В данном разделе производится оценка химической обстановки на территории института, в котором проходит дипломное проектирование. Необходимость проведения такой оценки обусловлена тем, что на соседнем объекте экономики процесс производства связан с применением сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ) , а именно аммиака. В непосредственной близости от института используются, складируются и транспортируются огромных количества СДЯВ. Авария на предприятии, использующем аммиак, может привести к образованию очагов поражения и значительному числу пострадавших людей.
Люди могут получать поражения при воздействии на них сильнодействующих ядовитых веществ, поступающих во внешнюю среду при разрушении мест их хранения или в результате аварий на предприятии, производящего или применяющего такие вещества.
Сильнодействующие ядовитые вещества - это химические вещества, предназначенные для применения в различных промышленных и хозяйственных целях, которые при выливе или выбросе способны вызывать массовые поражения людей, животных и растений.
Некоторые из СДЯВ в обычном состоянии являются газами, другие - жидкостями, образующими при испарении ядовитые пары. Те и другие действуют на человека в основном через органы дыхания, пищеварения, раздражают слизистые оболочки носа и горла, действуют на глаза. Некоторые СДЯВ при определенных концентрациях раздражают кожу.
Весовое количество СДЯВ в единице объема воздуха называют его концентрацией, которая выражается в миллиграммах вещества на кубический метр или литр воздуха.
При определении степени воздействия СДЯВ на человека концентрацию вещества в воздухе связывают с продолжительностью пребывания людей в зараженной атмосфере, т.е. с экспозицией. Одна и та же концентрация вещества при различных экспозициях оказывает различное действие на человека. Различают предельно допустимые, поражающие и смертельные концентрации. Основным способом защиты населения от токсичных веществ является укрытие в убежищах и загерметизированных помещениях, а также строгое ограничение времени пребывания на открытой местности и использование средств индивидуальной защиты с учетом того, какое вещество является источником заражения.
На рассматриваемом объекте экономики используется аммиак - бесцветный газ с резким удушливым запахом, взрывоопасный, токсичный. Газ хранится в герметических емкостях в сжиженном виде под давлением собственных паров и подается по трубопроводам в технологические цеха.
В результате аварии СДЯВ распространяется на местности и образует зоны химического заражения и очаги химического поражения.
Зона химического заражения включает территорию, подвергшуюся непосредственному воздействию вещества, и территорию, над которой распространилось облако, зараженное отравляющими веществами с поражающими концентрациями. В зону химического заражения входит участок разлива и территория, над которой распространились пары этих веществ с поражающими концентрациями.
Зона заражения характеризуется типом СДЯВ, размерами, расположением относительно объектов экономики, степенью зараженности воздушной среды и местности и изменением этой зараженности во времени. Границы зоны определяются значениями пороговых токсических доз, вызывающих начальные симптомы поражения, и зависят от размеров района разлива СДЯВ, метеорологических условий, рельефа местности.
На скорость рассеивания паров вещества и на площадь их распространения влияет вертикальная устойчивость приземных слоев атмосферы. Инверсия и изотермия способствуют сохранению высоких концентраций вещества в приземном слое воздуха. Конвекция вызывает сильное рассеяние зараженного воздуха.
При повышении температуры воздуха и почвы испарение веществ увеличивается, а продолжительность их действия уменьшается. При сильном ветре (более 6 м/с) облако быстро рассеивается, а испарение жидких отравляющих веществ увеличивается, что также способствует ускорению обеззараживания местности. При слабом ветре (до 4 м/с) и при отсутствии восходящих потоков воздуха облако зараженного воздуха распространяется по ветру, сохраняя поражающие концентрации на значительную глубину (до десятков километров) . Дождь механически вымывает токсичные вещества из атмосферы и из поверхностных слоев почвы, часть веществ гидролизуется водой. При выпадении снега на зараженный участок жидкие СДЯВ сохраняются более продолжительное время. Растительный покров и рельеф местности (овраги, лощины) способствуют застою зараженного воздуха и увеличению длительности заражения. Зараженный воздух застаивается в кварталах густой застройки населенных пунктов.
