Химическое заражение окружающей среды
Химическое заражение – это распространение опасных химических веществ в окружающей природной среде в концентрациях или количествах, создающих угрозу для людей, сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени.
Опасные химические вещества, создающие заражение окружающей среды и поражающие живые организмы, принято называть АХОВ (аварийно химически опасные вещества). К АХОВ отнесены только те вещества, заражение которыми относится к ситуациям чрезвычайного характера, создает угрозу источникам водопользования.
Если химические соединения, относящиеся к АХОВ, используются в военных целях, то они получают название боевые химически опасные вещества (БХОВ) и вместе со средствами боевого применения (носители, приборы и устройства управления) именуются химическим оружием.
Основной характеристикой АХОВ является их токсичность, определяющая степень вредного воздействия на организм человека, потери работоспособности или гибель.
Количественно токсичность характеризуется токсодозой, представляющей собой количество вещества в единице объема той или иной среды, вызывающего определенный токсический эффект.
По воздействию АХОВ на человека различают смертельную, выводящую из строя и пороговую токсодозу.
Под абсолютной (средней) смертельной токсодозой – LD100 (LD50) – понимается доза, вызывающая смертельный исход у 100 % (50 %) пораженных.
Абсолютная (средняя) выводящая из строя токсодоза – JD100 (JD50) –вызывает поражения не ниже средней тяжести у 100 % (50 %) пораженных.
Пороговая токсодоза вызывает у пораженных начальные симптомы отравления.
Предельно допустимая концентрация АХОВ (ПДК) регламентирует степень заражения воздуха рабочей зоны и населенных пунктов и представляет собой максимально допустимую концентрацию АХОВ, которая при постоянном воздействии на человека в течение длительного времени не может вызвать патологических изменений или заболеваний, обнаруживаемых с помощью современных средств диагностики.
Наряду с ПДК используют такой критерий, как предел переносимости, то есть такое количество АХОВ в единице объема или массы, при котором человек может выдержать в зоне заражения определенное время без устойчивого поражения.
Классификация АХОВ. По характеру воздействия на организм человека выделяют АХОВ:
– раздражающие (фтористый и хлористый водород, оксиды азота, хлор и др.);
– прижигающие (соляная кислота, аммиак);
– удушающие (фосген, хлорпикрин);
– общетоксические (синильная кислота, сероводород и др.);
– наркотического действия (метилы, формальдегид).
К наиболее распространенным АХОВ относятся хлор, аммиак, соляная и азотная кислота.
Хлор, С12 – зеленовато-желтый газ с резким раздражающим запахом, в 2,5 раза тяжелее воздуха, в результате чего облако хлора стелется по земле и может скапливаться в низких участках местности. Мало растворим в воде. Температура кипения – (- 34 °С), негорюч, но пожароопасен в контакте с горючими материалами. Поражает дыхательную систему. ПДК врабочих помещениях – 0,001 г/м3, раздражающее действие проявляется при концентрации 0,01 г/ м3, смертельные отравления возможны при действии 0,25 г/ м3 в течение 5 минут. Широко применяется в промышленности и коммунально-бытовом хозяйстве.
Аммиак, NH3 – бесцветный газ с резким запахом, в 1,7 раза легче воздуха, хорошо растворим в воде, горюч, взрывоопасен. Температура кипения – (- 33,4 °С). Поражает дыхательную систему, раздражает слизистую оболочку глаз, вызывает головные боли. ПДК в рабочих помещениях – 0,02 г/м3, при концентрациях 0,04-0,08 г/м3 вызывает резкое раздражение дыхательных путей, головную боль. Концентрация 0,3-0,7 г/м3 опасна для жизни, поскольку смерть может наступить от остановки дыхания. Используется в промышленности, при производстве удобрений и в качестве хладагента в холодильных установках.
Соляная кислота, НСl (конц.) – концентрированный раствор хлористого водорода в воде с максимальной концентрацией 38-39 %. Является негорючей агрессивной жидкостью. Отравление происходит туманом соляной кислоты, пары действуют через органы дыхания и кожу. ПДК врабочих помещениях – 0,005 г/м3. При концентрации 0,015 г/м3 возникает раздражение верхних дыхательных путей, а концентрация 0,5-0,7 г/м3 переносится с трудом. При проливах соляной кислоты возможно образование очагов химического поражения на обширной территории. Широко используется в промышленности.
