Муравченко В.Б., Ковалев С.А., Коннова С.С. Безапасность жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

161

РОС – ртутьорганические соединения – химические со-

единения, содержащие один или несколько атомов ртути, непо-

средственно связанных с атомами углерода. Применяются в орга-

ническом синтезе как фунгициды – химические вещества для борь-

бы с грибными болезнями растений (бордосская жидкость, серный

цвет и др.), а также для протравливания семян (формалин, ТМТД,

фундазол, гранозан, меркуран) с целью освобождения их от спор

паразитных грибов (типа головни для зерновых се

мян).

Симптомы отравления. Органические соединения ртути пре-

восходят по токсичности неорганические и в отличие от последних

могут проникать в организм человека не только перорально и инга-

ляционно, но и через кожу. Механизм их токсического действия

состоит в блокаде сульфгидрильных групп ферментов в результате

чего нарушается жизнедеятельность тканей и клеток. Для ртутьор-

ганических соединений выражена тр

опность к тканям почек. Для

отравлений ртутьорганическими соединениями характерен скры-

тый период, продолжительность которого во многом зависит от

количества проникшего в организм яда (от нескольких часов до

нескольких дней). Первыми симптомами отравления при поступ-

лении яда через рот являются гиперсаливация, тошнота, металли-

ческий привкус во рту, боли в области живота, жидкий сту

л. Позже

развиваются гингивит и стоматит. Резорбтивное действие сопро-

вождается поражением всех физиологических систем и органов,

причем особенно сильно страдает центральная нервная система. Со

стороны последней отмечают три синдрома: токсическую астению,

токсический полиневрит и токсическую энцефалопатию. Слабость,

утомляемость, снижение работоспособности, ослабление внимания

и памяти, расстройства сна, вегетативные расстройства – симпто-

мы, характерные для ле

гких отравлений. В более тяжелых случаях

симптоматика выражена сильнее, появляются боли и парестезии в

конечностях, нарушается координация движений, возникают пара-

личи конечностей, нарушения слуха и зрения (до полной глухоты и

слепоты), могут быть психические расстройства. У пострадавшего

могут развиться токсическая нефропатия, гепатопатия и миокар-

диодистрофия.

Первая помощь.

Лечение отравлений: мерами первой помо-

щи при отравлении ртутьорганическими соединениями являются

162

промывание желудка и введение унитиола через зонд и внутривен-

но капельно (до 200 мл 5 %-го раствора). Обязательно внутривен-

ное вливание реополиглюкина, изотонического раствора хлорида

натрия для восстановления нормальной циркуляции крови, что спо-

собствует выведению яда из организма. Показан гемодиализ.

Контрольныевопросы

1. Основные определения: химическая безопасность, АХОВ,

ОХВ, химическое заражение.

2. Классификация АХОВ по степени опасности и токсикологиче-

ским признакам.

3. Нитраты и нитриты, их характеристика, действие на организм

человека.

4. Токсикология ОХВ, основные симптомы поражения ОХВ.

5. Основные показатели токсичности АХОВ по уровням воздейст-

вия.

6. Факторы, влияющие на токсичность АХОВ.

7. Химически опасные объекты и их классифик

ация.

8. Характеристика основных АХОВ и защита от них (хлор, амми-

ак, соляная кислота, метанол, угарный газ, ХОС, ФОС, РОС).

9. Дайте определение и охарактеризуйте степени вертикальной

устойчивости атмосферы.

10. Перечислите основные показатели, действия химического ис-

точника заражения.

11. Что означают следующие показатели токсичности ОХВ: КВИО

и З

ОСТ

12. Назовите основные мероприятия по оказанию доврачебной по-

мощи при химическом поражении человека.

163

Разделчетвертый



ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ

1.Общиесведенияогоренииивзрыве

1.1.Общиепонятияопроцессегорения

Горение – один из важнейших для окружающей природной

среды и человека физико-химический процесс. В ближайшем бу-

дущем человечество в основном будет получать энергию от горе-

ния веществ. Огонь сыграл огромную роль в возникновении и раз-

витии цивилизации.

Научное исследование горения началось в XVIII в. и опреде-

лялось как соединение с кислородом горючих веществ.

Появление двигат

елей внутреннего сгорания, развитие

взрывного дела, а позднее внедрение реактивных двигателей сти-

мулировало активное развитие науки о горении.

В настоящее время горением и взрывом называют быстрое

протекание реакции в веществе, которое в исходном состоянии

инертно.

В большинстве случаев горение представляет собой экзотер-

мическое окислительное взаимодействие горючего вещества с

окислителем. К горению относят не тол

ько процессы взаимодейст-

вия веществ с кислородом (кислородом воздуха), но и взрывопо-

добные превращения взрывчатых веществ, а также соединение ря-

да веществ с хлором, фтором, оксидов натрия и бария с оксидом

углерода и т. д.

