Загальні положення

3.1. Сучасні засоби газового експрес аналізу

Хімічна розвідка і хімічний контроль є одними з основних заходів, які виконуються у процесі ліквідації наслідків хімічно-небезпечних аварій, і спрямовані на виявлення хімічної обстановки в районі аварії. .

Хімічний контроль у районах аварій зі сильно діючими отруйними речовинами (СДОР) включає:

– визначення ступеня зараження СДОР устаткування, будівель, споруд, техніки, повітря, ґрунту і джерел води в районі аварії і контроль за його зміною у часі;

– встановлення можливості безпечного перебування особового складу сил цивільної оборони (ЦО) і населення в районах аварії без засобів захисту;

– ідентифікацію немаркованих і безгосподарських СДОР.

Ступінь зараженості СДОР здійснюється за результатом аналізу проб, які відібрані хімічними розвідувальними групами, в стаціонарних цехових, заводських лабораторіях, лабораторіях санепідемстанцій або військових. Порядок, місця, періодичність відбору проб і способи їх доставки в лабораторії встановлюються штабом ліквідації наслідків аварії.

Безпека і захист робітників, службовців, населення і формувань особового складу в зонах зараження досягається за рахунок безперервного ведення радіаційної, хімічної і бактеріологічної (біологічній) розвідки; своєчасного і умілого використання ЗІЗ і засобів колективного захисту; строгого дотримання встановлених правил поведінки людей на зараженій місцевості.

Спостерігач (розвідник) при виявленні хімічного зараження подає негайно сигнал "Хімічна тривога" і доповідає начальникові посту радіаційно-хімічного спостереження (РХС). Після чого в найменш короткі терміни встановлюють межі зони зараження, її глибину і ширину. Такі дії сприяють зменшенню можливих людських втрат.

На сучасних підприємствах за добу можуть використовуватися десятки тонн різних СДОР. Тому для контролю за станом повітряного середовища на цих підприємствах передбачені стаціонарні пости спостереження, які використовують автоматичні газосигналізатори (ГСП-11 і ГСР-11).

Автоматичний газосигналізатор призначений для безперервного визначення в повітрі наявності СДОР та отруйних речовин (ОР), а також для виявлення радіоактивного випромінювання (РВ). При виявленні СДОР (ОР ) і РВ в газосигналізаторі спрацьовує звукова і світлова сигналізація.

Принцип дії газосигналізатора ГСП -11 фотоколориметричний. При просмоктуванні через просочену і змочену реактивами індикаторну стрічку зараженого повітря на стрічці в результаті хімічної реакції виникає кольорова пляма. Інтенсивність забарвлення стрічки пропорційна концентрації СДОР (ОР) у повітрі. Вона також залежить і від інших факторів (температури, швидкості прокачування повітря через стрічку, розміри краплі тощо). Забарвлена пляма на стрічці сприймається фотоелементом, який пов’язаний із реле світлової і звукової сигналізації.

Газосигналізатор працює безупинно. Повітря просмоктується через змочену ділянку стрічки протягом визначеного часу (близько 5 хв), після чого автоматично (за допомогою стрічкопротягувального механізму) відбувається зміна відпрацьованих ділянок стрічки на свіжі. Змочування стрічки відбувається періодично, синхронно з її переміщенням. Таким чином, один цикл роботи приладу складає 5 хв. За цей час при наявності в повітрі СДОР (ОР), концентрація яких дорівнює гранично допустимій, або перевищує її, прилад подає сигнал. Час подачі сигналу обумовлюється концентрацією СДОР (ОР) і для мінімально обумовленої приладом концентрації складає 2…4 хв, при великих концентраціях СДОР (ОР) сигнал з'являється протягом першої хвилини циклу роботи приладу. Для виявлення радіоактивного випромінювання в складі приладу передбачений газорозрядний лічильник з електронно-підсилюючим пристроєм.

