Класс опасности химических веществ: перечень, использование и общее токсическое воздействие. Химические вещества: в чем их опасность? классификация согласно санпин и госту Химическая опасность определение

Химически опасным веществом (ХОВ) принято называть простое вещество или химическое соединение, выброс которого в окружающую среду может привести к образованию очага поражения, а также загрязнению окружающей природной среды.

Аварийно химически опасным веществом (АХОВ) называют вещество ингаляционного действия, при выбросе или разливе которых может произойти массовое поражение людей и заражение окружающей природной среды.

На зараженной территории химические вещества могут находиться в капельно-жидком, парообразном, аэрозольном, газообразном состоянии. Парообразные и газообразные вещества формируют зараженное обла-ко. Если в облаке плотность вещества большая, оно будет стелиться вблизи поверхности земли, если плот-ность мала - быстро рассеивается в атмосфере. Опас-ность паро- или газообразного облака не ограничивает-ся его токсичностью, так как существует опасность его воспламенения. Воспламенение такого облака про-исходит при концентрациях, превышающих 1,5--3,0х х!0 4 мг/л, в то время как летальные концентрации химически опасных веществ в атмосфере значительно ниже (менее 10 2 мг/л). Из этого следует, что при рав-ных условиях облака токсичных веществ представля-ют опасность на значительно больших расстояниях от точки выброса, чем облака горючих газов. Таким обра-зом, зона химического заражения включает 2 террито-рии: подвергшаяся непосредственному воздействию хи-мического вещества и над которой распространилось зараженное облако.

Химические вещества по опасности и токсичнос-ти воздействия на организм человека делят на 4 клас-са в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76, с изменением № 1 от 01.01.82 г.:

1) чрезвычайно опасные -- летальная доза 50 % -- менее 0,5 г/м 3 ;

2) высокоопасные -- до 5 г/см 3 ;

3) умеренноопасные - до 50 г/см 3 ;

4) малоопасные -- более 50 г/см 3 .

Все опасные химические вещества делят на быст-ро- и медленнодействующие. При поражении быстро-действующими картина отравления развивается прак-тически немедленно, а при медленнодействующими -- латентный период -- несколько часов.

Заражение местности зависит от стойкости химических веществ, которая определяется температурой кипения вещества. Нестойкие имеют температуру кипения ниже 130°С, стойкие - выше 130°С. Нестойкие заражают местность на минуты или десятки минут, а стойкие -- от нескольких часов до нескольких меся-цев.

* нестойкие быстродействующие -- аммиак, СО;

* нестойкие медленнодействующие -- фосген, азот-ная кислота;

* стойкие быстродействующие -- анилин, фосфорно-органические;

* стойкие медленнодействующие -- диоксин, тетраэтилсвинец.

ТОКСИЧНОСТЬ ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ И ХАРАКТЕР ИХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ

По характеру воздействия на организм химиче-ски опасные вещества делят на следующие группы:

1)удушающие с прижигающим эффектом -- хлор, фосген;

2)общеядовитые вещества -- синильная кислота, угар-ный газ, цианиды;

3)удушающие и общеядовитые -- с прижигающим дей-ствием -- соединения фтора, азотная кислота, серо-водород, сернистый ангидрид, окислы азота;

4)нейротропные яды - фосфорно-органические соеди-нения, сероуглерод, тетраэтиленсвинец;

5)нейротропные и удушающие -- аммиак, гидразин;

6)метаболические яды -- дихлорэтан, оксид этилена;

7)нарушающие обмен веществ -- диоксин, бензофураны.

Вредные вещества могут поступать в организм тре-мя путями (знание путей определяет меры профилак-тики отравлений):

* через легкие при вдыхании -- основной и наиболее опасный путь, так как за счет большой поверхности легочных альвеол и малой толщины альвеолярной стен-ки в легких создаются наиболее благоприятные условия для проникновения газов, паров и пыли непос-редственно в кровь. При физической работе или пре-бывании в условиях повышенной температуры возду-ха, когда объем дыхания и скорость кровотока резко увеличиваются, отравление наступает значительно быстрее;

* через желудочно-кишечный тракт с водой и пи-щей или с загрязненных рук, В желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) лучше всего всасываются вещества, хо-рошо растворимые в жирах. Большая часть химиче-ских веществ, поступивших в организм через ЖКТ, попадает в печень, где задерживается и в определен-ной степени обезвреживается;

* через неповрежденную кожу путем резорбции -- проникают вещества, хорошо растворимые в жирах и липоидах (например, многие лекарственные вещества и вещества нафталинового ряда). Степень проникно-вения химических веществ через кожу зависит от их растворимости, величины поверхности соприкоснове-ния с кожей, объема и скорости кровотока в ней. При работе в условиях повышенной температуры воздуха, когда кровообращение в коже усиливается, количество отравлений увеличивается. Наибольшую опасность представляют маслянистые малолетучие вещества, так как они длительно задерживаются на коже, что спо-собствует их всасыванию.

Судьба поступивших в организм вредных химиче-ских веществ различна:

* инертные вещества (например, бензин) не подвер-гаются в организме превращениям и выделяются в неизменном виде;

* откладываются в каком-либо органе (в костях откладываются свинец и фтор);

* вступают в реакции окисления, восстановления и др. В результате химических превращений большин-ство ядов обезвреживается, но иногда образуются более токсичные вещества (например, метиловый спирт окисляется до очень токсичных формальдегида и му-равьиной кислоты).

