По характеру воздействия на организм человека АХОВ классифицируются следующим образом.

Схема 3.2.

КЛАССИФИКАЦИЯ АХОВ ПО ХОРАКТЕРУ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЧЕЛОВЕКА

3.2. Аварии с выбросом АХОВ

Бхопал

В декабре 1984 г. произошла самая крупная химическая катастрофа xx века. В ночь со 2 на 3 декабря 1984 года на предприятии по производству пестицидов корпорации «Юнион Карбайд» в индийском городе Бхопал произошел выброс около 40 тонн высокотоксичного газа метилизоцианата. Территория площадью около 40 км² с населением более полумиллиона человек была быстро накрыта облаком ядовитого газа.

По официальным данным «Юнион Карбайд», в результате прямого воздействия газа погибли более 500 человек, приблизительно 6000 получили серьезное химическое поражение, 2000 из них умерли в течение следующих нескольких недель. Около 100 000 человек нуждались в различных формах лечения. Правда, существует информация и о гораздо большем количестве погибших и пострадавших.

Яд-убийца. Метилизоцианат.

Бесцветная огнеопасная жидкость с острым запахом. Химически активен, взаимодействует со многими веществами, выделяя при этом большое количество тепла. Может сохраняться в атмосфере от нескольких часов до нескольких дней. Газообразный метилизоцианат (МИЦ) относительно быстро разлагается на воздухе, быстро разрушается во влажной среде (например, под дождем). Температура кипения 39⁰С.

МИЦ поражает кожу, слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей. Сотрудники предприятий, работая в течение 8 часов в атмосфере, загрязненной им на уровне предельно допустимой концентрации (ПДК) для персонала (46 микрограммов на кубический метр), подвергаются воздействию приблизительно 460 миллиграммов МИЦ за рабочий день.

По расчетам индийских ученых, на территории 27 пораженных районов Бхопала концентрация МИЦ в период аварии превышала ПДК для рабочего места персонала предприятий от 6 до 4300 раз. Средняя оцененная концентрация МИЦ в образовавшемся облаке превышала КДК в 1400 роаз.

В конце 1990 года правительство штата Мадхья-Прадеш представило верховному суду Индии законченную классификацию всех жертв аварии. Оно сообщало, что 40 человек полностью утратили трудоспособность и около 2700 – частично, 8000 были признаны утратившими трудоспособность временно, а около 200 тысяч – получившими поражение без утраты трудоспособности. Была предъявлена информация о 3787 погибших и умерших от последствий аварии.

Анализ аварийных ситуаций на предприятиях нефтегазовой и химической и химической промышленности показывает, что имевшие место аварии происходят либо из-за отказа техники, либо из-за ошибочных действий производственного персонала. Аварийные ситуации при этом классифицируются оп двум основным группам:

- аварии на производственных площадках;

- аварии на транспортных коммуникациях (в основном на железных дорогах).

Наибольшая потенциальная опасность аварийных ситуаций с АХОВ (сильнодействующие ядовитые вещества) на площадках имеет место на складах и наливных станциях, где сосредоточены сотни, во многих случаях тысячи тонн основных АХОВ. О частоте возникновения аварийных ситуаций говорят следующие данные:

Таблица 3.3.

Частота возникновения аварий

Аварийные ситуации при транспортировке с АХОВ сопряжены с более высокой степенью опасности, т.к. масштабы перевозки этих веществ являются весьма большими. Например, только жидкого хлора одновременно на железных дорогах страны находится более 700 цистерн, причем часто в пути находятся одновременно около 100 цистерн, содержащих до 5000 и сжиженного хлора. Как правило, в сборные маршруты может входить от 2 до 8 и более цистерн. Согласно данным за 1986 – 1987 гг. из 17 зарегистрированных серьезных аварий со АХОВ 12 произошли на железных дорогах.

Грузоподъемность железнодорожных цистерн: для хлора – 47, 55 и 57 т; для аммиака – 30, 45 и; соляной кислоты – 52, 59 т; фтора – 20, 25 т.

Наиболее характерными причинами аварийных выбросов (выливов) АХОВ на ж/дорогах являются: опрокидывание цистерн с нарушением герметизации; трещины в сварных швах; разрыв оболочки новых цистерн; разрушение предохранительных мембран; неисправность предохранительных клапанов и протечка из арматуры.

