Московский государственный институт электроники и математики
(технический университет)
Кафедра «Экология и право»
Лабораторная работа
по курсу «Безопасность жизнедеятельности»
«Оценка химической обстановки при авариях на объектах, имеющих сильнодействующие ядовитые вещества»
выполнили
студенты группы С-95:
проверил:
Москва 2009
Оглавление
Теоретическое введение. 3
Практическая часть. 8
Исходные данные. 8
Расчет. 8
Возможные потери людей в населенном пункте: 9
Возможные потери людей в населенном пункте: 9
Вывод. 10
Контрольные вопросы: 11
Теоретическое введение
Химические соединения, которые в определенных количествах, превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК), могут оказывать вредное воздействие на людей, сельскохозяйственных животных, растения и вызывать у них поражения различной степени, называются сильнодействующими ядовитыми веществами (СДЯВ).
В настоящее время известно более 6 млн. химических соединений.
В этом мире химии нас окружают на производстве и в быту несколько сот СДЯВ. Эти вещества могут быть неотъемлемым элементом производства. Во время пожаров они могут образовывать токсичные продукты. В производстве чаще всего встречаются такие СДЯВ, как аммиак, хлор, азотная и серная кислоты, фтористый водород, сернистый ангидрид, бромистый метил, цианистый водород, фосген, треххлористый фосфор и др.
На ряде современных предприятий, главным образом химической и нефтехимической промышленности, за сутки потребляется десятки тоны хлора, фосгена, синильной кислоты, сернистого ангидрида, аммиака, которые очень опасны из-за своей токсичности и возможности образовывать зоны химического заражения. Так, например, при разрушении завода химического волокна могут образовываться обширные зоны заражения хлором (до 100 км2). При разрушении холодильников происходит заражение атмосферы аммиаком в концентрациях, опасных для производственного персонала и проживающего вблизи населения.
СДЯВ могут быть в виде жидкостей или сжиженных газов. Их хранят в закрытых емкостях (баллонах) под давлением собственных паров и перевозят в железнодорожных цистернах. После разрушения емкости (баллона, цистерны) давление над жидкими веществами падает до атмосферного, СДЯВ вскипает и выделяется в атмосферу в виде пара. Облако пара СДЯВ, образовавшееся в момент разрушения емкости, называется первичным облаком зараженного воздуха. Оно распространяется на большие расстояния. Оставшаяся часть жидкости (особенно с температурой кипения выше 20◦С) растекается и испаряется. Пары поступают в атмосферу, формируя вторичное облако зараженного воздуха. Таким образом образуется зона химического заражения. Она включает место непосредственного разлива СДЯВ и территорию, на которой распространились пары ядовитых веществ в поражающих концентрациях.
Под поражающей концентрацией понимают среднюю токсидоза, которая приводит к потере трудоспособности у 50% пораженных.
Д=ct, где
Д - токсидоза, мг×мин/л (мг×мин/м2)
C - средняя концентрация СДЯВ в воздухе, мг/л (мг/м2)
t - время пребывания человека в зараженном воздухе (экспозиция), мин.
ict-средняя токсидоза, выводящая из строя 50% пораженных;
i - от английского слова incapacitated – нетрудоспособный.
В зависимости от количества вылившегося ядовитого вещества в зоне химического заражения могут быть один или несколько очагов химического поражения.
Очагом химического поражения называют территорию, в пределах которой в результате действия СДЯВ произошли массовые поражения людей, животных и растений. Важной характеристикой очага химического поражения и зоны заражения СДЯВ является стойкость заражения. Она определяет время самодегазации СДЯВ и продолжительность существования очага поражения. На стойкость очага химического поражения, возникшего на территории населенного пункта, воздействуют ряд особых факторов. Здания и сооружения городской застройки нагреваются солнечными лучами быстрее, чем расположенные в сельской местности. Поэтому в городе наблюдается интенсивное движение воздуха, связанное с его притоком с периферии к центру по магистральным улицам. Это способствует проникновения СДЯВ во дворы, тупики, подвальные помещения и создает повышенную опасность поражения населения. Стойкость СДЯВ в городе выше, чем на открытой местности.
Размеры зоны химического заражения характеризуются глубиной распространения облака, зараженного ядовитыми веществами воздуха с поражающими концентрациями Г, шириной Ш и площадью S.
Емкости СДЯВ могут храниться открыто, в подземных хранилищах, заглубляться в грунт или обваловываться. По обвалованием понимают устройство вокруг емкости земляного вала, высота которого должна обеспечить удержание полного объема жидкости при ее вытекании из разрешенной емкости.
Площадь разлива СДЯВ при наличии обваловки емкости равна площади обвалованной территории. При открытом расположении емкости, площади разлива определяется путем деления объема разлитой жидкости V, м3, на толщину слоя жидкости, который покрыл поверхность участка земли, h, метров.