Если выделение вещества и его превращение в орга-низме происходит медленнее, чем поступление, то ве-щество накапливается в организме и может длительно действовать на органы и ткани. В связи с нарастанием урбанизации и развитием промышленности создаются условия поступления в организм человека одновремен-но нескольких вредных химических веществ, что спо-собствует их комбинированному действию на орга-низм. Комбинирование может быть трех типов:

* синергизм -- одно вещество усиливает действие другого;

* антагонизм -- одно вещество ослабляет действие другого;

* суммация -- действие веществ в комбинации скла-дывается (например, если в воздухе присутствуют пары двух веществ, ПДК для каждого из которых 0,1 мг/л, то в комбинации они окажут такое же воздействие на организм, как 0,2 мг/л вещества).

Важнейшей характеристикой химически опасного вещества является токсичность, которая представляет собой степень ядовитости и характеризуется допусти-мой концентрацией и токсической дозой.

Допустимая концентрация -- это количество веще-ства в почве, воздушной или водной среде, продоволь-ствии и кормах, которое может вызывать негативный физиологический эффект в виде первичных призна-ков поражения (при этом работоспособность сохраняется).

Предельно допустимой концентрацией (ПДК) химического соединения во внешней среде согласно И.В. Саноцкому (1971) называют такую концентрацию, при воздей-ствии которой на организм периодически или в тече-ние всей жизни, прямо или опосредовано (через экологические системы или через возможный экономический ущерб) не возникает соматических или психи-ческих заболеваний или изменений в состоянии здо-ровья, выходящих за пределы приспособительных фи-зиологических колебаний, обнаруживаемых современ-ными методами исследования сразу или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Токсическая доза определяется как произведение концентрации химически опасного вещества в данном месте зоны химического заражения на время пребыва-ния человека в этом месте без средств защиты.

Ядом называют химический компонент среды оби-тания, поступающий в организм в количестве (каче-стве), не соответствующем врожденным или приобре-тенным свойствам организма, и поэтому несовмести-мый с жизнью. Действие ядов на организм может быть как общетоксическим, так и специфическим:

*сенсибилизирующим -- вызывающим повышенную чувствительность;

* гонадотропным -- действие на половые железы;

* эмбиотропным -- действие на зародыш и плод;

* тератогенным -- вызывает уродства;

* мутагенным -- действие на генетический аппа-рат;

* бластомогенным -- образование опухолей.

Яды вызывают острые или хронические отравления. Острые отравления носят преимущественно бытовой, а хронические -- профессиональный характер. При ост-ром отравлении симптомокомплекс развивается при однократном поступлении большого количества вред-ного вещества в организм. Хроническое отравление возникает постепенно при повторном или многократ-ном поступлении вредного вещества в организм в от-носительно небольших количествах.

Порог острого действия -- та наименьшая концент-рация вещества, которая вызывает статистически достоверные изменения в организме при однократном воз-действии.

Порог хронического действия -- та минимальная концентрация, которая при хроническом воздействии вызывает достоверные изменения в организме.

«Химические вещества являются частью нашей повседневной жизни. Вся одушевленная и неодушевленная материя состоит из химических веществ, а изготовление практически каждого промышленного товара предполагает их использование. Многие из них, если они используются надлежащим образом, в значительной степени способствуют улучшению качества нашей жизни, здоровья и повышению уровня благополучия. Но есть чрезвычайно опасные химические вещества, которые в случае их ненадлежащего регулирования могут пагубно влиять на наше здоровье и окружающую среду», – говорится в отчете ВОЗ.

По оценкам ВОЗ, в некоторых странах, где население занято рыбной ловлей, от 1,5 до 17 детей на каждую тысячу страдают от когнитивных нарушений. Все они вызваны употреблением рыбы, содержащей ртуть. Это вещество попадает в окружающую среду при сжигании угля на угольных электростанциях, в домашних отопительных системах, при использовании мусоросжигательных установок, а также в результате добычи ртути, золота и других металлов. Попав в окружающую среду, элементарная ртуть естественным образом трансформируется в метилртуть, которая биоаккумулируется в рыбе и моллюсках.

Свинец

Широкое привело к сильному загрязнению окружающей среды и возникновению проблем со здоровьем у жителей многих стран. Свинец накапливается в организме человека и оказывает токсическое воздействие на мозг и нервную систему, систему крови, желудочно-кишечную и сердечно-сосудистую систему, а также почки. В некоторых случаях свинец может вызвать необратимые неврологические последствия для детского организма.

Согласно оценкам, 0,6% всех болезней в мире вызваны воздействием свинца, при этом самый высокий процент отмечен в развивающихся странах. Ежегодно в результате воздействия свинца возникает примерно 600 тысяч новых случаев нарушения умственных способностей у детей.

Доктор Питер

1.1.1. Перечень производимых промышленностью и используемых в стране химических веществ насчитывает более 70 тысяч наименований. Большинство из них представляет определенную опасность для здоровья людей и экологии. В соответствии с Законом Российской Федерации «О безопасности в промышленности» перечень опасных химических веществ, с указанием их пороговых количеств на промышленных объектах, включает 179 наименований. Однако не все из этих веществ представляют реальную опасность и при авариях могут вызвать ЧС.

Согласно «Временному перечню СДЯВ», утвержденному Штабом ГО СССР в 1988 году, к сильнодействующим ядовитым веществам, представляющим указанную опасность, отнесены 34 вещества: акрилонитрил, акролеин, аммиак, ацетонитрил, ацетонциангидрин, окислы азота, бромистый водород, бромистый метил, диметиламин, метиламин, метилакрилат, метилмер-каптан, мышьяковистый водород, сероводород, сероуглерод, сернистый ангидрид, соляная кислота, синильная кислота, триметиламин, формальдегид, фосген, фосфор треххлористый, хлорокись фосфора, фтор, фтористый водород, хлор, хлорпикрин, хлористый водород, хлорциан, хлористый метил, этил меркаптан, этиленамин, этиленсульфид и окись этилена. В этот перечень включены только те ОХВ, которые обладают высокой летучестью и токсичностью, и в аварийных ситуациях могут стать причиной массового поражения людей.