При ліквідації наслідків аварій із СДОР, для хімічної розвідки і контролю найбільш зручними є переносні експресні засоби. До них відносяться переносні газоаналізатори, індикаторні плівки (папірці), сенсори, а також індикаторні трубки. Останні є найбільш розповсюдженими. Їх дія заснована на кольорових (колориметричних) реакціях СДОР зі спеціально обраною індикаторною рецептурою. Індикаторні трубки мають досить високу чутливість, що дозволяє визначати СДОР на рівні значення їх ГДК. Вони прості в експлуатації і, головне, є мобільними експресними засобами аналізу.

Найбільше поширення серед приладів, що використовують індикаторні трубки для визначення шкідливих хімічних речовин у повітрі, знайшли газоаналізатори серії ГХ (ГХ-4, ГХЧ, ГХ-6), які визначають окис вуглецю, оксид азоту, діоксид сірки, сірководень, діоксид вуглецю, та універсальні газоаналізатори (УГ-2 і УГ-3).

Газоаналізатор універсальний УГ-2 призначений для виміру концентрацій шкідливих газів у повітрі робочої зони виробничих приміщень.

Умови експлуатації газоаналізатора універсального УГ-2:

– температура навколишнього повітря +10...30 °С;

– відносна вологість повітря не більше 90 %;

– атмосферний тиск від 90 до 104 кПа (від 740 до 780 мм рт. ст.);

– масова частка пилу не більше 40 мг/м ³ .

Відносна погрішність виміру УГ-2 при визначенні шкідливих речовин у повітрі до 1 ГДК не перевищує ± 60 %, у діапазоні від 1 до 2 ГДК – ±35 % і понад 2 ГДК – ± 25 %.

Газоаналізатор універсальний УГ-2 складається з повітрязабірного пристрою і комплекту індикаторних засобів (рис.2.1). Повітрозабірний пристрій складається з гумового сильфона 1 із двома фланцями, склянки з пружиною 5, що знаходяться у середині корпуса 11. У внутрішніх гофрах сильфона встановлені розпірні кільця 10 для додання жорсткості сильфону і збереження сталості об’єму. На верхній платі є нерухлива втулка 8 для направляння штока 3 при стисканні сильфона. На штуцер з внутрішньої сторони надіта трубка гумова 6, яка через нижній фланець з'єднується з внутрішньою порожниною сильфона. Вільний кінець трубки гумової служить для приєднання індикаторної трубки при аналізі. На циліндричній поверхні штока 3 розташовані чотири продовжні канавки 9 з двома поглибленнями для фіксації двох положень штока фіксатором 7.

В комплект індикаторних засобів УГ-2 входять ампули з індикаторними поглинальними порошками і приладдям, яке необхідне для виготовлення індикаторних трубок і фільтруючих патронів.

Принцип роботи УГ-2 заснований на просмоктуванні повітрозабірним пристроєм зараженого повітря через індикаторну трубку. Якщо в повітрі є отруйні речовини, то наповнювач індикаторної трубки змінює колір. Вимірявши довжину забарвленого стовпчика наповнювача на шкалі, яка відградуйована в мг/л, визначають концентрацію аналізованої СДОР в повітрі.

Недоліками УГ-2 є необхідність підготовки оператором індикаторної трубки до роботи в спеціальних лабораторних умовах (під витяжною шафою тощо), тривалість визначення, а головне, обмежений перелік СДОР, які визначаються: аміак, ацетон, ацетилен, бензин, бензол, ксилол, окисли азоту, окис вуглецю, сірчистий ангідрид, сірководень, толуол, вуглеводні нафти, хлор, етиловий ефір.

Рис. 2.1 – Універсальний газоаналізатор УГ-2:

1 – гумовий сильфон, 2 – підставка зі шкалами, 3 – шток, 4 – місце зберігання штока, 5 – пружина сильфона, 6 – гумова трубка, 7 – стопор, 8 – направляюча трубка, 9 – канавка з двома заглибленнями, 10 – кільце жорсткості, 11 – корпус, 12 – фільтруючий патрон, 13 – верхня межа забарвленого стовпчика.

