Лекция 10. Пожары и взрывы. Предотвращение пожаров и взрывов на производстве и в быту. Действия людей при пожарах и взрывах.
Лекция 9. Химическая опасность. Вредные вещества. Классификация вредных веществ, агрегатное состояние, пути поступления в организм человека. Меры безопасности.
Основу химической промышленности составили производства непрерывного цикла, производительность которых не имеет, по существу, естественных ограничений. Постоянный рост производительности обусловлен значительными экономическими преимуществами крупных установок. Как следствие, возрастает содержание опасных веществ в технологических аппаратах, что сопровождается возникновением опасностей катастрофических пожаров, взрывов, токсических выбросов и других разрушительных явлений. Безопасность функционирования химически опасных объектов (ХОО) зависит от многих факторов: физико-химических свойств сырья, полупродуктов и продуктов, от характера технологического процесса, от конструкции и надежности оборудования, условий хранения и транспортирования химических веществ, состояния контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации, эффективности средств противоаварийной защиты и т. д. Кроме того, безопасность производства, использования, хранения и перевозок СДЯВ в значительной степени зависит от уровня организации профилактической работы, своевременности и качества планово-предупредительных ремонтных работ, подготовленности и практических навыков персонала, системы надзора за состоянием технических средств противоаварийной защиты. Наличие такого количества факторов, от которых зависит безопасность функционирования ХОО, делает эту проблему крайне сложной. Как показывает анализ причин крупных аварий, сопровождаемых выбросом (утечкой) СДЯВ, на сегодня нельзя исключить возможность возникновения аварий.
К ХОО относят:
Предприятия химической и нефтеперерабатывающей промышленности;
Пищевой, мясомолочной промышленности, хладокомбинаты, продовольственные базы, имеющие холодильные установки, в которых в качестве хладагента используется аммиак;
Очистные сооружения, использующие в качестве дезинфицирующего вещества хлор;
Железнодорожные станции, имеющие пути отстоя подвижного состава с сильнодействующими ядовитыми веществами, а также станции, где производят погрузку и выгрузку СДЯВ;
Склады и базы с запасом химического оружия или ядохимикатов и других веществ для дезинфекции, дезинсекции и дератизации;
Газопроводы.
Опасные химические вещества хранятся и транспортируются в специальных герметически закрытых резервуарах, танках, цистернах и др. При этом в зависимости от условий хранения они могут быть в газообразном, жидком и твердом агрегатном состоянии. При аварии выброс газообразного вещества ведет к очень быстрому заражению воздуха. При разливе жидких АХОВ происходит их испарение и последующее заражение атмосферы. При взрывах твердые и жидкие вещества распыляются в воздухе, образуя твердые (дым) и жидкие (туман) аэрозоли. Все АХОВ, заражающие воздух, проникают в организм через органы дыхания (ингаляционный путь). Многие могут вызвать поражения путем проникновения через незащищенные кожные покровы (перекутанные поражения), а также через рот (пероральные поражения при употреблении зараженной воды и пищи). При авариях на ХОО наиболее вероятны массовые ингаляционные поражения.
Вредное вещество – вещество, способное при определенных условиях воздействовать на организм, вызывая заболевание или отклонение в состоянии здоровья;
Классификация вредных веществ.
Существуют различные классификации вредных веществ, в основу которых положено их действие на человеческий организм. В соответствии с наиболеераспространенной классификацией вредные вещества делятся на шесть групп:
- общетоксические,
- раздражающие,
- сенсибилизирующие,
- канцерогенные,
- мутагенные,
- вещества, влияющие на репродуктивную функцию человеческого организма.
Общетоксические вещества вызывают отравление всего организма. Это оксид углерода, свинец, ртуть, мышьяк и его соединения, бензол и др.
Зависимость доза-эффект для веществ с общетоксическим
Рис 3.
Раздражающие вещества вызывают раздражение дыхательного тракта ислизистых оболочек человеческого организма. К этим веществам относятся: хлор,аммиак, пары ацетона, оксиды азота, озон и ряд других веществ.
Сенсибилизирующие вещества действуют как аллергены, т.е. приводят к возникновению аллергии у человека. Этим свойством обладают формальдегид, различные нитросоединения, никотинамид, гексахлоран и др. (Сенсибилизация — повышение реактивной чувствительности клеток и тканей человеческого организма.)