Азотная кислота, HNО3 (конц.) – желтоватая жидкость с резким запахом, содержащая примеси диоксида азота. Смешивается с водой, негорюча, пары тяжелее воздуха. Температура кипения – (-83,4 °С). Сильный окислитель. ПДК в рабочих помещениях – 0,005 г/м3, при концентрации паров 0,01-0,27 г/м3 ощущается жжение и резь в глазах, носоглотке, груди, слезотечение, кашель, слабость; при 0,2-0,4 г/м3 – отек легких, при 0,4-0,5 г/м3 – быстрая смерть. При попадании на кожу вызывает химический ожог.
Воздействие АХОВ на окружающую среду. При авариях на химических производствах или на транспорте, перевозящем АХОВ, а также при применении химического оружия масштаб опасности определяется токсичностью вещества и размерами зоны его распространения.
Зона распространения включает очаг химического заражения и территорию, над которой распространяется облако зараженного воздуха с опасными концентрациями АХОВ и БХОВ. Внешние границы зоны химического заражения соответствуют пороговому значению токсодозы АХОВ при ингаляционном воздействии на человека. Внутри зоны химического заражения могут быть районы со смертельными и с поражающими токсодозами.
Очаг и зоны химического заражения. Распространение отравляющего химического вещества на территории, приводящее к поражению людей и животных, представляется в виде очага химического заражения, имеющего различные зоны (рис. 12.2).
Первая зона – зона непосредственного выброса (разлива) отравляющего вещества, характеризуется объектом использования (хранения) этого вещества.
Рис. 12.2. Вид очага химического заражения
Вторая и третья зоны – зоны распространения зараженного воздуха, характеризуются глубиной распространения по направлению ветра с сохранением смертельных и поражающих концентраций. Форма этих зон определяется скоростью ветра и может иметь форму круга, полукруга или сектора определенной угловой величины. За пределами третьей зоны люди могут находиться без средств индивидуальной защиты.
На образование очага химического заражения большое влияние оказывают не только метеоусловия, но и рельеф местности, плотность застройки и прочие факторы.
Нагретая почва, нагретые нижние слои воздуха, наличие ветра создают условия для быстрого испарения химического вещества, снижения его концентрации. В зимнее время испарение замедляется, длительность заражения увеличивается.
Весьма существенна степень вертикальной устойчивости приземных слоев атмосферы. Так, конвекция способствует рассеиванию зараженного облака, снижению концентрации его паров. При инверсии и изотермии концентрация химического вещества в приземном слое атмосферы сохраняется лучше, а облако зараженного воздуха распространяется на большее расстояние.
Таким образом, в условиях тихой, безветренной прохладной погоды отравляющие вещества быстро оседают на поверхностях и долго сохраняют высокую концентрацию.
Химически опасные объекты (ХОО) и особенности аварий на них. Химически опасными являются объекты, на которых производят, используют, хранят или транспортируют АХОВ (БХОВ). Аварии на химически опасных объектах сопровождаются разрушениями, массовыми химическими поражениями людей, животных и растений.
К подобным объектам относятся предприятия химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других родственных им отраслей промышленности. К химически опасным объектам относятся также предприятия, имеющие промышленные холодильные установки, использующие в качестве хладагента аммиак; водоочистительные сооружения, на которых используется хлор; автомобильный, водный и трубопроводный транспорт, используемый для транспортировки АХОВ; склады АХОВ; предприятия нехимических отраслей, использующие АХОВ; арсеналы (базы) хранения и уничтожения БХОВ.
Наибольшую опасность для населения представляют склады и базы хранения АХОВ, так как на предприятиях в технологических линиях обращается относительно небольшое количество АХОВ, создающее при авариях лишь локальное заражение территорий и воздуха.
Существуют жесткие требования к условиям хранения АХОВ.
Критерием для определения химической опасности объекта является количество населения, попадающего в зону возможного (прогнозируемого) химического заражения, которая представляет собой площадь круга, очерченного радиусом, равным наибольшей глубине распространения облака с пороговой концентрацией.
