Атмосферные опасности

Вопрос 1: Атмосферные опасности

Атмосферные опасности - опасные природные, метеорологические процессы и явления, возникающие в атмосфере под действием различных природных факторов или их сочетаний, оказывающие или могущие оказать поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую среду.

 К атмосферным природным  явлениям относятся: сильный ветер, вихрь, ураган, циклон, шторм, смерч, шквал, продолжительный дождь, гроза, ливень, град, снег, гололед, заморозок, сильный  снегопад, сильная метель, туман, пыльная  буря, засуха и др.

Атмосфера - газовая среда вокруг Земли, вращающаяся вместе с ней.

В зависимости от распределения температуры атмосферу подразделяют на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу.

Неравномерность нагревания способствует общей циркуляции атмосферы, которая влияет на погоду и климат Земли. Сила ветра у земной поверхности оценивается по шкале Бофорта.

Атмосферное давление распределяется неравномерно, что приводит к движению воздуха относительно Земли от высокого давления к низкому. Это движение называется ветром. Область пониженного давления в атмосфере с минимумом в центре называется циклоном.

Циклон в поперечнике достигает нескольких тысяч километров. В Северном полушарии ветры в циклоне дуют против часовой стрелки, а в Южном -- по часовой. Погода при циклоне преобладает пасмурная, с сильными ветрами.

Антициклон - это область повышенного давления в атмосфере с максимумом в центре. Поперечник антициклона составляет несколько тысяч километров. Антициклон характеризуется системой ветров, дующих по часовой стрелке в Северном полушарии и против - в Южном, малооблачной и сухой погодой и слабыми ветрами.

В атмосфере имеют место следующие электрические явления: ионизация воздуха, электрическое поле атмосферы, электрические заряды облаков, токи и разряды.

В результате естественных процессов, происходящих в атмосфере, на Земле наблюдаются явления, которые представляют непосредственную опасность или затрудняют функционирование систем человека. К таким атмосферным опасностям относятся туманы, гололёд, молнии, ураганы, бури, смерчи, град, метели, торнадо, ливни и др.

Гололёд -слой плотного льда, образующийся на поверхности земли и на предметах (проводах, конструкциях) при замерзании на них переохлажденных капель тумана или дождя. Обычно гололёд наблюдается при температурах воздуха от 0 до -3°С, но иногда и более низких. Корка намерзшего льда может достигать толщины нескольких сантиметров. Под действием веса льда могут разрушаться конструкции, обламываться сучья. Гололёд повышает опасность для движения транспорта и людей.

Туман - скопление мелких водяных капель или ледяных кристаллов, или тех и других в приземном слое атмосферы (иногда до высоты в несколько сотен метров), понижающее горизонтальную видимость до 1 км и менее.

В очень плотных туманах видимость может понижаться до нескольких метров. Туманы образуются в результате конденсации или сублимации водяного пара на аэрозольных (жидких или твердых) частицах, содержащихся в воздухе (т. н. ядрах конденсации). Большинство капель тумана имеет радиус 5-15 мкм при положительной температуре воздуха и 2-5 мкм при отрицательной температуре. Количество капель в 1 см3 воздуха колеблется от 50--100 в слабых туманах и до 500--600 в плотных. Туманы по их физическому генезису подразделяются на туманы охлаждения и туманы испарения.

По синоптическим условиям образования различают туманы внутримассовые, формирующиеся в однородных воздушных массах, и туманы фронтальные, появление которых связано с фронтами атмосферными. Преобладают туманы внутримассовые.

В большинстве случаев это туманы охлаждения, причем их делят на радиационные и адвективные. Радиационные туманы образуются над сушей при понижении температуры вследствие радиационного охлаждения земной поверхности, а от нее и воздуха. Наиболее часто они образуются в антициклонах. Адвективные туманы образуются вследствие охлаждения теплого влажного воздуха при его движении над более холодной поверхностью суши или воды. Адвективные туманы развиваются как над сушей, так и над морем, чаще всего в теплых секторах циклонов. Адвективные туманы устойчивее, чем радиационные .Фронтальные туманы образуются вблизи атмосферных фронтов и перемещаются вместе с ними. Туманы препятствуют нормальной работе всех видов транспорта. Прогноз туманов имеет важное значение в безопасности.

Град - вид атмосферных осадков, состоящих из сферических частиц или кусочков льда (градин) размером от 5 до 55 мм, встречаются градины размером 130 мм и массой около 1 кг. Плотность градин 0,5-0,9 г/см3. В 1 мин на 1 м2 падает 500-1000 градин. Продолжительность выпадения града обычно 5-10 мин, очень редко- до 1 ч.

Молния - это гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, проявляющийся обычно яркой вспышкой света и сопровождающим ее громом.

