belov_s_v_red_bezopasnost_zhiznedeyatelnosti

третья — процесс чрезвычайного события, во время которого происходит непосредственное воздействие на людей, объекты и природную среду первичных поражающих факторов; при аварии на производстве в этот период происходит высвобождение энергии, которое может носить разрушительный характер; при этом масштабы последствий и характер протекания аварии в значительной степени определяются не начальным событием, а структурой предприятия и используемой на нем технологией; эта особенность затрудняет прогнозирование 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 отнести и разрабатываемые новые принципы воздействия — инфразвуковое, 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 торпед, глубинные бомбы и мины), средств доставки (носителей) и средств управления. При ядерном взрыве выделяется огромное количество энергии, образующейся при цепной реакции деления тяжелых ядер некоторых изотопов урана и плутония или термоядерной реакции синтеза легких ядер изотопов водорода (дейтерия, трития). Мощность ядерного боеприпаса (мощность ядерного взрыва) принято характеризовать 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 радиоактивного 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 значительно большие размеры и масштабы по сравнению со взрывами обычных ВВ.

441

Вокруг эпицентра взрыва условно можно выделить три характерные зоны. В первой зоне наблюдается разрушение практически всех сооружений, это зона воронки ядерного взрыва, радиус которой изменяется от 175 до 1340 м при изменении мощности взрыва от 0,1 до 10 Мт. Вторая зона характеризуется наличием пластических деформаций грунта, а ее радиус может составлять до 2,5 радиуса самой воронки. В этой области наиболее опасным для заглубленных сооружений является действие прямых ударных волн и волн сжатия (сейсмовзрывных волн). Третья зона располагается за пределами зоны пластической деформации и характеризуется наиболее существенным влиянием волн сжатия, инициируемых воздушной ударной волной. Данные о размерах зон, образующихся при ядерных взрывах, представлены ниже:

Химическое оружие. Под химическим оружием понимают совокупность отравляющих веществ (ОВ) и средства, с помощью которых их применяют. Химическое оружие предназначено для поражения незащищенных людей и животных путем заражения воздуха, продовольствия, кормов, воды, местности и расположенных на ней предметов.

В момент применения отравляющие вещества переходят из жидкого или твердого состояния в капельно-жидкое, газообразное, парообразное или аэрозольное (туман, дым) и могут распространяться на значительные расстояния от места применения химического оружия. Они способны проникать вместе с воздухом в жилые и производственные помещения, а также в защитные сооружения, не имеющие герметизации, и воздействовать на находящихся в них людей.

Отравляющие вещества поражают живые организмы при попадании на кожный покров и в глаза, при вдыхании зараженного воздуха; употреблении зараженной пищи и воды. Критериями боевой эффективности отравляющих веществ являются их токсичность, быстродействие и стойкость.

Токсичность отравляющих веществ определяется их способностью оказывать отравляющее действие. Быстродействие определяет-

442

ся временем от момента контакта с отравляющим веществом до проявления первых признаков отравления. В зависимости от полученной дозы отравляющего вещества поражение организма может развиваться в виде лавинообразного молниеносного процесса с летальным исходом за считанные секунды или в форме тяжелого прогрессирующего патологического процесса.

Стойкость отравляющих веществ характеризует их способность сохранять поражающее действие в течение определенного времени после применения. Все отравляющие вещества условно подразделяют 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 поражающее действие в течение нескольких минут.

Применение химического оружия приводит к образованию на местности зоны заражения. Зона заражения включает территории, непосредственно подвергшиеся воздействию химического оружия (районы применения), и территории, на которые распространилось облако, зараженное отравляющими веществами.

Территория, на которой в результате воздействия химического оружия противника произошли массовые поражения людей, животных и растений, называется очагом химического поражения.

Размеры и конфигурация зон химического заражения зависят от типа отравляющего вещества, вида средства доставки, состояния атмосферы, метеорологических условий и рельефа местности.

Бактериологическое (биологическое) оружие. Оно представляет собой болезнетворные микробы и токсины, предназначенные для поражения 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 настоящее время еще нет приборов, позволяющих регистрировать начало применения биологического оружия.

Зона бактериологического заражения — это район местности (акватории) или область воздушного пространства, зараженные биологическими возбудителями заболеваний в опасных для населения пределах.

443

Очагом бактериологического поражения называется территория, на которой в результате воздействия бактериологического оружия произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных, растений.

