Текст книги "Опасные ситуации техногенного характера и защита от них: учебное пособие"

В зоне химического заражения (ЗXЗ) может оказаться само предприятие и прилегающая к нему территория. В соответствии с этим выделяют 4 степени опасности химических объектов:

I степень — в зону возможного заражения попадают более 75 тыс. человек;

II степень — в зону возможного химического заражения попадают 40–75 тыс. человек;

III степень — в зону возможного химического заражения попадают менее 40 тыс. человек;

IV степень — зона возможного химического заражения не выходит за границы объекта.

Размеры очага химического заражения в основном зависят от количества разлившегося ХОВ, метеоусловий и токсичности вещества. Форма и размеры зоны заражения в значительной мере зависят от скорости ветра. Так, при скорости ветра от 0 до 0,5 м/с зона заражения будет представлять собой круг, при скорости от 0,6 до 1 м/с – полукруг, при скорости от 1,1 до 2 м/с – сектор с углом 90°, при скорости более 2 м/с – сектор с углом в 45°.

Скорость ветра определяет не только форму зоны заражения, но и скорость движения зараженного облака. Так, при скорости ветра 1 м/с за 1 ч облако удалится от места аварии на 5–7 км, при 2 м/с – на 10–14 км, а при 3 м/с – на 16–21 км. Значительное увеличение скорости ветра (6–7 м/с и более) способствует быстрому рассеиванию облака.

Глубина зоны заражения зависит от метеорологических условий, вертикальной устойчивости атмосферы и колебаний направления ветра.

Различают три степени вертикальной устойчивости атмосферы: инверсию, изотермию, конвекцию.

Инверсия — это повышение температуры воздуха по мере увеличения высоты. Толщина приземных инверсий составляет десятки и сотни метров. Этот слой является в атмосфере задерживающим. Под ним накапливается водяной пар, пыль, что способствует образованию дыма и тумана. Инверсия способствует сохранению высоких концентраций ХОВ в приземном слое воздуха.

Изотермия характеризуется равновесием воздуха и типична для пасмурной погоды. Она также возникает в утренние и вечерние часы. Изотермия, как и инверсия, способствует застою паров ХОВ в приземном слое.

Конвекция характеризуется вертикальным перемещением воздуха с одной высоты на другую. Такие перемещения воздуха приводят к рассеиванию зараженного облака, снижают концентрацию ХОВ и препятствуют их распространению. Наиболее часто подобное явление наблюдается в летние ясные дни.

Если рассмотреть в качестве примера аварию с разрушением 100-тонной емкости с ХОВ при скорости ветра 2 м/с, то:

     • в случае инверсии опасное воздействие паров аммиака может сказываться на расстоянии порядка 4 км, хлора – до 20 км;

     • в случае изотермии опасное воздействие паров аммиака может сказываться на расстоянии порядка 1,3 км, хлора – до 4 км;

     • в случае конвекции опасное воздействие паров аммиака может сказываться на расстоянии порядка 0,5 км, хлора – до 2 км.

4.3. Аварийно-спасательные работы на химически опасных объектах

Химическая защита населения — комплекс организационных, инженерно-технических и специальных мероприятий по предупреждению и ослаблению воздействия на жизнь и здоровье людей боевых отравляющих и химически опасных веществ.

Общие требования к организации и проведению аварийно-спасательных работ при авариях на химически опасных объектах устанавливает ГОСТ Ρ 22.8.05–99. Общая схема организации спасательных работ приведена на рис. 2.

Рис. 2. Способы защиты от химически опасных веществ

Аварийно-спасательные работы (АСР) начинаются немедленно после принятия решения на проведение неотложных работ. Они проводятся с использованием средств индивидуальной защиты органов дыхания и кожи, соответствующих характеру химической обстановки, непрерывно днем и ночью в любую погоду с соблюдением соответствующего обстановке режима деятельности спасателей до полного завершения работ.

Предварительно проводится разведка аварийного объекта и зоны заражения, масштабов и границ зоны заражения, уточнение состояния аварийного объекта, определение типа ЧС.