3.2. Прилади хімічної розвідки

На відміну від радіоактивних речовин, СДОР мають запах, колір або подразнюючу дію. Але виявлення і визначення їх за цими ознаками небезпечно, тому що може привести до ураження. Разом з тим існують отруйні речовини (ОР), які не володіють специфічними ознаками і їх виявлення у повітрі, на місцевості і різних предметах проводиться за допомогою приладів хімічної розвідки. Для її проведення можуть бути використані військові засоби хімічної розвідки і хімічного контролю: аерозольна плівка АП-1 і військовий прилад хімічної розвідки – ВПХР.

Принцип виявлення і визначення СДОР (ОР) приладами хімічної розвідки заснований на зміні забарвлення індикаторів при прокачуванні через них зараженого повітря. В залежності від того, який індикатор використовували і як він змінив колір, визначають тип СДОР (ОР), а порівняння інтенсивності отриманого забарвлення з кольором еталонів дозволяє судити про приблизну концентрацію СДОР (ОР) у повітрі або про щільність зараження місцевості.

На постачанні підрозділів ЦО і об’єктів господарської діяльності (ОГД) знаходяться прилади ВПХР або ППХР і ПХР-МВ. З них на практичному занятті розглядається тільки ВПХР як найбільш розповсюджений (рис.2.2).

Військовий прилад хімічної розвідки (ВПХР) призначений для визначення СДОР(ОР) у повітрі, на місцевості, техніці, транспорті і різних предметах у польових умовах.

ВПХР складається з корпуса з кришкою і розміщених в корпусі: ручного насоса 1, насадки до насоса 3, паперових касет із індикаторними трубками 11, протидимних фільтрів 5, захисних ковпачків 4, електричного ліхтаря 7 і грілки 10 з 15 патронами 6. Крім того, у комплект приладу входять: штир 8 для підготовки патронів до роботи, лопатка 9 для взяття проб заражених матеріалів (ґрунту, зерна), інструкція-пам'ятка з визначення ОР типу зоман у повітрі, плечова паска 2.

Рис. 2.2 – Військовий прилад хімічної розвідки:

а) загальний вигляд; б) паперова касета з індикаторними трубками.

Ручний насос служить для качання зараженого повітря через індикаторні трубки (ІТ). На торці головки насоса розміщені: ніж для надрізання кінців ІТ, гніздо для їхньої установки і поглиблення для обламування кінців ІТ. У торці ручки розміщені відкривачі ампул (відповідно до маркування ІТ) для відкриття ампул ІТ.

Насадка є пристосуванням до насоса і призначена для роботи приладу в умовах задимлення, при визначенні ОР (СДОР) на ґрунті, техніці, майні та інших предметах, а також при визначенні ОР (СДОР) у сипучих матеріалах.

ІТ призначені для визначення ОР. ІТ являють собою запаяну скляну трубку, усередині якої є наповнювач і одна (дві) ампули з реактивами. Маркірування нанесене на верхній частині ІТ.

В комплект приладу входять три види ІТ для визначення наступних речовин:

– зарин, зоман, Ви-Ікс – ІТ з одним червоним кільцем і червоною крапкою;

– фосген, синильна кислота і хлорціан – ІТ із трьома зеленими кільцями;

– іприт – ІТ з одним жовтим кільцем.

ІТ покладені в паперові касети по 10 шт. однакового маркірування. На касеті зображене забарвлення трубки при наявності ОР (крім ОР типу зарин, зоман, Ві-Ікс).

Протидимні фільтри являють собою пластинки зі спеціального картону. Їх використовують для визначення ОР у задимленому середовищі, у районі парів кислих середовищ, малих кількостей ОР у ґрунті і сипучих матеріалах, а також при відбиранні проб диму.

Захисні ковпачки призначені для захисту внутрішньої поверхні лійки насадки від зараження ОР при взятті проб ґрунту, сипучих матеріалів.

