Определение эквивалентного количества химического вещества

Для упрощения расчетов глубин зон заражения вводится понятие «эквивалентное количество АХОВ», под которым понимается такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной степени вертикальной устойчивости воздуха количеством данного АХОВ, перешедшим в первичное (вторичное) облако.

1.2.1. Определение эквивалентного количества химического вещества

по первичному облаку

Эквивалентное количество АХОВ (т) по первичному облаку определяется по формуле:

(2)

где Q _Э1 – эквивалентное количество АХОВ в первичном облаке, т; K ₁ – коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ, определяется по таблице 1; K ₃ – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы (ПД) хлора к пороговой токсодозе (ПД) другого АХОВ, определяется по таблице 1; K ₅ – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха (при инверсии – 1,0; при изотермии – 0,23; при конвекции – 0,08); K ₇ – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха, определяется по таблице 1 (значение берется в числителе); Q ₀ – количество выброшенного (разлившегося) при аварии АХОВ, т.

В отсутствии данных о состоянии атмосферы степень ее устойчивости определяют по таблице 3.

Таблица 2

Значения коэффициента К ₄ в зависимости от скорости ветра

Скорость ветра
К4		1,33	1,67		2,34	2,67		3,34	3,67		5,68

Таблица 3

Таблица для определения степени вертикальной устойчивости воздуха

Скорость ветра по прогнозу, м/с	Ночь	Утро	День	Вечер
ясно, перем. облачн.	сплошная облачн.	ясно, перем. облачн.	сплошная облачн.	ясно, перем. облачн.	сплошная облачн.	ясно, перем. облачн.	сплошная облачн.
<2	ин	из	из (ин)	из	к (из)	из	ин	из
2–4	ин	из	из (ин)	из	к (из)	из	из (ин)	из
>4	из	из	из	из	из	из	из	из

Примечания: 1. «Из» – изотермия, «ин» – инверсия, «к» – конвекция, буквы в скобках – при снежном покрове. 2. «Утро» – период времени, равный двум часам после восхода солнца, «вечер» – равный двум часам после захода солнца. Промежутки времени между «утром» и «вечером» и между «вечером» и «утром" – соответственно, «день» и «ночь».

1.2.2. Определение эквивалентного количества химического вещества

по вторичному облаку

Эквивалентное количество АХОВ по вторичному облаку рассчитывается по формуле:

(3)

где K ₁, К ₂, K ₃, K ₇ – определяются из таблицы 1; (значение К₇ берется в знаменателе); К ₄, h, d – см. формулу (1); К ₅, Q₀ – см. формулу (2); К ₆ – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после аварии Т _ав, час.

Таблица 1

Характеристики опасных химических веществ и вспомогательные коэффициенты для определения

