можливий спектр дисперсного складу домішки, виникнення якого можливо в результаті аварій на об'єктах із знищення хімічної зброї, включаючи осідають аерозолі і аерозависі.

    Враховується також процес часткового захоплення домішки підстильної поверхнею.

    Метеорологічні і топографічні умови враховуються при визначенні динамічної швидкості тертя у поверхні землі і на деякій відстані від поверхні землі. При цьому при моделюванні поширення домішки використовуються середні значення характеристик в шарі розсіювання.

    При моделюванні ступеня збідніння хмари ОВ за рахунок проходження через хмару опадів використовується експонентний спад кількості домішки в хмарі в залежності від розміру часток домішки і інтенсивності опадів.

    Топографія місцевості враховується за методом еквівалентної шорсткості. Наведено докладна схема визначення параметрів непроникною і проникною шорсткості.

    Для оцінки небезпеки хімічного зараження в разі аварій на об'єктах із знищення хімічної зброї встановлюється зв'язок між значенням токсоеффекта і вірогідністю поразки. При розрахунку ймовірності ураження враховується коефіцієнт проникнення ОВ в різні будівлі і споруди. Індивідуальний ризик в методиці оцінюється як добуток імовірності вітру в даному напрямку і ве-

    імовірності того, що хмара ОВ з концентрацією, що викликає ураження, досягне цієї точки. Колективний ризик в методиці розраховується як інтеграл від твору індивідуального ризику для даного регіону і функції розподілу населення.

    В цілому за рівнем опрацювання методичного та математичного забезпечення дана методика стоїть вище розглянутих - в методиці враховується хімічна обстановка з урахуванням шорсткості місцевості, збідніння хмари ОВ за рахунок проходження хмари опадів. Дана методика враховує специфіку зберігання ОВ, миттєвого переходу 25% ОВ в парову фазу при розгерметизації боєприпасів з ОВ. Як і в попередніх, в цій методиці для ОВ товщина шару протоки приймається мінімально можливою при виливши на грунт - 5 см.

    Крім затверджених методик з прогнозування хімічних аварій існує велика кількість розроблених різними організаціями і ніким не затверджених методик.

    5. Методика прогнозування полів концентрації отруйних речовин при аварії на хімічних підприємствах

    Методика Асоціації «Сприяння захисту населення» (АСЗН) призначена в основному для завчасного прогнозу очікуваної обстановки і дозволяє за наявною програмою розрахувати будь-які варіанти аварій і на їх основі створити базу даних або таблиці для оперативного прийняття рішення вже після виникнення аварії / 5 /.

    Програма розрахунку за методикою АСЗН дозволяє отримувати не тільки прогноз концентрацій (токсодоз) на шляху руху хмари АХОВ (в трьох вимірах на будь-який заданий момент часу), але і оцінити очікувану ступінь ураження людей (від легкого отруєння до летального результату) з урахуванням оперативності задіяння служб МНС Росії при ліквідації аварії і екстреної медицини для надання допомоги постраждалим; оперативності оповіщення підприємств, населення і служб МНС Росії про аварію; ступеня підготовленості населення і споруд до захисту в умовах НС.

    В основу розрахунку розподілу концентрацій в методиці АСЗН покладені статистичні моделі поширення невагомих домішок.

    У розглянутій методиці вирішені наступні завдання:

    прогнозування поля концентрацій при поширенні первинного хмари шкідливої ​​речовини;

    прогнозування поля концентрацій при поширенні вторинного хмари шкідливої ​​речовини;

    визначення сумарного впливу первинного і вторинного хмар пара шкідливої ​​речовини.

    При моделюванні процесу випаровування рідини, як основного процесу, що визначає надходження

    шкідливої ​​речовини в атмосферу і формує вторинне хмару, швидкість випаровування розраховується за формулою Баранаева- Гусєва, заснована на теорії розмірності.

    У методиці зазначено, що найбільш небезпечними є аварії, коли з тих чи інших причин відбуваються одночасно і викид газової і розлиття рідкої фаз шкідливої ​​речовини. Такий тип аварії характерний для зріджених газів і може бути змодельований застосуванням методу суперпозиції. Таким чином, концентрація шкідливої ​​речовини в кожній точці знаходиться як сума концентрацій для миттєвого об'ємного джерела і безперервно діючого точкового джерела.

