Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ объектов транспортной инфраструктуры, содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества .15
1.1. Анализ и характеристика ЧС, возникающих на объектах транспортной инфраструктуры, содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества .15
1.2. Анализ токсичной опасности материалов, используемых в промышленности и на транспорте, при возгорании которых образуются опасные химические вещества .19
1.3. Анализ инженерно-технических особенностей объектов транспортной инфраструктуры, содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества и показателей степени риска пожаров на них 31
Глава 2. Экспериментальные исследования по определению токсичной опасности ингредиентов технологического процесса на объектах транспортной инфраструктуры, содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества .43
2.1. Идентификация токсичной опасности материалов, при возгорании которых выделяются опасные химические вещества 43
2.2. Обоснование выбора методики экспериментальных исследований по определению токсичной опасности ингредиентов технологического процесса объектов транспортной инфраструктуры, содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества .47
2.3. Анализ результатов экспериментальных исследований по определению токсичной опасности ингредиентов технологического процесса и транспортировки при возгорании 62
Глава 3. Разработка методики прогнозирования и оценки риска токсикологического воздействия при пожарах на объектах транспортной инфраструктуры, содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества 75
3.1. Анализ методик прогнозирования аварийных ситуаций на объектах транспортной инфраструктуры, связанных с выбросом опасных химических веществ .75
3.2. Разработка методики прогнозирования и оценки риска токсикологического воздействия при пожарах на объектах транспортной инфраструктуры, содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества .78
3.3. Программная реализация расчета концентрации вредного вещества и риска токсикологического воздействия пожароопасных объектов транспортной инфраструктуры, содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества 93
Глава 4. Определение риска токсикологического воздействия объектов транспортной инфраструктуры Филиала ЗАО Фирма «Август» «Вурнарский завод смесевых препаратов», содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества ... 102
4.1. Обоснование вероятных (расчетных) ситуационных сценариев возникновения и развития пожаров на объектах транспортной инфраструктуры Филиала ЗАО Фирма «Август» «Вурнарский завод смесевых препаратов», содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества 102
4.2. Определение зоны химического заражения от объектов транспортной инфраструктуры Филиала ЗАО Фирма «Август» «Вурнарский завод смесевых препаратов», содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества 112
4 4.3. Рекомендации по предотвращению пожаров и снижению рисков токсикологического воздействия на персонал, население и личный состав ГПС МЧС России, принимающий участие в ликвидации последствий при пожарах на объектах транспортной инфраструктуры Филиала ЗАО Фирма «Август» «Вурнарский завод смесевых препаратов», содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества .123
Заключение .128
Литература 129
- Анализ токсичной опасности материалов, используемых в промышленности и на транспорте, при возгорании которых образуются опасные химические вещества
- Обоснование выбора методики экспериментальных исследований по определению токсичной опасности ингредиентов технологического процесса объектов транспортной инфраструктуры, содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества
- Разработка методики прогнозирования и оценки риска токсикологического воздействия при пожарах на объектах транспортной инфраструктуры, содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества
- Определение зоны химического заражения от объектов транспортной инфраструктуры Филиала ЗАО Фирма «Август» «Вурнарский завод смесевых препаратов», содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества
Анализ токсичной опасности материалов, используемых в промышленности и на транспорте, при возгорании которых образуются опасные химические вещества
В настоящее время также отмечается рост числа пожаров, которые сопряжены со значительными человеческими жертвами и крупными экономическими потерями. Ежегодно на территории Российской Федерации возникает свыше 150 тыс. пожаров, сопровождающихся опасными последствиями для жизнедеятельности человека и окружающей среды.
Крупная химическая аварий последних лет произошла на химкомбинате «Азот» в г.Ионава (Литва) в 1989 году от возникшего пожара на территории завода произошло возгорание склада с нитрофоской, ее термическое разложение с выделением ядовитых газов. Глубина распространения зараженного воздуха достигала 30 км и только благоприятные метеорологические условия не привели к поражению людей, т.к. облако зараженного воздуха прошло по незаселенным районам.