глубин зон заражения

№ п/п	Наименование АХОВ	Плотность, т/м3	Темпе-ратура кипения, 0С	Порого-вая ток- содоза, мгּмин/л	Значения вспомогательных коэффициентов
К 1	К 2	К 3	К 7
газ	жидкость	для -40 0С	для -20 0С	для 0 0С	для 20 0С	для 40 0С
	Акролеин	–	0,839	52,7	0,2*		0,013	0,75	0,1	0,2	0,4		2,2
	Аммиак: хранение под давлением изотермическое хранение	0,0008   –	0,681   0,681	-33,42   -33,42		0,18   0,01	0,025   0,025	0,004   0,04	0 0,9 0 0,9	0,3 1	0,6 1	1 1	1,4 1
	Ацетонитрил	–	0,786	81,6	21,8**		0,004	0,28	0,02	0,1	0,3		2,6
	Ацетонциан- гидрин	–	0,932		1,9**		0,002	0,316			0,3		1,5
	Водород мышьяковистый	0,0035	1,64	-62,47	0,2**	0,17	0,054	0,857	0,3	0,5	0,8	1	1,2
	Водород фтористый	–	0,989	19,52			0,028	0,15	0,1	0,2	0,5
	Водород хлористый	0,0016	1,191	85,1		0,28	0,037	0,3	0,84	0,6	0,8	1	1,2
	Водород бромистый	0,0036	1,49	-66-77	2,4*	0,13	0,055		0,2	0,5	0,8	1	1,2
	Водород цианистый	–	0,687	25,7	0,2		0,026				0,4		1,3
	Диметиламин	0,002	0,68	6,9	1,2*	0,06	0,041	0,5	0 0,1	0 0,3	0 0,8	1	2,5
	Метиламин	0,0014	0,699	–6,5	1,2*	0,13	0,034	0,5	0 0,3	0 0,7	0,5	1	1,2
	Метил бромистый	–	1,732	3,6	1,2	0,04	0,039	0,5	0 0,2	0 0,4	0 0,9	1	2,3
	Метил хлористый	0,023	0,983	–23,76	10,8**	0,125	0,044	0,056	0 0,5	0,1	0,6	1	1,5
	Метилакрилат	–	0,953	80,2	6*		0,005	0,025	0,1	0,2	0,4		3,1
	Метил-меркаптан	–	0,867	5,95	1,7**	0,06	0,043	0,353	0 0,1	0 0,3	0 0,8	1	2,4
	Нитрил акриловой кислоты	–	0,806	77,3	0,75		0,007	0,08	0,04,	0,1	0,4		2,4
	Оксиды азота	–	1,491		1,5		0,04	0,4			0,4
	Оксиды этилена	–	0,882	10,7	2,2**	0,05	0,041	0,27	0 0,1	0 0,3	0,5 0,7	1	3,2
	Сернистый ангидрид	0,0029	1,462	–10,1	1,8	0,11	0,049	0,333	0 0,2	0 0,5	0,3	1	1,7
	Сероводород	0,0015	0,964	–60,35	16,1	0,27	0,042	0,036	0,3	0,5	0,8	1	1,2
	Сероуглерод	–	1,263	46,2			0,021	0,013	0,1	0,2	0,4		2,1
	Соляная кислота (концентриров.)	–	1,198	–			0,021	0,3		0,1	0,3		1,6
	Триметиламин	–	0,671	2,9	6*	0,07	0,047	0,1	0 0,1	0 0,4	0,5 0,9	1	2,2
	Формальдегид	–	0,815	-19	0,6*	0,19	0,034		0 0,4	0	0,5	1	1,5
	Фостан	0,0035	1,432	8,2	0,6	0,05	0,061		0 0,1	0 0,3	0,5 0,7	1	2,7
	Фтор	0,0017	1,512	188,2	0,2*	0,95	0,038		0,7	0,8	0,9	1	1,1
	Фосфор треххлористый	–	1,57	75,3			0,01	0,2	0,1	0,2	0,4		2,3
	Хлор	0,0032	1,558	–34,1	0,6	0,18	0,052		0 0,9	0,3	0,6	1	1,4
	Хлорпикрин	–	1,658	112,3	0,02		0,002		0,03	0,1	0,3		2,9
	Хлорциан	0,0021	1,22	12,6	0,75	0,04	0,048	0,8	0	0	0 0,6	1	3,9
	Этиленимин	–	0,838		4,8		0,009	0,125	0,05	0,1	0,4		2,2
	Этиленсульфид	–	1,005		0,1*		0,013		0,05	0,1	0,4		2,2
	Этиленмеркаптан	–	0,839		2,2*		0,028	0,27	0,1	0,2	0,5		1,7

Примечания. 1. Плотности газообразных АХОВ в графе 3 приведены для атмосферного давления; при давлении в резервуаре, отличном от атмосферного, плотности газообразных АХОВ определяются путем умножения данных графы 3 на значения давления в кгс/см².

2. В графах 10-14 в числителе значения К ₇ для первичного, в знаменателе – для вторичного облака.

3. В графе 6 численные значения токсодоз, помеченные звездочками, определены ориентировочно расчетом по соотношению

_З,

где П – токсодоза, мг ^. мин/л; ПДК_Р.З – ПДК в воздухе рабочей зоны по ГОСТ 12.1.005-88, мг/л; К = 5 – для раздражающих газов (помечены *); К = 9 –для всех прочих ядов (помечены **).