Аварии на ХОО характеризуются, в основном, масштабом и продолжительностью химического заражения. Они могут сопровождаться пожарами и взрывами газо- и пылевоздушных смесей, создающими повторные разрушения и повреждения соседних объектов.
Таким образом, во время аварий на ХОО могут действовать одновременно несколько поражающих факторов: пожары, взрывы, химическое заражение воздуха, территории и воды.
Оценка химической обстановки. Оценка химической обстановки производится с целью определения масштабов и характера заражения местности отравляющими и сильнодействующими ядовитыми веществами.
В результате оценки получают данные о виде загрязняющего вещества, глубине и площади зоны заражения, предельном времени пребывания людей в зоне заражения, возможных потерях среди обслуживающего персонала (населения), возможных путях миграции загрязняющих веществ.
Исходными данными для оценочных расчетов являются:
– общее количество химических загрязняющих веществ на объекте и данные по размещению их запасов;
– количество химических веществ, выброшенных в атмосферу, и характер их разлива на подстилающей поверхности («свободно», «в поддон», «в обшивку»);
– метеоусловия (температура воздуха, скорость ветра на высоте 10 м, степень вертикальной устойчивости атмосферы, характеризуемой наличием инверсии, конвекции, изотермии и пр.);
– степень защищенности людей.
Процесс химического заражения в условиях аварии подразделяется на две стадии: образование первичного и образование вторичного облака. Первичное облако образуется при мгновенном (1-3 мин) переходе в атмосферу части содержимого емкости при ее разрушении. Вторичное облако образуется в результате испарения разлившегося вещества с подстилаемой поверхности.
Внешние границы зоны заражения рассчитываются с учетом пороговой токсодозы при ингаляционном воздействии на организм.
Способы защиты от АХОВ. Основными способами защиты населения от АХОВ являются:
– укрытие в убежищах и загерметизированных помещениях;
– строгое ограничение времени пребывания на зараженной открытой местности;
– использование средств индивидуальной защиты с учетом того, какое АХОВ явилось источником заражения.
В качестве индивидуальных средств, при отсутствии противогазов, можно использовать ватно-марлевые повязки или смоченные водой носовые платки.
Информацию об аварии с выбросом в атмосферу АХОВ и опасности химического заражения население получит из сообщения, передаваемого местным штабом ГО.
При получении человеком отравляющей дозы пострадавшего необходимо вынести из зоны заражения, предоставив тепло и покой. В зависимости от вида АХОВ дельнейшие действия в оказании помощи следующие.
При отравлении аммиаком кожные покровы, глаза, нос, рот следует обильно промыть водой. В глаза закапать 2-3 капли 30 % раствора альбуцида, в нос – оливковое масло. Делать искусственное дыхание запрещается.
При отравлении хлором кожные покровы, рот, нос следует обильно промывать 2 % раствором питьевой соды. В случае остановки дыхания следует делать искусственное дыхание.
При поражении фосгеном необходимо дать пострадавшему горячее питье, расстегнуть ворот, пояс, все застежки, при возможности одежду, которая может быть заражена порами фосгена. Дать кислород, но искусственное дыхание делать нельзя. Пострадавшего следует быстро доставить в лечебное учреждение.
При поражении бензолом пострадавшему можно делать искусственное дыхание, если оно отсутствует; при затрудненном дыхании следует дать увлажненный кислород или карбоген. Кожу промыть водой с мылом и смазать дерматоловой мазью.
Радиационная безопасность
Современное развитие ядерной энергетики создало реальную угрозу радиоактивного заражения больших территорий не только в случае применения ядерного оружия, но и в случае разрушения объектов ядерно-топливного цикла обычным оружием или при их аварии в ходе промышленной эксплуатации. Атомные реакторы обеспечивают до 13 % потребностей России в электроэнергии.
Радиоактивные вещества (РВ) и источники ионизирующих излучений широко используются в повседневной жизни, производстве, медицине. Человек в течение всей жизни подвергается действию естественного радиационного фона Земли. Этот фон складывается из космического излучения, излучения от находящихся в почве строительных материалов, а также из излучения от природных РВ, которые с пищей и водой попадают внутрь организма и там накапливаются.
Кроме того, человек встречается с искусственными источниками излучения, например, ионизирующим излучением, используемым в медицинских целях.
В современных условиях, при наличии высокого естественного радиационного фона, при действующих технологических процессах каждый житель Земли ежегодно получает дозу облучения в среднем 300-500 мбэр. Эта доза характеризует нормальное, безопасное радиационное состояние среды обитания человека. При ядерных взрывах и при авариях на атомных реакторах уровень радиации резко возрастает.
При ядерном взрыве источниками радиоактивного излучения становятся «осколки» деления ядерного горючего, представляющего собой смесь более 200 изотопов 34 химических элементов, а также радиоактивные вещества неразделившейся части ядерного заряда (уран, плутоний), корпуса и механизма боеприпаса с наведенной радиоактивностью. Наибольшую опасность для биосферы, жизни, наследственности представляют изотопы йода-131, стронция-90, цезия-137, плутония-239, углерода-14.
В работе ядерных энергетических реакторов осуществляется реакция деления ядерного топлива (обогащенной смеси урана-235 или уран-плутонического), при которой идет накопление газообразных, жидких и твердых продуктов, имеющих в своем составе практически все существующие радионуклиды. При разрушении реактора происходит выброс всех образовавшихся и накопленных радионуклидов, что и создает радиоактивное заражение местности.
В ранние сроки после аварии на атомных реакторах наибольшую опасность представляют радионуклиды йода-131, составляющие основную массу радиоактивных выбросов. У человека и животных радиоактивный йод накапливается в щитовидной железе, но поскольку он выводится с мочой и калом, то эффективный период его полураспада составляет 3-5 дней.
В более поздние сроки после аварии, когда радиоактивный йод практически исчезает, опасность представляют долгоживущие нуклиды – стронций-90 и цезий-137, которые при попадании в организм человека с пищей, водой, воздухом включаются в молекулы костной ткани и мышц и, оставаясь в них, продолжают облучать организм изнутри.
Действия населения в районе заражения сводятся, в основном, к соблюдению определенных правил и осуществлению санитарно-гигиенических мероприятий.
При поступлении сообщения о радиационной опасности люди должны укрыться в жилых или служебных помещениях. Стены деревянного дома ослабляют ионизированное излучение в 2 раза, а кирпичного – в 10 раз. Заглубленные укрытия (подвалы) еще больше ослабляют дозу излучения.
В помещениях следует закрыть форточки, вентиляционные люки, отдушины, уплотнить рамы и дверные проемы. Необходимо создать запас питьевой воды в закрытых емкостях и провести экстренную йодную профилактику.
Йодная профилактика заключается в приеме препаратов стабильного йода (таблеток йодистого калия или водно-спиртового раствора йода). Смысл применения препаратов йода заключается в том, что они препятствуют проникновению радиоактивного йода в щитовидную железу и способствуют выведению из нее уже попавшего радионуклида. Далее следует подготовиться к возможной эвакуации, для чего нужно упаковать в полиэтиленовые пакеты документы, деньги, предметы первой необходимости, лекарства, минимум белья и одежды, запас продуктов на 2-3 суток и ждать информационного сообщения штаба ГО. Правила радиационной безопасности и личной гигиены следующие:
– использовать в пищу только консервированное молоко и пищевые продукты, хранившиеся в закрытых помещениях;
– принимать пищу только в закрытых помещениях, тщательно мыть руки с мылом перед едой и полоскать рот 0,5 % раствором питьевой соды;
– не пить воду из открытых источников и из водопровода после официального объявления радиационной опасности; накрыть колодцы крышками или пленкой;
– избегать длительных передвижений по зараженной местности, по пыльной дороге и траве, не ходить в лес, не купаться в ближайших водоемах;
– снимать обувь, входя в помещение с улицы («грязную» обувь оставлять на лестничной площадке или на крыльце);
– в случае необходимости передвижения по открытой зараженной местности прикрывать рот и нос смоченными водой марлевой повязкой, носовым платком, полотенцем, на ноги надеть резиновые сапоги, кожу и волосяной покров головы прикрыть любым предметом одежды, головными уборами, накидками, перчатками.
Все вышеизложенное позволит в некоторой степени уменьшить риск неблагоприятных радиационных последствий.