    Токсодоза, як і концентрації ахова, є показниками, що дозволяють оцінити ступінь токсичного впливу парів шкідливих речовин, але на відміну від концентрації, токсодоза показують кількісну оцінку токсичності за певний час впливу парів на організм людини і обчислюються як інтеграл за часом концентрації речовини за період з початку аварійної ситуації до моменту, в якому необхідно обчислити значення токсодоза.

    Для сумарного впливу миттєвого об'ємного джерела і безперервно діючого точкового джерела токсодоз розраховують аналогічно сумарним впливу концентрації за методом суперпозиції.

    В цілому, використовуваний математичний апарат забезпечує отримання досить великого переліку прогнозованих показників. Разом з тим методика не позбавлена ​​і певних недоліків. Так, математичний опис розсіювання і моделі надходження ахова в атмосферу не враховують його дисперсний склад і особливості осідання і захоплення різними поверхнями. У методиці розглядається рух хмари тільки невагомою домішки. В описі процесів, що визначають характер впливу АХОВ на людей, відсутній облік вікових особливостей ураження і оцінка комплексного впливу на них декількох речовин.

    В оцінці швидкості випаровування (при поширенні вторинного хмари) застосована формула Баранаева- Гусєва. Ця формула широко використовується, так як вона перевірена на воді, аміаку, гептилом і ін. Речовинах. Однак дана формула не враховує температуру підстилаючого шару, тому існують обмеження у використанні даного підходу.

    Розглянута методика була доопрацьована. У 1999 р АСЗН розробили методику прогнозу та оцінки хімічної обстановки при викидах (виливах) АХОВ (для аміаку) з урахуванням специфіки Москви.

    Слід зазначити, що дана методика не верифицирована. Незрозуміло, на підставі яких вимог вона розроблялася. Зони захисних заходів, розраховані за цією методикою, більше зон по глибині і площі, розрахованих за методиками [1, 2, 3, 5, 6].

    6. Методика НТЦ «Промбезпека» ( »токси» редакція 2.2)

    Основним процесом, що визначає надходження ахова у вторинне хмару, як і в методиці ГО, вважається процес випаровування його з дзеркала протоки в умовах стаціонарного режиму / 6 /.

    В якості основного співвідношення, що визначає значення питомої швидкості випаровування, використовувалася формула Мацака, що знайшла широке застосування при визначенні енергетичного потенціалу взривоо-ки хімічних, нафтохімічних і переробних виробництв в залежності від тиску насиченої пари при заданій температурі поверхні рідини, молекулярної маси речовини, швидкості і температури повітряного потоку над поверхнею рідини.

    Дана формула не враховує геометричні параметри розливу, так як була виведена для випаровування води з невеликих кювет, що призводить до певних похибок при обчисленнях.

    Тривалість хімічного зараження визначається часом випаровування з площі розливу.

    Процес дифузії в горизонтальній площині розглядається на основі статистичного підходу, як і в методиці ГО.

    У розглянутій методиці немає уточнення і градації для стану вертикальної стійкості атмосфери «інверсія». З зіставлення розрахункових величин дисперсій, прийнятих в методиці «токси», з даними, прийнятими для радіаційних хмар слід, що станом інверсії в цій методиці відповідає не рівномірно (середня) інверсія, а слабка (стратифікація Е).

    У методиці «токси» не враховується зміна швидкості вітру з висотою. Як і попередні методики, що розглядається методика дозволяє розрахувати значення концентрацій АХОВ в первинному і у вторинному хмарах і значення токсодоз, їм відповідні. Однак, як і розглянуті вище методики, в методиці «токси» розглядається спрощене формування як первинного, так і вторинного хмар. Наприклад, в методиці «токси» занижені: час проходження первинного хмари, тепловіддача грунту при вільному розливі або огороджувальних конструкцій піддону через прийняття малої площі розливу при прийнятої фіксованою товщині шару 5 см. Початковий обсяг первинного хмари прийнятий приблизно в 2 рази меншим, що призводить до розрахункових концентрацій на початкових відстанях до величинам, що перевищує гранично можливі значення. Крім того, в цій методиці співвідношення для дисперсій первинного і вторинного хмар прийняті без урахування реальних початкових розмірів, що призвело до порушення закону збереження маси парів АХОВ і до істотного завищення концентрацій на близьких відстанях.

    7. Методика оцінки наслідків аварійних викидів небезпечних речовин. ( »Токси». Редакція 3.1)

    ФГУП НТЦ «Промбезпека» в 1995 році затвердив нову версію методики «токси» / 7 /.