Гром - звук в атмосфере, сопровождающий разряд молнии. Вызывается колебаниями воздуха под влиянием мгновенного повышения давления на пути молнии.

Наиболее часто молнии возникают в кучево-дождевых облаках. В раскрытие природы молнии внесли вклад американский физик Б. Франклин (1706-1790), русские ученые М. В. Ломоносов (1711-1765) и Г. Рихман(1711-1753), погибший от удара молнии при исследованиях атмосферного электричества.

Молния способна воздействовать на здания и сооружения прямыми ударами (первичное воздействие), которые вызывают непосредственное повреждение и разрушение, и вторичными воздействиями. Высокий потенциал, создаваемый разрядами молнии, может заноситься в здания также по воздушным линиям и различным коммуникациям.

Разряды атмосферного электричества способны вызвать взрывы, пожары и разрушения зданий и сооружений, что привело к необходимости разработки специальной системы молниезащиты.

Молниезащита - комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, сохранности зданий и сооружений, оборудования и материалов от разрядов молнии.

Здания и сооружения подлежат молниезащите в соответствии с СН 305-77. Выбор защиты зависит от назначения здания или сооружения, интенсивности грозовой деятельности в рассматриваемом районе и ожидаемого числа поражений объекта молнией в год.

Интенсивность грозовой деятельности характеризуется средним числом грозовых часов в году пч или числом грозовых дней в году пд. Определяют ее с помощью соответствующей карты, приведенной в СН 305-77, для конкретного района.

Здания защищаются от прямых ударов молнии молниеотводами. Зоной защиты молниеотвода называют часть пространства, примыкающую к молниеотводу, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Зона защиты А обладает степенью надежности 99,5% и выше, а зона защиты Б - 95% и выше.

Ураганы - явление сезонное. Ежегодно на Земле развивается в среднем 70 тропических циклонов. Средняя продолжительность урагана около 9 дней, максимальная - 4 недели.

Ураганы представляют собой явление морское и наибольшие разрушения от них бывают вблизи побережья. Но они могут проникать и далеко на сушу. Ураганы могут сопровождаться сильными дождями, наводнениями, в открытом море образуют волны высотой более 10 м, штормовыми нагонами. Особой силой отличаются тропические ураганы, радиус ветров которых может превышать 300 км (рис. 22).

Буря - это очень сильный ветер, приводящий к большому волнению на море и к разрушениям на суше. Буря может наблюдаться при прохождении циклона, смерча.

Скорость ветра у земной поверхности превышает 20 м/с и может достигать 100 м/с. В метеорологии применяется термин «шторм», а при скорости ветра больше 30 м/с -- ураган. Кратковременные усиления ветра до скоростей 20--30 м/с называются шквалами.

Смерч - это атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке и затем распространяющийся в виде темного рукава или хобота по направлению к поверхности суши или моря

В верхней части смерч имеет воронкообразное расширение, сливающееся с облаками. Когда смерч опускается до земной поверхности, нижняя часть его тоже иногда становится расширенной, напоминающей опрокинутую воронку. Высота смерча может достигать 800-1500 м. Воздух в смерче вращается и одновременно поднимается по спирали вверх, втягивая пыль или поду. Скорость вращения может достигать 330 м/с. В связи с тем, что внутри вихря давление уменьшается, то происходит конденсация водяного пара. При наличии пыли и воды смерч становится видимым.

Диаметр смерча над морем измеряется десятками метров, над сушей - сотнями метров. Смерч возникает обычно в теплом секторе циклона и движется вместо <* циклоном со скоростью 10-20 м/с. Смерч проходит путь длиной от 1 до 40-60 км. Смерч сопровождается грозой, дождем, градом и, если достигает поверхности земли, почти всегда производит большие разрушения, всасывает в себя воду и предметы, встречающиеся на его пути, поднимает их высоко вверх и переносит на большие расстояния. Предметы в несколько сотен килограммов легко поднимаются смерчем и переносятся на десятки километров. Смерч на море представляет опасность для судов.

Смерчи над сушей называются тромбами, в США их называют торнадо.

Как и ураганы, смерчи опознают со спутников погоды.

Для визуальной оценки силы (скорости) ветра в баллах по его действию на наземные предметы или по волнению на море английский адмирал Ф. Бофорт в 1806 г. разработал условную шкалу, которая после изменений и уточнений в 1963 г. была принята Всемирной метеорологической организацией и широко применяется в синоптической практике .