Грілка необхідна для підігріву ІТ у випадку визначення ОВ при зниженій температурі, для підігріву ІТ на іприт при температурі нижче +15°С і ІТ на зоман при температурі нижче 0°С, а також для відтавання ампул у ІТ. Температура в грілці до 15-20° зберігається протягом 10-15 хвилин.

3.2.1. Порядок роботи з ВПХР по визначенню ОР у повітрі

При найменшій підозрі на наявність ОР в повітрі надягають протигаз, захисний комплект і починають досліджувати повітря на зараженість його ОР.

Визначення ОР у повітрі завжди проводиться в наступній послідовності використання ІТ:

– з червоним кільцем і червоною крапкою;

– з трьома зеленими кільцями;

– з жовтим кільцем.

Цей цикл неухильно виконується незалежно від того, виявлене чи ні ОР за допомогою попередньої ІТ, тому що повітря (місцевість) можуть бути заражені комбінаціями різних ОР.

3.2.2. Порядок роботи з ВПХР по визначенню ОР нервово-паралітичної дії (ІТ з червоним кільцем і крапкою)

– виймають дві ІТ, надпилюють і обламують обидва їх кінці;

– викривачем ампул розбивають верхні ампули обох ІТ, беруть їх за маркіровані кінці й енергійно трясуть 2-3 рази;

– одну з трубок (дослідну) вставляють немаркованим кінцем у насос і роблять 5-6 хитань, іншу ІТ (контрольну) відкладають убік і через неї повітря не прокачують.

– розкривають нижні ампули обох трубок, струшують 1-2 рази і спостерігають за зміною кольору наповнювачів.

Якщо до моменту появи жовтого забарвлення наповнювача в контрольній трубці верхній шар наповнювача дослідної трубки змінив колір на червоний – це значить, що в повітрі містяться пари зоману, зарину, Ві-Ікс у небезпечних концентраціях.

Якщо в тих же умовах, в обох трубках наповнювач пожовтів – це вказує на відсутність ОР.

У випадку коли при розбиванні нижніх ампул ІТ відразу ж з'являється жовтий колір наповнювача, тоді у повітрі містяться пари речовин кислого характеру. У цьому випадку визначення наявності ОР повторюють із застосуванням протидимного фільтру.

За допомогою приладу можна визначити безпечні концентрації зоману, зарину або Ві-Ікс, що досить важливо у випадках, коли необхідно прийняти рішення про зняття протигазів. Це рішення може бути прийняте тільки після одержання негативних результатів з виявлення ОР із двома іншими типами ІТ.

Визначення ОР в безпечних концентраціях проводиться в наведеному вище порядку, але з тією різницею, що при качанні повітря через дослідну трубку роблять уже не 5-6, а 30-40 хитань насосом і нижні ампули ІТ розбивають не відразу після качання повітря, а через 2-3 хвилини після його закінчення.

3.2.3. Робота з визначення ОР задушливої дії і загальноотруйних ОР (ІТ із трьома зеленими кільцями)

Незалежно від результатів дослідження на вміст у повітрі ОР нервово-паралітичної дії, визначають наявність у повітрі ОР задушливих і загальноотруйних ОР.

Для цього розкривають одну ІТ із трьома зеленими кільцями, розбивають у ній ампулу, ставлять ІТ в насос і проводять 10-15 качань. Вийнявши трубку з насоса, порівнюють колір наповнювача з еталоном, нанесеним на касеті, і визначають приблизну концентрацію ОР.

3.2.4. Порядок роботи по визначенню шкірнонаривних ОР (ІТ із жовтим кільцем)

– розкривають ІТ з одним жовтим кільцем;

– вставляють ІТ в насос і роблять 60 качань;

– виймають трубку і через хвилину порівнюють колір наповнювача з еталоном, нанесеним на касеті.

