Токсичность химические опасных веществ и характер их воздействия на организм

По характеру воздействия на организм химически опасные вещества делят на следующие группы:

1. Удушающие с прижигающим эффектом – хлор, фосген.

2. Обще ядовитые вещества – синильная кислота, угарные газ, цианиды.

3. Удушающие и обще ядовитые с прижигающим действием - соединения фтора, азотная кислота, сероводород, сернистый ангидрид, оксиды азота.

4. Нейротропные яды – ФОС, сероуглерод, тетраэтилсвинец.

5. Нейропные и удушающие – аммиак, гидразин.

6. Метаболические яды – дихлорэтан, оксид этилена.

7. Нарушающие обмен веществ – диоксины, бензфураны.

В качестве примера рассмотрим краткую характеристику и действие на организм человека такого наиболее опасного промышленного ядовитого газа как аммиак.

Аммиак – неорганическое соединение основного характера, образуется в природе при разложении азотосодержащих органических веществ. В настоящее время аммиак получают из азота и водорода при нагревании в присутствии катализатора.

Жидкий аммиак широко используется в мясомолочной продукции и пищевой промышленности, является полупродуктом в химическом производстве.

Аммиак имеется на промышленных предприятиях по производству удобрений, лаков, красок, мочевины и др. химических веществ.

Жидкий аммиак используется в холодильных установках в качестве хладогента (рабочего вещества), 18-20% раствор называется аммиачной водой и используется как удобрение.

Нашатырный спирт – это 10% водный раствор аммиака.

Физические свойства:

Бесцветный газ с характерно удушливым запахом (нашатырного спирта) и едким вкусом. При обычном давлении затвердевает при температуре -78⁰С (температура плавления) и сжижается при температуре -33,4⁰С (температура кипения).

Плотность газообразного аммиака при нормальных условиях составляет 0,6 г/см³, т.е. он легче воздуха, при выходе в атмосферу дымит и, насыщаясь водяными парами, образует аэрозоль, скапливающуюся в низких местах.

Газообразный аммиак проявляет себя как удушающий яд и отравление им характеризуется клинической картиной различной тяжести от простого раздражения слизистых оболочек до внезапной смерти от рефлекторной остановки дыхания. При концентрации аммиака 0,012-0,07(г/м³) (легкая форма отравления) происходит снижение работоспособности, наблюдается головная боль, раздражительность, раздражение слизистых, кашель и т.д.

При концентрации более 0,07-0,7(г/м³) (отравление средней тяжести) наблюдается затрудненное дыхание, изжогоподобная боль в ротовой полости и носоглотке, спазм век и обильная слезоточивость, отеки слизистых и кожных покровов.

При концентрации от 0,7-1,50(г/м³) (отравление тяжелой степени) пострадавшие жалуются на обильное слезотечение и боль в глазах, удушье, сильные приступы кашля, головокружение, боли в желудке и рвоту, иногда судороги. В некоторых случаях пострадавшие сильно возбуждены или находятся в состоянии буйного бреда. Возможна смерть через несколько часов или дней после отравления от отёка гортани или пневмонии легких.

При концентрации 1,75-3,15 (г/м³) (смерть в течение 30 минут) происходит рефлекторная остановка дыхания, а при больших концентрациях - мгновенная смерть.

Доврачебная помощь:

Надеть на пострадавшего противогаз и вынести его на свежий воздух, обеспечить покой, освободить от стесняющей одежды и при первой возможности переодеть, так как аммиак (особенно жидкий), попавший на одежду, довольно долго сохраняется на ней и продолжает оказывать отравляющее действие. Напоить теплым молоком с пищевой содой, вдыхать теплые водяные пары, распыленный раствор хлорида натрия (поваренной соли) или пары уксусной кислоты (столового уксуса).

При спазме голосовой щели – тепло на область шеи, при остановке дыхания – искусственное дыхание. Если газ попал в глаза и нос, промывать водой не менее 15 минут или 2% раствором борной кислоты, закапать глазные капли с альбуцидом. В нос – вазелиновое (подсолнечное) масло.

При поражении кожи необходимо промывание чистой водой, при появлении ожогов – накладывать стерильные повязки или компрессы с раствором (2-5%) уксусной, лимонной, соляной кислот, внутрь дать анальгин. Если аммиак попал в желудок, необходимо выпить 3 стакана теплой воды с добавлением чайной ложки 6% раствора уксуса на стакан воды и механическим путем вызвать рвоту.