Среди наиболее крупных пожаров последних лет в мире можно отметить, крупнейший по числу жертв пожар на территории Российской Федерации, произошедший в декабре 2009 года в ночном клубе «Хромая лошадь» в г.Пермь, и повлёкший гибель 156 человек. По основной версии, пожар был вызван неосторожным применением пиротехники в клубе. Быстрому распространению огня способствовали использованный вопреки строительным нормам пенопласт, пластиковая отделка стен, а также скопившаяся на потолке пыль. Кроме того, горящая пластмасса начала выделять высокотоксичный дым, содержавший синильную кислоту. По заключению следствия жертвы пожара погибли преимущественно из-за отравления угарным газом и продуктами горения.
Особую опасность представляют аварии на железнодорожном транспорте сопровождающиеся возгоранием, так в мае 1996 года в районе разъезда железнодорожной магистрали Мыслец Чувашской Республики произошло крушение грузового поезда. Поезд состоял из 75 товарных вагонов, из них 24 вагона в результате аварии сошли с рельсов и загорелись, среди сошедших вагонов оказались цистерны с фенолом. Авария сопровождалась сильным пожаром: горело дизельное топливо, фенол, полиэтилен, затем загорелся лесной массив, прилегающий к железнодорожному полотну, в связи с чем возникла угроза крупного лесного пожара и возгорания близлежащих населенных пунктов. В результате произошло химическое загрязнение фенолом почвы, воздуха, речки Мыслец, нарушена экологическая обстановка в районе аварии и прилегающей территории. На время ликвидации последствий аварии 5900 жителей были эвакуированы.
В феврале 2014 года в Кировской области на станции Поздино участка Киров-Яр произошёл сход 32 вагонов с газовым конденсатом, из них 12 загорелись. В результате пожара сгорели нежилой дом и хозяйственная постройка, обгорели 32 вагона, около 40 частных гаражей, обрешетка крыши над железобетонным перекрытием здания транспортного склада ОАО «БКК», в 15 окнах здания предприятия лопнули стекла и закоптились рамы, пассажирских поездов были задержаны и пущены в обход через Ижевск, Казань, Арзамас. Принимались меры по эвакуации населения из зоны загрязнения продуктами горения, в результате пожара.
В современных условиях пожара организм человека, как правило, подвергается комбинированному воздействию ряда опасных факторов, к которым относятся: токсичные продукты горения, повышенная температура, раскаленные газы, раздражающее действие дыма, обеднение воздушной среды кислородом и др.
Среди опасных факторов пожара наибольшее поражающее действие на человека оказывают токсичные продукты горения, которые в основном и обусловливают наступление смертельного исхода.
Как известно, вероятность отравления людей при пожарах значительно возросла в связи с внедрением в строительстве и быту полимерных материалов, горение которых видоизменяет газовый состав среды пожара. В продуктах горения полимерных материалов содержится ряд токсичных соединений, обладающих высокой биологической активностью, к которым относятся: оксид углерода, цианистый водород, хлористый водород, оксиды азота, акролеин, ацетонитрил и др. [64].
Подавляющее число пожаров происходит в замкнутых пространствах, где наряду с традиционными материалами (древесина, гипсокартон и др.) широко используют различные полимерные материалы, выделяющие при термическом разложении высокотоксичные вещества (угарный газ, синильная кислота и цианиды, соединения хлора и др.).
Угроза отравлений при пожарах постоянно возрастает из-за расширения номенклатуры и масштабов применения полимерных материалов [6, 19].
Смеси летучих веществ, которые выделяются при горении этих материалов, сложны по составу и неоднородны по агрегатному состоянию компонентов. В состав смесей входят чрезвычайно токсичные соединения. Опасное для здоровья и жизни людей токсичное действие продуктов горения вблизи очага пожара усугубляется влиянием повышенной температуры газовой среды и пониженным содержанием в ней кислорода.
Интенсивное образование и быстрое распространение токсичных газов по помещениям и путям эвакуации происходит уже в начальной стадии пожара. Токсичные газы представляют серьезную опасность даже при кратковременном вдыхании [5].