Главными задачами химической разведки являются:

     • уточнение наличия и концентрации отравляющих веществ на объекте работ, границ и динамики изменения химического заражения;

     • получение необходимых данных для организации аварийно-спасательных работ и мер безопасности населения и сил, ведущих АСР;

     • постоянное наблюдение за изменением химической обстановки в зоне ЧС, своевременное предупреждение о резком изменении обстановки.

Химическая разведка аварийного объекта и зоны заражения ведется путем осмотра, с помощью приборов химической разведки, а также наблюдением за обстановкой и направлением ветра в приземном слое.

Одновременно в зоне заражения ведутся поисково-спасательные работы. Поиск пострадавших проводится путем сплошного визуального обследования территории, зданий, сооружений, цехов, транспортных средств и других мест, где могли находиться люди в момент аварии, а также путем опроса очевидцев и с помощью специальных приборов в случае разрушений и завалов.

При спасении пострадавших на ХОО учитывается характер, тяжесть поражения, место нахождения пострадавшего. При этом в соответствии с ГОСТ РФ 22.8.05–99 осуществляются следующие мероприятия:

     • деблокирование пострадавших, находящихся под завалами разрушенных зданий и технологических систем, а также в поврежденных блокированных помещениях;

     • экстренное прекращение воздействия ХОВ на организм путем применения средств индивидуальной защиты и эвакуации из зоны заражения;

     • оказание первой медицинской помощи пострадавшим;

     • эвакуация пораженных в медицинские пункты и учреждения для оказания врачебной помощи и дальнейшего лечения.

Первая медицинская помощь пораженным должна оказываться на месте поражения, при этом необходимо:

     • обеспечить быстрое прекращение воздействия ХОВ на организм путем удаления капель вещества с открытых поверхностей тела, промывания глаз и слизистых;

     • восстановить функционирование важных систем организма путем простейших мероприятий (восстановление проходимости дыхательных путей, искусственная вентиляция легких, непрямой массаж сердца);

     • наложить повязки на раны и иммобилизовать поврежденные конечности;

     • эвакуировать пораженных к месту оказания первой врачебной помощи и последующего лечения.

Одним из важнейших мероприятий является локализация чрезвычайной ситуации и очага поражения в зависимости от типа ЧС, наличия необходимых технических средств и нейтрализующих веществ. Локализацию, подавление или снижение до минимального уровня воздействия возникших при аварии на ХОО поражающих факторов осуществляют следующими способами:

     • прекращением выбросов ХОВ способами, соответствующими характеру аварии;

     • постановкой жидкостных завес (водяных или нейтрализующих растворов) в направлении движения облака ХОВ;

     • созданием тепловых потоков в направлении движения облака ХОВ;

     • рассеиванием и смещением облака ХОВ газовоздушным потоком для ограничения площади пролива и интенсивности испарения ХОВ;

     • сбором (откачкой) ХОВ в резервные емкости;

     • охлаждением пролива ХОВ твердой углекислотой или нейтрализующими веществами;

     • засыпкой пролива нейтрализующими веществами;

     • загущением пролива специальными веществами с последующей нейтрализацией;

     • выжиганием пролива.

Спасательные работы в зоне заражения проводятся с обязательным использованием средств индивидуальной защиты кожи и органов дыхания.

Основным видом защиты от воздействия ХОВ являются: изолирующая одежда, промышленные изолирующие противогазы марки ИП-4М, ИП-5 (в них дыхание обеспечивается за счет кислорода, находящегося в самом противогазе в расчете от 45 мин до 3 ч) и фильтрующие противогазы ППФ-95, ПП ФМ-92, ПФМ 95М. При суммарной концентрации ядовитых паров и газов не более 0,5% возможно применение респиратора РПГ-67КД.

Время пребывания в средствах индивидуальной защиты существенно зависит от температуры окружающей среды (табл. 6).