Однако однозначно определить перечень всех опасных химических веществ достаточно сложно в связи с тем, что это зависит не только от физикохимических и токсических свойств этих веществ, но и от условий их производства, хранения и применения.

В соответствии ГОСТ 22.9.05-95 Российской Федерации СДЯВ переименованы в АХОВ (аварийно химические опасные вещества).

АХОВ - это опасное химическое вещество, применяемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живые организмы концентрациях (токсодозах).

Токсичность - свойства вещества вызывать отравления (интоксикацию) организма; характеризуется дозой вещества, способной вызвать ту или иную степень отравления.

Токсодоза - количественная характеристика токсичности СДЯВ, соответствующая определенному уровню поражения при его воздействии на живой организм.

К АХОВ относятся только те вещества, которые могут представлять опасность лишь в аварийных ситуациях.

В настоящее время перечень АХОВ не разработан. Но исходя из оценки масштабов реальной опасности, зависящие от токсичности вещества, величины их запасов и характера распространения в атмосфере, - перечень АХОВ, от воздействия которых необходимо обеспечить защиту, в настоящее время, можно ограничить 9 веществами: хлор, аммиак, фосген, сернистый ангидрид, цианистый водород, сероводород, сероуглерод, фтористый водород, нитрил акриловой кислоты.

В данном пособии к аварийно химически опасным веществам (АХОВ), кроме перечисленных выше СДЯВ, отнесены еще 17 наиболее распространенных опасных химических веществ: компоненты ракетного топлива - несимметричный диметилгидразин и жидкая четырехокись азота, отравляющие вещества - иприт, люизит, зарин, заман, ВИ-газ, а также метилизоцианат, диоксин, метиловый спирт, фенол, бензол, концентрированная азотная и серная кислоты, анилин, толуилендиизоцианат, ртуть металлическая.

1.1.2. По характеру воздействия на организм человека АХОВ подразделяются на 3 группы:
- - инголяционного действия (АХОВ ИД) - воздействуют через органы дыхания;
- - перорального действия (АХОВ ПД) - воздействуют через желудочно-кишечный тракт;
- - кожно-резорбтивного действия (АХОВ КРД) - воздействуют через кожные покровы.

Согласно клинической классификации АХОВ делятся на следующие шесть групп:

Первая группа - вещества преимущественно удушающего действия (хлор, треххлористый фосфор, хлорокись фосфора, фосген, хлорпикрин);

Вторая группа - вещества преимущественно общеядовитого действия (цианистый водород, хлорциан, мышьяковистый водород);

Третья группа - вещества, обладающие удушающим и общеядовитым действием (нитрил акриловой кислоты, сернистый ангидрид, сероводород, окислы азота);

Четвертая группа - нейротропные яды (сероуглерод);

Пятая группа - вещества, обладающие удушающим и нейротропным действием (аммиак);

Шестая группа - метаболические яды (окись этилена, хлористый метил).

Основными характеристиками токсических свойств АХОВ являются предельно-допустимая концентрация (ПДК) и смертельная концентрация вещества в данной среде (воздухе, воде, продуктах), а также токсодоза (пороговая, поражающая, смертельная).

Кроме того, по токсичности химические вещества, в том числе АХОВ, классифицируются по значениям величин ЬС50 - средняя смертельная концентрация, вызывающая смертельный исход у 50% пораженных и Ы350 -средняя смертельная токсодоза, вызывающая смертельный исход у 50% пораженных. Значения указанных величин приведены в таблице 1.1.1.

Таблица 1.1.1.

1.1.3. По степени воздействия на людей АХОВ делятся на 4 класса опасности, указанные в табл. 1.1.2.

Таблица 1.1.2.

Примечание: отнесение АХОВ к классу токсической опасности производят по показателю, значение которого соответствует наиболее высокому классу опасности.

Введение такой классификации обусловлено тем, что в ряде случаев высокотоксичные соединения оказываются, вследствие особенностей их физикохимических свойств, относительно малоопасными и, наоборот, становятся высокоопасными, например, аммиак.

Вещества I и II классов способны образовывать опасные для жизни и здоровья людей концентрации даже при небольших утечках. Степень опасности химического вещества при авариях на ХОО в значительной мере зависит от его количества на аварийном объекте.

1.1.4. При оценке потенциальной опасности химических веществ необходимо принимать во внимание не только токсические, но и физикохимические свойства, характеризующие их поведение в атмосфере, на местности и в воде.

В частности, важнейшим физическим параметром, определяющим характер поведения токсичных веществ инголяционного действия при выбросах (проливах), является максимальная концентрация их паров в воздухе.

В промышленной токсикологии используют показатель, учитывающий одновременно токсические свойства и летучесть веществ - коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО). Этот коэффициент равен отношению максимально возможной концентрации паров вещества при 20° С (См 20) к его среднесмертельной концентрации (ЬС 5 о).

Согласно ГОСТ 12.1.007 среднесмертельная концентрация ЬС 50 определяется по белым мышам при 2-х часовой экспозиции. Максимальная концентрация паров См 20 определяется по формуле:

См 20 =_, где

М - молекулярный вес вещества, г;

Р 2 о - упругость насыщенного пара вещества при 20° С, мм.рт.ст., (для веществ с температурой кипения ниже 20 0 С равна 760 мм.рт.ст.);

Т - температура кипения вещества, °К.

По значению КВИО АХОВ делятся на 4 класса:

I класс (чрезвычайно опасные) - КВИО более 300

II класс (высокоопасные) - КВИО = от 299 до 30

III класс (умеренно опасные) - КВИО = от 29 до 3

ГГ класс (малоопасные) - КВИО менее 3

1.1.5. По агрегатному состоянию в принятых условиях производства, хранения и транспортировки АХОВ делятся на сжатые газы, сжиженные газы, жидкости и твердые вещества.