Обоснование выбора методики экспериментальных исследований по определению токсичной опасности ингредиентов технологического процесса объектов транспортной инфраструктуры, содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества
Оценка опасности по расширенной схеме обязательна во всех случаях, когда возможно контактное, ингаляционное, пероральное или комплексное действие на здоровье человека.
Первые эксперименты по исследованию опасных для людей факторов пожара были проведены в помещении, на сравнительно небольшой площади сжигались корд, угары текстильной промышленности, обрезки пиломатериалов, дизельное топливо. Опыты показали, что несмотря на небольшую площадь горения по сравнению с объемом помещения, в первые минуты пожара в помещении достигалась высокая температура.
Поэтому большинство работ по изучению стадий развития пожара было связано с изучением полей температур. Это объяснялось тем, что до последнего времени господствовала точка зрения о том, что температура - главный опасный фактор и другими факторами можно пренебречь, она же является одним из определяющих параметров выгорания материалов, при возгорании которых образуются ОХВ.
Однако в настоящее время исследования причин гибели людей на пожарах показали, что не редко, особенно при горении синтетических материалов, причиной гибели людей являлось их отравление токсичными продуктами горения.
Комплексные исследования проводились Матюшиным А.В., Ландышевым Н.В. и Кривошеевым И.Н., были обобщены данные по полям температур и концентраций токсичных продуктов горения [11].
Лабораторные методы определения токсичности продуктов горения различных веществ и материалов в России и других странах основываются главным образом на использовании нескольких способов [42, 48, 77]. По одному из них определяют максимальный индекс токсичности, под которым понимают сумму отношений концентраций газообразных веществ в 1 м3 воздуха, образующихся при сгорании 1 г материала, к концентрации этих веществ, способных вызвать гибель людей при экспозиции в течение 30 минут. По другому способу предлагается классифицировать материалы по периоду времени, необходимого для проявления вредного действия выделившихся токсичных соединений на живые организмы. По так называемому интегральному токсикометрическому показателю, классифицируют по массе материала, при выгорании которого в затравочной камере создаются концентрации токсичных соединений, вызывающих гибель 50% животных.
Поведение различных материалов в условиях реального пожара, их влияние на процесс его развития и образование ОХВ в настоящее время практически не изучены. Отсутствие соответствующих данных натурных опытов не позволяло убедительно обосновать условия химической опасности материалов, при возгорании которых образуются ОХВ, проверить адекватность полученных результатов и установить корреляционные соотношения, разработать надежные противопожарные требования по применению. Поэтому экспериментальное изучение поведения материалов, при возгорании которых образуются ОХВ в условиях реального пожара имело очень важное значение.
Особенности экспериментального определения показателя токсичной опасности позволили раскрыть сложный характер проблемы, подготовить методическую базу для ее дальнейшей разработки, провести испытания материалов различного назначения, химического состава, горючести, плотности. При этом были изучены два подхода к определению токсичности продуктов горения в условиях лабораторных испытаний материалов. Один из них представляет биологическую оценку (токсикометрию) продуктов горения, дополняемую, как правило, газовым анализом среды, воздействующей на подопытных животных. Другой подход заключается в расчетном определении ожидаемого токсического эффекта или индекса токсичности, исходя из данных, полученных при инструментальных измерениях концентраций газов, выделяющихся при термоокислительном разложении или пламенном горении материалов. Отличаются они разнообразием предложений по методам испытаний материалов и по оценке токсичности продуктов горения. Анализ предложений выявил значительные различия в моделях пожаров, воспроизводимых в лабораторных испытаниях, биологических моделях, принципах и критериях оценки. Тем не менее, достигнутый уровень разработок был признан в ряде стран достаточным для их стандартизации. В частности, в России такого рода разработки были включены в ГОСТ 12.1.044-84, а позднее в ГОСТ 12.1.044-89 [10].
В настоящее время наиболее известным зарубежным стандартизованным статическим методом по определению токсической опасности продуктов горения является американский национальный стандарт ASTM Е 1678-96 [88].
Международный стандарт ISO 13344 [98] в отличие от ASTM Е 1678 не дает детализированного изложения методики проведения испытаний и используемого оборудования.
