Методические указания. №503 - Прогнозирование и оценка химической обстановки при аварии на химически опасном объекте

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ХИМИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ ПРИ АВАРИИ НА ХИМИЧЕСКИ ОПАСНОМ ОБЪЕКТЕ

Цель работы:

1. Научиться прогнозировать масштабы заражения химически опасными веществами (ХОВ) при авариях на химически опасных объектах (ХОО) и на транспорте.
2. По результатам прогнозирования предложить способы защиты населения.

Основные теоретические сведения

Оценка химической обстановки  - это выявление масштабов и степени химического заражения местности в результате аварии на ХОО, степени воздействия ХОВ на население и выбор различных вариантов защиты, исключающих поражение людей.

Химически опасный объект (ХОО)  - объект, на котором производят, хранят, используют или транспортируют ХОВ. При аварии на этом  объекте может произойти химическое поражение людей, животных или растений.

Зона химического заражения – территория, на которой распространились ХОВ в концентрациях, создающих опасность для жизни и здоровья людей, животных или растений в течение определенного времени. 

Зона химического заражения характеризуется глубиной и площадью зоны заражения и зависит от погодных условий, состояния атмосферы и топографических особенностей местности.

Зона возможного химического заражения – территория в пределах сектора, в котором возможно химическое заражение воздуха в опасных концентрациях.

Зона фактического химического заражения – территория, в пределах которой фактически произошло химическое заражение воздуха в опасных концентрациях.

Типовые зоны химического заражения. Химическое заражение местности зависит от множества факторов, и в первую очередь от направления и скорости ветра.

При скорости ветра менее 0,5 м/с зона заражения имеет вид окружности. Радиус окружности равен глубине зоны заражения Г. Сектор  зоны заражения ϕ=360о.

При скорости ветра 0,6 – 1 м/с зона заражения имеет вид полуокружности. Сектор зоны заражения ϕ = 180о .  Угловые размеры зоны заражения приведены в таблице 7.

Эквивалентное количество вещества  - такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной степени устойчивости атмосферы количеством ХОВ, перешедшим в первичное (вторичное) облако.

Первичное облако – облако ХОВ, образующееся в результате мгновенного (1-3 мин) перехода в атмосферу части ХОВ из емкости при ее разрушении.

Вторичное облако  - облако ХОВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности.

Степени вертикальной устойчивости атмосферы:

Инверсия – состояние приземной атмосферы, когда нижние слои воздуха холоднее и тяжелее верхних – возникает при ясной погоде и малых скоростях ветра (менее 4 м/с) примерно за час до захода солнца и разрушается в течение одного часа после восхода солнца. Зараженное облако при этом распространяется на большую глубину.

Изотермия - состояние приземной атмосферы, когда температура воздуха примерно одинакова на высоте 20-30 м от поверхности почвы. Вертикального перемещения воздуха практически нет. Обычно наблюдается в пасмурную погоду и при снежном покрове.

Конвекция - состояние приземной атмосферы, когда верхние слои воздуха имеют более низкую температуру, чем приземные, возникает при ясной погоде и малых скоростях ветра (менее 4 м/с) примерно через 2 часа после восхода солнца и разрушается за 2 часа до захода солнца.  Приземный воздух как более теплый и легкий поднимается вверх, вызывая сильное рассеяние паров и аэрозолей ХОВ.

 Степень вертикальной устойчивости атмосферы определяется по таблице 4.

Топографические особенности местности оказывают влияние на глубину зоны заражения и продолжительность действия ХОВ:

1. При открытой местности, инверсии, температуре кипения ХОВ до 20оС  глубина зоны заражения увеличивается в 2-3 раза.
2. При расположении на пути распространения облака ХОВ населенного пункта, здания которого перпендикулярны вектору скорости ветра, происходит рассеяние облака, и глубина зоны заражения уменьшается примерно в 1,5 раза, но в зонах застоя (за домами, в парках) продолжительность действия ХОВ увеличивается.
3. При совпадении направления ветра с направлением улицы или тоннеля в городе глубина зоны заражения увеличивается в 2 раза при скорости ветра до 4 м/с, а при скорости ветра от 4 до 8 м/с увеличивается в 4 раза.
4. При расположении на пути движения облака ХОВ леса глубина зоны заражения уменьшается в 2 раза, а на опушке леса образуются участки застоя зараженного воздуха.
5. Котловина ослабляет ветер и глубина зоны заражения уменьшается в  1,5 раза.
6. Дождь вымывает ХОВ из воздуха и глубина зоны заражения уменьшается в 1,5 раза.

Основные способы защиты населения:

1. После получения сигнала оповещения, находясь дома, включить телевизор и другие средства связи и узнать рекомендации по защите.
2. При эвакуации строго выполнять требования властей.
3. При отсутствии эвакуации – на предприятиях действовать по указанию администрации; в жилых домах – провести герметизацию помещений, использовать для защиты органов дыхания ватно-марлевые повязки, смоченные в воде или с добавками, приведенными ниже.

При оценке степени опасности заражения воздуха ХОВ следует учитывать, что хлор, фосген, сероводород скапливаются в низинах, подвалах, тоннелях, парках. Жители многоэтажных домов в этом случае должны, по возможности, укрываться у соседей на верхних этажах зданий. При заражении воздуха аммиаком, наоборот, следует укрываться у соседей на нижних этажах.