2

Химическая обстановка складывается в зоне химического заражения, возникающей при аварии на химически опасном объекте (ХОО) или разрушении этого объекта.

Оценить химическую обстановку это значит определить масштаб химического заражения (глубину и площадь зоны заражения), его продолжительность

и опасность.

Оценка химической обстановки по данным прогноза [44].

Примечание: для выполнения подобных расчетных задач студентам специальности «БЖД в техносфере» рекомендуется методика: Методические указания по оценке последствий аварийных выбросов опасных веществ (РД-03-26-2007, утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 декабря 2007 г. № 859). Серия 27. Выпуск 2 / Колл. авт. - М.:Научно-технический центр по безопасности в промышленности, 2008. – 124 с.

Исходными данными для прогнозирования химической обстановки являются:

1) Тип и общее количество АХОВ на ХОО, их размещение в емкос­тях и технологических трубопроводах.

2) Количество АХОВ, выброшенных в атмосферу (Q₀) и характер их разлива па подстилающей поверхности ("свободно", "в поддоне", "в обваловку").

Q_m- при аварии - количество АХОВ в минимальной по объему еди­ничной емкости: для сейсмических районов - общий запас АХОВ : на газо- и продуктопроводах - максимальное количество АХОВ, содержа­щееся в трубопроводе между автоматическими отсекателями.

Характер разлива характеризуется толщиной слоя (h) и площадью (F) разлива.

- h для свободно разлившихся на подстилающей поверхности - 0.05 м:

• при разливе из единичных емкостей в самостоятельный поддон (обвалование)

h = Н - 0,2 , (1)

где Н = высота поддона (обвалования), м;

- при разливе из группы емкостей, имеющих общий поддон (обвало­вание)

, (2)

где Q₀- количество выброшенных АХОВ, т;

F - площадь разлива, м²;

d - плотность АХОВ, г/см³.

3) Для определения количественных характеристик выброса АХОВ не­обходимо определить их эквивалентные значения.

При аварии на ХОО эквивалентное количество по первично­му облаку (Q_э1) определяется по формуле:

, (3)

где k₁- коэффициент, зависящий от условий хранения (для сжатых газов k₁= 1)

k₃- коэффициент, равный отношению пороговой токсодозе C_l2, к по­роговой токсодозе др.;

k₅- коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивос­ти воздуха

k₇- коэффициент формулы (1);

Q₀- количество выброшенного (разлившегося) при аварии, т.

При аварии на хранилищах сжатого газа величина Q₀ рассчитывает­ся по формуле:

где d - плотность СДЯВ, т/м³;

Vx - объем хранилища, м³.

При авариях на газопроводе величина Q₀ рассчитывается по фор­муле:

,

где n - процентное содержание АХОВ в природном газе,

d - плотность, т/м³ Vг - объем секции газопровода между автоматическими отсекателями, м³.

Для определения величины Q_э1 для сжиженных газов, не вошедших в таблицу, значение коэффициента k₇ принимается равным 1, а значе­ние коэффициента k₁ рассчитывается по соотношению:

где Сp - удельная теплоемкость сжиженного АХОВ, кДж/кг*град;

Т - разность температур жидкого АХОВ до и после разрушения ем­кости, °С,

Н_исп - удельная теплота испарения жидкого АХОВ при температуре испарения, кДж/кг.

По вторичному облаку эквивалентное количество определяет­ся по формуле:

, (4)

где k₁; k₂; k₃; k₄; k₅; k₇- коэффициенты из формул (1-3),

k₆ - коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после аварии N.

Значение коэффициента k₆ определяется после расчета продолжительности испарения вещества (Т, ч).

При N>Т, k₆ =.

Если N<Т, k₆=, если Т<1ч =>k₆ принимается равным для 1ч.

При определении величины Q_э2 для веществ, не вошедших в табл. 17.1, значение коэффициента k₇ принимается равным 1, а значение k₂, определяется по формуле:

k₂ = 8,10 · 10^-6 · р· ,

где р - давление насыщенного пара вещества при заданной Т, мм.рт. ст.;

М - молекулярная масса вещества.