Сущность отечественного метода экспериментального определения показателя токсичности продуктов горения полимерных материалов по ГОСТ 12.1.044-89 [10] заключается в установлении при испытаниях количественных значений зависимости летального эффекта от массы образца материала, отнесенной к единице объема замкнутого пространства. При испытаниях определяется удельный выход СО и СО2 и контролируется содержание О2. С учетом химической природы материала возможно дополнительное определение и других токсичных соединений, например HCl, HCN и т.д. Для оценки вклада оксида углерода в токсический эффект продуктов горения измеряют содержание карбоксигемоглобина в крови подопытных животных.
Разработка методики прогнозирования и оценки риска токсикологического воздействия при пожарах на объектах транспортной инфраструктуры, содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества
В общем случае предприятие по производству средств защиты растений состоит из объектов технологического процесса, объектов хранения готовой продукции и транспортной инфраструктуры.
В аварийной ситуации (возгорание, пожар) ингредиенты технологического процесса производства средств защиты растений, являются источниками выделения высокотоксичных продуктов их термоокислительной деструкции, состав которых зависит от элементного состава и особенностей термолиза [43].
Решающее значение для развития транспортной инфраструктуры, наряду с требованием минимизации риска токсикологического воздействия пожароопасных объектов транспортной инфраструктуры, содержащих и транспортирующих материалы, при возгорании которых образуются ОХВ, имеет обеспечение химической безопасности населения и окружающей среды. Внедрение системы оценок риска неблагоприятных последствий имеет исключительное значение для выбора стратегии развития отрасли и регионов России в целом.
Результаты анализа и оценки риска токсикологического воздействия на объектах транспортной инфраструктуры Филиала ЗАО Фирма «Август» 103 «Вурнарский завод смесевых препаратов», выраженные в сопоставимых единицах, позволяют: - дать соответствующие рекомендации по предотвращению пожаров и снижению рисков токсикологического воздействия персонала, населения и личного состава ГПС МЧС России, принимающих участие в ликвидации последствий при пожарах; - уточнить план локализации и ликвидации аварийных ситуаций; - осуществить выбор управленческого решения; - уточнить планы экстренной эвакуации персонала и населения.
В процессе диссертационного исследования установлено, что для объектов транспортной инфраструктуры Филиала ЗАО Фирма «Август» «Вурнарский завод смесевых препаратов» в расчетно-пояснительной записке к паспорту безопасности предприятия проводился только анализ пожарного риска по методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах [61].
Согласно методике, оценку пожарного риска проводят на основе расчета воздействия на людей поражающих факторов пожара, основанного на сопоставлении расчетного времени эвакуации людей и времени наступления критического значения наиболее опасного фактора пожара, и принятых мер по снижению частоты их возникновения и последствий.
Идентификация опасностей реализована на основе проведения анализа основных и вспомогательных пожароопасных технологических процессов на объекте, объемно-планировочных решений зданий и сооружений, объектов транспортной инфраструктуры, компоновочных решений и конструктивных особенностей оборудования, определения количества людей, единовременно находящихся на территории объекта и вблизи него.
В перечне аварийных ситуаций применительно к каждому участку, технологической установке, зданию и сооружению предприятия, объекту транспортной инфраструктуры выделяются группы аварийных ситуаций, которым соответствуют одинаковые модели возникновения и развития аварии. 104 Для построения множества сценариев возникновения и развития аварийных ситуаций и аварий использовался метод логических деревьев событий. Сценарий возникновения и развития аварийной ситуации и аварии на логическом дереве отражает последовательность событий от исходного до конечного события - ветвь дерева событий. При построении логического дерева событий уточнены: - условная вероятность реализации различных событий и перехода аварии в различную стадию развития; - вероятность срабатывания соответствующих средств предотвращения или локализации аварии; - вероятность поражения людей, технологического оборудования в результате воздействия на них опасных факторов пожара материалов, при горении которых выделяются ОХВ.
Значение частоты возникновения отдельного события или сценария рассчитано путем умножения частоты возникновения инициирующего события на условную вероятность развития аварии по конкретному сценарию: воспламенение материала —» пожар —» термическое поражение персонала, оборудования - интоксикация персонала.