3.3. Порядок роботи з визначення ОР на місцевості, техніці, одягу та інших предметах

Визначення ОР починають також з визначенням зарину, зоману і Ві-Ікс. Для цього трубки готують так само, як було зазначено вище, але після розміщення ІТ в насосі на нього навертають насадку з надягнутим на лійку захисним ковпачком, прикладають насадку до поверхні обстежуваного предмета і прокачують через трубку повітря – 60 прокачувань насосом.

Після цього знімають насадку, викидають ковпачок, виймають з гнізда насоса ІТ, розбивають нижню ампулу і через одну хвилину спостерігають за зміною кольору наповнювача.

Аналогічним способом визначають наявність ОВ типу іприту, використовуючи для цього ІТ із жовтим кільцем.

3.4. Робота з ІТ при знижених температурах

При знижених температурах ІТ необхідно підігріти за допомогою грілки у наступному порядку:

– вставити патрон з центральний отвір корпуса грілки;

– штирьом грілки через отвір у патроні розбити ампулу патрона;

– залишити ІТ в грілці для підігріву.

ІТ із червоним кільцем і крапкою при температурі навколишнього середовища 0°С і менше підігрівають у наступній послідовності:

– перед відкриванням ІТ підігрівають протягом 0,5-3 хв;

– прокачують повітря черев дослідну ІТ;

– розкривають нижні ампули;

– вставляють ІТ у грілку і ще раз підігрівають не більше 1 хвилини.

ІТ з одним жовтим кільцем при температурі навколишнього середовища +15°С і нижче підігрівають протягом 1-2 хв, після прокачування через неї зараженого повітря.

ІТ із трьома зеленими кільцями підігрівають при невпевнених показаннях.

3.5. Основи оцінки хімічної обстановки

Під хімічною обстановкою розуміють сукупність наслідків хімічного зараження місцевості СДОР (ОВ), що впливають на діяльність об’єктів господарювання, сил цивільної оборони та населення.

Хімічна обстановка створюється при аварії (руйнуванні) на об'єкті, що має сильнодіючі отруйні речовини. У результаті аварії утворюються зони хімічного зараження СДОР (ЗХЗ^СДОР), усередині яких можуть виникнути осередки хімічного ураження СДОР (ОХУ^СДОР).

Зоною хімічного зараження СДОР називається територія, над якою поширилася хмара зараженого СДОР повітря із уражаючими концентраціями, включаючи й місце розливу отруйних речовин (місце аварії).

Залежно від кількості вилитих СДОР у зоні хімічного зараження може виникнути один або кілька осередків хімічної поразки СДОР.

Осередком хімічного ураження СДОР (ОХУ^СДОР) називають територію, у межах якої в результаті впливу СДОР відбулися масові ураження людей і сільськогосподарських тварин, рослин.

Розміри зони хімічного зараження характеризуються:

– глибиною поширення хмари повітря, зараженого отруйними речовинами із уражаючими концентраціями (Г_ЗХЗ);

– шириною поширення хмари (Ш_ЗХЗ);

– площею зони хімічного зараження (забруднення) S_ЗХЗ (рис. 2.3)

Рис. 2.3 – Схема зони хімічного зараження, утвореної розливом СДОР

1 – місто, 2 – об'єкт, 3 – ділянка розливу СДОР, S_ЗХЗ – площа зони хімічного зараження, Ш_ЗХЗ – ширина зони хімічного зараження, Г_ЗХЗ – глибина зони хімічного зараження, S₁^СДОР, S₂^СДОР – площа осередків хімічного ураження.

Площа зони хімічного зараження визначається за формулою

S_зхз=½Г_ЗХЗ×Ш_ЗХЗ, км², де:

– Ш_ЗХЗ = 0.03 × Г_ЗХЗ — при інверсії;

– Ш_ЗХЗ = 0.15 × Г_ЗХЗ — при ізотермії;

– Ш_ЗХЗ = 0.8 × Г_ЗХЗ — при конвекції.