S=Vh
S - площадь разлива, м2;
V - объем емкости, м3;
h - толщина слоя, м.
Размеры зон химического заражения зависят от количества СДЯВ на объекте, физико-химических и токсических свойств, условий хранения, микроклимата и типа местности и застройки.
Основной характеристикой зоны химического заражения является глубина распространений зараженного воздуха. Эта глубина пропорциональна концентрации СДЯВ и скорости ветра. Однако при скоростях ветра в приземном слое воздуха (6-7 м/с) эта пропорциональность нарушается, так как облако быстро рассеивается. Повышение температуры почвы и воздуха ускоряет испарение СДЯВ, а следовательно, увеличивает концентрацию его над зараженной местностью.
На глубину распространения СДЯВ и на концентрацию в воздухе значительно влияют вертикальные потоки воздуха. Их направление характеризуется степенью вертикальной устойчивости атмосферы. Различают три степени вертикальной устойчивости атмосферы: инверсию, изотермию и конвекцию.
Инверсия в атмосфере - это повышение температуры воздуха по мере увеличения высоты. Инверсии в приземном слое воздуха чаще всего образуются в безветренные ночи в результате интенсивного излучения тепла земной поверхностью, что приводит к охлаждению как самой поверхности, так и прилагающегося слоя воздуха.
Инверсионный слой является задерживающим в атмосфере, препятствует движению воздуха по вертикали, вследствие чего под ним накапливаются водяной пар, пыль, а это способствует образованию дыма и тумана. Инверсия создает благоприятные условия для сохранения концентрации СДЯВ.
Изотермия характеризуется стабильным равновесием воздуха. Она наиболее типична для пасмурной погоды, но может возникать и в утренние и в вечерние часы. Она способствует длительному застою паров СДЯВ на местности, в лесу, в жилых кварталах городов и населенных пунктах.
Конвекция - это вертикальное перемещение воздуха с одних высот на другие. Воздух более теплый перемещается вверх, а более холодный и более плотный - вниз. При конвекции наблюдаются восходящие потоки воздуха, рассеивающие зараженное облако, что создает неблагополучные условия для распространения СДЯВ. Отмечает конвекция в летние ясные дни.
Степень вертикальной устойчивости приземного слоя воздуха может быть определена по данным прогнозов погоды с учетом скорости ветра vв (м/с), на высоте 1м и температурному градиенту ∆t с помощью графика
∆t=t0,5-t2, где
t0,5-температура воздуха на высоте 0,5 м;
t2-температура воздуха на высоте 2 м от поверхности земли.
Δt,˚C Vвм/с | 1,6 | 1,5 | 1,4 | 1,3 | 1,2 | 1,1 | 1 | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,3 | 0,2 | 0,1 | 0 | -0,1 | -0,2 | -0,3 | -0,4 | -0,5 | -0,6 | -0,7 | -0,8 | -0,9 | -1 | -1,1 | -1,2 | -1,3 | -1,4 | -1,5 | -1,6 |
0,5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
1,5 | К | О | Н | В | Е | К | Ц | И | Я | И | Н | В | Е | Р | С | И | Я | ||||||||||||||||
2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
2,5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
3,5 | И | З | О | Т | Е | Р | М | И | Я | ||||||||||||||||||||||||
4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
>4 |
К определению степеней вертикальной устойчивости воздуха:
При 
инверсия
При 
изотермия
При 
конвекция
Ориентировочные расстояния, на которых могут создаваться в воздухе поражающие концентрации некоторых видов СДЯВ для определенных условий можно найти в таблицах программы.
Для СДЯВ, не указанных в таблицах, глубину зоны в метрах можно определить в зависимости от известных смертельных и поражающих концентраций по формуле:
Г=
G1 - количество СДЯВ, кг;
Д - токсидоза, мг×мин/л;
Д = Сt, где С - концентрация мг/л;
t - время воздействия данной концентрации, мин;
V - скорость ветра в приземном слое воздуха, м/с.
Ширина зоны химического заражения определяется по следующим соотношениям:
Ш=0,03Г-при инверсии;
Ш=0,15Г - при изометрии;
Ш=0,8Г - при конвекции, где Г-глубина распространения облака зараженного воздуха с поражающей концентрацией, м.
Площадь зоны химического заражения определяется по формуле:
Sз=0,5Г×Ш
При наличии на объекте разных СДЯВ для определения степени их химической опасности используют коэффициенты эквивалентности 1 тонне хлора (Кэкв.).
Для СДЯВ коэффициент рассчитывается по формуле:
где:
Гхлора - глубина распространения хлора, км (от 1 т.)
ГСДЯВ - глубина распротранения данного СДЯВ, км (от 1 т.)
