Белов С.В. (ред.) Безопасность жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

третья — процесс чрезвычайного события, во время которого

происходит непосредственное воздействие на людей, объекты и при-

родную среду первичных поражающих факторов; при аварии на про-

изводстве в этот период происходит высвобождение энергии, которое

может носить разрушительный характер; при этом масштабы послед-

ствий и характер протекания аварии в значительной степени опреде-

ляются не начальным событием, а структурой предприятия и исполь-

зуемой на нем технологией; эта особенность затрудняет прогнозиро-

вание развития наступившего бедствия;

четвертая — фаза действия остаточных и вторичных поражающих

факторов;

пятая — фаза ликвидации последствий ЧС.

ЧС военного времени могут возникать при применении оружия

массового поражения (ОМП). Массовым поражением обладают

ядерное, химическое и бактериологическое оружие. К ним можно от-

нести и разрабатываемые новые принципы воздействия — инфразву-

ковое, лучевое и др.

Ядерное оружие. К наиболее мощным средствам ОМП относится

ядерное оружие, состоящее из ядерных боеприпасов (авиационные

бомбы, артиллерийские снаряды, боевые части ракет, морских тор-

пед, глубинные бомбы и мины), средств доставки (носителей) и

средств управления. При ядерном взрыве выделяется огромное коли-

чество энергии, образующейся при цепной реакции деления тяжелых

ядер некоторых изотопов урана и плутония или термоядерной реак-

ции синтеза легких ядер изотопов водорода (дейтерия, трития). Мощ-

ность ядерного боеприпаса (мощность ядерного взрыва) принято ха-

рактеризовать тротиловым эквивалентом. Тротиловый эквивалент —

это масса тротила (тротил — вещество с теплотой взрыва 4240 кДж/кг),

при взрыве которой выделяется столько же энергии, что и при взрыве

ядерного боеприпаса.

При любом ядерном взрыве можно выделить четыре основных

поражающих фактора: механическое воздействие воздушной ударной

волны (ВУВ), механическое воздействие сейсмических волн в грунте или

водной среде, радиационное воздействие проникающей радиации и ра-

диоактивного заражения, тепловое воздействие светового излучения.

Для некоторых элементов объектов поражающим фактором может

являться электромагнитное излучение (импульс) ядерного взрыва.

Механизм воздействия ВУВ на объекты при ядерном взрыве и при

взрывах обычных ВВ практически одинаковы. Однако образующиеся

при ядерном взрыве воронки и волны сжатия в грунте имеют значи-

тельно большие размеры и масштабы по сравнению со взрывами

обычных ВВ.

441

Вокруг эпицентра взрыва условно можно выделить три характер-

ные зоны. В первой зоне наблюдается разрушение практически всех

сооружений, это зона воронки ядерного взрыва, радиус которой из-

меняется от 175 до 1340 м при изменении мощности взрыва от 0,1

до 10 Мт. Вторая зона характеризуется наличием пластических де-

формаций грунта, а ее радиус может составлять до 2,5 радиуса самой

воронки. В этой области наиболее опасным для заглубленных со-

оружений является действие прямых ударных волн и волн сжатия

(сейсмовзрывных волн). Третья зона располагается за пределами

зоны пластической деформации и характеризуется наиболее сущест-

венным влиянием волн сжатия, инициируемых воздушной ударной

волной. Данные о размерах зон, образующихся при ядерных взрывах,

представлены ниже:

Тротиловый эквивалент

ядерного взрыва, кг

Радиус зоны, км

Тротиловый эквивалент

ядерного взрыва, кг

/ II

1,2

1,8

100 1,65

2,25

1000

2,4 3,2

5000

3,0

3,8

000 3,4

4,5

Химическое оружие. Под химическим оружием понимают сово-

купность отравляющих веществ (ОВ) и средства, с помощью которых

их применяют. Химическое оружие предназначено для поражения

незащищенных людей и животных путем заражения воздуха, продо-

вольствия, кормов, воды, местности и расположенных на ней пред-

метов.

В момент применения отравляющие вещества переходят из жид-

кого или твердого состояния в капельно-жидкое, газообразное, паро-

образное или аэрозольное (туман, дым) и могут распространяться на

значительные расстояния от места применения химического оружия.

Они способны проникать вместе с воздухом в жилые и производст-

венные помещения, а также в защитные сооружения, не имеющие

герметизации, и воздействовать на находящихся в них людей.

Отравляющие вещества поражают живые организмы при попада-

нии на кожный покров и в глаза, при вдыхании зараженного воздуха;

употреблении зараженной пищи и воды. Критериями боевой эффек-

тивности отравляющих веществ являются их токсичность, быстро-

действие и стойкость.