12.2.ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ

ИОЦЕНКА 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 объекты, зоны химического заражения при ЧС. Из большого числа вредных веществ, в том числе производимых и используемых в промышленности (см. п. 6.2), лишь сравнительно небольшая часть может быть отнесена к опасным и тем более к тем, которые могут привести к ЧС различного масштаба. Критерием для отнесения химического вещества к опасным служит уровень средней смертельной дозы. В настоящее время в соответствии с законом РФ «О безопасности в промышленности» (1997) к ним относят 179 наиболее опасных веществ, используемых в промышленности. Из этих веществ в зависимости от их свойств выделены вещества, которые при несоблюдении норм безопасности или нарушении штатных технологий могут заразить окружающую 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, формальдегид, фосген, фтор, хлор, хлорпикрин, окись этилена, метилизоцианат, диоксин, метиловый спирт, фенол, бензол, анилин, металлическая ртуть и др.;

•компоненты ракетных топлив: несимметричный диметилгидразин, жидкая четырехокись азота и др.;

•отравляющие вещества боевого применения: иприт, люизит, зарин, зоман, Ви-газы и др.

444

Крупными запасами АХОВ располагают предприятия химической, целлюлозно-бумажной, нефтехимической, металлургической промышленности, предприятия по производству минеральных удобрений, предприятия агропромышленного комплекса, жилищ- но-коммунальные хозяйства.

Химически опасным объектом (ХОО) называется объект, при аварии или разрушении которого могут произойти массовые поражения людей и загрязнения окружающей среды аварийно химически опасными веществами. Из числа АХОВ, используемых на химически опасных объектах в больших количествах, наиболее распространенными являются хлор, аммиак, сероводород, сероуглерод, сернистый ангидрид, диметиламин, азотная и серная кислоты и др. Их ежемоментные 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 вещества, как хлор, аммиак, сероводород, фтор и целый ряд других, имеют низкие температуры кипения, в силу чего при нормальных окружающих 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 сократить 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 основных способа. Первый способ — хранение под давлением, при котором температура кипения вещества повышается выше температуры окружающей среды. (Например, (ШП аммиака при нормальном давлении - 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 разгерметизации 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 вещества остающаяся жидкость растекается по подстилающей поверхности и испаряется более медленно, образуя вторичное зараженное облако.

Вторым способом хранения вещества в сжиженном состоянии является изотермическое хранение при температурах на 0,1— 0,2°С ниже температуры кипения вещества при нормальном давлении.

445

Хранение осуществляется в двустенных резервуарах с теплоизоляцией. 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 температурами кипения (сероводород — 60,3°С, фтор — 188,2°С и др.) затруднительно создать резервуары с необходимыми параметрами, поэтому при их хранении ограничиваются частичным сжатием, при котором вещество хранится в виде газа, но занимает меньший объем. При разгерметизации емкости с веществом, хранящимся в виде газа под давлением, образуется только первичное облако.

Возможность образования при аварии на ХОО первичного и (или) вторичного облака учитывается при определении категории опасности ХОО.

При авариях на ХОО поражение людей химическими веществами происходит в основном при вдыхании зараженного воздуха (ингаляционно), 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, перорального 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, путей проникновения в организм и индивидуальных особенностей организма человека.

Дозы АХОВ, проникающие в организм и вызывающие токсический эффект, называются токсодозами. Различают пороговую, выводящую из строя, и смертельную токсодозы (средние или абсолютные). Средняя пороговая ингаляционная токсодоза является критерием при определении внешних границ зон заражения и зон ЧС.

Для определения размеров зон заражения вначале прогнозируется возможное количество АХОВ, вышедшего в окружающую среду при аварии. Приближенно количество АХОВ, переходящего при разгерметизации в первичное облако, можно определить по удельной энтальпии вещества Нт при температуре и в точке кипения при атмосферном давлении Нх и теплоте парообразования г:

m = (HT-Hx)/r.

446

На втором этапе расчетов необходимо с учетом рельефа местности, климатических условий, планировки оцениваемой площади застройки рассчитать процессы растекания и испарения жидкости. Результатом такого расчета должны быть нанесенные на ситуационный план поля концентраций паров пролитой жидкости зоны перемещения зараженного облака. На плане отмечают также динамику процесса рассеивания паров во времени. (Порядок расчета рассеивания газообразных веществ в атмосфере см. ОНД—86.) Порядок расчета размеров зон заражения приведен в [1].

Пожары: физико-химические основы, параметры.

Пожар — это неконтролируемое горение вне специального очага. Оно представляет собой сложный физико-химический процесс превращения горючих веществ и материалов в продукты сгорания, сопровождаемый интенсивным выделением тепла и светового излучения.

В основе горения лежат быстротекущие химические реакции окисления сгораемых материалов кислородом воздуха, в первую очередь углерода с образованием С02 и водорода с образованием Н20.

Различают два основных вида горения: гомогенное и гетерогенное.