Эквивалентно хлору количество СДЯВ определяется по формуле:
Qэкв - эквивалентное хлору количество СДЯВ на объекте, т;
Q1…n-количество других СДЯВ, имеющихся на объекте, т;
K1…n-коэффициенты эквивалентности имеющихся СДЯВ.
Глубину зон возможного химического заражения суммарного количества разных СДЯВ, приведенных к хлору, для определенных условий можно определить по таблице, приведенной в программе.
Время подхода облака зараженного воздуха к определенному рубежу (объекту) определяется делением расстояния R от места разлива СДЯВ до данного рубежа (объекта), м, на среднюю скорость w переноса облака воздушным потоком, м/с.
Время поражающего действия СДЯВ tпор в очаге химического поражения определяется временем испарения СДЯВ с поверхности его выброса. Время, мин., испарения жидкости
t исп определяется как частное от деления массы жидкости в резервуаре G, на скорость испарения Сисп :
Скорость испарения жидкости (количество испарившейся жидкости в минуту) рассчитывается по формуле выше:
где Cисп-скорость испарения жидкости, т/мин;
S - площадь разлива, м2;
Ps-давление насыщенного пара, кПа;
М- молекулярная масса жидкости;
V - скорость ветра, м/с.
При отсутствии обвалования для приближенных расчетов можно принять, что разлившаяся жидкость покроет поверхность слоем в 0,05 м. В этом случае площадь разлива определяется как частное от деления объема разлившейся жидкости на толщину слоя 0,05м:
S=V/0,05,
где V-объем жидкости в хранилище, м3.
При разрушении нескольких емкостей с различными жидкостями, если эти жидкости не вступают в реакцию между собой, а их поражающие концентрации примерно одинаковы, общее количество разлившихся жидкостей определяется суммированием. К таким ядовитым веществам относится синильная кислота, хлор, фосген. Вещества одинакового характера, но резко отличающиеся по степени токсичности, приводят к эквивалентной токсичности.
Практическая часть
Исходные данные
Исходными данными для оценки химической обстановки являются:
1) Источник заражения СДЯВ: емкость
2) Тип СДЯВ: метил хлористый
3) Количество СДЯВ: 35 т.
4) Условия хранения СДЯВ: обваловано
5) Характер выброса СДЯВ: разлив
6) Метеоусловия:
· Температура (∆ t): -0,9°С
· Скорость ветра в приземном слое: 2,5 м/с
· Направление ветра: 320°
7) Топографические условия местности: открытая
8) Характер застройки на пути распространения СДЯВ: городская
9) Степень защищенности рабочих и служащих: противогазы 60%
10) Место аварии: здания
11) Численность рабочих: 150 чел.
12) Расстояние до населенных пунктов на пути распространения СДЯВ: 2500м
13) Степень защищенности населения населенных пунктов: противогазов нет
14) Численность населения населенных пунктов: 400 чел.
Расчет
Состояние вертикальной устойчивости воздуха:
∆tV=-0,62,5= -0.144
Так как ∆tV≤-0,1,
То степень вертикальной устойчивости – инверсия.
Эквивалентное хлору количество СДЯВ
Q экв. = 0.50000
Для скорости ветра необходимо подобрать поправочный коэффициент:
(0,6+0,45)/3=0,35м/с
Исходя из данных, можем определить значение глубины зоны (Г)= 4.116 км
Ширина зоны: Ш=0.03*Г=0.123 км
Площадь зоны заражения определим по формуле:
Sз=0,5Г×Ш=0.254 км
Время подхода зараженного воздуха к населенному пункту:
tподхода= 8.33 мин
Время поражающего действия tпоражающего = 0.8125 мин
Исходя из расчетов можно сделать вывод, что населенный пункт попадает в зараженную зону.
Возможные потери людей в месте аварии:
Всего на месте аварии находилось 150 человек, 60% обеспечено противогазами. Благодаря этим данным, можно из таблицы определить потери рабочих и служащих вблизи СДЯВ – 22 %.
Количество легко пострадавших -25 % или 8 чел.
Средне и тяжело пострадавших - 40 % или 13 чел.
Со смертельным исходом-35% или 11 чел.
Возможные потери людей в населенном пункте:
Количество человек в населенном пункте-400.
Общее количество пострадавших в населенном пункте-50%
Количество легко пострадавших-25% или 50 чел.
Средне и тяжело пострадавших-40% или 80 чел.
Погибших людей в населенном пункте-35% или 70 чел.
Вывод
Оценка химической обстановки – это определение масштабов и параметров СДЯВ, анализ их влияния на производственную деятельность и на население.
На основании анализа результатов оценки химической обстановки определяются возможные последствия в очаге поражения исходя из обеспеченности производственного персонала и населения средствами защиты. Анализируя условия работы предприятия относительно влияния ядовитых веществ на производство, материалы, и сырье. Устанавливается возможность герметизации цехов и других помещений, где работают люди, а также возможность работы в средствах индивидуальной защиты. Определяются пути обеззараживания территории объекта, зданий, сооружений и способы проведения санитарной обработки людей в случае необходимости.