Воздействие канцерогенных веществ на организм человека приводит к возникновению и развитию злокачественных опухолей (раковых заболеваний). Канцерогенными являются оксиды хрома, 3,4–бензпирен, бериллий и его соединения, асбест и др. Канцерогены не имеют уровня, ниже которого они были бы безопасны для здоровья, т.е. не обладают порогом действия (беспороговые эффекты).
Рис.4
Мутагенные вещества при воздействии на организм вызывают изменениенаследственной информации. Это радиоактивные вещества, марганец, свинец и т.д.
Среди веществ, влияющих на репродуктивную функцию человеческого организма, следует в первую очередь назвать ртуть, свинец, стирол, марганец, рядрадиоактивных веществ и др.
Характеристика токсичности соединений.
Токсичность химических соединений характеризуется пороговой концентрацией, пределом переносимости и токсической дозой.
Пороговая концентрация – это наименьшее количество вещества, которое при попадании в организм человека может вызвать ощутимый физиологический эффект. В этом случае поражённые ощущают лишь первичные признаки поражения и сохраняют работоспособность.
Предел переносимости - это максимальная концентрация, которую человек может выдержать определённое время без устойчивого поражения. На практике в качестве предела переносимости используется предельно допустимая концентрация (ПДК). Это такая концентрация, которая при постоянном воздействии на не может вызвать через длительный промежуток времени патологических изменений или заболеваний.
Токсическая доза является количественной оценкой токсичности вредных веществ. Различают смертельные и пороговые токсические дозы.
Смертельная токсическая доза (LD) – это такое количество вещества, которое при попадании в организм вызывает смертельный исход с определенной вероятностью. Токсическая доза, вызывающая гибель 100% пораженных, называется абсолютной смертельной токсическая дозой (LD100), а токсическая доза, вызывающая гибель 50% пораженных, называется средней смертельной токсической дозой (LD50).
Пороговая токсическая доза (PD) – это такое количество вещества, которое при попадании в организм вызывает начальные признаки поражения с определенной вероятностью. В практике более широкое применение находит средняя пороговая токсическая доза (PD50), которая вызывает начальные признаки поражения у 50% людей, пораженных токсичным веществом.
Пути попадания в организм человека.
Токсические вещества поступают в организм человека через
- дыхательные пути (ингаляционное проникновение),
- желудочно-кишечный тракт и
- кожу.
Степень отравления зависит от их агрегатного состояния (газообразные и парообразные вещества, жидкие и твердые аэрозоли) и от характера технологического процесса (нагрев вещества, измельчение и др.).
Преобладающее большинство отравлений связано с ингаляционным проникновением в организм вредных веществ, являющимся наиболее опасным, так как большая всасывающая поверхность легочных альвеол, усиленно омываемых кровью, обусловливает очень быстрое и почти беспрепятственное проникновение ядов к важнейшим жизненным центрам.
При поступление токсических веществ через желудочно-кишечный тракт яд попадает через систему воротной вены в печень, где превращается в менее токсические соединения.
Вещества, хорошо растворимые в жирах и липоидах, могут проникать в кровь через неповрежденную кожу.
Накопление в организме.
Токсические вещества в организме распределяются неодинаково, причем некоторые из них способны к накоплению в определенных тканях. Здесь особо можно выделить электролиты, многие из которых весьма быстро исчезают из крови и сосредоточиваются в отдельных органах. Свинец накапливается в основном в костях, марганец — в печени, ртуть — в почках и толстой кишке. Естественно, что особенность распределения ядов может в какой-то мере отражаться и на их дальнейшей судьбе в организме (вступая в круг сложных и многообразных жизненных процессов, токсические вещества подвергаются разнообразным превращениям в ходе реакций окисления, восстановления и гидролитического расщепления; общая направленность этих превращений характеризуется наиболее часто образованием менее ядовитых соединений, хотя в отдельных случаях могут получаться и более токсические продукты (например, формальдегид при окислении метилового спирта)).
Аккумулирование.
Важной особенностью некоторых живых организмов является способность к аккумуляции определенных химических (например, ДДТ) и радиоактивных веществ, то есть к накоплению их в своих телах. Многие водоросли способны повышать концентрацию радиоактивных веществ в своем теле по сравнению со средой в сотни и тысячи раз. Аккумулируют вредные вещества многие рыбы и птицы.