Горение – сложное быстро протекающее химическое пре-

вращение, сопровождающееся выделением значительного количе-

ства т

епла.

164

С понятиями горения, взрыва, пламени, детонации и т. д. свя-

зывается характер протекания химической реакции.

При химическом превращении происходит разрыв молеку-

лярных связей, удерживающих атомы в одних молекулах, и обра-

зование новых связей в других молекулах, возникающих в ходе

реакции веществ. Число атомов при химической реакции не изме-

няется, происходит лишь их перег

руппировка, которая связана с

определенными энергетическими затратами или выделением

энергии.

Если исходные вещества взяты в таком соотношении, что

химическое превращение может в принципе полностью перевести

их в продукты реакции, то такая смесь называется стехиометриче-

ской. Если в исходной смеси одно из веществ содержится в коли-

честве меньшем, чем это требуется по стехиометрическому урав-

нению, то говорят, что оно находится в недост

атке.

В действительности даже в стехиометрической смеси пре-

вращение исходных веществ в конечные никогда не может пройти

до полного израсходования исходных веществ.

Для примера определим стехиометрическое соотношение го-

рения метана в воздухе:

+ 20

+ 2 · 3,76 N

= CO

+ 2H

0 + 2 ·3,76 N

; (1.1)

1100 100

9,5%

1223,76 10,52

СТ

⋅

===

++⋅

. (1.2)

Для полного сгорания метана в определенном объеме необ-

ходимо 80,5 % воздуха и 9,5 % метана. На практике для определе-

ния стехиометрического соотношения используют следующую

формулу:

100

14,84

СТ

, (1.3)

где

β – стехиометрический коэффициент: β = П

+ (П

– П

)/4 – П

(П

, П

– число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего).

Стехиометрическое соотношение, определенное по формуле

(1.3), для метана будет:

ст

= 100/(1 + 4,84 · 2) = 9,4 %.

165

Переход из начального состояния в конечное характеризует-

ся скоростью химической реакции. Скорость химической реакции

определяется числом молекул реагирующих веществ в рассматри-

ваемом объеме (т. е. объемными концентрациями).

Однако концентрация молекул в реагирующих газовых смесях

(горение, как правило, происходит в газовой фазе) может изменяться

не только из-за протекания химической реакции, но и из-за теп

лово-

го расширения газа, происхождения волны сжатия или разрежения,

или других каких-либо физических и газодинамических причин.

Скорость реакции чрезвычайно сильно зависит от температу-

ры (например, увеличение температуры в два раза для некоторых

веществ увеличивает скорость реакции в миллиард раз). Зависи-

мость скорости реакции является фундаментальной характеристи-

кой химических процессов при неизотермических ус

ловиях их

проведения, что и имеет место при взрывах и горении.

Однако далеко не каждое столкновение реакционноспособ-

ных молекул приводит к образованию новой молекулы, т. е. к хи-

мической реакции. Чтобы прошла реакция, сталкивающиеся моле-

кулы должны обладать достаточно большим запасом энергии, не-

обходимым для того, что

бы преодолеть определенный потенциаль-

ный барьер – разрушить или изменить устойчивые химические свя-

зи и электронную структуру реагирующих веществ.

В горении обычно имеют дело с сильноэкзотермическими

реакциями, протекающими с большим выделением тепла и сопро-

вождающимися сильным подогревом смеси – процессы протекают

с резким изменением температуры.

Для оценки стандартной теплоты образования пользуются

значениями энергии разрыва химич

еских связей. Энергия разрыва

химической связи (или энергия связи) есть та энергия, которую

нужно затратить, чтобы отделить друг от друга два атома (или две

группы атомов), соединенных этой связью. Значения энергий связи

для стандартных условий веществ имеются в справочных таблицах.

Для примера рассчитаем теплоту реакции 2Н

+ О

= 2Н

О.

Согласно табличным данным, теплоты образования исходных ве-

ществ (Н

и О

) равны нулю, а теплота образования молекулы воды

равна 242 кДж/моль. Таким образом находим, что теплота реакции,

проводящейся в стандартных условиях, равна 484 кДж/моль.

166

Большинство процессов горения представляет собой соеди-

нение горючих веществ, содержащих водород и углерод, с кисло-

родом воздуха.

От выделения энергии во время горения зависит нагрев газа,

скорость реакции и т. д.

Энергетический баланс реакций последовательного окисле-

ния твердого углерода, например графита:

СО + 0,5 О

= СО + 109 кДж/моль;

СО + 0,5 О

= СО

+ 285 кДж/моль.