    Призначена для кількісної оцінки наслідків аварій на небезпечному виробничому об'єкті з викидом небезпечних речовин (ОВ) в атмосферу, щільність яких на місці викиду більше щільності повітря при відповідних умовах.

    Методика дозволяє визначити:

    • кількість надійшли в атмосферу ОВ при різних сценаріях аварії;

    • просторово-часове поле концентрацій ОВ в атмосфері;

    • кількість ОВ в хмарі, яке може брати участь у вибухових перетвореннях (горінні і детонації) обмеженому концентраційними межами запалення;

    • розміри зон хімічного зараження, відповідні різного ступеня ураження людей, яка визначається за інгаляційної токсодоз.

    Модель «важкого» газу враховує такі процеси:

    • рух хмари в змінної по висоті швидкості вітру;

    • гравітаційне розтікання;

    • розсіювання хмари в вертикальному напрямку за рахунок атмосферної турбулентності (підмішування повітря в хмару);

    • розсіювання хмари в горизонтальному напрямку за рахунок підмішування повітря в хмару, що відбувається як за рахунок атмосферної турбулентності, так і за рахунок гравітаційного розтікання;

    • нагрів або охолодження хмари за рахунок підмішування повітря;

    • фазові переходи ОВ в хмарі;

    • теплообмін хмари з підстильної поверхнею.

    У методиці прийнято такі припущення:

    • газоподібне ОВ вважається ідеальним газом;

    • рідке ОВ вважається нестисливою рідиною;

    • гравітаційне розтікання хмари ОВ враховується за допомогою емпіричної залежності;

    • витікання ОВ і його випаровування відбуваються з постійною швидкістю, що відповідає максимальній швидкості витікання (випаровування);

    • розлив рідкої фази відбувається на твердій, що не вбирає поверхні;

    • для випадків відсутності обвалування висота шару розлився ОВ приймається рівною 0,05 м;

    • при розрахунку розсіювання ОВ в атмосфері використовується модель розсіювання «важкого» газу;

    • осадження на підстилаючої поверхню викиду ОВ і його хімічні перетворення при розсіюванні не враховуються;

    • метеоумови залишаються незмінними протягом часу експозиції;

    • в хмарі існує фазовий рівновагу, газо- рідина, яка встановлюється миттєво;

    • при визначенні розмірів зон, де можливе горіння (або детонація) ТВС, передбачається, що горіння (або детонація) можуть бути ініційовані в областях із середньою концентрацією від 0,5 НКМЗ до ВКМЗ;

    • поширення викиду відбувається над твердою рівною поверхнею, з якої немає обміну масою, а є тільки обмін теплом.

    До обмежень методики відносяться:

    • методика не призначена для прогнозу розсіювання в штильових умовах;

    • методика не призначена для розрахунку поширення викиду всередині приміщень;

    • методика призначена для прогнозу поширення викиду в межах 20- 30 км від місця викиду;

    • методика призначена для прогнозу поширення викиду з масою ОВ в первинному хмарі не більше 500 т;

    • методика призначена для прогнозу поширення хмар від протоки ОВ площею не більше 250 тис. М2;

    • якщо на шляху руху хмари є перешкоди, розміри яких більше розмірів хмари, то результати розрахунків будуть мати оціночний характер;

    • методика не призначена для розрахунку розсіювання твердих ОВ, випадання конденсованої фази на підстилаючої поверхню і її повторного надходження в атмосферу.

    Зауваження до методики:

    • наведений в Додатку 8 табл. 7 список ОВ містить 29 найменувань. З них в переліку по ДНГО №3-90 (34 речовини) лише 18 найменувань ОВ;

    • при розрахунку розсіювання ОВ в атмосфері використовується модель розсіювання «важкого» газу (основними причинами утворення «важких» газів є: молекулярна вага ОВ вище молекулярного ваги повітря, низька температура, наявність аерозолів). У той же час, в наведеному в Додатку 8 табл. 7 списку ОВ наведені, в тому числі, речовини з щільністю сумірною або меншої щільності повітря (10 найменувань);

    • класифікація стану стійкості приземного шару атмосфери, запропонована Пасквіллом, включає 7 класів стійкості, в методиці використовується тільки 6 класів, відсутній клас G - дуже стійкий стан, сильна стійкість.