По способам хранения и перемещения все опасные химические вещества, в том числе АХОВ, можно разделить на пять основных категорий.

Первая категория - вещества, у которых критическая температура ниже температуры окружающей среды. Эти вещества часто называют «криогенными». К ним относятся сжиженный природный газ (метан), окись азота и др. При резкой разгерметизации емкостей с этими веществами происходит быстрое их превращение в первичное паро-аэрозольное облако.

Вторая категория - вещества, у которых критическая температура выше, а точка кипения ниже температуры окружающей среды. К ним относятся АХОВ, хранящиеся в сжиженном состоянии (аммиак, закись азота, сернистый ангидрид, сероводород, хлор, хлористый водород).

При разгерметизации емкостей с этими веществами часть их быстро (за 2-3 мин.) переходит в паро-аэрозольное состояние, остальная масса испаряется за более продолжительное время.

Третья категория - вещества, у которых критическое давление выше атмосферного и точка кипения выше температуры окружающей среды. К ним относятся АХОВ, имеющие относительно невысокую температуру кипения (четырехокись азота, фосген, окись этилена, фтористый водород, хлорциан, цианистый водород и др.)

При повышенных температурах (30-50° С и выше) эти вещества по своему поведению будут приближаться к веществам второй категории.

Четвертая категория - вещества, находящиеся в обычных условиях (при атмосферном давлении и температуре окружающей среды от - 60° С до +60° С) в жидком состоянии. К ним относится значительная часть АХОВ (несимметричный диметил гидразин, концентрированные серная, соляная и азотная кислоты, ацетонитрил, ацетонциангидрин, нитрил акриловой кислоты, хлорокись фосфора, хлорпикрин и др.).

Пятая категория - вещества, хранящиеся в твердом состоянии (диоксин, комовая сера, нитрофоска, соли тяжелых металлов и др.). Многие из них становятся опасными при пожарах, другие - при попадании в грунт и воду.

Основные характеристики физико-химических и токсических свойств наиболее распространенных АХОВ приведены в Приложении 1, где для каждого из веществ, расположенных в алфавитном порядке, даны минимально необходимые сведения об их свойствах.

Лекция

Тема: «МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АНАЛИЗА АВАРИЙНОГО РИСКА»

План:

1. Общие аспекты.

2. Химическая опасность, химически опасные объекты и обеспечение безопасности.

3. Техногенные аварии и катастрофы на объектах с химическими технологиями, их классификация и возможные последствия.

4. Этапы оценки последствий техногенных аварий.

Общие аспекты

Центральной задачей декларирования промышленной безопасности является основанное на фактических сведениях, официально заверенных руководителем потенциально опасного производственного объекта, информационное отражение реального состояния промышленной безопасности на объекте, включающее всесторонний объективный анализ характерных опасностей и оценку риска и описание принятых мер технического и организационно-методического характера по предотвращения и локализации аварии.

Наиболее значимым и ответственным разделом декларации является анализ риска, т.е. обоснование частоты возникновения и специфики развития различного рода аварий, а также определение количественных показателей связанных с этим социального, материального и экологического ущербов. Сочетание этих двух категорий: последствий и вероятности (обычно в виде произведения) и образует понятие риска - нового количественного критерия оценки безопасности, позволяющего получить универсальную шкалу для сравнения опасностей различного происхождения.

Обычно риск аварий исчисляется в единицах ущерба, отнесенных ко времени. Определяющее соотношение для прогнозирования оценок аварийного риска может быть представлено в виде:

Суммирование производится по всей совокупности аварийных процессов, которые могут иметь место на объекте.

Из приведенного соотношения следует, что прогноз уровня аварийной опасности связан с частотным анализом возможных аварийных процессов и с прогнозом ущерба при потенциальных авариях.

В отличие от других подходов оценки безопасности производственной деятельности методология риска позволяет в рамках системного анализа:

1. исследовать причинно-следственный механизм (логику) возникновения различных аварий и спрогнозировать их частоту;

2. учесть влияние технологических, метеорологических, региональных и целого ряда других особенностей на характер и масштабы последствий от аварий;

3. оптимизировать управленческие решения по повышению безопасности объекта в условиях ограниченных средств.

Методология «риск-анализа» получила за рубежом самое широкое развитие и уже около 30 лет рассматривается как один из наиболее эффективных инструментов административно-правового управления безопасностью в промышленности с детально разработанной методической базой. По этой причине в России до недавнего времени были известны лишь отдельные положения этой методологии при отсутствии единого методического комплекса, включающего взаимосвязанные процедуры расчета всех составляющих риска для типовых объектов конкретных отраслей промышленности.

Общепринятыми характеристиками уровня опасности в мире являются оценки риска. Они позволяют провести количественный анализ уровня опасности относительно конкретных реципиентов риска. Анализ оценок риска позволяет дифференцировать опасные техногенные объекты в первую очередь по угрозе, которую они представляют для человека и для окружающей природной среды, и даёт возможность провести дифференциацию территорий по уровню потенциальной опасности. В терминах оценок риска выражаются критерии безопасности.

Второй аспект понятия «опасность, порождаемая объектом» связан с восприятием опасности реципиентом риска. Человек как реципиент риска воспринимает уровень опасности, «навязанный» ему обстоятельствами, иначе, чем уровень опасности, принимаемый им добровольно.

В зависимости от режима функционирования исследуемого промышленного объекта выделяют оценки риска, связанные со штатным режимом функционирования объекта, и оценки риска, характеризующие последствия аварии на объекте. Последние называются оценками аварийного риска. Эти два вида риска иногда называют реальным и потенциальным риском соответственно.