Токсичность отравляющих веществ определяется их способно-

стью оказывать отравляющее действие. Быстродействие определяет-

442

ся временем от момента контакта с отравляющим веществом до про-

явления первых признаков отравления. В зависимости от полученной

дозы отравляющего вещества поражение организма может развивать-

ся в виде лавинообразного молниеносного процесса с летальным ис-

ходом за считанные секунды или в форме тяжелого прогрессирующе-

го патологического процесса.

Стойкость отравляющих веществ характеризует их способность

сохранять поражающее действие в течение определенного времени

после применения. Все отравляющие вещества условно подразделя-

ют на стойкие и нестойкие. Время сохранения поражающих свойств

для стойких веществ составляет от нескольких дней до нескольких

недель, в то время как нестойкие вещества сохраняют свое поражаю-

щее действие в течение нескольких минут.

Применение химического оружия приводит к образованию на ме-

стности зоны заражения. Зона заражения включает территории, непо-

средственно подвергшиеся воздействию химического оружия (рай-

оны применения), и территории, на которые распространилось обла-

ко, зараженное отравляющими веществами.

Территория, на которой в результате воздействия химического

оружия противника произошли массовые поражения людей, живот-

ных и растений, называется очагом химического поражения.

Размеры и конфигурация зон химического заражения зависят от

типа отравляющего вещества, вида средства доставки, состояния ат-

мосферы, метеорологических условий и рельефа местности.

Бактериологическое (биологическое) оружие. Оно представляет со-

бой болезнетворные микробы и токсины, предназначенные для пора-

жения людей, животных, растений и запасов продовольствия.

Поражающая сила биологического оружия зависит от целого ряда

фактора: биологических свойств примененного возбудителя, условий

жизни людей, иммунитета населения, уровня санитарной культуры

населения, состояния лечебно-профилактической и санитарно-про-

тивоэпидемиологической работы, от времени года и многих других

факторов.

Установить факт применения биологических средств поражения,

а также быстро и точно определить возбудителя весьма сложно. В на-

стоящее время еще нет приборов, позволяющих регистрировать на-

чало применения биологического оружия.

Зона бактериологического заражения — это район местности (ак-

ватории) или область воздушного пространства, зараженные биоло-

гическими возбудителями заболеваний в опасных для населения пре-

делах.

443

Очагом бактериологического поражения называется территория,

на которой в результате воздействия бактериологического оружия

произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных жи-

вотных, растений.

12.2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ

И ОЦЕНКА ОБСТАНОВКИ ПРИ ЧС

Методики прогнозирования параметров ЧС разрабатываются для

типовых сценариев развития аварий на опасных производственных

объектах, для ЧС природного происхождения (прогноз сейсмической

обстановки, прогноз параметров волны прорыва при наводнениях и

др.), для ЧС военного происхождения на территориях, прилегающих

к районам боевых действий и в тылу.

Рассмотрим основные виды ЧС техногенного происхождения и

методы оценки их параметров.

Аварийно химически опасные вещества, химически опасные объек-

ты, зоны химического заражения при ЧС. Из большого числа вредных

веществ, в том числе производимых и используемых в промышленно-

сти (см. п. 6.2), лишь сравнительно небольшая часть может быть отне-

сена к опасным и тем более к тем, которые могут привести к ЧС раз-

личного масштаба. Критерием для отнесения химического вещества

к опасным служит уровень средней смертельной дозы. В настоящее

время в соответствии с законом РФ «О безопасности в промышлен-

ности» (1997) к ним относят 179 наиболее опасных веществ, исполь-

зуемых в промышленности. Из этих веществ в зависимости от их

свойств выделены вещества, которые при несоблюдении норм без-

опасности или нарушении штатных технологий могут заразить окру-

жающую среду с поражающими концентрациями, стать причиной

массового поражения людей, привести к чрезвычайной ситуации. Та-

кие вещества получили название аварийно химически опасных (АХОВ).

К АХОВ, например, отнесены:

• аммиак, окислы азота, диметиламин, сероводород, сероуглерод,

сернистый ангидрид, соляная кислота, синильная кислота, формаль-

дегид, фосген, фтор, хлор, хлорпикрин, окись этилена, метилизоциа-

нат, диоксин, метиловый спирт, фенол, бензол, анилин, металличе-

ская ртуть и др.;

• компоненты ракетных топлив: несимметричный диметилгид-

разин, жидкая четырехокись азота и др.;

• отравляющие вещества боевого применения: иприт, люизит, за-

рин, зоман, Ви-газы и др.