При отравлении ХОВ необходимо оказать первую помощь пострадавшим:

1. При отравлении хлором, фосгеном при отсутствии дыхания сделать искусственное дыхание, обильно промыть глаза водой с 2%-ным раствором питьевой соды в течение 15 минут, обеспечить дыхание пострадавшего через ткань, смоченную в 2%-ном растворе питьевой соды, обеспечить покой.
2. При отравлении аммиаком промыть глаза водой или 2%-ным раствором  борной кислоты не менее 15 минут, обеспечить дыхание пострадавшего через ткань, смоченную в 5%-ном растворе уксуса или лимонной кислоты.
3. При отравлении сероводородом обеспечить питье и покой, дать теплое молоко с содой, поместить в темное помещение, на глаза делать примочки с 3%-ным раствором борной кислоты.

Рассмотренные способы защиты распространяются на случаи выброса ХОВ в атмосферу в газообразном и аэрозольном состоянии. Масштабы заражения рассчитываются для сжиженных газов первичного и вторичного облаков – отдельно, для ядовитых жидкостей, кипящих выше температуры окружающей среды, - только для вторичного облака.

Исходные данные для расчета:

1. Количество ХОВ, выброшенного в атмосферу, и характер разлива (свободно, в поддон или обваловку) – Q0, тонн
2. Высота поддона или обваловки складских емкостей – H, м
3. Температура воздуха – toC
4. Скорость ветра на высоте 10 м – U, м/с
5. Степень вертикальной устойчивости атмосферы определяется по таблице 1, учитывая скорость ветра, облачность и время суток
6. Время, прошедшее после аварии – N, часов 
7. Принятые допущения: емкости, содержащие ХОВ, при аварии разрушаются полностью.

Порядок выполнения работы

1. Определение продолжительности поражающего действия ХОВ

где  h = (H – 0,2), м  – толщина слоя ХОВ, если разлив свободный h = 0,05 м;

d – плотность ХОВ, т/м3 ( табл. 1) – берется плотность жидкости.

Коэффициенты и представлены в таблице 2.  К7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха на процесс перехода ХОВ во вторичное облако, если точное значение температуры воздуха в табл.2 для К7 отсутствует, его приблизительно определяют методом линейной интерполяции или экстраполяции. Коэффициент К4 зависит от скорости ветра и определяется по табл. 3. 

2. Определение количественных характеристик выброса ХОВ

Определение эквивалентного количества вещества в первичном облаке:

где К1 – коэффициент, зависящий от условий хранения ХОВ (табл.2),

К3 – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе рассматриваемого ХОВ (табл.2),

 К7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха на процесс перехода ХОВ в первичное облако, и определяется по табл.2.

Q0 – количество выброшенного при аварии ХОВ.

Определение эквивалентного количества вещества во вторичном  облаке:

где К2 –коэффициент, зависящий от физико-химических свойств ХОВ (табл.2),

К4 – коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл.3),  и  определяются по табл.2, 

d – плотность ХОВ, т/м3 ( табл. 1) – берется плотность газа,

К6 – коэффициент, зависящий от времени N - прошедшего после  начала аварии, и учитывает продолжительность поражающего действия ХОВ – Т :

3. Определение глубины зоны заражения Г

Глубина зоны заражения Г1 для первичного облака определяется по таблице 5 по рассчитанной величине эквивалентного количества вещества Qэ1 с учетом скорости ветра.

Глубина зоны заражения Г2 для первичного облака определяется по таблице 5 по рассчитанной величине эквивалентного количества вещества Qэ2 с учетом скорости ветра.

Полная глубина зоны заражения Г определяется по формуле:

Гmax  - наибольший, Гmin  - наименьший из размеров глубины зоны заражения для первичного Г1  и вторичного Г2  облаков.

            Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс Гпр  определяется по формуле: 

где ν – скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости атмосферы, км/час (табл.5)

            Расчетная глубина зоны заражения определяется как меньшее из двух значений полной глубины Гполнаяи предельно возможной глубины переноса воздушных масс  Гпр.

            Окончательная глубина зоны заражения Г определяется с учетом  поправок на топографические особенности местности.

Расчет площади зоны заражения ХОВ

Площадь зоны возможного заражения Sв рассчитывается по формуле:

где ϕ – угловые размеры зоны возможного заражения (град) определяются по табл. 7, исходя из скорости ветра.

Площадь зоны фактического заражения Sф  рассчитывается по формуле:

где К8 – коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости атмосферы.

К8 = 0,081 -  при инверсии; К8 = 0,133 – при изотермии; К8 = 0,235 – при конвекции.

Время подхода зараженного воздуха к объекту

Если время подхода зараженного воздуха к объекту не превышают 30 минут, население должно оставаться в жилых и служебных помещениях, проведя их герметизацию.

Если время подхода зараженного воздуха к объекту  превышают 30 минут, то с учетом других факторов может быть проведена эвакуация в безопасные районы.

Приложение.

Таблица 1. 

Основные характеристики ХОВ

Таблица 2.

Вспомогательные коэффициенты для определения глубины заражения

Таблица 3.

Значение коэффициента К4 в зависимости от скорости ветра

Таблица 4.

Определение степени вертикальной устойчивости атмосферы по прогнозу погоды

Примечание. Обозначения ин – инверсия, из – изотермия, к – конвекция. Буквы в скобках – при снежном покрове. Под термином «утро» понимается период времени в течение 2 часов после восхода солнца, «вечер» - в течение 2 часов после захода солнца. Скорость ветра и степень вертикальной устойчивости атмосферы принимаются в расчетах на момент аварии.

Таблица 5.

Скорость переноса переднего фронта облака, км/час

Таблица 6.

Глубина зоны заражения, км

Таблица 6, продолжение.

Глубина зоны заражения, км

Таблица 7.

Угловые размеры зоны возможного заражения ХОВ в зависимости от скорости ветра