Таким образом, в суммарной реакции окисления твердого уг-

лерода выделяется 394 кДж/моль:

С + О

= CO

+ 394 кДж/моль.

Близка по величине и энергия, выделяющаяся при соедине-

нии водорода с кислородом:

2Н

+ О

= 2Н

О + 484 кДж/моль.

Приближенно можно сказать, что при полном сгорании лю-

бого органического топлива выделяется 400...500 кДж/моль израс-

ходованного кислорода.

1.2.Взрывныереакции

Существуют химические реакции, медленно развивающиеся

во времени, и химические реакции, протекающие «взрывообразно»

и сопровождающиеся обычно какими-либо проявлениями –

вспышкой, хлопком и т. п.

Для «медленных» реакций характерно, что при повышении

температуры увеличение скорости реакции происходит постепенно

и плавно (на каждые 10 °С скорость реакции увеличивается при-

мерно вдвое).

Особенностью взрывных реакций является то, что при по

вы-

шении температуры скорость реакции остается неизмеримо малой

вплоть до некоторого критического значения. Например, для сте-

хиометрической смеси водорода с кислородом – так называемой

гремучей смеси – при атмосферном давлении это критическое зна-

чение составляет около 550 °С. При более высоких температурах,

даже если превышение над критическим значением составляет лишь

несколько г

радусов, «гремучая смесь» реагирует очень быстро, дав-

ление резко повышается, и может произойти разрыв сосуда.

167

В отличие от обычной реакции взрывная реакция характери-

зуется следующим основным признаком – наличием такой темпе-

ратуры, при которой очень резко, практически скачком, меняется

скорость реакции. Эта температура называется температурой вос-

пламенения.

Такое же резкое изменение скорости реакции можно получить,

если менять давление при данной температуре. При некоторых дав-

лениях реакция совсем не ид

ет или идет очень медленно, но доста-

точно иногда лишь весьма незначительного изменения давления,

чтобы реакция прошла за малое время. При наблюдении за взрывной

реакцией при давлении и температуре ниже критических в смеси

ничего или почти ничего не происходит, но по достижении критиче-

ских параметров мгновенно реагирует сразу все. Такая че

рта процес-

са и дала возможность называть реакции взрывными.

Любая хорошо перемешанная смесь горючего и окислителя с

химической точки зрения содержит все необходимое для горения.

Однако при обычных условиях (атмосферном давлении и комнат-

ной температуре) скорость химической реакции в большинстве го-

рючих смесей ничтожна, требуется ждать столетия, чтобы заметить

в них какие-либо химич

еские превращения. При цепном и тепло-

вом воспламенении горючая смесь воспламеняется только при оп-

ределенных условиях – её нужно либо подогреть стенками сосуда,

либо ввести затравку из активных центров.

Эти условия можно создать не во всем пространстве, а где-то

в одном месте – например, накаленной проволочкой или искрой

или дру

гим способом, – после локального инициирования пойдет

волна реакции, которая охватит всю реакционноспособную смесь.

Известны два режима распространения волны реакции в про-

странстве – со сверхзвуковой и дозвуковой скоростями. Первый –

детонационный – обусловлен быстрым сжатием вещества в удар-

ной волне, которая обеспечивает необходимый нагрев вещества

для того, чтобы реакция пошла со значительной скоростью; в свою

очередь, выделение тепла в химической реакции поддерживает по-

стоянную интенсивность ударной волны и тем самым обеспечивает

её распространение на большие расстояния. Второй режим распро-

странения волны химической реакции происходит со скоростями,

значит

ельно меньшими звуковых, и связан с молекулярными про-

168

цессами теплопроводности и диффузии – это режим распростра-

нения пламени

. При тепловом механизме распространения пламени

тепло, выделившееся при химической реакции, теплопроводностью

передается в соседние участки нереагировавшего газа, нагревает

их, и инициирование очага реакции происходит путем диффузии

активных центров. При распространении пламени реакция идет в

каждый момент времени в сравнительно (по сравнению с размера-

ми камеры сгорания) тонком слое – зоне реакции.

Следствием горения в за

висимости от скорости могут быть:

• пожар – диффузное горение;

• взрыв – дефлаграционное горение и детонационное горение.

Важным условием поражающего воздействия на объекты яв-

ляется свойство экзотермических и цепных химических реакций

распространяться на большие расстояния в виде волн химического

превращения – пламени и детонационных волн. Возбудив реакцию

в небольшом участке объема, можно создать необходимые условия

для того, чтобы горючая смесь прореагировала во всём объеме.