При этом частота наиболее опасного сценария развития чрезвычайной ситуации составляет 4,05 10-8 год-1, вероятного сценария развития чрезвычайной ситуации составляет 6,88 10-6 год1 [72]. Для построения зон химического заражения рассматривался один из опасных факторов пожара (концентрация ОХВ).
Рассматривая «дерево событий» при возникновении чрезвычайных ситуаций на примере объектов транспортной инфраструктуры Филиала ЗАО Фирма «Август» «Вурнарский завод смесевых препаратов» [72], приходим к выводу, что критерии приемлемого риска указанные в паспорте безопасности предприятия отражены не в полном объеме и требуют доработки в связи с отсутствием сценария возникновения опасности токсикологического поражения.
Для оценки риска токсикологического воздействия установлено максимальное значение концентрации вредного вещества, которое и определяло параметры распространения химического заражения.
По результатам анализа токсикологического воздействия пожароопасных объектов производства и транспортировки средств защиты растений Филиала ЗАО Фирма «Август» «Вурнарский завод смесевых препаратов» содержащих материалы, при возгорании которых образуются ОХВ, сценарии возможных ситуаций развития пожара представлены в таблице 4.1, в ходе диссертационного исследования было рассмотрено «дерево событий» представленное на рисунке 4.1. Приемлемые пожарные риски для объектов Филиала ЗАО Фирма «Август» «Вурнарский завод смесевых препаратов» были определены на основе критериев [78]:- норм и правил промышленной безопасности; - сведений о произошедших авариях, инцидентах и их последствиях; - опыта практической деятельности; - социально-экономической выгоды от эксплуатации рассматриваемых объектов.
Определение зоны химического заражения от объектов транспортной инфраструктуры Филиала ЗАО Фирма «Август» «Вурнарский завод смесевых препаратов», содержащих материалы, при возгорании которых образуются опасные химические вещества
С целью уменьшения риска токсикологического поражения на объектах транспортной инфраструктуры предприятия по производству средств защиты растений Филиала ЗАО Фирма «Август» «Вурнарский завод смесевых препаратов», как видно из рисунков 4.5 – 4.7, рекомендуется включить в состав проектной и эксплуатационной документации сведения, направленные на уменьшение риска аварий: по используемым материалам; по устройству противопожарных преград; по оснащению системой автоматической пожарной сигнализации; по устройству молниезащиты зданий; по системе оповещения и связи.
Следует отметить, что в условиях теплового воздействия выделение токсичных продуктов горения, дыма и тепла происходит главным образом после воспламенения. Поэтому необходимо учитывать, что критическая для человека ситуация в фиксированном объеме пространства может возникнуть при пожаре в течение одной минуты после воспламенения.
Места расположения ППУ, основных и дополнительных сил и средств ликвидации ЧС следует размещать согласно «Методическим рекомендациям по оборудованию и функционированию ППУ территориальных органов МЧС России» от 14.06.2013г. № 2-4-87-7-14, на территориях неподверженных возможным токсикологическим воздействиям вредных продуктов горения, образующихся при горении средств защиты растений с учетом метеорологических условий, скорости и направления ветра.
Для уменьшения риска токсикологического воздействия пожароопасных объектов, а также их последствий необходимо: - проводить профилактическую и плановую работу по выявлению дефектов оборудования; - осуществлять контроль за комплексом мероприятий по повышению технологической дисциплины; - поддерживать в исправности и постоянной готовности средства пожарной сигнализации и систему пожаротушения; - обеспечить надежность системы оповещения персонала и населения о возникновении пожара; - регулярно проводить профессиональное обучение и подготовку работников к действиям по предупреждению и ликвидации последствий аварийных ситуаций. В данных мероприятиях необходимо учитывать возможное токсикологическое воздействие и глубину распространения ОХВ с учетом метеоусловий и типа местности, на которой происходит пожар, для выбора более эффективной и безопасной тактики его тушения.