Таблица 6

Продолжительность работы в зараженной местности в изолирующей одежде

4.4. Мероприятия по снижению последствий аварий на химически опасных объектах

Профилактика аварий и снижение ущерба от них обеспечиваются комплексом организационных, правовых и технических мероприятий:

     • использование безопасных технологий;

     • осуществление организационных, технических, специальных и других мер, обеспечивающих высокую эксплуатационную надежность объектов;

     • ограничение распространения ХОВ за пределы санитарно-защитной зоны при авариях и разрушениях;

     • рациональное размещение ХОО с учетом возможных последствий аварий;

     • проведение специальных мероприятий по защите и обеспечению населения, позволяющих снизить масштабы вредного воздействия.

Важную роль в деле профилактики аварий на ХОО играет повышение уровня автоматизации и механизации технологических процессов, оснащенности их быстродействующими техническими средствами защиты, системами взрывопредупреждения и локализации аварий, а также совершенствование профессиональной подготовки производственного персонала.

С целью повышения стойкости (прочности) хранилищ может проводиться их заглубление в грунт или размещение под землей.

Для химически опасных предприятий предусматривается организация санитарно-защитной зоны, в которой запрещается размещение жилых зданий, детских и лечебно-оздоровительных учреждений, а также других объектов, не относящихся к этим предприятиям.

4.5. Состояние химически опасных объектов в России

В РФ функционирует более 3,3 тыс. объектов экономики, располагающих ХОВ, суммарный запас которых составляет более 700 тыс. т. Более 50% предприятий используют аммиак и хлор (хладагенты и дезинфекторы на водопроводных станциях), 5% предприятий – соляную и серную кислоты. Кроме того, в 7 арсеналах РФ хранится около 47 тыс. т химического оружия.

В крупных городах или возле них сосредоточено свыше 70% предприятий химической и почти все предприятия нефтехимической и нефтеперабатывающей промышленности. Общая площадь территории РФ, которая может подвергнуться химическому заражению, составляет 300 тыс. км² с охватом более 59 млн человек, так как все указанные выше объекты и предприятия находятся в городах с населением более 100 тыс. человек. Особенно много таких объектов размещено на территории Московской, Ленинградской, Нижегородской, Кемеровской областей, на Северном Кавказе, в Поволжье, на Урале.

Надо отметить, что на предприятиях, расположенных нередко в черте городов или в непосредственной их близости, могут одновременно храниться до нескольких тысяч тонн ХОВ. Только на водопроводных станциях, где в качестве средства очистки воды используется хлор, его запасы могут составлять 200-400 т.

В нашей стране эксплуатируется около 350 тыс. км промысловых нефтепроводов, 300 тыс. км газопроводов, 100 тыс. км нефтепродуктовых трубопроводов и 850 компрессорных и нефтеперекачивающих станций. При этом более 70% труб давно выработали допустимый ресурс и требуют замены. По причине использования аварийного оборудования на нефтегазопроводах ежегодно происходит до 40 тыс. аварий.

Наиболее неблагоприятная ситуация сложилась в Челябинской и Оренбургской областях, где в зоне потенциальной опасности проживает более миллиона человек. На их территории располагается около 100 химически опасных объектов с возможным запасом ХОВ свыше 40 тыс. т, а также газонефтепроводы протяженностью более 12 тыс. км.

Большое количество ХОВ ежедневно перевозится различными видами транспорта, что увеличивает опасность их разлива в результате транспортных аварий или повреждений емкостей. Химически опасные вещества транспортируются в железнодорожных цистернах грузоподъемностью от 20 до 57 т или в автоцистернах грузоподъемностью от 2 до 6 т. В целях обеспечения безопасности при транспортировке ХОВ перевозящие их машины оборудуются проблесковыми маячками, цистерны окрашиваются яркими, хорошо заметными цветами.

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое «химически опасное вещество»?

2. Какие классификации ХОВ вам известны?

3. Дайте определение понятия «химически опасные объекты».

4. Как классифицируют аварии на химически опасных объектах?

5. Охарактеризуйте меры профилактики возникновения аварий на ХОО.

6. Назовите основные этапы проведения аварийно-спасательных работ на ХОО.

7. Охарактеризуйте состояние химически опасных объектов в России.