Инициировать волну хи

мической реакции – привести в дей-

ствие механизм, переводящий скрытую химическую энергию реа-

гирующих веществ в тепло, – можно различными способами: элек-

трической искрой, лазерным пробоем в газе, путем контакта горю-

чей смеси с нагретым телом, смешением с горячими продуктами

сгорания, при помощи взрыва в газе конденсированного взрывча-

того вещества, внес

ения в газовую смесь активных химических

центров – атомов, радикалов, ионов и другими способами. Дейст-

вие всех этих инициаторов основано на двух способах ускорения

химического превращения: на повышении температуры газа – ско-

рость реакции резко зависит от температуры и на развитии цепного

разветвления в реакциях с разветвленными цепями; часто эти ме-

ханизмы действуют одновременно.

1.3.Показателипожаровзрывоопасностивеществ

иматериалов

Пожаровзрывоопасность веществ и материалов – способ-

ность веществ и материалов к образованию горючей (пожароопас-

ной или взрывоопасной) среды, характеризуемая их физико-хими-

ческими свойствами и (или) поведением в условиях пожара.

169

Пожарная опасность веществ и материалов – состояние

веществ и материалов, характеризуемое возможностью возникно-

вения горения или взрыва веществ и материалов.

Показатели пожаровзрывоопасности и пожарной опасности

веществ и материалов используется для установления требований к

применению веществ и материалов и расчета пожарного риска.

Пожаровзрывоопасность и пожарная опасность веществ и

материалов – близкие характеристики, для рассмотрения которых в

основном используются одни и те же показатели.

Для у

становления требований пожарной безопасности все

вещества и материалы по агрегатному состоянию разделены на че-

тыре группы:

• газы – вещества, давление насыщенных паров которых при

температуре 25 °С превышает 101,3 кПа;

• жидкости – вещества, давление насыщенных паров кото-

рых при температуре 25 °С меньше 101,3 кПа (к жидкостям отно-

сят также твердые плавящиеся вещества, температура плавления

или каплепадения которых меньше 50 °С);

• твердые вещества и материалы: к веществам относят инди-

видуальные вещества и их смесевые композиции с температурой

плавления или каплепадения больше 50 °С, а также вещества, не

имеющие температуры плавления; к материалам относятся строи-

тельные, текстильные, кожевенные материалы.

• пыли – диспергированные твердые вещества и материалы

размером частиц менее 850 мкм.

Перечень показателей, необходимых для оценки пожарной

опасности веществ и материалов в зависимости от их агрегатного

состояния приведены в табл. 1 приложения к Федеральному закону

от 22 июля 2009 г. №123-ФЗ.

Ниже приводятся некоторые характеристики показателей

пожарной опасности.

1. Группа горючести:

• негорючие (несгораемые) – вещества и материалы не спо-

собные гореть в воздухе. Некоторые негорючие вещества и мате-

риалы могут быть пожаровзрывоопасными при определенных ус-

ловиях: давление превышает нормальное атмосферное и темпера-

тура самих веществ или окружающей среды превышает 200 °С;

170

•

трудногорючие (трудносгораемые) – не способные само-

стоятельно гореть после удаления источника горения;

• горючие (сгораемые) – способные самовозгораться и гореть

после удаления источника горения.

2. Концентрационные пределы распространения пламени

(НКПВ, ВКПВ)

– минимальное (макс.) содержание горючего ве-

щества, при котором возможно распространение пламени по смеси

на любое расстояние от источника (нижний (верхний) концентра-

ционный предел распространения пламени).

3. Безопасный экспериментальный максимальный зазор

(БЭМЗ)

– зазор между фланцами оболочки, через который не про-

исходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при

любой концентрации горючего в воздухе.

Обязательными показателями для включения в техническую

документацию на вещества и материалы (паспорт, технические ус-

ловия, технические регламенты) являются:

– для газов: группа горючести, температура самовоспламене-

ния, концентрационные пределы распространения плам

ени, макси-

мальное давление взрыва, скорость нарастания давления взрыва;

– для жидкостей: группа горючести, температура вспышки,

температура воспламенения, температурные пределы распростра-

нения пламени;

– для твердых веществ и материалов (за исключением строи-

тельных материалов): группа горючести, температура воспламене-

ния, температура самовоспламенения, коэффициент дымообразо-

вания, показатель токсичности продуктов горения;

– для пылей: группа горючести, т

емпература самовоспламе-

нения, максимальное давление взрыва, скорость нарастания давле-

ния взрыва, индекс взрывоопасности.

Для материалов, используемых в строительстве, в т. ч. жи-

лищном строительстве, установлены следующие показатели по-

жарной опасности:

1. Горючесть:

• негорючие (НГ);

• горючие (Г):

– слабогорючие (Г1);

– умеренногорючие (Г2);