Баллы Бофорта  

Штиль 0-0,2м/с (Дым поднимается вертикально, Зеркально гладкое море) 

Тихий 0,3-1,6  м/с (Направление ветра заметно по относу дыма, но не по флюгеру.Рябь, пены на гребнях нет)

Легкий 1,6-3,3 м/с (Движение ветра ощущается лицом, шелестят листья, приводится в движение флюгер. Короткие волны, гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными)

Слабый 3,4-5,4 м/с (Листья и тонкие ветви деревьев все время колышутся, ветер развевает верхние флаги. Короткие, хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют пену, изредка образуются маленькие белые барашки)

Умеренный 5,5-7,9 м/с (Ветер поднимает пыль и бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев. Волны удлиненные, белые барашки видны во многих местах) 

Свежий 8,0-10,7 м/с (Качаются тонкие стволы деревьев, на воде появляются волны с гребнями. Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки (в отдельных случаях образуются брызги))

Сильный 10,8-13,8 м/с (Качаются толстые сучья деревьев, гудят телеграфные провода. Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные площади (вероятны брызги) 

Крепкий 13,9-17,1 м/с (Качаются стволы деревьев, идти против ветра трудно. Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру)

Очень крепкий 17,2-20,7 м/с(Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра очень трудно. Умеренно высокие длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами но направлению ветра)

Шторм 20,8-24,4 м/с(Небольшие повреждения; ветер срывает дымовые колпаки и черепицу. Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни ноли начинают опрокидываться и рассыпаться в брызги, которые ухудшают видимость) 

Сильный шторм 24,5-28,4 м/с(Значительные разрушения строений, деревья вырываются с корнем. На суше бывает редко.Очень высокие волны с длинными загибающимися вниз гребнями. Образующаяся пена выдувается ветром большими хлопьями в виде густых белых полос. Поверхность моря белая от пены. Сильный грохот волн подобен ударам. Видимость плохая)

Жестокий шторм 28,5-32,6 м/с(Большие разрушения на значительном пространстве. На суше наблюдается очень редко. Исключительно высокие волны. Суда небольшого и среднего размера временами скрываются из вида. Море все покрыто длинными белыми хлопьями пены, располагающимися по ветру. Края волн повсюду сдуваются в пену. Видимость плохая)

Ураган 32,7 м/с и более(Большие разрушения на значительном пространстве. На суше наблюдается очень редко. Воздух наполнен пеной и брызгами. Море все покрыто полосами пены. Очень плохая видимость)

Вопрос №2: Чрезвычайные ситуации, связанные с выбросом химически опасных

В настоящее время невозможно представить ни один вид человеческой деятельности, прямо или косвенно не связанный с влиянием на организм химических веществ, количество которых составляет десятки тысяч и продолжает непрерывно расти. В их числе ядохимикаты (пестициды, гербициды), препараты бытового назначения (краски, лаки, растворители, синтетические моющие средства), лекарственные вещества, химические добавки к пищевым продуктам, косметические средства и т. п.

Наибольшую опасность для экологии представляют предприятия, производящие химические вещества, а также те, в технологическом процессе которых эти вещества используются. В настоящее время в мире производится более 1 млн наименований химических веществ, 600 тыс. из которых имеют широкое применение. Ежедневное производство химических веществ увеличилось с 1 млн тонн и начале 30-х гг. XX в. до сотен миллионов тонн. Из-за роста химического производства увеличивается и вероятность аварий, связанных с неконтролируемым выбросом ядовитых химических веществ в окружающую среду, в результате чего ей часто наносится непоправимый ущерб.

Классификация аварийно химически опасных веществ

По степени воздействия на организм человека химические вещества делятся на 4 класса:

I класс — чрезвычайно  опасные;

II класс — высокоопасные;

III класс- умеренно опасные;

IV класс малоопаспые.

К I классу относятся:

- некоторые металлы (например, ртуть, свинец, кадмий, цинк) и их соединения;

- вещества, содержащие циангруппу, — цианистый водород, синильная кислота и ее соли, нитриты;

- соединения фосфора;

- галогеноводороды — водород хлористый, водород фтористый, водород бромистый;

- хлоргидриды — этиленхлоргидрин, этилхлоргидрит;

- некоторые другие соединения, например, фосген, оксид этилена. Ко II классу относятся:

-минеральные и органические кислоты — серная, азотная, соляная;

- щелочи — аммиак, едкий натрий;

- серосодержащие соединения — сульфиды, ероуглерод и т. д.;

- некоторые спирты и альдегиды кислот — формальдегид, метиловый спирт;

- органические и неорганические нитро- и аминосоединения — анилин, нитробензол;

- фенолы, крезолы и их производные.

К умеренно опасным (III класс) и малоопасным (IV класс) относятся все остальные химические соединения.

В промышленности, сельском хозяйстве и быту используется множество разнообразных химических веществ. Некоторые из этих соединений токсичны и вредны: при проливе или выбросе в окружающую среду они способны вызвать массовые поражения людей, животных, приводят к заражению воздуха, почвы, воды, растений. Их называют химически опасными веществами (ХОВ).