Уровень аварийной опасности существенно выше уровня опасности от объекта, функционирующего в штатном режиме, когда ожидаемые воздействия на состояние здоровья человека, на состояние окружающей природной среды незначительны. В этой связи, оценки аварийного риска, как правило, характеризуют верхнюю границу уровня опасности, порождаемой промышленным объектом.

Оценки риска могут быть классифицированы по признаку: кто или что воспринимает опасность, то есть является реципиентом риска. Так можно выделить оценки риска относительно состояния здоровья человека, оценки риска относительно состояния окружающей природной среды и т.д.

Можно выделить следующие основные области приложения теории аварийного риска:

1. поддержка принятия решений по выбору принципиальных схем и основных технологических приемов на техногенном объекте, обеспечивающих приемлемый уровень безопасности жизнедеятельности человека и безопасности окружающей природной среды;

2. поддержка принятия решений по размещению техногенных объектов;

3. разработка планов обеспечения безопасности жизнедеятельности человека и защиты окружающей природной среды в случае возникновения чрезвычайных ситуаций, обусловленных антропогенными катастрофами.

На основе большого опыта методических разработок эта организация рекомендует проводить анализ риска по схеме, включающей следующие основные этапы:

1. определение конкретных целей и задач анализа;

2. анализ технологической специфики объекта с описанием характеристик окружающей его среды;

3. идентификация опасностей, возможных аварий и сценариев их развития;

4. оценка частоты (вероятности) возникновения аварий и вероятности реализации характерных сценариев их развития;

5. оценка последствий (т.е. значений характеристик поражающих факторов и мер негативного воздействия на потенциальных реципиентов) с применением моделей расчета физических процессов и воздействий, имеющих место при реализации различных сценариев аварий;

6. оценка собственно риска через "объединение" последствий и вероятностей реализации всех возможных сценариев аварий, построение полей риска;

7. управление риском, заключающееся в выработке оптимальной стратегии по обеспечению безопасности людей и охране окружающей среды.

Теория риска химических процессов отличается от анализа риска в других отраслях (в аэрокосмической технике, атомной энергетике, электронике и пр.):

1. значительно большим вниманием к утечкам токсичных химических веществ (ТХВ);

2. детальным рассмотрением последствий аварий, вызванных утечками ТХВ, а также комбинированных аварий, где распространение ТХВ в окружающем пространстве сочетается с пожарами и взрывами;

3. введением специальной терминологии, предназначенной для описания сценариев токсических аварий (инцидент, проявление инцидента, реализация инцидента и др.).

КАРХП (количественный анализ риска химических процессов) -междисциплинарная наука, которая базируется на математическом моделировании поведения опасной субстанции, попавшей в окружающее пространство, включая токсические поражения субъектов биосферы, пожары, взрывы и их последствия. В ней широко используются вероятностные методы теории надежности, гидравлика, физическая и аналитическая химия, прикладная метеорология, токсикология, инженерная психология и др.

Разработки данных центров и целого ряда частных коммерческих фирм, специализирующихся на вопросах химической безопасности, уже сегодня в США служат методической основой при создании законодательно-правовой и нормативной базы по проблемам химической безопасности.

Под химической безопасностью понимается совокупность определенных свойств объектов окружающей среды и создаваемых регламентируемых условий, при которых, с учетом экономических, социальных факторов и научно-обоснованных допустимых дозовых нагрузок химических вредных веществ, удерживается на разумно низком минимально возможном уровне риск возникновения аварии на химическом опасном объекте, а также риск прямого или косвенного воздействия этих веществ на окружающую среду и человека, и исключаются отдаленные последствия воздействия химических вредных веществ для настоящих и последующих поколений.

Среди различных видов техногенной опасности для людей и окружающей среды химическая опасность занимает особое место. Учитывая специфические особенности химической опасности, проявляющиеся в аварийном и/или систематическом загрязнении окружающей природной среды, профессор Г.Ф. Терещенко сформулировал принципы химической безопасности. Система обеспечения химической безопасности должна опираться на анализ и управление химическими рисками, исходя из базового положения о приемлемых уровнях риска взамен существовавших ранее подходов к обеспечению полной (абсолютной) безопасности. В основу выбора подходов к оценке риска должна быть положена концепция многосредового воздействия с учетом взаимного влияния сред.

Законодательно-правовые акты в области химической безопасности найдут воплощение в реальной жизни только при условии, если будет создана необходимая нормативно-методическая база в виде ГОСТов, норм, рекомендаций, методик, баз данных и знаний. Такая работа проводится, однако нельзя признать ее соответствующей требованиям времени.

Химическая опасность, химически опасные объекты и обеспечение безопасности

Среди различных объектов техносферы значительную долю составляют объекты химического профиля или химические объекты, в которых обращаются различные химические вещества. Химические вещества при всей их пользе и необходимости таят в себе значительные опасности для людей и окружающей среды. Подавляющее большинство из них обладают токсичностью, и их воздействие на живые организмы может приводить к токсическим поражениям различной степени тяжести, включая летальные исходы. Многие химикаты, используемые в промышленности, к тому же и огнеопасны. Паровоздушные смеси, образованные на их основе, способны взрываться. Все это предопределяет опасность объектов техносферы, где обращаются химические вещества.

Под опасностью понимаются явления, процессы, действия или условия, чреватые наличием потенциала, который может нанести ущерб здоровью людей, привести к их гибели, нанести ущерб окружающей среде, привести к потере сохранности материальных объектов антропогенного происхождения. Опасности, содержащиеся в объектах химического профиля, обусловлены наличием в них токсического и энергетического потенциала. Надо подчеркнуть вероятностную природу этого понятия. Опасность - это предтеча возможных негативных событий, но не сами эти события. Они могут произойти, но могут и не осуществиться.