444

Крупными запасами АХОВ располагают предприятия химиче-

ской, целлюлозно-бумажной, нефтехимической, металлургической

промышленности, предприятия по производству минеральных удоб-

рений, предприятия агропромышленного комплекса, жилищ-

но-коммунальные хозяйства.

Химически опасным объектом (ХОО) называется объект, при ава-

рии или разрушении которого могут произойти массовые поражения

людей и загрязнения окружающей среды аварийно химически опас-

ными веществами. Из числа АХОВ, используемых на химически

опасных объектах в больших количествах, наиболее распространен-

ными являются хлор, аммиак, сероводород, сероуглерод, сернистый

ангидрид, диметиламин, азотная и серная кислоты и др. Их ежемо-

ментные запасы на отдельном ХОО могут составлять десятки, сотни и

тысячи тонн.

Развитие аварийных процессов на ХОО и масштабы возможных

ЧС в большой мере зависят от способа хранения АХОВ. Такие веще-

ства, как хлор, аммиак, сероводород, фтор и целый ряд других, имеют

низкие температуры кипения, в силу чего при нормальных окружаю-

щих температурах находятся в газообразном агрегатном состоянии.

Поскольку в таком состоянии они занимают большие объемы, не

приемлемые в производственных условиях, то для их хранения и

транспортировки используются способы хранения, позволяющие со-

кратить объем резервуаров.

Наиболее эффективным способом хранения является сжижение

газов, при котором объем хранения уменьшается в 800— 1ООО раз.

Для хранения веществ в виде жидкости используются два основ-

ных способа. Первый способ — хранение под давлением, при кото-

ром температура кипения вещества повышается выше температуры

окружающей среды. (Например, (

ШП

аммиака при нормальном давле-

нии - 33,4°С, при давлении 10 атм + 28°С, при давлении 20 атм 50°С.)

Недостатком способа является то, что низкокипящие жидкости при

высоких температурах находятся в перегретом состоянии и при раз-

герметизации емкости начинают бурно кипеть. В зависимости от

энергии перегрева содержимое резервуара в течение 1—3 мин может

выкипеть полностью, образуя в окружающем пространстве первичное

зараженное облако. При недостатке энергии для выкипания всего ве-

щества остающаяся жидкость растекается по подстилающей поверх-

ности и испаряется более медленно, образуя вторичное зараженное

облако.

Вторым способом хранения вещества в сжиженном состоянии яв-

ляется изотермическое хранение при температурах на 0,1— 0,2°С

ниже температуры кипения вещества при нормальном давлении.

445

Хранение осуществляется в двустенных резервуарах с теплоизоляци-

ей. Недостатком способа является необходимость создания систем

понижения температуры и дренажа испарившегося вещества. При

разгерметизации изотермического хранилища в первичное облако

переходит незначительное количество вещества.

Оба способа используются для хранения веществ с температурами

кипения до - 40 -s- - 50°С. Для веществ с более низкими температу-

рами кипения (сероводород — 60,3°С, фтор — 188,2°С и др.) затрудни-

тельно создать резервуары с необходимыми параметрами, поэтому

при их хранении ограничиваются частичным сжатием, при котором

вещество хранится в виде газа, но занимает меньший объем. При раз-

герметизации емкости с веществом, хранящимся в виде газа под дав-

лением, образуется только первичное облако.

Возможность образования при аварии на ХОО первичного и (или)

вторичного облака учитывается при определении категории опасно-

сти ХОО.

При авариях на ХОО поражение людей химическими веществами

происходит в основном при вдыхании зараженного воздуха (ингаля-

ционно), при попадании АХОВ на кожу (кожно-резорбтивное), при

употреблении в пищу зараженных продуктов и воды (пероральное),

поэтому АХОВ в зависимости от способа проникновения в организм

человека подразделяются на вещества ингаляционного, перорально-

го и кожно-резорбтивного действия. Степень и характер нарушений

жизнедеятельности человека (степень поражения) при воздействии

АХОВ зависят от токсичности АХОВ, его агрегатного состояния,

концентрации в воздухе (воде), продолжительности воздействия, пу-

тей проникновения в организм и индивидуальных особенностей ор-

ганизма человека.

Дозы АХОВ, проникающие в организм и вызывающие токсиче-

ский эффект, называются токсодозами. Различают пороговую, выво-

дящую из строя, и смертельную токсодозы (средние или абсолют-

ные). Средняя пороговая ингаляционная токсодоза является крите-

рием при определении внешних границ зон заражения и зон ЧС.