Под оценкой химической обстановки понимают определение масштаба и характера заражения отравляющими и сильнодействующими ядовитыми веществами, анализ их влияния на деятельность объектов, сил гражданской обороны и населения.
Основными исходными данными при оценке химической обстановки являются: тип СДЯВ; количество вылившихся ядовитых веществ; метеоусловия и топографические условия местности; степень защищенности людей, укрытия техники и имущества.
При выявлении химической обстановки, возникшей в результате вытекания СДЯВ, определяют: глубину зоны химического заражения; ширину зоны химического заражения; площадь зоны химического заражения; время подхода зараженного облака к объекту экономики; время действия поражающих концентраций СДЯВ.
В данной работе будут использованы следующие исходные данные: ядовитое вещество - аммиак; количество вытекшего вещества - 50 тонн; размещение хранилища - обвал; тип местности - открытая; вертикальная устойчивость атмосферы - инверсия; скорость приземного ветра - 4 м/c; расстояния до объекта экономики - 1800 м; токсодоза - 72 мг*мин/л.
Глубина зоны заражения определяется по формуле: ______ / 2 3/ G Г = К2 * К3 * К4 * 34,2 * Ц -------, (5.1) 2 2 D * V где G - количество СДЯВ, кг; D - токсодоза, мг*мин/л (D = C * T, здесь С - поражающая концентрация, мг/л, Т - время экспозиции, мин) ; V - скорость ветра в приземном слое воздуха; К2, К3, К4 - коэффициенты, зависящие от вертикальной устойчивости атмосферы, типа хранилища и типа местности соответственно.
Для выше приведенных исходных данных коэффициенты имеют следующие значения: К2 = 1 К3 = 2/3 К4 = 1 Время экспозиции для аммиака составляет 360 мин.
Тогда по (5.1) можем рассчитать глубину зоны химического заражения: ________ / 2 3/ 50000 Г = 1 * 2/3 * 1 * 34,2 * Ц --------- 2 2 72 * 4 Г = 710 м.
Ширина зоны заражения определяется по формуле: Ш = К1 * Г, (5.2) К1 - коэффициент, зависящий от вертикальной устойчивости атмосферы, равный в случае инверсии 0,03.
Следовательно: Ш = 0,03 * 710 = 21,3 м.
Площадь зоны заражения рассчитывается как Sз = 0,5 * Г * Ш, (5.3) Sз = 0,5 * 710 * 21,3 = 7561,5 м2.
Время подхода зараженного облака: L tп = ------, (5.4) W * 60 где L - расстояние от места аварии до объекта экономики, м, W - скорость переноса облака, зараженного СДЯВ, которая определяется как W = К6 * V, м/с, К6 - коэффициент, зависящий от метеорологических условий, равный для инверсии 2.
W = 2 * 4 = 8 м/с, tп = 1800 / (8 * 60) = 3,75 мин.
Время действия поражающих концентраций определяется по формуле: tпор = К5 * t, (5.5) где t - время испарения СДЯВ в зависимости от оборудования хранилища (открытое или обвалованное) , час, для обвалованного хранилища с аммиаком оно равно 20 часов при скорости ветра 1 м/с, К5 - коэффициент, зависящий от скорости ветра и для данного варианта равный 0,43, tпор = 0,43 * 20 = 8,6 час.
Проведенная оценка химической обстановки в случае аварии емкости со СДЯВ показала, что при достаточно быстром подходе зараженного облака, время действия поражающих концентраций достаточно велико, что позволяет провести необходимые мероприятия по обеспечению безопасности сотрудников института. Слабая сила ветра обеспечивает сохранение поражающих концентраций на большую глубину. Территориальное расположение НИИАА таково, что он находится в районе с преобладанием промышленных и научно-производственных объединений с достаточно большой плотностью застройки, что в свою очередь способствует застою зараженного воздуха.