Основные виды техногенных опасностей следующие: химическая, радиационная и бактериологическая опасности. Объекты химического профиля характеризуются химической опасностью. Последняя подразделяется на токсическую, пожаро- и взрывоопасность. Токсическая опасность предопределяется наличием токсического потенциала. Пожаро- и взрывоопасность обусловлены энергетическим потенциалом.

При высвобождении токсического потенциала, сконцентрированного на объекте, опасность может преобразоваться в токсическую аварию. Высвобождение энергетического потенциала может привести к превращению соответствующей опасности в пожар или взрыв. Возможны комбинированные аварии: пожар в сочетании с токсической аварией, когда огнеопасное вещество является одновременно и токсичным веществом, или когда нетоксичное вещество (материал) при горении выделяет токсичные вещества.

Химическая (токсическая) опасность отличается рядом важных специфических особенностей:

Во-первых, химические продукты (токсичные химические вещества - ТХВ) обращаются на множестве химически опасных объектов (ХОО). К ним относятся не только предприятия химической, нефтехимической, металлургической и других видов промышленности, где ТХВ содержатся в сырье, вспомогательных материалах, технологических смесях, продуктах и отходах. Опасность присуща не только стационарным химико-технологическим объектам, но и транспортным средствам, постоянно перемещающим по суше, воде и воздуху громадные массы токсически опасных грузов.

Во-вторых, токсическая опасность химических продуктов, производимых и используемых в промышленности, проявляется не только в авариях, но и при "нормальном" режиме эксплуатации промышленных предприятий. Химические объекты промышленного назначения работают по принципу открытой системы. В них поступают сырье и вспомогательные материалы; в объектах обращаются также технологические смеси, образующиеся продукты. С другой стороны из объектов в окружающее пространство уходят отходящие газы, сточные воды и твердые отходы. Все эти технологические составляющие зачастую являются в той или иной мере токсичными, их попадание в окружающую среду и нахождение в ней представляют опасность.

В-третьих, химическая опасность, обусловленная попаданием токсикантов в окружающую среду, может проявляться на значительном удалении от источников токсического загрязнения (трансграничный и трансконтинентальный перенос). Токсические аварии могут сопровождаться образованием вторичных источников токсического поражения в виде зараженных объектов и участков, которые могут существовать и проявлять себя длительное время после аварии.

В-четвертых, токсическому воздействию подвержены буквально все представители биосферы. Разнообразны пути попадания токсикантов в живые организмы, многообразны механизмы токсического поражения и если ранее учитывался пороговый характер воздействия, то в самое последнее время установлено, что многие химические продукты способны негативно воздействовать на человека при супермалых концентрациях и дозах, то есть в настоящее время применяется линейная зависимость (беспороговая).

В-пятых , и это едва ли не главная особенность химической опасности, свойства многих ТХВ, способность негативно воздействовать на человека и ОПС, изучены слабо. Исследования механизмов воздействия в системах токсикант - организм, токсикант - окружающая среда - организм затруднены в силу исключительной вариабельности последствий токсического воздействия.

Промышленным объектом, предприятием принято считать совокупность элементов (цехов, установок, отделов), входящих в единый комплекс, находящихся на расстояниях не более 500 м и обеспечивающих единый технологический процесс. Химический объект (объект химического профиля, ХО) объект техносферы, где обращаются (производятся, получаются, образуются, используются, перерабатываются, хранятся, транспортируются н/или уничтожаются) токсичные химические вещества.

Химически опасным объектом (ХОО) принято называть объект техносферы, "при аварии на котором или разрушении которого может произойти массовое отравление людей, сельскохозяйственных животных и растений либо химическое заражение окружающей природной среды химическими веществами в количествах, превышающих естественный уровень их содержания в среде.

Химически опасные объекты могут быть разбиты на стационарные (неподвижные) и нестационарные (подвижные). Среди стационарных ХОО особое место занимают ХТО - химико-технологические объекты, в технологическом цикле которых используются токсичные химические вещества, способные при их попадании в окружающее пространство привести к массовым поражениям людей, животных и растений. ХТО - это химически опасные объекты, в которых производится переработка химической субстанции. ХТО, как правило, представляют пожаро- и взрывоопасность. ХТО является основной структурной единицей химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности, и многих других отраслей техносферы.

Типовой химико-технологический объект обычно расчленяют на составные части (участки) разного назначения. Среди них выделяют:

Основные технологические участки,

Вспомогательные участки (блоки),

Функциональные участки общего назначения.

Современные ХТО отличаются рядом специфических особенностей, влияющих на уровень опасности таких объектов.

Во-первых, они характеризуются многообразием различных производственных сред, которые используются на объекте. Многие из них обладают повышенной токсичностью, горючестью, воспламеняемостью и склонностью к коррозии.

Во-вторых, современные ХТО отличаются использованием агрегатов большой единичной мощности, в которых сконцентрированы значительные массы ТХВ.

В-третьих, на химико-технологических объектах в настоящее время в более широких масштабах, чем ранее, используется оборудование, работающее в экстремальных условиях (высокая, и слишком низкая температура производственных сред, высокое давление и значительное разряжение в аппаратах, большие скорости движения, колебания элементов оборудования и др.)

В-четвертых , в химико-технологических схемах современных ХТО используется большое число структурных элементов разного назначения, от нормального функционирования (надежности, безотказности) которых во многом зависит безаварийность объекта в целом.

В-пятых, в состав ХТО теперь, как правило, входят автоматизированные системы управления, автоматические системы защиты и мониторинга, оснащенные современной вычислительной техникой, контроллерами, микропроцессорами, что должно учитываться при анализе надежности и уровня опасности ХТО.

Среди большого числа отличающихся по характеру процессов химической технологии можно выделить группу процессов, которые при определенных условиях, возникающих вследствие нарушения требований регламента, выходят в аварийные режимы с последствиями различной степени тяжести. Такие процессы называются потенциально опасные процессы химической технологии и их можно разделить на четыре группы: переработка и получение токсичных веществ; переработка и получение взрывоопасны веществ и смесей; процессы, протекающие с большой скоростью; смешанные процессы.