Определенные виды ХОВ находятся в больших количествах на предприятиях, их производящих или использующих в производстве. Крупными запасами ядовитых веществ располагают предприятия химической, целлюлозно-бумажной, оборонной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, черной и цветной металлургии, промышленности минеральных удобрений. Значительные количества ХОВ сосредоточены на объектах пищевой, мясо-молочной промышленности, в жилищно-коммунальном хозяйстве.

Наиболее распространенными ХОВ являются хлор, аммиак, сероводород, сероуглерод, сернистый ангидрид, азотная и серная кислоты и др.

Классификации химически опасных веществ

По виду воздействия химически опасные вещества условно делят на следующие группы:

• вещества с преимущественно удушающим действием с выраженным и слабым прижигающим эффектом (хлор, фосген, хлорпикрин и др.);

• вещества, преимущественно общеядовитого действия (окись углерода, цианистый водород и др.);

• вещества, обладающие удушающим и общеядовитым действием (амил, акрилонитрил, азотная кислота и окислы азота, сернистый ангидрид, фтористый водород и др.);

• вещества, действующие на генерацию, проведение и передачу нервных импульсов – нейротропные яды (сероуглерод, тетраэтилсвинец, фосфорорганические соединения и др.);

• вещества, обладающие удушающим и нейротропным действием (аммиак, гептил, гидразин и др.);

• метаболические яды, нарушающие обмен веществ в живых организмах (окись этилена, дихлорэтан, диоксин и др.).

По скорости воздействия на организм различают быстродействующие и медленнодействующие ХОВ. При поражении быстродействующими ХОВ картина отравления развивается быстро, при поражении медленнодействующими имеет место латентный, или скрытый, период (до проявления картины отравления проходит несколько часов).

По своей стойкости химические вещества подразделяются на стойкие и нестойкие. Стойкость и способность заражать поверхности зависит от температуры кипения вещества. Нестойкие ХОВ с температурой кипения ниже 130°С заражают местность на минуты или десятки минут. Стойкие ХОВ с температурой кипения выше 130°С сохраняют свойства, следовательно, и поражающее действие, от нескольких часов до нескольких месяцев.

По продолжительности поражающего эффекта условно выделяют 4 группы химически опасных веществ:

• нестойкие быстродействующие (синильная кислота, аммиак, оксид углерода);

• нестойкие замедленного действия (фосген, азотная кислота);

• стойкие быстродействующие (фосфорорганические соединения, анилин);

• стойкие замедленного действия (серная кислота, диоксин и др.).

По показателям токсичности и опасности химические вещества делят на 4 класса:

• чрезвычайно опасные

• высокоопасные

• умеренно опасные

• малоопасные

С учетом путей поступления вещества в организм различают:

• ХОВ ингаляционного действия (поступают через органы дыхания);

• ХОВ перорального действия (поступают через рот, желудочно-кишечный тракт)

• ХОВ кожно-резорбтивного действия (воздействуют через кожу, рану).

Аварии на химически опасных объектах и их классификации

Химически опасным объектом (ХОО) называется объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют химически опасные вещества, при аварии на котором или разрушении которого может произойти гибель или химическое заражение людей, животных и растений, а также загрязнение окружающей природной среды.

Под химической аварией понимается нарушение технологических процессов на производстве, повреждение трубопроводов, емкостей, хранилищ, транспортных средств при осуществлении перевозок и т. п., приводящие к выбросу химических опасных веществ в атмосферу в количествах, представляющих опасность массового поражения людей и животных.

По степени сложности восстановления объекта выделяют две категории аварий:

• категория 1 — аварии в результате взрывов, вызывающих разрушение технологической схемы, инженерных сооружений и полное или частичное прекращение выпуска продукции, при этом для восстановления производства требуются специальные ассигнования от вышестоящих организаций;

• категория 2 — аварии, в результате которых повреждено основное или вспомогательное технологическое оборудование, полностью или частично прекращен выпуск продукции, но для восстановления производства не требуются специальные ассигнования.

По масштабам последствий аварии классифицируют следующим образом:

• частная – авария, не связанная с выбросом ХОВ либо связанная с незначительной утечкой ядовитых веществ;

• объектовая – авария, связанная с утечкой ХОВ из технологического оборудования или трубопроводов; глубина пороговой зоны менее радиуса санитарно-защитной зоны вокруг предприятия;

• местная – авария, связанная с разрушением большой единичной емкости или целого склада ХОВ; облако достигает зоны жилой застройки, проводится эвакуация из ближайших жилых районов и другие соответствующие мероприятия;

• региональная – авария со значительным выбросом ХОВ; наблюдается распространение облака в глубь жилых районов;

• глобальная – авария с полным разрушением всех хранилищ с ХОВ на крупных химически опасных предприятиях (в случае диверсии, в военное время или в результате стихийного бедствия).