Для определения размеров зон заражения вначале прогнозирует-

ся возможное количество АХОВ, вышедшего в окружающую среду

при аварии. Приближенно количество АХОВ, переходящего при раз-

герметизации в первичное облако, можно определить по удельной

энтальпии вещества Н

при температуре и в точке кипения при атмо-

сферном давлении Н

и теплоте парообразования г:

m = (H

-H

)/r.

446

На втором этапе расчетов необходимо с учетом рельефа местно-

сти, климатических условий, планировки оцениваемой площади за-

стройки рассчитать процессы растекания и испарения жидкости. Ре-

зультатом такого расчета должны быть нанесенные на ситуационный

план поля концентраций паров пролитой жидкости зоны перемеще-

ния зараженного облака. На плане отмечают также динамику процес-

са рассеивания паров во времени. (Порядок расчета рассеивания га-

зообразных веществ в атмосфере см. ОНД—86.) Порядок расчета раз-

меров зон заражения приведен в [1].

Пожары: физико-химические основы, параметры.

Пожар — это неконтролируемое горение вне специального очага.

Оно представляет собой сложный физико-химический процесс пре-

вращения горючих веществ и материалов в продукты сгорания, со-

провождаемый интенсивным выделением тепла и светового излуче-

ния.

В основе горения лежат быстротекущие химические реакции

окисления сгораемых материалов кислородом воздуха, в первую оче-

редь углерода с образованием С0

и водорода с образованием Н

Различают два основных вида горения: гомогенное и гетероген-

ное.

При гомогенном (пламенном) горении окислитель и горючее на-

ходятся в газовой фазе. Гомогенное горение имеет место при сгора-

нии горючего газа или газовых сред, образующихся при испарении

горючих жидкостей или при плавлении, разложении, испарении или

выделении газообразных фракций в результате нагрева твердых ве-

ществ. Полученная любым из этих превращений газообразная среда

смешивается с воздухом и горит.

При гетерогенном (беспламенном) горении горючее находится в

твердом состоянии, а окислитель — в газообразном. Процесс горе-

ния происходит в твердой фазе и проявляется в покраснении твердого

вещества в результате экзотермических реакций окисления.

На пожарах роль окислителя при горении чаще всего выполняет

кислород воздуха, окружающего зону протекания химических реак-

ций, поэтому интенсивность горения определяется не скоростью

протекания этих реакций, а скоростью поступления кислорода из ок-

ружающей среды в зону горения.

В пространстве, в котором развивается пожар, условно рассмат-

ривают три зоны: горения, теплового воздействия и задымления.

Зоной горения называется часть пространства, в которой происхо-

дит подготовка горючих веществ к горению (подогрев, испарение,

разложение) и их горение.

Зоной теплового воздействия называется часть пространства, при-

мыкающая к зоне горения, в которой тепловое воздействие пламени

447

приводит к заметному изменению состояния окружающих материа-

лов и конструкций и делает невозможным пребывание в ней людей

без средств специальной защиты.

Зоной задымления называется часть пространства, в которой от

дыма создается угроза жизни и здоровью людей.

К основным параметрам пожара относятся пожарная нагрузка,

массовая скорость выгорания, скорость распространения пожара,

температура пожара, интенсивность выделения теплоты и др.

Пожарная нагрузка характеризует энергетический потенциал сго-

раемых материалов, приходящийся на единицу площади пола или

участка земли. Она измеряется в единицах энергии или единицах

массы сгораемых материалов (в пересчете на древесину) на единице

площади — Дж/м

, кг/м

. Пересчет на древесину осуществляется ис-

ходя из того, что при сгорании 1 кг древесины в среднем выделяется

18,8 МДж энергии.

Массовая скорость выгорания — потеря массы горючего материала

в единицу времени. Она зависит от отношения площади поверхности

горения веществ к их объему, плотности упаковки, условий газообме-

на и других причин. Например, скорость выгорания мебели — 50,

бревен и крупных деревянных элементов —25, пиломатериалов в

штабелях —400 кг/(м

• ч).

Скорость распространения пожара определяется скоростью рас-

пространения пламени по поверхности горючего материала. Она за-

висит от вида материала, его способности к воспламенению, началь-

ной температуры, направления газового потока, степени измельче-

ния материала и др. Скорость распространения пламени варьирует в

широких пределах в зависимости от угла наклона поверхности: при

угле наклона 90° скорость распространения пламени вниз в 2 раза

меньше средней скорости для горизонтальной поверхности данного

материала, а вверх — в 8—10 раз больше.

При увеличении температуры материалов скорость увеличивает-

ся, а при достижении температуры самовоспламенения их поверх-

ность охватывается пламенем почти мгновенно.