Большая часть потенциально опасных процессов химической технологии - это смешанные процессы, т.е. такие, которые можно отнести одновременно к двум или трем указанным группам. В них присутствуют все или часть видов опасности: токсичность, взрыв, механическое разрушение оборудования и аппаратуры, выброс реакционной массы, технологический брак.

Классификация потенциально опасных процессов химической технологии по виду опасности приведена на рис. 1.

Рис. 1. Классификация потенциально опасных процессов химической технологии.

Причины, приводящие к отклонению от нормального режима работы и вызывающие аварийную ситуацию очень разнообразны. Основные причины возникновения аварийной ситуации можно свести к следующим:

1. Изменение соотношения подаваемых компонентов (непрерывный процесс) или скорости слива одного из компонентов (полунепрерывный процесс). И в том, и в другом случаях скорость химического превращения веществ растет, что приводит к увеличению количества выделяемого тепла, подъему температуры, ускорению побочных реакций, интенсивному газовыделению и пр. Оба отклонения возникают при отказах средств автоматизации, оборудования, регламентирующего подачу, или в результате ошибок обслуживающего персонала (при ручном управлении).

2. Снижение (или отсутствие) расхода хладагента, подаваемого для охлаждения. Это приводит к снижению теплоотоора, увеличению температуры и т. д. и возникает при отказе средств автоматизации и технологического оборудования или в результате ошибок обслуживающего персонала.

3. Отсутствие перемешивания. В этом случае возможно накопление непрореагировавших компонентов, что при последующем включении мешалки ведет к интенсивному росту скорости реакции и, как следствие, к нарушению температурного режима. Возникает в результате отказа технологического оборудования (остановка или обрыв лопастей мешалки).

4. Попадание посторонних продуктов в аппарат. Приводит к ускорению побочных реакций, нарушению температурного режима и т. д. Возникает при отказе технологического оборудования и в результате ошибок обслуживающего персонала.

5. Нарушение состава исходных компонентов, подаваемых в виде смеси или раствора. Приводит к изменению соотношения реагирующих веществ, следствием чего возможно увеличение скорости химического превращения веществ и т.д. Причины этого нарушения - отказы средств автоматизации и ошибки обслуживающего персонала.

6. Нарушение режима удаления газов или паров. Приводит к увеличению давления и возникает при отказах средств автоматизации, технологического оборудования, стоящего на линии: отвода газов или паров из реактора, и при ошибках обслуживающего персонала.

Надежное средство интенсификации и защиты потенциально-опасных процессов - создание автоматических систем защиты.

В практике химических производств применяются и технологические методы снижения опасности, рассмотрим их.

Наиболее распространенный метод снижения опасности - установление так называемого безопасного регламента, настолько безопасного, что даже при резких возмущениях процесса его опасные параметры не могут приблизиться к границе устойчивости. Естественно, что при этом процесс ведется экстенсивно и скрытые в нем потенциальные возможности повышения эффективности производства не используются. Снижения скорости протекания процесса можно достичь: уменьшением скорости подачи исходных компонентов; варьированием температурного режима; применением специальных разбавителей.

Второй технологический метод снижения опасности - замена периодического или полунепрерывного технологического процесса непрерывным.

Важной сферой обеспечения промышленной безопасности является инженерная сфера.

Можно выделить четыре основных направления):

· Первое направление - наиболее традиционное - повышение надежности используемого технологического оборудования, введение технических систем обеспечения безопасности (двойные стенки резервуаров, факельные системы, предохранительные клапаны, обвалования и т.п.)

· Второе направление - придание технологиям "внутренне присущей" безопасности. Наиболее известные примеры такого подхода - сокращение объемов опасного вещества или замена их неопасными компонентами (функционально подобными исходным веществам), а также модификация используемых технологических процессов.

· Третье направление - административное - в рамках которого осуществляется менеджмент (т.е. планирование, организация, руководство и контроль) всей системой взаимосвязанных действий по обеспечению безопасности. Здесь имеется в виду распределение ответственности, учет человеческого фактора, ведение проекта и внесение в него необходимых исправлений, расследование происшествий и подготовка персонала, проведение ревизий, осуществление контроля технологий и т.п.

· Четвертое направление в практическом осуществлении безопасности в промышленности - это организация действий в чрезвычайных ситуациях. Эти действия осуществляются с помощью систем раннего обнаружения и предупреждения аварии, технических средств противодействия ее распространению: водяных и паровых завес, управляемых источником воспламенения, нейтрализаторов токсичности паровых облаков и т.п.

Рациональный объем внедрения мероприятий по предотвращению ущерба, расчет сил и средств для локализации и ликвидации последствий аварии невозможен без прогноза возможного развития аварий и их последствий.

Сегодня в больших объемах в бытовой, сельскохозяйственной, промышленной сферах используются химически опасные вещества. Все они отличаются высокой токсичностью и представляют угрозу для людей и природы. Далее рассмотрим наиболее распространенные аварийно химически опасные вещества.

Характер угрозы

Аварийно химически опасные вещества (АХОВ) применяются в производстве, переработке, для транспортных и прочих нужд. При их утечке заражению подвергаются воздух, вода, животные, люди, растения, почва. При аварии химических опасных веществ на предприятии создается угроза для жизни не только людей, находящихся непосредственно в его пределах. Токсичные соединения, способные быстро перемещаться с ветром, могут создать зону поражения на десятки километров. В России ежегодно случаются катастрофы, в результате которых происходит выброс химически опасных веществ. При этом с развитием промышленности и техники угроза только возрастает.