Согласно представленным расчетам для предотвращения образования токсичных паровоздушных смесей на объектах транспортной инфраструктуры необходимо предусмотреть: - спринклерную систему пожаротушения в транспортных терминалах; - обеспечение самоспасателями населения селитебной территории населенного пункта, попадающего в зону возможного химического заражения; - оснащение производственных цехов приборами эмиссионного контроля дымовых газов, и системами постоянного газового мониторинга рабочих зон. - тушение пожара с использованием огнетушащих растворов хлористого магния (бишофита), диаммонийфосфата, воздушно-механической пены (сульфанола); - при загрузке (выгрузке) железнодорожных вагонов с ингредиентами технологического процесса производства средств защиты растений, должна быть обеспечена возможность оперативной постановки отсекающих водяных завес на случай возгорания, путем оборудования стационарными или 125 передвижными лафетными установками пожаротушения, как на терминале разгрузки, так и для прикрытия технологических проемов складских терминалов; - уменьшение объемов хранящихся и транспортируемых веществ в терминалах 139А, 171А с учетом укладки, до показателей приемлемого риска, до 20 т; - укомплектованность аптечки первой помощи специальным средством экстренной помощи и профилактики, позволяющим легче переносить токсикологическое воздействие при пожаре, ацизолом; - уточнение санитарно-защитной зоны предприятия в пределах 600 м (таблица 4.3); - оснащение личного состава аварийно-спасательного формирования объекта теплоотражающими костюмами (ТК-800, ТОК-200), СИЗОД и газоизмерительными портативными приборами; - страхование гражданской ответственности организации, эксплуатирующей опасные производственные объекты, за причинение вреда жизни, здоровью или имуществу третьих лиц и природной среде; - установку программно-технического комплекса СМИС, для осуществления мониторинга технологических процессов и передачи информации об их состоянии по каналам связи в ДДС объекта, а также для передачи информации о прогнозе и факте возникновения чрезвычайных ситуаций, в том числе вызванных террористическими актами, в ЕДДС.
Разработчикам новых ингредиентов технологического процесса и средств защиты растений нужно снижать их воспламеняемость, способность выделять дым и токсичные продукты горения.
В целях минимизации последствий аварийных ситуаций, хранение средств защиты растений должно осуществляться в специальных закрытых помещениях (складах), емкостях (хранилищах) или упакованными в мягкие контейнеры из термостойкого материала, на открытых площадках с твердым покрытием и под навесом. При хранении необходимо обеспечить сохранность средств защиты растений, учитывать их физико-химические свойства и необходимость их раздельного хранения с 2, 4 – Д кислотой технической, чтобы исключить риск нанесения ущерба окружающей среде, в случае пожара.
Для этого необходимо усиление противопожарного контроля, установка автоматического повышенного номера вызова на данный объект. В случае возгорания необходимо принимать экстренные меры по эвакуации из помещений, вызвать силы и средства по повышенному номеру вызова, тушение пожара в непригодной для дыхания среде производить только с подветренной стороны, в изолирующих средствах индивидуальной защиты органов дыхания. Не давать пожару распространиться по большой площади, осуществлять интенсивное охлаждение вагонов железнодорожного транспорта до их расцепки. Для ведения работ в непригодной для дыхания среде необходимо руководствоваться Приказом МЧС России от 09.01.2013г. №3. В условиях ограниченных временных и материальных ресурсов для выявления приоритетов при выработке управленческих и организационно распорядительных решений при проведении декларирования и паспортизации транспортных объектов целесообразно использовать разработанное программное обеспечение для ЭВМ «Программа расчета концентрации вредного вещества и оценки возможности возникновения химического заражения на объектах, содержащих материалы, при возгорании которых образуются ОХВ».
Отмеченные вопросы заслуживают пристального внимания со стороны ученых и специалистов, а также органов управления, надзора и контроля МЧС России. Дальнейшее проведение теоретических исследований и выработка необходимых практических рекомендаций по разработке и использованию упрощенных методик оперативного прогнозирования последствий пожаров с учетом различного рода сценариев, позволяет дополнить существующий арсенал методик прогнозирования токсикологического воздействия, на основе которых осуществляется практическая деятельность по планированию, разработке нормативных документов, организации и расчету сил и средств по обеспечению химической безопасности населения Российской Федерации.