Глава 5
Происшествия с выбросом радиоактивных веществ

5.1. Ионизирующее излучение

Радиоактивность — самопроизвольный распад ядер атомов нестабильных химических элементов (изотопов), сопровождающийся выделением (излучением) потока элементарных частиц и квантов электромагнитной энергии. При взаимодействии такого потока с веществом происходит образование ионов разного (положительного и отрицательного) знака, поэтому это явление называют еще ионизирующим излучением.

Явление радиоактивности – одно из свойств, присущее, подобно массе или температуре, любому веществу Вселенной. В повседневной жизни мы постоянно подвергаемся воздействию излучения, поскольку естественные радиоактивные вещества (радионуклиды) рассеяны в живой и неживой природе.

Явление радиоактивности (ионизации) было открыто в 1896 году Анри Беккерелем, обнаружившим способность солей урана испускать «таинственные лучи», проникающие повсюду. Пьер и Мария Кюри сумели объяснить это явление и выделить новые радиоактивные элементы – полоний и радий. С тех пор радиоактивность интенсивно изучается.

Сегодня явления радиоактивности широко используются – это ядерное оружие, ядерная энергетика, а также новые системы переработки радиоактивного сырья и отходов, широкое применение радиоактивных элементов в различных областях науки, техники, медицины. Энергетический кризис человечеству не грозит, так как в ядре атома, ничтожно малом объеме вещества, хранится огромное количество энергии: всего 30 г урана-235 вполне достаточно, чтобы в течение суток питать энергией электростанцию мощностью 5 тыс. кВт, обычно сжигающую за этот время около 100 т угля.

Ионизирующие излучения (ИИ) — потоки элементарных частиц (электронов, позитронов, протонов, нейтронов) и квантов электромагнитной энергии, прохождение которых через вещество приводит к ионизации (образованию разнополярных ионов) и возбуждению его атомов и молекул.

Ионизация — превращение нейтральных атомов или молекул в электрически заряженные частицы – ионы.

ИИ попадают на Землю в виде космических лучей, возникают в результате радиоактивного распада атомных ядер (απ β-частицы, γ– и рентгеновские лучи), создаются искусственно на ускорителях заряженных частиц.

Практический интерес представляют наиболее часто встречающиеся виды ИИ – потоки а– и β-частиц, γ-излучение, рентгеновские лучи и потоки нейтронов.

Альфа-излучение (а) – поток положительно заряженных частиц – ядер гелия. В настоящее время известно более 120 искусственных и естественных альфа-радиоактивных ядер, которые, испуская α-частицу, теряют 2 протона и 2 нейтрона. Скорость частиц при распаде составляет 20 тыс. км/с. При этом α-частицы обладают наименьшей проникающей способностью, длина их пробега (расстояние от источника до поглощения) в теле равна 0,05 мм, в воздухе – 8–10 см. Они не могут пройти даже через лист бумаги, но плотность ионизации на единицу величины пробега очень велика (на 1 см до десятка тысяч пар), поэтому эти частицы обладают наибольшей ионизирующей способностью и опасны внутри организма.

Бета-излучение (β) – поток отрицательно заряженных частиц. В настоящее время известно около 900 бета-радиоактивных изотопов. Масса β-частиц в несколько десятков тысяч раз меньше α-частиц, но они обладают бо́льшей проникающей способностью. Их скорость равна 200–300 тыс. км/с. Длина пробега потока от источника в воздухе составляет 1800 см, в тканях человека – 2,5 см. β-частицы полностью задерживаются твердыми материалами (алюминиевой пластиной в 3,5 мм, органическим стеклом); их ионизирующая способность в 1000 раз меньше, чем у α-частиц.

Гамма-излучение (γ) – электромагнитное излучение с длиной волны от 1 · 10^-7 м до 1 · 10^-14 м; испускается при торможении быстрых электронов в веществе. Оно возникает при распаде большинства радиоактивных веществ и обладает большой проникающей способностью; распространяется со скоростью света. В электрических и магнитных полях γ-лучи не отклоняются. Это излучение обладает меньшей ионизирующей способностью, чем а– и β-излучение, так как плотность ионизации на единицу длины очень низкая.