В случае разрушения химически опасного объекта эквивалентное количество в облаке зараженного воздуха определяется только для вторичного облака при свободном разливе. При этом суммарное эквивалентное количество рассчитывается по формуле:

,

где k_2i- коэффициент, зависящий от физико-химических свойств i-го АХОВ;

k_3i - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе i-го АХОВ;

k_6i –коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после разрушения объекта;

k_7i - поправка на температуру для i-го АХОВ;

Q_i - запасы i-го АХОВ на объекте, т;

d_i - плотность i-го АХОВ, .

Для определения масштаба (глубина и площадь) заражения при ава­рии на ХОО прежде всего рассчитывается глубина зоны химического за­ражения. Полная глубина зоны заражения (Г, км), обусловленная воздействием первичного и вторичного облака, определяется по формуле:

Г = Г^/ + 0,5 · Г^// , (5)

где Г^//- наименьший;

Г^/ наибольший из размеров Г₁ и Г₂.

Полученное значение Г сравнивается с предельно возможным значе­нием глубины переноса воздушных масс (Г_п , км), определяемым по фор­муле:

Г_п = N · , (6)

где N - время начала аварии, ч;

- скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данных скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч .

Сравнивая значения полной глубины зоны заражения Г и предельно возможного значения глубины переноса воздушных масс, Г_п для дальнейших расчетов выбирают наименьшее значение.

В случае разрушения химически опасного объекта при прогнозировании глубины заражения рекомендуется брать данные на одновремен­ный выброс суммарного запаса АХОВ на объекте и следующие метеоус­ловия:

инверсия, скорость ветра V = 1 м/с.

Полученные по таблице значения глубины зоны заражения Г в за­висимости от рассчитанной величины О_э и скорости ветра сравнивайся с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Г_п . За окончательно рассчитанную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

Площадь зоны возможного заражения первичным (вторичным) облаком (S_в, ) определяются по формуле

, (7)

где Г - глубина зоны заражения, км;

- угловые размеры зоны возможного заражения.

Площадь зоны фактического заражения (S_ф , км²) рассчитывается по формуле:

Sф = kв · Г² ·, (8)

где k_в - коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости возду- ха;

N- время после аварии, ч.

Время подхода ОЗВ (облака зараженного воздуха) к объекту оценивается с целью принятия реше­ния о проведении необходимых защитных мероприятий при угрозе хи­мического заражения объекта. Оно зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле:

, (9)

где Х - расстояние от источника заражения до заданного объекта, км;

- скорость переноса переднего фронта облака зараженного в зависимости от скорости ветра, км/ч.

Время поражающего действия СДЯВ определяется по формуле:

, (10)

где h - толщина слоя, при свободном разливе =0.05 м;

d -удельный вес (плотность) СДЯВ, г/;

k₂- коэффициент, зависящий от физико-химических свойств СДЯВ;

k₄- коэффициент, учитывающий скорость ветра;

k₇- коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии.

Скорость химического заражения оценивается потерями. Потери в масштабах городов, областей и регионов определяются с учетом нахож­дения людей в укрытиях, на открытой местности и от степени обеспече­ния противогазами. Потери определяются по формуле:

, (11)

где S_ф - площадь фактического заражения, км²;

b - процент потерь (на открытой местности и в укрытиях),  .

Потери на объекте агропромышленного производства определяются по формулам:

,

,

N - количество человек на открытой местности или в укрытиях;

b - процент потерь.

Зона химического заражения наносится на схему в зависимости от скорости ветра, либо в виде окружности, либо в виде полуокружности.

1. При ≤ 0,5 м/с - в виде окружности (рис.20.1).

Точка (О) соответствует источнику заражения. Угловой размер зоны ()=360°. Радиус окружности (г) равен глубине зоны заражения (Г).

Рис. 20.1 Зона химического заражения при ≤ 0,5 м/с.

2. При 0,5< < 1м/с - зона химического заражения имеет вид по­луокружности (рис.20.2). Условный размер зоны () = 180°. Радиус полуокружнос­ти (r) равен глубине зоны заражения (Г). Биссектриса полуокружности совпадает с осью следа облака и ориентирована по направлению ветра.

Рис. 20.2 Зона химического заражения при 0,5< <1м/с.

3. При  > 1 м/с зона заражения имеет вид сектора, где R_{сектора} = Г_{заражения} (рис.20.3).

Биссектриса сектора совпадает с осью следа облака и ориентирована по направлению ветра.

 = 90 при скорости ветра от 1,1 до 2 м/с,

 = 45° при скорости ветра больше 2 м/с.

Рис. 20.3 Зона химического заражения при >1м/с.