Скорость распространения пламени в смесях газов, используе-

мых в промышленности, равна, м/с:

Углеводородовоздушные смеси

Водородовоздушная смесь. . .

Водородокислородная смесь. .

Ацетиленокислородная смесь .

0,3 - 0,5

2,8

13,8

15,4

448

По признаку изменения площади пожары делятся на распростра-

няющиеся и ^распространяющиеся.

По условиям массо- и теплообмена с окружающей средой различа-

ют пожары в ограждениях (внутренние пожары) и на открытой мест-

ности (открытые пожары).

Большинство внутренних пожаров, связанных с горением твердых

материалов, начинается с возникновения локального открытого пла-

менного горения. Далее вокруг зоны горения возникает конвектив-

ный газовый поток, обеспечивающий необходимый газовый обмен.

Постепенно увеличивается температура горючего материала вблизи

зоны горения, интенсифицируются физико-химические процессы

горения, растет факел пламени, горение переходит в общее.

При достижении температуры примерно 100°С начинается разру-

шение оконных стекол и в связи с этим существенно изменяется газо-

обмен, горение усиливается, пламя начинает выходить за пределы

помещения, что может явиться причиной загорания соседних соору-

жений.

Распространение пламени на соседние здания и сооружения воз-

можно также за счет излучения и переброса на значительные расстоя-

ния горящих конструктивных элементов (головни) или несгоревших

частиц (искры).

За пределами помещений, в которых возник пожар, температура

продуктов горения может оказаться неопасной для человека, но со-

держание продуктов сгорания в воздухе может стать опасным. Это ха-

рактерно для высоких зданий и зданий коридорной системы, в кото-

рых опасность для человека наступает через 0,5—6 мин после начала

пожара, поэтому при пожаре необходима немедленная эвакуация.

Показатель опасности при пожаре — время, по истечении кото-

рого возникают критические ситуации для жизни людей. Время эва-

куации, при превышении которого могут сложиться такие ситуации,

называется критическим временем эвакуации. Различают критиче-

ское время по температуре (это время очень мало, так как опасная для

человека температура невелика и составляет 60°С), критическое время

по образованию опасных концентраций вредных веществ (скорость

распространения продуктов сгорания по коридорам 30 м/мин), кри-

тическое время по потере видимости (задымлению).

Необходимость срочной эвакуации определяется также тем об-

стоятельством, что пожары могут сопровождаться взрывами, дефор-

мациями и обрушением конструкций, вскипанием и выбросом раз-

15 1/4-Белов 449

личных жидкостей, в том числе легковоспламеняющихся и сильно

ядовитых.

К открытым относятся пожары газовых и нефтйных фонтанов,

складов древесины, пожары на открытых технологических установ-

ках, лесные, степные, торфяные пожары, пожары на складах камен-

ного угля и др.

Общей особенностью всех открытых пожаров является отсутствие

накопления теплоты в газовом пространстве. Теплообмен происхо-

дит с неограниченным окружающим пространством. Газообмен не

ограничивается конструктивными элементами зданий и сооружений,

он более интенсивен. Процессы, протекающие на открытых пожарах,

в значительной степени зависят от интенсивности и направления

ветра.

Зона горения на открытом пожаре в основном определяется рас-

пределением горючих веществ в пространстве и формирующими

зону горения газовыми потоками. Зона теплового воздействия — в

основном лучистым тепловым потоком, так как конвективные тепло-

вые потоки уходят вверх и мало влияют на зону теплового воздейст-

вия на поверхности земли. За исключением лесных и торфяных пожа-

ров зона задымления на открытых пожарах несущественно препятст-

вует тушению пожаров. В среднем максимальная температура пламе-

ни открытого пожара для горючих газов составляет 1200—1350, для

жидкостей —1100—1300 и доя твердых горючих материалов органи-

ческого происхождения —1100— 1250°С.

Оценка поражающих факторов ЧС при пожарах. Возможность воз-

горания конструкций и материалов под действием потоков горячего

воздуха и лучистого излучения пожара, а также безопасное удаление

сооружений и людей от очага пожара являются главными показателя-

ми, характеризующими обстановку при ЧС.

При открытых пожарах главным источником распространения

пожара является лучистый теплообмен. Плотность лучистого тепло-

вого потока Q

(ВТ/М

) зависит от большого числа факторов, характе-

ризующих как сам процесс формирования теплового излучения, так

и его воздействие на окружающие тела. Учесть каждый из этих факто-

ров в аналитическом выражении, описывающем процесс теплообме-

на, не представляется возможным, поэтому при проведении расчетов

учитываются только основные из них. Расчеты проводятся по форму-

ле (5.1) при значения параметров, приведенных ниже.

450