4. Значение К ₁ для изотермического хранения аммиака приведено для случая разливов (выбросов) в поддон.

Значение коэффициента К₆ определяется после расчета времени испарения пролива АХОВ:

(4)

где Т _ав – время, на которое определяется действие источника ЧС.

1.3. Определение глубины зоны заражения

Под глубиной зоны заражения понимается расстояние от источника химического заражения до внешней границы зонызаражения АХОВ, определенной пороговой токсодозой при ингаляционном воздействии на организм человека.

Определение глубины зоны заражения как по первичному, так и по вторичному облаку ведется с помощью таблицы 4. Исходными данными при этом служат:

– способ хранения сжиженного хлора в емкости;

– количество хлора, перешедшего из резервуара в окружающую среду;

– характер разлива сжиженного хлора на подстилающей поверхности (свободно, в поддон или обваловку);

– метеорологические условия: степень вертикальной устойчивости воздуха (инверсия, изотермия или конвекция), скорость приземного ветра по данным прогноза и температура окружающего воздуха.

В зависимости от полученного по формулам (2) и (3) эквивалентного количества вещества и скорости ветра по таблице 4 определяют глубины заражения первичным Г₁ и (или) вторичным Г₂ облаком АХОВ.

Так как сжиженные газы образуют при аварии первичное и вторичное облако, то полная глубина зоны заражения на время испарения или время, прошедшее после аварии, определяется по формуле:

(4)

Предельное значение глубины переноса зараженного воздуха АХОВ определяется по формуле:

(5)

где Т _ав – время, прошедшее после начала аварии, ч; V _П – скорость переноса зараженного воздуха, км/ч, определяется по таблице 5.

Итогом определения глубины заражения является определение расчетной глубины зоны заражения в зависимости от агрегатного состояния:

– для АХОВ, хранящихся в газообразном состоянии, за Г_РАСЧ принимается меньшее из значений Г₁ и Г_ПРЕД;

– для АХОВ, хранящихся в жидком состоянии, за Г_РАСЧ принимается меньшее из значений Г₂ и Г_ПРЕД;

– для сжиженных газов Г_РАСЧ определяется следующим образом:

если, Г_П > Г_ПРЕД, то Г_РАСЧ = Г_ПРЕД;

если, Г_П < Г_ПРЕД, то Г_РАСЧ = Г_П. (6)

В случае распространения зараженного воздуха на закрытой местности Г_РАСЧ уменьшается в три раза.

1.4. Определение площадей зоны заражения

Определяют площадь зоны возможного и фактического заражения. Площадь зоны возможного заражения — площадь территории, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра может перемещаться облако зараженного воздуха. Площадь зоны фактического заражения — площадь территории, приземный слой воздуха на которой заражен парами (аэрозолем) ядовитого вещества в опасных для жизни или здоровья людей пределах. Зону возможного заражения рассматривают как сектор неопределенности, внутри которой находится фактическая (реальная) зона заражения. Данный сектор характеризует территорию, на которой должны приниматься меры по обеспечению безопасности производственного персонала химически опасного объекта (ХОО) и населения.

Таблица 5

Скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч

Состояние приземного слоя воздуха

Скорость ветра по данным прогноза, м/с

Инверсия

Изотермия

Конвекция

1.4.1. Площадь возможного заражения

Площадь возможного заражения определяется по формуле:

(7)

где S _В – площадь зоны возможного заражения, км²; Г_расч – расчетная глубина зоны заражения, км; φ – угол сектора вероятного изменения направления ветра, град, определяемый в зависимости от скорости ветра по таблице 6.