S_ЗХЗ та Г_ЗХЗ залежать від кількості і виду ОР, рельєфу місцевості, наявності лісових масивів, швидкості приземного вітру і ступеня вертикальної стійкості повітря (інверсія, конвекція, ізотермія). Необхідні довідкові данні для виконання індивідуальних розрахунків студента наведені в таблицях 2.1-2.5 та рис. 2.4.

Швидкість вітру, VВ, м/с	НІЧ	ДЕНЬ
ясно	напівясно	хмарно	ясно	напівясно	хмарно
0,5
0,6-2
2,1-4
Більше 4

Рис. 2.4 – Графік для оцінки вертикальної стійкості повітря

Таблиця 2.1 – Глибина поширення хмар зараженого повітря (Г₁) із уражаючими концентраціями СДОР на відкритій місцевості, км (ємності не обваловані, швидкість вітру 1 м/с)

Примітки:

1. При швидкості вітру більше 1 м/с застосовуються поправочні коефіцієнти (К_попр), що мають наступні значення:

2. Для обвалованих ємностей (К_обв.) зі СДОР глибина поширення хмари зараженого повітря зменшується в 1,5 рази.

Таблиця 2.2 – Глибина поширення хмар зараженого повітря (Г₁) із уражаючими концентраціями СДОР на закритій місцевості, км (ємності не обваловані, швидкість вітру 1 м/с)

Примітки:

1. При швидкості вітру більше 1 м/с застосовуються поправочні коефіцієнти (К_попр), що мають наступні значення:

2. Для обвалованих ємностей (К_обв.) зі СДОР глибина поширення хмари зараженого повітря зменшується в 1,5 рази.

Таблиця 2.3 – Середня швидкість переносу хмари зараженої речовини (W), м/с

Примітка. Інверсія та конвекція при швидкості вітру більше 3 м/с спостерігаються в рідких випадках.

Таблиця 2.4 – Час випаровування деяких СДОР (t_i), годин (швидкість вітру V_В=1 м/с)

Примітка. Для швидкостей вітру більших, ніж зазначені в таблиці, вводять поправочний коефіцієнт.

Таблиця 2.5 – Можливі загальні втрати населення від СДОР у осередку ураження (M_заг), %

Примітка.Орієнтовна структура втрат людей в ОХУ в %

- легкого ступеня М_легк. - 25%;

- середнього та важкого ступеня (з виходом з ладу не менше, чим на 2-3 тижні) і потребують госпіталізації М_важк. - 40%;

- зі смертельним результатом (незворотні) М _{н зв.} - 35%.

3.6. Проведення оцінки хімічної обстановки у разі аварії

У разі аварії на об'єкті оцінка хімічної обстановки здійснюється в період її фактичного виникнення і включає:

– визначення розмірів і площі зони хімічного ураження;

– визначення терміну наближення зараженого повітря до об’єкта;

– визначення терміну уражаючої дії СДОР;

– визначення можливих втрат людей;

– визначення режиму захисту;

– визначення заходів із ліквідації негативних наслідків.

Вихідні дані для розрахункової роботи кожного студента наве­дено в Додатку 1.

4. Контрольні питання

1. Призначення і принцип дії автоматичного газосигналізатора.

2. Переваги і недоліки методу використання індикаторних трубок.

3. Будова приладу УГ-2. Принцип дії.

4. Умови експлуатації приладу УГ-2.

5. Характеристика приладів хімічної розвідки.

6. Комплектація приладу ВПХР.

7. Умови використання насадки для ВПХР.

8. Порядок підготовки до роботи індикаторних трубок.

9. Призначення грілки в приладі ВПХР.

10. Порядок роботи із індикаторними трубками для визначення ОР нервово-паралітичної дії.

11. Порядок роботи із індикаторними трубками для визначення ОР задушливої дії та загально-отруйних речовин.

12. Порядок роботи із індикаторними трубками для визначення шкірно-наривних ОР.

13. Робота з індикаторними трубками при знижених температурах.

14. Хімічна обстановка. Порядок її оцінки.