Рентгеновское излучение может быть получено в специальных рентгеновских трубках, в электронных ускорителях, при торможении быстрых электронов в веществе и при переходе электронов с внешних электронных оболочек атома на внутренние, когда создаются ионы. Рентгеновские лучи, как и γ-излучение, обладают малой ионизирующей способностью, но большой глубиной проникновения.

Нейтроны — элементарные частицы атомного ядра, их масса в 4 раза меньше массы α-частиц. Время их жизни – около 16 мин. Нейтроны не имеют электрического заряда. Длина пробега медленных нейтронов в воздухе составляет около 15 м, в биологической среде – 3 см; для быстрых нейтронов – соответственно 120 м и 10 см. Последние обладают высокой проникающей способностью и представляют наибольшую опасность.

Выделяют два вида ионизирующих излучений:

     • корпускулярное, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля (α-, β– и нейтронное излучения);

     • электромагнитное (γ– и рентгеновское излучение) – с очень малой длиной волны.

Для оценки воздействия ионизирующего излучения на любые вещества и живые организмы используются специальные величины – дозы излучения.

Основная характеристика взаимодействия ионизирующего излучения и среды – это ионизационный эффект. В начальный период развития радиационной дозиметрии чаще всего приходилось иметь дело с рентгеновским излучением, распространявшимся в воздухе. Поэтому в качестве количественной меры поля излучения использовалась степень ионизации воздуха рентгеновских трубок или аппаратов. Количественная мера, основанная на величине ионизации сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении, достаточно легко поддающаяся измерению, получила название экспозиционная доза.

Экспозиционная доза определяет ионизирующую способность рентгеновских и γ-лучей и выражает энергию излучения, преобразованную в кинетическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферного воздуха. Экспозиционная доза – это отношение суммарного заряда всех ионов одного знака в элементарном объеме воздуха к массе воздуха в этом объеме. В системе СИ единицей измерения экспозиционной дозы является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица – рентген (Р). 1 Кл/кг = 3880 Р.

При расширении круга известных видов ионизирующего излучения и сфер его приложения оказалось, что мера воздействия ионизирующего излучения на вещество не поддается простому определению из-за сложности и многообразности протекающих при этом процессов. Важнейшим из них, дающим начало физико-химическим изменениям в облучаемом веществе и приводящим к определенному радиационному эффекту, является поглощение энергии ионизирующего излучения веществом. В результате этого возникло понятие поглощенная доза.

Поглощенная доза показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы любого облучаемого вещества, и определяется отношением поглощенной энергии ионизирующего излучения на массу вещества. За единицу измерения поглощенной дозы в системе СИ принят грэй (Гр). 1 Гр – это такая доза, при которой массе 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад. 1 Гр = 100 рад.

Изучение отдельных последствий облучения живых тканей показало, что при одинаковых поглощенных дозах различные виды радиации производят неодинаковое биологическое воздействие на организм. Обусловлено это тем, что более тяжелая частица (например, протон) производит на единице пути в ткани больше ионов, чем легкая (например, электрон). При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический разрушительный эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Чтобы учесть этот эффект, было введено понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза рассчитывается путем умножения значения поглощенной дозы на специальный коэффициент – коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициент качества. Значения коэффициента для различных видов излучений приведены в табл. 7.

Таблица 7

Коэффициент относительной биологической эффективности для различных видов излучений

Единицей измерения эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв). Величина 1 Зв равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощенной в 1 кг биологической ткани и создающей такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения. Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр (биологический эквивалент рада). 1 Зв = 100 бэр.

Одни органы и ткани человека более чувствительны к действию радиации, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который называется коэффициентом радиационного риска. Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий коэффициент радиационного риска и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма. Взвешенные коэффициенты устанавливают эмпирически и рассчитывают таким образом, чтобы их сумма для всего организма составляла единицу. Единицы измерения эффективной дозы совпадают с единицами измерения эквивалентной дозы. Она также измеряется в зивертах или бэрах.