Опасные химические вещества и объекты: общие сведения

Крупнейшие запасы ядовитых соединений сконцентрированы на предприятиях нефтеперерабатывающей, металлургической, оборонной, мясомолочной, пищевой промышленности. В больших объемах АХОВ содержатся на химических и фармацевтических заводах. Токсичные соединения присутствуют на торговых и складских базах, на предприятиях ЖКХ, в различных АО, на хладокомбинатах. Наиболее распространенные опасные химические вещества - это:

Синильная кислота.
Бензол.
Сернистый газ (серы двуокись).
Аммиак.
Фтористый и бромистый водород.
Метилмеркаптан.
Сероводород.

Особенности обработки

При обычных условиях химически опасные вещества в большинстве случаев имеют газообразное либо жидкое состояние. Но в процессе производства, применения, переработки, во время хранения газообразные соединения преобразовывают. Путем сжатия их приводят в жидкое состояние. За счет такого преобразования объем АХОВ значительно уменьшается.

Характеристика токсичности

В качестве показателей вредности соединений используются такие категории, как максимально допустимая концентрация и токсодоза. Предельная норма представляет собой объем, ежедневное воздействие которого в течение длительного времени не провоцирует заболеваний и каких-либо изменений в организме человека. Максимально допустимая концентрация не используется при оценке опасности аварийной ситуации, поскольку при ЧП продолжительность токсического действия АХОВ достаточно ограничена. Токсодоза - это определенное количество соединения, способное вызвать отравляющий эффект.

Хлор

В нормальных условиях это соединение представляет собой желто-зеленый газ с раздражающим резким запахом. Его масса больше, чем у воздуха, приблизительно в 2,5 раза. Из-за этого хлор накапливается в тоннелях, колодцах, подвалах и низинах. Ежегодно это соединение потребляется в количестве 40 млн т. Перевозка и хранение хлора осуществляется в стальных емкостях и ж/д цистернах под давлением. При его утечке образуется едкий дым, который раздражающе действует на кожу и слизистые. Предельно допустимое содержание соединения в воздухе:

1 мг/м 3 - в цеху предприятия.
0,1 мг/м 3 - разовая максимальная концентрация.
0,03 мг/м 3 - среднесуточная концентрация.

Опасным для жизни считается воздействие хлора в течение 30-60 минут в концентрации 100-200 мг/м 3 .

Аммиак

В нормальных условиях это соединение представлено в виде бесцветного газа. Аммиак обладает резким запахом, небольшой массой (легче, чем воздух, вдвое). При выбросе в атмосферу образует дым и взрывоопасные смеси. Аммиак отличается высокой растворимостью в воде. Мировое производство этого соединения составляет ежегодно до 90 млн. т. Транспортировка аммиака осуществляется в сжиженном состоянии в емкостях под давлением. ПДК в воздухе:

Максимальная разовая и средняя суточная концентрации - 0,2 мг/м 3 .
В цеху предприятия - 20 мг/м 3 .

Угроза для жизни создается при концентрации в воздухе 500 мг/м 3 . В таких случаях высока вероятность смерти от отравления.

Синильная кислота

Эта прозрачная и бесцветная жидкость отличается дурманящим запахом, похожим на аромат миндаля. При нормальной температуре она обладает высокой летучестью. Капли синильной кислоты быстро испаряются: в зимнее время за час, в летнее - за 5 минут. ПДК в воздухе - 0,01 мг/м 3 . При концентрации 80 мг/м 3 возникает отравление.

Сероводород

Этот бесцветный газ обладает неприятным и очень резким запахом. Сероводород тяжелее воздуха в два раза. При авариях он накапливается в низинах, первых этажах сооружений, тоннелях, подвалах. Сероводород очень сильно загрязняет воду. При вдыхании соединение поражает слизистую, а также негативно воздействует на кожу. Среди первых признаков отравления следует отметить головную боль, светобоязнь, слезотечение и жжение в глазах, холодный пот, рвоту и тошноту, а также вкус металла во рту.

Особенности катастрофы

Как правило, при ЧП с разрушением емкости давление снижается до атмосферного. В результате опасные химические вещества вскипают и выделяются в виде аэрозоля, пара или газа. Образовавшееся непосредственно при повреждении емкости облако называют первичным. Опасные химические вещества, содержащиеся в нем, распространяются на достаточно большое расстояние. Оставшийся объем жидкости растекается по поверхности. Постепенно соединения также испаряются. Поступившие в атмосферу газообразные опасные химические вещества образуют вторичное облако поражения. Оно распространяется на меньшие расстояния.

Зоны поражения

Это территории, которые заражены вредными соединениями в концентрациях, создающих угрозу для жизни людей. От уровня содержания АХОВ будет зависеть глубина зоны поражения (расстояние, на которое распространится воздух с опасными веществами). Немаловажное значение имеет и скорость ветра. Так, при потоках 1 м/с облако удалится от места ЧП на 5-7 км, при 2 м/сек - на 10-14 км, при 3 м/сек - на 16-21 км. При повышении температуры воздуха и почвы усиливается испарение токсичных соединений. Это, в свою очередь, способствует повышению концентрации веществ. От воздушного потока также зависит вид (форма) зоны заражения. Так, при 0,5 м/сек она выглядит как окружность, 0,6-1 м/сек - как полуокружность, 1,1 м/сек - как сектор с прямым (90 градусов) углом, 2 м/сек и более - как сектор с углом 45 градусов.

Особенности поражения населенных пунктов

Необходимо сказать, что сооружения и здания в городе быстрее нагреваются от солнца, чем в сельской местности. В связи с этим в крупных населенных пунктах отмечается интенсивное перемещение воздуха. Это способствует тому, что опасные вещества проникают в тупики, подвалы, во дворы, на первые этажи домов, создавая там высокие концентрации, представляющие серьезную угрозу для населения.