Контрольные вопросы:
1.Какие химические соединения от носятся к СДЯВ?
В производстве чаще всего встречаются такие СДЯВ, как:
· аммиак,
· хлор,
· азотная и серная кислоты,
· фтористый водород,
· сернистый ангидрид,
· бромистый метил,
· цианистый водород,
· фосген,
· треххлористый фосфор и др.
2.Какой механизм образования зон химического заражения и их краткая характеристика?
СДЯВ могут быть в виде жидкостей или сжиженных газов. Их хранят в закрытых емкостях (баллонах) под давлением собственных паров и перевозят в железнодорожных цистернах. После разрушения емкости (баллона, цистерны) давление над жидкими веществами падает до атмосферного, СДЯВ вскипает и выделяется в атмосферу в виде пара. Облако пара СДЯВ, образовавшееся в момент разрушения емкости, называется первичным облаком зараженного воздуха. Оно распространяется на большие расстояния. Оставшаяся часть жидкости (особенно с температурой кипения выше 20 ۫С) растекается и испаряется. Пары поступают в атмосферу, формируя вторичное облако зараженного воздуха. Таким образом образуется зона химического заражения. Она включает место непосредственного разлива СДЯВ и территорию, на которой распространились пары ядовитых веществ в поражающих концентрациях.
3.Что включают исходные даннные для оценки химической обстановки?
Исходными данными для оценки химической обстановки являются:
· Тип и количество СДЯВ;
· Параметры микроклимата в зоне химического заражения;
· Тип местности и застройка на пути распространения зараженного воздуха;
· Условия хранения и вид выброса ядовитых веществ;
· Степень защищенности рабочих и служащих предприятия и населения.
4.Какие методы оценки химической обстановки Вы знаете и их особенности?
Оценка химической обстановки производится методом прогнозирования и с учетом конкретно сложившейся обстановки. При прогнозировании учитывается запас СДЯВ и наилучшие условия для распространения зараженного воздуха.
5. Что включает в себя оценка химической обстановки?
· Оценка химической обстановки на объектах, имеющих СДЯВ, включает определение:
· Размеров зоны химического заражение;
· Времени подхода зараженного воздуха к определенному рубежу (объекты);
· Времени поражающего действия СДЯВ;
· Границ возможных очагов химического поражения;
· Возможных потерь людей в очаге химического поражения и их структуры;
· Возможных последствий, влияющих на работу объекта и жизни населения, а также мер по повышению устойчивости объекта в возможном очаге химического поражения.
6. От чего зависят размеры зон химического заражения?
Размеры зон химического заражения зависят от количества СДЯВ на объекте, физико-химических и токсических свойств, условий хранения, микроклимата и типа местности и застройки.
7. Какие степени вертикальной устойчивости атмосферы Вы знаете и их характеристика?
Различают три степени вертикальной устойчивости атмосферы: инверсию, изотермию и конвекцию.
Инверсия в атмосфере - это повышение температуры воздуха по мере увеличения высоты. Инверсии в приземном слое воздуха чаще всего образуются в безветренные ночи в результате интенсивного излучения тепла земной поверхностью, что приводит к охлаждению как самой поверхности, так и прилагающегося слоя воздуха.
Инверсионный слой является задерживающим в атмосфере, препятствует движению воздуха по вертикали, вследствие чего под ним накапливаются водяной пар, пыль, а это способствует образованию дыма и тумана. Инверсия создает благоприятные условия для сохранения концентрации СДЯВ.
Изотермия характеризуется стабильным равновесием воздуха. Она наиболее типична для пасмурной погоды, но может возникать и в утренние и в вечерние часы. Она способствует длительному застою паров СДЯВ на местности, в лесу, в жилых кварталах городов и населенных пунктах.
Конвекция - это вертикальное перемещение воздуха с одних высот на другие. Воздух более теплый перемещается вверх, а более холодный и более плотный - вниз. При конвекции наблюдаются восходящие потоки воздуха, рассеивающие зараженное облако, что создает неблагополучные условия для распространения СДЯВ. Отмечает конвекция в летние ясные дни.
8. От чего зависит время поражающего действия СДЯВ?
Время поражающего действия СДЯВ в очаге химического поражения определяется временем испарения СДЯВ с поверхности его выброса.
9.От чего зависят возможные потери людей в очагах химического поражения?
Потери рабочих, служащих и проживающих вблизи от объектов населения, а также личного состава формирований, ведущих спасательные работы, будут зависеть от численности людей, оказавшихся на площади очага, степени их защищенности и своевременного использования ими средств индивидуальной защиты.
