Лабораторная работа №1 по курсу «Безопасность жизнедеятельности» «Оценка химической обстановки при авариях на объектах, имеющих сильнодействующие ядовитые вещества» Вариант-4

Московский государственный Институт Электроники и Математики

(технический университет)

Кафедра «Экология и право»

Лабораторная работа №1

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

«Оценка химической обстановки при авариях на объектах, имеющих сильнодействующие ядовитые вещества»

Вариант-4

выполнили:

студенты группы С-95

Степуро Павел

Ивлева Ольга

Шаповалов Игорь

Грязьнев Федор

Мельников Михаил

проверил:

Москва 2009

Теоретическая часть

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 200С) 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 токсидозу, которая приводит к потере трудоспособности у 50% пораженных.

Д=ct, где Д – токсидоза,

c – средняя концентрация СДЯВ в воздухе,

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 – 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 1.

∆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:

G – количество СДЯВ, кг;

Д – токсидоза, ;

Д = Сt, где С – концентрация ;

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:

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 -глубина распространения хлора, км (от 1 т.)

-глубина распространения данного СДЯВ, км (от 1 т.)

Эквивалентно хлору количество СДЯВ определяется по формуле:

-эквивалентное хлору количество СДЯВ на объекте, т;

-количество других СДЯВ, имеющихся на объекте, т;

-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

tисп 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:

,

где

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:

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

Исходными данными для оценки химической обстановки являются:

Источник заражения СДЯВ: емкость

Тип СДЯВ: сероводород

Количество СДЯВ: 45 т.

Условия хранения СДЯВ: открыто

Характер выброса СДЯВ: разлив

Метеоусловия:

а) температура (∆ t): -0.6 °С

б) скорость ветра в приземном слое: 2.5 м/с

в) направление ветра: 240 °

Топографические условия местности: открытая

Характер застройки на пути распространения СДЯВ: городская

Степень защищенности рабочих и служащих: противогазы 80%

Численность рабочих: 120 чел.

Расстояние до населенных пунктов на пути распространения СДЯВ: 2500 м

Степень защищенности населения населенных пунктов: противогазов нет

Численность населения населенных пунктов: 1200 чел.

Состояние вертикальной устойчивости воздуха:

∆t/V²= -0,096

Так как , то степень вертикальной устойчивости – изотермия.

Зависимость глубины распространения облаков зараженного воздуха с поражающей концентрацией СДЯВ на открытой местности от количества СДЯВ и вертикальной устойчивости атмосферы определяем по таблице 2 программы – 4 км.

Для скорости ветра необходимо по таблице 3 подобрать поправочный коэффициент:

(0,55+0,712)/2=0,625 м/с.

Исходя из данных, можем определить значение глубины зоны (Г)=2.5

Ширина зоны определяется по формуле: Ш=0.15 *Г=0,375

Площадь зоны заражения определим по формуле:

=0,469

Время подхода зараженного воздуха к населенному пункту определяется по формуле:

tподхода=R/w= 2500/3.75 = 666.(6) секунд=11.1 минут

w -- средняя скорость переноса облака, определяется по таблице 6 программы:

w =(3+4,5)/2= 3.75 м/с.

Время испарения Тисп=1 с.

Исходя из расчетов можно сделать вывод, что населенный пункт попадает в зараженную зону.

Возможные потери людей в населенном пункте.

Всего на месте аварии находилось 120 человек, 80% обеспечено противогазами. Благодаря этим данным, можно из таблицы определить потери рабочих и служащих вблизи СДЯВ – 14 %.

Количество легко пострадавших – 25% или 4 человека

Средне и тяжело пострадавших – 40% или 6 человек

Погибших людей в месте аварии – 35% или 5 человек

Возможные потери людей в населенном пункте.

Количество человек в населенном пункте – 1200.

Общее количество пострадавших в населенном пункте – 50%

Количество легко пострадавших – 25% или 150 человек

Средне и тяжело пострадавших 40% или 240 человек

Погибших людей в населенном пункте – 35% или 210 человек

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.