Концентрация вредных веществ в окружающей среде постоянно изменяется во времени, следствием этого является ослабление или усиление их вредного воздействия. Указанное явление получило название интермиттирующего действия.
Следствием аккумулирования вредных веществ может стать накопление вредных веществ путем передачи по пищевым цепям.
Совместное действие.
При совместном воздействии промышленных загрязнений на окружающую среду имеет место явление синергизма, которое заключается в том, что совместное воздействие различных загрязнений оказывается гораздо более вредным, чем если бы они действовали независимо друг от друга. Например, при увеличении концентрации сернистого ангидрида и канцерогенного вещества в атмосфере в 2 раза опасность, которую они представляют, возрастает более чем в 2 раза. Диоксиды серы ослабляют защитный механизм легких и делает их более восприимчивыми к канцерогенам. Никель относительно нетоксичен, но если он попадает в воду "с медистым стоком", то его токсичность возрастает в 10 раз. Возможен и обратный эффект, когда совокупное воздействие на биосферу нескольких загрязнений оказывается менее вредным, чем если бы они действовали порознь. Это явление называется антагонизм.
Основная литература:
Дополнительная литература:
Контрольные вопросы:
1. Что относятся к химически опасным объектам?
2. Классификация вредных веществ?
3. Предел переносимости?
4. Пороговая токсическая доза?
Наиболее распространенными источниками возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного характера являются пожары и взрывы, которые происходят:
- на промышленных объектах;
- на объектах добычи, хранения и переработки легковоспламеняющихся, горючих и взрывчатых веществ;
- на транспорте;
- в шахтах, горных выработках, метрополитенах;
- в зданиях и сооружениях жилого, социально-бытового и культурного назначения.
ПОЖАР – это вышедший из-под контроля процесс горения, уничтожающий материальные ценности и создающий угрозу жизни и здоровью людей.
Основными причинами пожара являются: неисправности в электрических сетях, нарушение технологического режима и мер пожарной безопасности (курение, разведение открытого огня, применение неисправного оборудования и т.п.).
Основными опасными факторами пожара являются тепловое излучение, высокая температура, отравляющее действие дыма (продуктов сгорания: окиси углерода и др.) и снижение видимости при задымлении. Критическими значениями параметров для человека, при длительном воздействии указанных значений опасных факторов пожара, являются:
- температура – 70ºС;
- плотность теплового излучения – 1,26 кВт/м²;
- концентрация окиси углерода – 0,1% объема;
- видимость в зоне задымления – 6-12 м.
В последнее десятилетие от трети до половины всех аварий на производстве связано со взрывами технологических систем и оборудования: реакторы, емкости, трубопроводы и т.п.. Пожары на предприятиях могут возникать также вследствие повреждения электропроводки и машин, находящихся под напряжением, отопительных систем.
Проведенные в США исследования показали, что пожары и взрывы происходят: из-за неисправности электрооборудования - в 23% случаев; курение в неположенном месте - 18%; перегрев вследствие трения в неисправных узлах машин - 10%; перегрев горючих материалов - 8%; контакты с горючими поверхностями за неисправности котлов, печей, дымоходов - 7%; контакты с пламенем, воспаление от пламени водки - 7%; воспаление от горючих частиц (искры) от установок и оборудования для сжигания - 5%; самовозгоранию горючих материалов - 4 %, зажигания материалов при резке и сварке металла - 4%.
Более 63% пожаров в промышленности обусловлено ошибками людей или их некомпетентностью. Когда предприятие сокращает штаты и бюджет аварийных служб, снижается эффективность их функционирования, резко возрастает риск возникновения пожаров и взрывов, а также уровень человеческих и материальных потерь.
ВЗРЫВ – это горение, сопровождающееся освобождением большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени. Взрыв приводит к образованию и распространению со сверхзвуковой скоростью взрывной ударной волны (с избыточным давлением более 5 кПа), оказывающей ударное механическое воздействие на окружающие предметы.
Основными поражающими факторами взрыва являются воздушная ударная волна и осколочные поля, образуемые летящими обломками различного рода объектов, технологического оборудования, взрывных устройств.