При гомогенном (пламенном) горении окислитель и горючее находятся в газовой фазе. Гомогенное горение имеет место при сгорании горючего газа или газовых сред, образующихся при испарении горючих жидкостей или при плавлении, разложении, испарении или выделении газообразных фракций в результате нагрева твердых веществ. 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 горения 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 реакций, поэтому интенсивность горения определяется не скоростью протекания этих реакций, а скоростью поступления кислорода из окружающей среды в зону горения.

В пространстве, в котором развивается пожар, условно рассматривают три зоны: горения, теплового воздействия и задымления.

Зоной горения называется часть пространства, в которой происходит подготовка горючих веществ к горению (подогрев, испарение, разложение) и их горение.

Зоной теплового воздействия называется часть пространства, примыкающая к зоне горения, в которой тепловое воздействие пламени

447

приводит к заметному изменению состояния окружающих материалов 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 сгораемых 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/м2, кг/м2. Пересчет на древесину осуществляется исходя 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 газообмена и других причин. Например, скорость выгорания мебели — 50, бревен и крупных деревянных элементов —25, пиломатериалов в штабелях —400 кг/(м2 • ч).

Скорость распространения пожара определяется скоростью распространения пламени по поверхности горючего материала. Она зависит от вида материала, его способности к воспламенению, начальной температуры, направления газового потока, степени измельчения 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 увеличивается, а при достижении температуры самовоспламенения их поверхность охватывается пламенем почти мгновенно.

Скорость распространения пламени в смесях газов, используемых в промышленности, равна, м/с:

448

По признаку изменения площади пожары делятся на распространяющиеся и ^распространяющиеся.

По условиям массо- и теплообмена с окружающей средой различают пожары в ограждениях (внутренние пожары) и на открытой местности (открытые пожары).

Большинство внутренних пожаров, связанных с горением твердых материалов, начинается с возникновения локального открытого пламенного горения. Далее вокруг зоны горения возникает конвективный 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 разрушение оконных стекол и в связи с этим существенно изменяется газообмен, горение усиливается, пламя начинает выходить за пределы помещения, что может явиться причиной загорания соседних сооружений.

Распространение пламени на соседние здания и сооружения возможно также за счет излучения и переброса на значительные расстояния горящих конструктивных элементов (головни) или несгоревших частиц (искры).

За пределами помещений, в которых возник пожар, температура продуктов горения может оказаться неопасной для человека, но содержание продуктов сгорания в воздухе может стать опасным. Это характерно для высоких зданий и зданий коридорной системы, в которых 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 которого возникают критические ситуации для жизни людей. Время эвакуации, при превышении которого могут сложиться такие ситуации, называется критическим временем эвакуации. Различают критическое 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), критическое время по потере видимости (задымлению).

Необходимость срочной эвакуации определяется также тем обстоятельством, что пожары могут сопровождаться взрывами, деформациями и обрушением конструкций, вскипанием и выбросом раз-

личных жидкостей, в том числе легковоспламеняющихся и сильно ядовитых.

К открытым относятся пожары газовых и нефтйных фонтанов, складов древесины, пожары на открытых технологических установках, лесные, степные, торфяные пожары, пожары на складах каменного угля и др.

Общей особенностью всех открытых пожаров является отсутствие накопления теплоты в газовом пространстве. Теплообмен происходит 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 распределением горючих веществ в пространстве и формирующими зону горения газовыми потоками. Зона теплового воздействия — в основном лучистым тепловым потоком, так как конвективные тепловые потоки уходят вверх и мало влияют на зону теплового воздействия на поверхности земли. За исключением лесных и торфяных пожаров зона задымления на открытых пожарах несущественно препятствует тушению пожаров. В среднем максимальная температура пламени открытого пожара для горючих газов составляет 1200—1350, для жидкостей —1100—1300 и доя твердых горючих материалов органического происхождения —1100— 1250°С.

Оценка поражающих факторов ЧС при пожарах. Возможность возгорания конструкций и материалов под действием потоков горячего воздуха и лучистого излучения пожара, а также безопасное удаление сооружений и людей от очага пожара являются главными показателями, характеризующими обстановку при ЧС.

При открытых пожарах главным источником распространения пожара является лучистый теплообмен. Плотность лучистого теплового потока QR (ВТ/М2) зависит от большого числа факторов, характеризующих как сам процесс формирования теплового излучения, так и его воздействие на окружающие тела. Учесть каждый из этих факторов в аналитическом выражении, описывающем процесс теплообмена, не представляется возможным, поэтому при проведении расчетов учитываются только основные из них. Расчеты проводятся по формуле (5.1) при значения параметров, приведенных ниже.

450