    висновок

    Проаналізувавши основні методики, можна зробити висновок, що у всіх цитованих методиках враховується необхідність поєднати оперативність і універсальність як здатності методів працювати у всіх діапазонах реальних умов.

    У 2009 році завершується другий етап Програми «ЗНИЩЕННЯ запасів ХІМІЧНОГО

    ЗБРОЇ В РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ »(Постанова Уряду РФ 21 березня 1996 N 305 (Д)), згідно з яким знищення хімічних боєприпасів авіації буде проводитися на трьох об'єктах, створюваних в регіонах їх зберігання в сел. Марадиковском Кіровської області, пос.Леонідов-ка Пензенської області та м Почеп Брянської області, загальною потужністю 6000 тонн отруйних речовин на рік. Для цієї мети, зокрема, була проведена коригування розмірів (площі) зони захисних заходів, яка встановлюється навколо об'єкта по зберіганню хімічної зброї Марадиковском в Орічевского районі Кіровської області. (Замовник - Російське агентство з боєприпасів, науч. Керівник: к.х.н., проф. ТЯ. Ашихмина). Для обґрунтування розміру зони захисних заходів застосована «Методика прогнозування масштабів зараження сильнодіючими отруйними речовинами при аваріях (руйнуваннях) на хімічно небезпечних об'єктах і транспорті». Показано, що з урахуванням топографічних умов місцевості при найбільш несприятливих погодних умовах для максимальної гіпотетичної аварії на об'єкті зберігання хімічної зброї радіус зони ураження на рівні порогової токсичної дози зомана становить 22.3 км. На підставі розрахунку визначена межа зони захисних заходів, в межі якої потрапляють 196 населених пунктів із загальним населенням 54590 чоловік. Підготовлено проект постанови Уряду РФ «Про затвердження площі зони захисних заходів навколо об'єкта по зберіганню хімічної зброї Марадиковском в Орічевского районі Кіровської області».

    Таким чином, керівники робіт по визначенні-

    нию зон захисних заходів віддають перевагу більш простим, з технічної точки зору, моделям / 1-3 /, але дозволяє отримати практично такі ж по точності значення ЗЗМ, як і більш складні моделі / 4,6,7 /.

    Оскільки до теперішнього часу не проведена верифікація існуючих методик визначення зон можливого зараження, для проведення такої верифікації можна було б створити постійно поповнюється базу даних зі статистикою наслідків аварій на хімічно небезпечних об'єктах в формі, зручній для математичних розрахунків за існуючими методиками.

    література

    1. Методика виявлення та оцінки хімічної обстановки при раз-

    рушении (аварії) об'єктів, що містять СДОР. М: ГВШС,

    1989.

    2. Методика прогнозування масштабів зараження сильнодіючими отруйними речовинами при аваріях (руйнуваннях) на хімічно небезпечних об'єктах і транспорті. РД 52.04.253- 90. М. Штаб ГО СРСР. Держкомітет СРСР по гідрометеорології,

    1990.

    3. Методичний посібник з прогнозування та оцінки хімічної обстановки в надзвичайних ситуаціях. ВНДІ ГОЧС. М. 1993.

    4. Методика визначення площі ЗЗМ, яка встановлюється навколо

    ОХУХО. М. МО ​​РФ, 1999..

    5. Методика прогнозу і оцінки хімічної обстановки при викидами-

    сах (виливах) АХОВ (для аміаку) з урахуванням специфіки Москви. Асоціація «Сприяння захисту населення» (АСЗН). М :, 1999.

    6. Методика оцінки наслідків хімічних аварій (Методика «токси», Друга редакція). М, НТЦ «Промислова безпека», 1999.

    7. Методика оцінки наслідків хімічних аварій (Методика «токси», редакція 3.1). М, ФГУП НТЦ «Промислова безпека», 2005.

    Відомості про автора

    Борисова Людмила Робертовна: 24 НДЦ ФГУ ВНДІ ГОЧС (ФЦ, 24 НДЦ, к.ф.-м.н., доцент, с.н.с. напряму «Комплексної захисту» .


    Ключові слова: Надзвичайні ситуації /небезпечні хімічні речовини /прогноз /сценарії /концентрація /дифузія /ДОМІШКИ /горіння /захисні заходи /верифікація /Emergencies /Hazardous chemical substances /Forecast /Scenarios /Concentration /Diffusion /Impurities /Burning /SAFETY measures /Verification

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити