Електромагнітні негативні фактори середовища
Розрізняють природні та штучні джерела електромагнітних полів (ЕМП). В процесі еволюції біосфера постійно знаходилась та знаходиться під впливом ЕМП природного походження (природний фон): електричне та маг-нітне поля Землі, космічні ЕМП, в першу чергу ті, що генеруються Сонцем.
У період науково-технічного прогресу людство створило і все ширше ви-користовує штучні джерела ЕМП. В теперішній час ЕМП антропогенного походження значно перевищують природний фон і є тим несприятливим чинником, чий вплив на людину з року в рік зростає. Джерелами, що генеру-ють ЕМП антропогенного походження є телевізійні та радіотрансляційні ста-нції, установки для радіолокації та радіонавігації, високовольтні лінії електро-передач, промислові установки високочастотного нагрівання, пристрої, що забе-зпечують мобільний та стільниковий телефонні зв’язки, антени, трансформато-ри і т. п. По суті, джерелами ЕМП можуть бути будь-які елементи електричного кола, через які проходить високочастотний струм. Причому ЕМП змінюється з тою ж частотою, що й струм, який його створює.
Електромагнітні поля характеризуються певною енергією, яка поширю-ється в просторі у вигляді електромагнітних хвиль (ЕМХ). Основними пара-метрами ЕМХ є: довжина хвиліl, м; частота коливанняf, Гц; швидкість поширення хвильc, яка практично дорівнює швидкості світла ~3·108 м/с. Ці параметри пов’язані між собою наступною залежністю: l=c/f . Змінне ЕМП являє собою сукупність магнітного та електричного полів і поширюється в просторі у вигляді електромагнітних хвиль. Основним параметром, що характеризує магнітне та електричне поля є напруженість: Н — напруженість ма-гнітного поля, А/м; Е— напруженість електричного поля, В/м.
Залежно від частоти коливання (довжини хвилі) електромагнітні випро-мінювання (ЕМВ) поділяються на низку діапазонів. Оптичний діапазон охоплює область електромагнітного випромінювання, до складу якої входять інфрачервоні (ІЧ), видимі (ВВ) та ультрафіолетові (УФ) випромінювання. За довжиною хвилі ці випромінювання розподіляються наступним чином: ІЧ — від 760 нм до 540 мкм, ВВ — 400-760 нм, УФ — 10-400 нм. Зі сторони ІЧ вип-ромінювань оптичний діапазон межує з радіочастотним, а зі сторони УФ — з іонізуючими випромінюваннями.
Ступінь впливу ЕМПна організм людини залежить від діапазону час-тот, інтенсивності та тривалості дії, характеру випромінювання (неперервне чи модульоване), режиму опромінення, розміру опромінюваної поверхні тіла, інди-відуальних особливостей організму. ЕМП можуть викликати біологічні та функціональні несприятливі ефекти в організмі людини.
Функціональні ефекти проявляються у передчасній втомлюваності, час-тих болях голови, погіршенні сну, порушеннях ЦНС та серцево-судинної сис-теми. При систематичному опроміненні ЕМП спостерігаються зміни кров’яно-го тиску, сповільнення пульсу, нервово-психічні захворювання, деякі трофічні явища (випадання волосся, ламкість нігтів та ін.). Радіочастотне випроміню-вання, впливаючи на ЦНС, є вагомим стрес-чинником.
Біологічні несприятливі ефекти впливу ЕМП проявляються у тепловій та нетепловій дії. Теплова діяЕМП призводить до підвищення температури тіла та місцевого вибіркового нагрівання органів та тканин організму внаслідок пе-реходу електромагнітної енергії у теплову. Таке нагрівання особливо небезпечне для органів із слабкою терморегуляцією (головний мозок, око, нирки, шлунок, кишківник, сім’яники). Наприклад, випромінювання сантиметрового діапазону призводять до появи катаракти, тобто до поступової втрати зору.
Інфрачервоні випромінювання здійснюють на організм людини, в основ-ному, теплову дію. Тому джерелом ІЧ-випромінювань є будь-яке нагріте тіло. Залежно від довжини хвилі ІЧ-випромінювання поділяються на короткохви-льові з довжиною хвилі 0,76-1,4 мкм, середньохвильові — 1,4-3,0 мкм, та дов-гохвильові — більше 3,0 мкм. Саме довжина хвилі значною мірою обумовлює проникну здатність ІЧ-випромінювань. Найбільшу проникну здатність мають короткохвильові ІЧ-випромінювання, які впливають на органи та тканини орга-нізму людини, що знаходяться на глибині кількох сантиметрів від поверхні ті-ла. ІЧ промені довгохвильового діапазону затримуються поверхневим шаром шкіри. Спектр ІЧ-випромінювань (довгохвильових чи короткохвильових), в основному, залежить від температури джерела променів: при температурі до 100°С випромінюються довгохвильові промені, а при температурі більшій ніж 100°С — короткохвильові.
Вплив ІЧ-випромінювань на людину може бути загальним та локальним і призводить він, зазвичай, до підвищення температури. При довгохвильових ви-промінюваннях підвищується температура поверхні тіла, а при короткохвильо-вих — органів та тканин організму, до яких здатні проникнути ІЧ-промені. Бі-льшу небезпеку являють собою короткохвильові випромінювання, які можуть здійснювати безпосередній вплив на оболонки та тканини мозку і тим самим призвести до виникнення, так званого, теплового удару. Людина при цьому від-чуває запаморочення, біль голови, порушується координація рухів, настає втра-та свідомості. Можливим наслідком впливу короткохвильових ІЧ-випромінюва-нь на очі є поява катаракти. При тривалому перебуванні людини в зоні теплово-го променевого потоку, як і при систематичному впливі високих температур, відбувається різке порушення теплового балансу в організмі. При цьому пору-шується робота терморегулювального апарату, посилюється діяльність серцево-судинної та дихальної систем, відбувається значне потовиділення, яке призво-дить до втрати потрібних для організму солей. Інтенсивність теплового опромінення обумовлює також появу певних нервових розладів: дратівливість, часті болі голови, безсоння.
Ультрафіолетові випромінювання належать до оптичного діапазону ЕМХ і знаходяться між тепловими та іонізуючими (рентгенівськими) випромінюван-нями, тому мають властивості як перших, так і других. За способом генерації вони наближаються до теплового діапазону випромінювань (температурні вип-ромінювачі починають генерувати УФ-промені при температурі понад 1200°С), а за біологічною дією — до іонізуючого випромінювання. Незважаючи на схо-жість біологічної дії на організм людини негативні наслідки від ультрафіолетового опромінення значно менші ніж від іонізуючого. Це обумовлено більшою довжиною його хвилі, а відтак і меншою енергією кванта УФ-променів.
Спектр УФ-випромінювань поділяється на триобласті: 1) УФА — дов-гохвильова з довжиною хвилі від 400 до 320 нм; 2) УФВ — середньохвильова — від 320 до 280 нм; 3) УФС — короткохвильова — від 280 до 10 нм.
УФ-випромінювання відзначаються сильною біологічною дією. Середньо- та короткохвильові УФ-промені, в основному, впливають на шкіру та очі люди-ни. Значні дози опромінення можуть спричинити захворювання шкіри (дерма-тити) та очей (електроофтальмію). УФ-випромінювання впливають також на ЦНС, що проявляється у вигляді головних болей, підвищення температури тіла, відчуття розбитості, передчасного стомлення, нервового збудження тощо. Крім того, несприятлива дія УФ-променів може посилюватись завдяки ефектам, що властиві для цього виду випромінювань, а саме іонізації повітря та утворенні озону.
Радіаційні небезпеки
В Україні на сьогодні працює близько 10 тис. підприємств, установ та орга-нізацій, що використовують у своїй діяльності радіаційно-небезпечні технології та джерела іонізуючих випромінювань (ДІВ). В Україні ~5 тис. суб'єктів діяль-ності використовують майже 23 тис. ДІВ, в тому числі: радіонуклідних джерел — ~10 тис.; генеруючих пристроїв — ~13 тис. У лікувально-профілактичних за-кладах України експлуатується велика кількість рентгенівського та радіологіч-ного обладнання, більше 80% якого вичерпало свій техніко-експлуатаційний ресурс. Майже 75 % території України зазнало радіоактивного забруднення ра-діонуклідами цезій-137 (137Cs), стронцій-90 (90Sr) та йоду-131 (131І), яке більш ніж у тричі перевищувало доаварійні рівні, за рахунок аварії на Чорнобильській АЕС (рис. 6.1). Утворилися величезні обсяги радіоактивних відходів (РАВ), які суттєво перевищують обсяги, що накопичено внаслідок здійснення інших видів діяльності, пов'язаних з використанням ядерної енергії, ДІВ та радіаційних тех-нологій. Сховища радіоактивних відходів при уранових рудниках переповнені.
Радіаційно небезпечний об’єкт (РНО) — це такий об’єкт, на якому виго-товляються, використовуються, переробляються, зберігаються або транспорту-ються небезпечні радіоактивні речовини.
До основних РНО об’єктів на території України відносяться:
1) 4 атомні електростанції (АЕС) — Хмельницька, Рівненська, Запорізька та Южно-Українська з 15 енергетичними ядерними реакторами. На майданчику Запорізької АЕС експлуатуються шість енергоблоків з реакторами типу ВВЕР-1000, на майданчику Южно-Української АЕС — три енергоблоки з реактора-ми типу ВВЕР-1000 (проект В-302 — енергоблок № 1, В-338 — енергоблок № 2 та В-320 — енергоблок № 3). Чотири блоки функціонують на майданчику Рівненської АЕС, з них два блоки з реакторами типу ВВЕР-440 та два з реак-торами типу ВВЕР-1000. На майданчику Хмельницької АЕС експлуатуються два енергоблоки з реакторами типу ВВЕР-1000 уніфікованого проекту В-320;
Рис. 6.1. Карта радіоактивного забруднення території України цезієм-137 (137Cs) після аварії на ЧАЕС у 1986 та в 2006 роках, кБк/м2
2) підприємства з видобутку і переробки уранових руд Державного підпри-ємства "Східний гірничо-збагачувальний комбінат" (ДП "СхідГЗК"), які розташовані у Кіровоградській та Дніпропетровській областях. Основна си-ровинна база атомної енергетики України знаходиться в Кіровоградській об-ласті — це шахти "Інгульська", "Смолінська" і "Новокостянтинівська". Пере-робка уранової сировини для отримання закису-окису урану ведеться на Гід-рометалургійному заводі (ГМЗ) ДП "СхідГЗК", що розташований у промзоні міста Жовті Води Дніпропетровської області;
3) підприємства з виготовлення ядерного палива;
4) підприємства з переробки ядерного палива та поховань радіоактивних відходів. Спеціалізованими підприємствами з поховання та переробки РАВ, що входять до складу ДК "УкрДО "Радон", є п'ять державних міжобласних спеціалізованих комбінатів (ДМСК) та один державний спеціалізований комбінат (ДСК): Дніпропетровський, Київський, Львівський, Одеський, Харківський ДМСК та Донецькиий ДСК. Спеціалізовані комбінати розташо-вані в різних містах України і працюють за регіональним принципом. Вони виконують спеціалізовану діяльність з поводженням з РАВ щодо приймання та зберігання низько- і середньоактивних твердих РАВ та РАВ у вигляді від-працьованих ДІВ, перевезення РАВ та ліквідацію радіаційних аварій. У 2011 році, відповідно до Стратегії поводження з РАВ на Україні, наказом МНС створено ДСП "Централізоване підприємство з поводження з радіоактивни-ми відходами", яке визначене головним підприємством ДК "УкрДО "Радон" та єдиною національною експлуатуючою організацією з поводження з РАВ на стадії їх довгострокового зберігання і захоронення;
5) науково-дослідні та проектні організації, які працюють з ядерними реак-торами (2 науково-дослідних реактори в м. Києві і м. Севастополі).
Основними виробниками РАВ в Україні і місцями їх концентрації на сьогодні є:1)АЕС (накопичено ~80 тис. м3 РАВ); 2) уранодобувна і переробна промисловість (понад 70 млн. м3 РАВ); 3) медичні, наукові, промислові та інші підприємства і організації (збирання, транспортування, переробку і тимчасове зберігання РАВ та ДІВ від цих підприємств і організацій незалежно від їх ві-домчої підпорядкованості здійснює ДК "УкрДО "Радон", який вже накопичив ~6 тис. м3 РАВ); 4) зона відчуження Чорнобильської АЕС (понад 1,1 млрд. м3).
Смолінська шахта ДП "СхідГЗК" утворена на базі Ватутінского родовища урану в 1972 р. Інгульська шахта утворена на базі Мічурінського родовища урану в 1968 р. Їх проектна потужність — 800 тис. т. руди на рік. Новокостян-тинівська шахта, яка розміщується в межах Маловисківського району, ство-рена на базі Новокостянтинівського родовища урану у 1985 р. Промисловий ма-йданчик гірничодобувного комплексу Смолінської шахти розташований на від-стані 4 км від смт Смоліне (Маловиськівський район Кіровоградської області), Інгульської шахти — на відстані 1,5 км від м. Кіровограда. Основним виробни-чим напрямком підприємств є підземний видобуток уранової руди, її дроблення та транспортування на поверхневий комплекс, збагачення на радіометричній збагачувальній фабриці, навантаження в залізничні вагони та транспортування для подальшої переробки на ГМЗ, де здійснюється її остаточна переробка та отримання уранового концентрату (містить до 70-90 % по масі урану у вигля-ді суміші оксидів із загальною хімічною формулою U3О8). Порожня порода та хвости радіометричного збагачення уранової руди складуються на відкритому майданчику в межах санітарно-захисної зони шахти та проходять повторне ра-діометричне сортування на комплексі "Алтаїт" з подальшим використанням для купного вилуговування, рекультивації кар'єру та твердіючої закладки. Обсяг накопичених твердих РАВ гірничого виробництва становить понад 9 млн. т.
Уранову руду у м. Кіровограді фактично видобувають під житловими квар-талами. Шахтні штреки, наче метастази раку, тягнуться під будинками, лікар-нями, школами, дитсадками не лише Завадівки та Великої Балки а й практично в центрі міста. Найбільше від видобутку урану потерпають жителі Завадівки, селища Кізельгур, сіл Первозванівка та Неопалимівка, які розташовані поблизу шахти Інгульська — там катастрофічний рівень смертності на рак.
Гідрометалургійний завод ДП "СхідГЗК" введено в експлуатацію у 1959 р. Його промисловий майданчик розташований на відстані 2 км від м. Жовті Во-ди. Основним виробничим напрямком підприємства є переробка уранових руд Мічурінського, Центрального, Ватутінского та Новокостянтинівського родо-вищ урану й експлуатація хвостосховищ для складування відходів виробництва — "хвостів" переробки уранових руд, які відносяться до техногенно підсилених джерел природного походження. Проектна потужність складає 2 млн. тонн пе-реробки уранових руд при виробленні 1 тис. тонн концентрату уранової руди на рік (з 2017 року — 3,5 тис. тонн концентрату на рік).
Поблизу смт Смоліно, фактично в 60 км від Кіровограду на території ~7 га розпочато будівництво заводу з виробництва ядерного палива для ядерних ре-акторів АЕС. У статутному капіталі приватного акціонерного товариства "За-вод з виробництва ядерного палива" 50 % + 1 акція належить ДК "Ядерне пали-во", а 50 % - 1 акція — ВАТ "ТВЕЛ" (Росія). Будівництво першої черги заводу відбуватиметься упродовж 2012-2015 років, другої — 2016-2020 рр. Строк експ-луатації заводу становитиме 50 років. Вибір Смоліно обумовлено тим, що поб-лизу знаходиться найпотужніше у Європі Новокостянтинівське родовище ура-нових руд. Наш уран, збагачений у Жовтих Водах, знов повертатиметься в об-ласть і з нього на заводі спочатку вироблятимуть паливний порошок, потім спе-ціальні "таблетки", які зрештою збиратимуть у паливні стрижні (ТВЕЛ-и) для реакторів типу ВВЕР-1000. Проектна потужність підприємства — 400 тонн ядерного палива на рік. Крім того, розробляються проекти видобутку уранової руди у селах Кіровоградського району: Підгайці, Велика Северинка, Сазонівка.
Техногенно-підсиленими джерелами природного походження (ТПДПП) є джерела іонізуючого випромінювання природного походження, які в резуль-таті господарської та виробничої діяльності людини були піддані концентрува-ню або збільшилася їхня доступність, внаслідок чого утворилося додаткове до природного радіаційного фону опромінення. Вони сьогодні створюють найбі-льші дози опромінення населення. Середня доза опромінення населення Украї-ни від цих джерел коливається від 4 до 6 мЗв на рік. Об'єктами, які формують хронічне опромінення населення за рахунок техногенно-підсилених джерел природного походження, є: гірничо-збагачувальні та металургійні комбінати, підприємства нафтогазвидобування, вугільні шахти тощо. У процесі видобуван-ня, переробки нафти, газу, вугілля, в інших видах виробничої діяльності пос-тійно накопичуються відходи, забруднені техногенно-підсиленими джерелами природного походження (з підвищеним вмістом радіонуклідів природного по-ходження). У технології деяких виробництв застосовуються різноманітні види мінеральної сировини і матеріалів, а також відходи виробництва, в яких вміст РР природного походження перевищує рівні значень, встановлених Нормами радіаційної безпеки України (НРБУ-97). Такі техногенно-підсилені джерела природного походження містяться в бокситах, магнезитах, вогнетривкій глині, шамоті, у поліруючих порошках, вогнетривких концентратах (цирконовий, ру-тиловий, танталовий, молібденовий концентрати), у легуючих домішках з рідкі-сноземельними компонентами (скадній, ітрій, лантан, церій та ін.), які застосо-вуються у вогнетривких мастилах для ливарних форм, в абразивному виробни-цтві, під час виробництва скла, а також при роботі з фосфорними добривами.
Хімічні небезпеки
В Україні функціонують майже 25 тис. ПНО, аварії на понад 1 тис. із яких можуть призвести до виникнення НС державного або регіонального рівня, а також 1004 хімічно-небезпечних об'єкти, які необхідно облаштувати автоматизованими системами раннього виявлення НС та оповіщення населення у разі їх виникнення.
Небезпечні хімічні речовини (НХР) — це токсичні хімічні речовини, що застосовуються в господарських цілях і здатні при витіканні зі зруйнованих чи ушкоджених технологічних ємностей, сховищ і устаткування, викликати масові ураження людей. Хімічні небезпеки в Україні пов'язані із наявністю об'єктів, що використовують НХР, із забрудненням довкілля та утворенням відходів. У промисловому комплексі функціонує понад 1 тис. об'єктів, на яких зберігається або використовується у виробничій діяльності майже 250 тис. т НХР, у тому чи-слі: близько 4 тис. т хлору, понад 150 тис. т аміаку та майже 96 тис. т інших НХР. Хімічні речовини та біологічні препарати природного чи штучного поход-ження, які виготовляють в Україні чи отримують з-за кордону для використан-ня у господарстві та побуті, що негативно впливають на життя та здоров'я лю-дей, тварин і рослин, обов'язково вносяться до державного реєстру потенційно НХР і біологічних препаратів. За Міжнародним реєстром, у світі використову-ється в сільському господарстві, промисловості та побуті понад 6 млн. токсич-них речовин, 60 тис. з яких виробляються у великих кількостях, у тому числі понад 500 речовин, які належать до групи НХР, токсичних для людей.
Хімічно небезпечні об’єкти (ХНО) — це об’єкти господарювання, на яких знаходяться в обігу (виробляються, переробляються, перевозяться (пере-суваються), завантажуються або розвантажуються, розміщуються або складу-ються (постійно або тимчасово), знищуються тощо) одна або декілька НХР.
До хімічно небезпечних об’єктів (підприємств) належать:
1) підприємства хімічної галузі промисловості, а також окремі установки та аг-регати, які виробляють або використовують НХР (в тому числі підприємства з виробництва добрив і пластичних мас);
2) заводи (або їхні комплекси) з переробки нафтопродуктів;
3) підприємства інших галузей промисловості, які використовують НХР;
4) підприємства, які мають на оснащенні холодильні установки, водонапірні станції й очисні споруди, що використовують хлор або аміак (в тому числі молокозаводи, м’ясокомбінати);
5) залізничні станції і порти, де концентрується продукція хімічних виробництв, термінали та склади на кінцевих пунктах переміщення НХР;
6) транспортні засоби, контейнери і наливні потяги, автоцистерни, річкові та морські танкери, що перевозять хімічно небезпечні продукти;
7) склади і бази, на яких зберігаються запаси речовин для дезинфекції, дезакти-вації і дератизації сховищ для зерна та продуктів його переробки;
8) склади і бази із запасами отрутохімікатів для сільського господарства.
За ступенем хімічної небезпеки ХНО в Україні розподілені на:
1) І ступеня хімічної небезпеки — 76 об’єктів (у зонах можливого хімічного зараження від кожного з них мешкає понад 3,0 тис. осіб);
2) ІІ ступеня хімічної небезпеки — 150 об’єктів (від 0,3 до 3,0 тис. осіб);
3) ІІІ ступеня хімічної небезпеки — 186 об’єктів (від 0,1 до 0,3 тис. осіб);
3) ІV ступеня хімічної небезпеки — 592 об’єкти (менше 0,1 тис. осіб).
Усього в зонах можливого хімічного ураження мешкає близько 14 млн. осіб (майже третина населення країни). Найбільшу кількість ХНО зосереджено у східних областях України, а саме у: Донецькій області — 159; Дніпропетровській області — 112; Луганській — 86; Харківській — 93.
Особливу небезпеку для населення та навколишнього природного сере-довища становлять аміакопроводи, хімічне виробництво, відстійники, схови-ща небезпечних речовин. Абсолютна більшість підприємств усіх галузей промисловості працює на технічно застарілому обладнанні, споживаючи велику кі-лькість природних ресурсів, у тому числі мінеральної сировини, виробництво супроводжується утворенням великої кількості відходів і побічних продуктів, які не утилізуються, складуються у відвалах, хвостосховищах. У середньому із 100 % хімічної сировини, яка переробляється, у готову продукцію перетворю-ється лише 30-40 %. Найбільш поширеними НХР на підприємствах хімічної промисловості є аміак, хлор, двоокис азоту, акрилонітрил, сірковий ангідрид, концентрована азотна та сірчана кислоти, метанол, бензол, карбамідоаміачні суміші, їдкий натрій, формалін тощо.
В Україні триває процес прогресуючого накопичення відходів. Загальний їх обсяг на цей час становить майже 40 млрд. т. Обсяг їх щорічного утворення досягає 800 млн. т. Переважну їх частку (понад 75 %) становлять промислові відходи — розкривні супутні породи, шлами — продукти збагачення корисних копалин, металургійні шлаки. Найбільша їх кількість утворюється на підприєм-ствах гірничо-металургійної, хімічної промисловості та енергетики. Майже 85% загальних обсягів промислових відходів складають відходи первинного гірни-чого і збагачувального циклу, які було накопичено у вигляді териконів, відвалів та шламосховищ. Їх висока концентрація спостерігається в гірничовидобувних басейнах: Донецькому, Криворізькому, Львівсько-Волинському та частково в деяких інших регіонах. Площа, яку вони займають, становить понад 200 тис. га. Найбільшу потенційну загрозу становлять небезпечні відходи, яких щороку ут-ворюється майже 3 млн. т. Загальний обсяг накопичення небезпечних відходів І-ІІІ класів небезпеки складає понад 25 млн. тонн. Через відсутність у достатній кількості обладнання та полігонів для видалення, утилізації та знищення небез-печних відходів у більшості областей України їх зберігають на території підп-риємств або видаляють на місця неорганізованого складування. Знешкоджуєть-ся і утилізується менше 40 % утворених відходів. Переважна частка небезпеч-них відходів утворюється на гірничо-металургійних підприємствах Донецької, Запорізької та Дніпропетровської областей. Із загальної кількості небезпечних відходів близько 37 тис. тонн належать до І класу небезпеки і близько 2,5 млн. тонн — до ІІ класу небезпеки. Понад 90 % відходів І класу небезпеки розміще-но у сховищах організованого складування та на території підприємств.
Крім того, в Україні щорічно утворюється близько 50 млн. м3 твердих побутових відходів (~1 млрд. т.). З них повноцінно переробляється лише 5 %, в той час як в ЄС – понад 80 %. Сучасні технології збору, сортування та утиліза-ції сміття в Україні практично не використовуються. Відходи захоронюються на полігонах та сміттєзвалищах, яких вже налічується близько 4,5 тис. при зага-льній площі понад 8 тис. га. Дедалі збільшується кількість несанкціонованих сміттєзвалищ, яких вже налічується близько 35 тис. на площі понад 1 тис. га.
Важливою і гострою проблемою для України залишається поводження з не-придатними до використання та забороненими до застосування хімічними засобами захисту рослин (ХЗЗР) — пестицидами, отрутохімікатами. ХЗЗР пе-ребувають практично на території більшості областей України, як правило, в необлаштованих складських приміщеннях без належної охорони, що надає мо-жливість несанкціонованого доступу і неконтрольованого використання цих ре-човин у сфері споживання, призводить до забруднення ґрунтів, потрапляння небезпечних хімічних сполук до водоносних горизонтів, сільськогосподарської продукції та сприяє погіршенню здоров'я населення. Зміна власників непридат-них ХЗЗР призводить до втрати документації, руйнування приміщень складів, тари й пакувальних матеріалів, утворення великої кількості невідомих та зміша-них НХР. В Україні накопичено понад 21 тис. т. непридатних ХЗЗР, причому найбільшу кількість їх складів зосереджено у Вінницькій (1,9 тис. т.), Одеській (1,3 тис. т.) та Сумській (0,4 тис. т.) областях.
Виробництво, транспортування і зберігання НХР суворо регламентується спеціальними правилами техніки безпеки і контролю. Проте при значних про-мислових аваріях, катастрофах, пожежах і стихійних лихах можуть виникнути руйнування виробничих споруд, складів, ємностей, технологічних ліній, трубо-проводів та ін. У результаті цього великі кількості НХР можуть потрапити в на-вколишнє середовище: на поверхню ґрунту, різноманітні об'єкти, в атмосферу і поширитися на території населених пунктів, що може бути причиною масових отруєнь робітників виробництва і населення.
Гідродинамічні небезпеки
В Україні налічується понад 1 тис. водосховищ, 28 тис. ставків, 7 великих ка-налів та 10 великих водоводів у водозабірних басейнах pp. Дніпра, Дністра, Ду-наю, Сіверського Дінця, Південного і Західного Бугу, а також малих річок При-азов'я та Причорномор'я. Всього в Україні побудовано і діють 4 ГАЕС (Дніст-ровська, Канівська, Київська, Ташлицька), 9 ГЕС (Дніпровська, Дніпродзержи-нська, Дністровська -1,-2, Канівська, Каховська, Київська, Кременчуцька, Теребльо-Рікська) та близько 70 малих ГЕС із потужністю до 10 МВт. На цей час в країні створено комплекс водозахисних дамб довжиною 3,8 тис. км, 1,2 тис. км берегоукріплення, понад 600 насосних та компресорних станцій для перекачу-вання надлишків води. Велика кількість об'єктів через брак коштів на експлуа-тацію з кожним роком втрачає надійність і створює загрозу виникнення НС.
Спорудження або природні утворення, що створюють різницю рівнів води до (верхній б'єф) і після (нижній б'єф) них є гідродинамічно небезпеч-ними об'єктами. До них відносяться гідротехнічні споруди (ГТС) напірно-го фронту: греблі, загати, дамби, водозабірні і водозбірні споруди (шлюзи), басейни й зрівняльні резервуари, гідровузли, малі гідроелектростанції і водозахисні спорудження, що входять до складу інженерного захисту міст і сільськогосподарських угідь. Греблі — гідротехнічні споруди (штучні греблі) чи природні утворення (природні греблі), які створюють різницю рівнів по рус-лу річки. Штучні греблі— гідротехнічні споруди, створені людиною для своїх потреб, які включають власне греблі гідроелектростанцій, водозаборів в іри-гаційні системи, дамби, перемички, загати й ін.
Природні греблістворюються дією природних сил, наприклад, у резуль-таті зсувів, селів, лавин, обвалів, землетрусів. Перед греблею вгору по водос-току накопичується вода і утворюється штучне чи природне водоймище.
Ділянка річки між двома сусідніми греблями на річці або ділянка каналу між двома шлюзами називається б’єфом. Верхнім б’єфом гребліназивається частина річки вище підпірної споруди (греблі, шлюзу), а частина річки нижче підпірної споруди — нижнім б’єфом.
Водоймища можуть бути довгостроковими чи короткостроковими. Довгостроковим штучним водоймищемє, наприклад, водоймище верхнього б’єфа греблі гідроелектростанції, зрошувальної системи.
Довгострокове природне водоймищеможе утворитися в результаті перекриття річки після обвалу твердих скельних порід.
Короткострокові штучні греблістворюються для тимчасової зміни напрямку течії річки при будівництві ГЕС або інших гідротехнічних споруд.
Короткочасні природні греблі виникають у результаті перекриття ріки рихлим ґрунтом, снігом чи льодом. Як правило, штучні і природні греблі мають водоспуски: — для штучних гребель — направлені, для природних — випадково утворені.
Гідродинамічна аварія (ГДА) — це надзвичайна подія, пов’язана з вихо-дом з ладу (руйнуванням) гідротехнічної споруди чи її частини і некерованим переміщенням великих мас води, що спричиняють руйнування та затоплення великих територій. Руйнування (прорив) ГТС може відбуватись внаслідок дії природних стихійних лих (землетрусів, ураганів, обвалів, зсувів, паводків, розмивання гребель), техногенних факторів (руйнування конструкцій споруд, експлуатаційно-технічні аварії, конструктивні дефекти або помилки проектування, порушення режиму водозбору тощо), а також терористичних актів та ураження боєприпасами в період воєнного часу (нанесення ударів ядерною чи звичайною зброєю по гідротехнічних спорудах, великих природних греблях).
Початковою фазою ГДА є прорив греблі (дамби, шлюзу тощо), що представляє собою процес утворення прорану й некерованого потоку води водоймища з верхнього б'єфа через проран у нижній б'єф. У фронті потоку води, що спрямовується в проран, утвориться хвиля прориву. Проран — вузька протока в тілі (насипу) греблі, (дамби, шлюзу, коси, обмілини тощо). Хвиля прориву має значну швидкість руху й велику руйнівну силу.
Хвиля прориву є вражаючим фактором ГДА ГТС. Основними парамет-рами її вражаючої дії є швидкість, висота й глибина хвилі прориву, темпера-тура води, час існування хвилі прориву. По своїй фізичній сутності хвиля прориву представляє собою несталий рух потоку води, при якому глибина, ширина, ухил поверхні й швидкість плину змінюються в часі (рис. 6.2).
Висота хвилі прориву й швидкість її поширення залежать від обся-гу й глибини водоймища, площі дзеркала водного басейну, розмірів про- рану, різниці рівнів води у верхньому й нижньому б'єфах, гідрологічних і топографічних умов русла ріки і її заплав. У районі нульового створу (тіла греблі) висота хвилі прориву (Нвп) визначається як: Нвп=0,6∙(Н - Ннб), де Н — глибина водоймища в греблі, м; Ннб — висота нижнього б'єфа, м.
Висота хвилі прориву, як правило, перебуває в межах 2-12 м, інколи може досягати 30 м. Швидкість поширення хвилі прориву становить 3-25 км/год, а для гірських і передгірних районів — до 100 км/год.
Швидкість руху хвилі прориву V=2,5-5 м/с приймається для зон катас-трофічного й небезпечного затоплення, а для ділянок можливого зато-плення — V= 1,5-2,5 м/с. При цьому статичний тиск потоку води — не менше 20 кПа (0,2 кгс/см2) із тривалістю дії не менше 0,25 год.
Рис. 6.2. Розрахунок висоти хвилі прориву
Характер впливу на об'єкт вражаючого фактора ГДА визначається гідро-динамічним тиском потоку води (гідропотоком), висотою, глибиною й швидкі-стю потоку води, рівнем і часом затоплення, деформацією річкового русла, заб-рудненням гідросфери, ґрунтів, розмиванням і переносом ґрунтів.
Основним наслідком ГДА є катастрофічне затоплення місцевості.
Катастрофічне затоплення— це гідродинамічне стихійне лихо, що є ре-зультатом руйнування природної чи штучної греблі (дамби, шлюзу тощо) і полягає в стрімкому затопленні хвилею прориву нижче розташованої місце-вості і виникненні повені. Вона характеризується такими параметрами: 1) мак-симально можливими висотою і швидкістю хвилі прориву; 2) розрахунковим часом приходу гребеня і фронту хвилі прориву у відповідний створ (місце-вість); 3) межами зони можливого затоплення; 4) максимальною глибиною за-топлення конкретної ділянки місцевості; 5) тривалістю затоплення території. Катастрофічне затоплення поширюється зі швидкістю хвилі прориву і призво-дить через якийсь час після прориву греблі до затоплення великих територій шаром води від 0,5 до 10 м і більше. При цьому утворюються зони затоплення. При руйнуваннях або аваріях на ГТС (греблі, дамби, перемички, шлюзи тощо) у зоні затоплення опиняться десятки тисяч чоловік, десятки населених пунктів, підприємств, споруд, сільськогосподарських земель. Така ГДА призведе до значних матеріальних та економічних збитків.
Зоною можливого затоплення при руйнуванні ГТС називається частина прилягаючої до річки (озера, водоймища) місцевості, затоплена водою.
В залежності від наслідків впливу потоку води, утвореного при руйну-ванні ГТС, на території можливого затоплення виділяють зону катастро-фічного затоплення, що є частиною зони можливого затоплення, у межах якої поширюється хвиля прориву, яка викликає масові втрати людей, руйнування будинків і споруд, знищення інших матеріальних цінностей. На її зовнішніх межах висота гребеня хвилі прориву (Нвп) перевищує 1 м (рис. 6.2), а шви-дкість її руху — більше 10 м/с. Час, протягом якого затоплені території мо-жуть знаходитися під водою, коливається від 4 годин до декількох діб.
Параметри зони затоплення залежать від розмірів водоймища, напору во-ди й інших характеристик конкретного гідровузла, а також від гідрологічних і топографічних особливостей місцевості. До катастрофічних затоплень місцево-сті можуть призвести і прориви природних гребель (проривні селі, прориви озер, льодовиків, прориви моренних озер). Прогнозування часу прориву приро-дних гребель базується на прогнозі підйому рівня води до 80-85 % висоти пе-ремички водоймища з урахуванням даних прогнозу найближчої метеостанції.
Зона катастрофічного затоплення визначається заздалегідь на стадії про-ектування ГТС. У межах цієї зони виділяють ділянки можливого (імовір-ного) надзвичайно небезпечного затоплення, тобто територію, через яку хвиля прориву проходить протягом 1 години після аварії на ГТС. На цій те-риторії можливі найбільші втрати серед населення, сильні руйнування об'єк-тів економіки й житлових будівель. Для кожного водоймища (особливо об-сягом 50 млн. м3 і більше), на якому аварія призводить до висоти підйому води більше 1 м, за результатами прогнозу розробляються атласи або карти затоплення й розраховуються характеристики хвилі прориву. Власниками цих документів є підрозділи ЦЗ, міністерства, відомства та їх служби на місцях, що зводять і експлуатують ГТС (наприклад, гідровузли і великі греблі).
На затоплюваній території виділяють 4 зони катастрофічного затоплення.
Перша зонабезпосередньо примикає до ГТС й простирається на 6-12 км від неї. Висота хвилі може досягати тут декількох метрів. Характерний бурхливий потік води зі швидкістю плину 30 км/год. і більше. Час проходження хвилі 30 хв. Друга зона — зона швидкого плину (15-20 км/год.). Довжина цієї зони може бути 15-25 км. Час проходження хвилі 50-60 хв.
Третя зона — зона середнього плину (10-15 км/год.) довжина до 30-50 км. Час проходження хвилі 2-3 год. Четверта зона — зона слабкого плину (розливу). Швидкість плину тут може досягати 6-10 км/ год. Довжина зони залежно від рельєфу місцевості може становити 35-70 км.
Наслідками ГДА є: 1) ушкодження і руйнування гідровузлів та короткочасне чи довгострокове припинення виконання ними своїх функцій; 2) ураження людей і руйнування споруд хвилею прориву; 3) затоплення великих територій. Найтяжчими наслідками супроводжуються ГДА, що викликають катастрофічні затоплення. НС, викликану ГДА, за рівнем, як правило, відносять до регіонального або державного. Масштаби наслідків ГДА залежать від параметрів і технічного стану гідровузла, характеру і розмірів руйнувань греблі, обсягу запасів води у водосховищі, характеристик хвилі прориву і катастрофічної повені, рельєфу місцевості, сезону і часу доби події, багатьох інших факторів.
В результаті великих ГДА переривається подача електроенергії в енергетичні системи, припиняється функціонування іригаційних та інших водогосподарських систем, а також об’єктів ставкового рибного господарства, руйнуються чи опиняються під водою населені пункти і промислові підприємства, виводяться з ладу комунікації й інші елементи інфраструктури, гинуть посіви і худоба, виводяться з господарського обороту сільськогосподарські угіддя, порушується життєдіяльність населення і виробничо-економічна діяльність підприємств, втрачаються матеріальні, культурні та історичні цінності, наносяться великі збитки природному середовищу, в тому числі в результаті змін ландшафту, гинуть люди. Вторинними наслідками ГДА є забруднення води і місцевості речовинами зі зруйнованих (затоплених) сховищ, промислових і сільськогосподарських підприємств, масові захворювання людей і сільськогосподарських тварин, аварії на транспортних магістралях, зсуви й обвали. Довгострокові наслідки ГДА пов’язані із залишковими факторами затоплення — наносами, забрудненнями, зміною елементів природного середовища.
В цілому наслідки характеризуються величиною збитків, які наносяться народному господарству і населенню. Прямі збитки, обумовлені руйнуваннями й іншими безпосередніми втратами в результаті гідродинамічних аварій, і непрямі збитки, пов’язані з порушенням нормальної господарської діяльності, становлять 70 % і 30 % від загальних збитків відповідно.
Змішаними природно-техногенними чинниками щодо виникнення НС через гідродинамічну небезпеку є ГТС (дамби, водосховища, греблі, мости), які можуть зазнати руйнувань внаслідок значних паводків, великої кількості опадів, селевих потоків, а також через неякісний стан водозахисних або водозберігаючих споруд. Додатковим фактором ризику збільшення негативних наслідків, зростанням збитків під час виникнення надзвичайних ситуацій внаслідок ГДА є масове безсистемне будівництво в паводконебезпечних зонах. В Україні не існує жодної території, де б не відчувався час від часу негативний вплив цих чинників (за останні 20 років від 1 до 14 разів території областей країни потерпали від негативного впливу вод річок, озер, ставків).