Таблица 6

Угловые размеры зоны возможного заражения АХОВ

Скорость ветра, м/с	<0,5	0,6-1,0	1,1-2	>2
φ, град

Таблица 4

Глубины зон возможного заражения АХОВ в зависимости от эквивалентного количества вещества

в первичном и (или) вторичном облаке и скорости ветра

Скорость ветра, м/с	Эквивалентное количество АХОВ, т
0,01	0,05	0,1	0,5
Глубина возможного заражения
	0,38	0,85	1,25	3,16	4,75	9,18	12,53	19,20	29,56	38,13	52,67	65,23	81,91
	0,26	0,59	0,84	1,92	2,84	5,35	7,20	10,83	16,44	21,02	28,73	35,35	44,09	87,79
	0,22	0,48	0,68	1,53	2,17	3,96	5,34	7,96	11,94	15,18	20,59	25,21	31,30	61,47	84,50
	0,19	0,42	0,59	1,38	1,88	3,28	4,36	6,46	9,62	12,18	16,43	20,05	24,80	48,18	65,92
	0,17	0,38	0,53	1,19	1,68	2,19	3,75	5,53	8,19	10,33	13,88	16,89	20,82	40,11	64,67	83,6
	0,15	0,34	0,48	1,09	1,53	2,66	3,43	4,88	7,20	9,06	12,14	14,79	18,13	34,67	47,09	71,7
	0,14	0,32	0,45	1,00	1,42	2,46	3,17	4,49	6,48	8,14	10,87	13,17	16,17	30,736	41,60	63,1
	0,13	0,30	0,42	0,94	1,33	2,30	2,97	4,20	5,92	7,42	9,90	11,98	14,68	27,75	37,50	56,7
	0,12	0,28	0,40	0,88	1,25	2,17	2,80	3,96	5,60	6,86	9,12	11,03	13,50	25,39	34,20	51,6
	0,12	0,26	0,38	0,84	1,19	2,06	2,66	3,76	5,31	5,50	8,50	10,23	12,54	23,49	31,60	47,5
	0,11	0,25	0,36	0,80	1,13	1,96	2,53	3,58	5,06	6,20	8,01	9,61	11,74	21,91	29,40	44,1
	0,11	0,24	0,34	0,76	1,08	1,88	2,42	3,43	4,85	5,94	7,67	9,07	11,06	20,58	27,60	41,3
	0,10	0,23	0,33	0,74	1,04	1,80	2,37	3,29	4,66	5,70	7,37	8,72	10,48	19,45	26,00	38,9
	0,10	0,22	0,32	0,71	1,00	1,74	2,24	3,17	4,49	5,50	7,10	8,40	10,04	18,46	24,60	36,8
	0,10	0,22	0,31	0,69	0,97	1,68	2,17	3,07	4,34	5,31	6,86	8,11	9,70	17,60	23,50	34,9

1.4.2. Площадь зоны фактического заражения

Площадь зоны фактического заражения определяется по формуле:

(8)

где S _Ф – площадь зоны фактического заражения устойчивости воздуха, км²; К ₈ – коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости атмосферы (0,081 – для инверсии; 0,133 – для изотермии; 0,235 – для конвекции);

Г_РАСЧ – расчетная глубина зоны заражения, км; Т _АВ – время, прошедшее после аварии, ч.

Для определения максимальной площади зоны фактического заражения вместо Т _АВ подставить значение Т _ИСП (в любом случае при Т _АВ > Т _ИСП, следует подставить значение Т _ИСП).

Зона фактического заражения имеет форму эллипса, большая ось которого равна расчетной глубине зоны заражения, а малая зависит от площади фактического заражения и определяется по формуле:

(9)

где а – ширина зоны фактического заражения, км; S _Ф – фактическая площадь зоны заражения, км²; Г_РАСЧ – глубина зоны заражения, км.

1.5. Порядок нанесения зон заражения на карту и схему

Зона возможного заражения облаком АХОВ на картах (схемах) ограничена окружностью, полуокружностью или сектором, имеющими угловые размеры φ, зависящие от скорости ветра и указанные в табл. 6, а радиус равен расчетной глубине зоны заражения (Г_РАСЧ). Направление биссектрисы сектора совпадает с направлением ветра. За нулевое направление принимают северный ветер. Зона возможного заражения наносится на карту (схему) желтым цветом.

Рис. 1. Схема зоны химического заражения территории при скорости ветра меньше 0,5 м/с

Зона фактического заражения, имеющая форму эллипса, включается в зону возможного заражения. Ввиду возможных перемещений облака АХОВ под действием изменений направления ветра, зона фактического заражения на картах (схемах) наносится пунктиром красного цвета.

Площадь разлива (пролива) жидкого АХОВ (источник заражения) обозначают только на крупномасштабных схемах или картах. В остальных случаях источник заражения принимают за точку, из которой происходит распространение паров ядовитого облака.

Рядом с источником заражения черным цветом записывают следующие данные:

– в числителе – наименование и количество выброшенного в окружающую среду АХОВ;

– в знаменателе – дата и время выброса ядовитого вещества.

Границы зоны возможного заражения наносят на схемы и карты для выработки и принятия решения на организацию защиты производственного персонала объектов и населения.

Схема зоны возможного и фактического заражения при скорости ветра меньше 0,5 м/с показана на рис. 1.

При скорости ветра от 1,1 м/с до 2 м/с схема зоны химического заражения будет иметь вид, показанный на рисунке 2.

Рис. 2. Схема зоны химического заражения территории при скорости ветра от 1,1 до 2 м/с

Характеристика погодных условий с указанием времени и даты определения метеоусловий наносится в верхнем правом или левом углу карты (схемы) в виде квадрата (рис. 3).

Рис. 3. Характеристика метеоусловий:

14.00 4.12. – время, число и месяц, на которые даются метеоусловия;

45⁰ – направление ветра в градусах; 10 – скорость ветра, м/с; 6 – облачность в баллах;

t_В – температура воздуха, °С; t _П – температура почвы, °С;

инверсия – степень вертикальной устойчивости

При обозначении прогноза прямоугольник наносится пунктиром.

1.6. Определение времени подхода облака зараженного воздуха

к объекту

Алгоритм определения ожидаемого времени распространения химической зоны заражения до объекта экономики приведен на рисунке 4. В качестве расчетной глубины заражения при этом принимается расстояние от химически опасного объекта (ХОО) до объекта экономики (ОЭ) L.

1.7. Определение возможных потерь населения в очаге

химического поражения

Возможные потери персонала и населения в очаге поражения определяются по таблице 7 в зависимости от обеспеченности людей средствами индивидуальной защиты органов дыхания и условий нахождения людей.

Таблица 7

Возможные потери персонала и населения в очаге поражения АХОВ

Условия нахождения людей	Обеспеченность населения и персонала СИЗОД, %
Без СИЗОД
На открытой местности	90-100
В укрытиях, зданиях

Ориентировочная структура потерь людей в очаге поражения АХОВ составит:

– 25 % – санитарные потери легкой формы тяжести (I степень);

– 40 % – санитарные потери средней и тяжелой формы тяжести (обязательна госпитализация) (II и III степени);

– 35 % – безвозвратные потери (смертельный исход) (IV степень).

При распространении зараженного воздуха АХОВ за пределами города возможное количество пострадавших определяется по формуле:

(10)

где N – общие потери людей в очаге поражения АХОВ, чел.; S _ф – площадь зоны фактического заражения АХОВ, км²; Г_Г – глубина зоны распространения облака зараженного АХОВ в городе, км; Г_РАСЧ – расчетная глубина зоны заражения АХОВ, км; ρ, ρ′– средняя плотность людей соответственно в городе и загородной зоне, чел/км²; К, К ′ – доля незащищенного населения соответственно в городе и загородной зоне.

Доля незащищенного населения вычисляется по формулам:

(11)

(12)

где n ₁, n ′₁ – доля населения, обеспеченного СИЗОД, соответственно в городе и загородной зоне; n ₂, n ′₂ – доля населения, обеспеченного коллективными средствами защиты соответственно в городе и загородной зоне.

Рис. 4. Алгоритм определения времени распространения зоны химического заражения до объекта экономики