Так, например, в мае 1986 г в 1,5 км от НПО “Нийтрит” в черте г. Еревана сошли с рельсов 4 цистерны с хлором, но остались неповрежденными. В другом случае выброс в течение 10 минут около тонны газообразного хлора через предохранительный клапан цистерны из-за неисправной мембраны на станции Аннаву Ашхабадской обл. в июле 1987 г вызвал поражения различной тяжести у 150 человек.

По опыту ликвидации аварий наиболее часто к тяжелым последствиям с гибелью людей приводили выбросы следующих АХОВ:

Аммиака, хлора, окиси углерода, окиси этилена, хлористого водорода, сернистого ангидрида, цианистого водорода, фосгена, хлорпикрина, тринитротолуола и т.д. Из этих веществ на первом месте по числу случаев с гибелью людей стоят хлор и аммиак, т.е. наиболее опасными (не с точки зрения токсичности, а по числу жертв при авариях) являются те АХОВ, которые наиболее широко и в значительных количествах обращаются в производстве и способны в достаточных количествах переходить в атмосферу. В последние годы значительно возросло производство и потребление жидкого аммиака на производящих и перерабатывающих предприятиях (предположительно 70 тыс.т, а на припортовых базах до 130 тыс.т). В отечественной промышленности разрешается применение резервуаров до 30 тыс. т.

Исходя из оценки масштабов реальной опасности, зависящей не только от токсичности вещества, но и от величины их запасов и характера распространения в атмосфере, перечень АХОВ, от воздействия которых необходимо обеспечить защиту, можно ограничить девятью веществами: хлором, аммиаком, фосгеном, сернистым ангидридом, цианистым водородом, сероводородом, сероуглеродом, фтористым водородом, нитрилом акриловой кислоты. Ниже приводятся токсические характеристики этих веществ (мг/л).

Таблица 3.4.

Токсические характеристики химически опасных веществ

Глубины опасных зон распространения первичного облака АХОВ могут быть следующими (они рассчитаны для средних метеоусловий – изометрия, скорость ветра 1м/сек):

Таблица 3.5.

Глубины опасных зон распространения

Примечания: 1. Глубина распространения приведена для случая

разрушения емкости с максимальным

содержанием вещества.

2. В числителе приведены глубины для

поражающих концентраций, в знаменателе –

для смертельных.

Время воздействия опасных концентраций зависит от типа и количества выброшенного (вылитого) АХОВ, а также метеоусловий в районе аварии (скорости ветра и температуры окружающей среды) и может колебаться от нескольких часов до нескольких суток. Так, например, при выбросе (выливе) 50 тыс. т. АХОВ и температуре окружающей среды + 20⁰С время действия хлора, аммиака, фосгена, и сероводорода составляет 1,8; 3,2; 1,7 и 6,7 суток соответственно.

Повреждение или разрушение хранилищ, цистерн, технологических емкостей и трубопроводов в результате аварий обуславливает попадание АХОВ в атмосферу с последующим образованием очага поражения.

Очаг химического поражения включает в себя участок местности, на котором разлился токсичный продукт, а также зону заражения с подветренной стороны от места разлива.

Глубина и ширина зоны заражения во много раз превышает размеры самого источника.

При незначительном повреждении технологических трубопроводов истечение газа или жидкости происходит через отверстие, возникшее в герметизированной системе. Производительность источника будет пропорциональной площади сечения отверстия и давлению внутри системы.

Особенности образования первичного и вторичного облака в зависимости от агрегатного состояния АХОВ

По первичному и вторичному облаку I II Для сжиженного газа
По первичному облаку I Для сжатых газов
По вторичному облаку II Для жидкостей

Размеры очага химического поражения зависят от количества разлившегося АХОВ, характера разлива (свободно, в поддон или обваловку), метеоусловий, токсичности вещества

Зона химического заражения является составной частью очага химического поражения. В зависимости от физико-химических свойств и агрегатного состояния АХОВ масштабы зон заражения определяются по первичному и (или) вторичному облаку;

– для сжиженных газов – по первичному и вторичному облаку;

– для сжатых газов – по первичному облаку;

– для жидкостей – по вторичному облаку.

Первичное облако образуется лишь при разрушении (повреждении) газгольдеров и емкостей, содержащих ядовитые вещества под давлением. Оно характеризуется высокими концентрациями, превышающими на несколько порядков смертельные дозы при кратковременной экспозиции.

В начальной стадии формирования облака зараженного воздуха концентрация паров ядовитого вещества в нем может составлять от нескольких десятков до нескольких сотен мг/л. вдыхание зараженного воздуха с такими высокими концентрациями вызывает мгновенную смерть. Продолжительность поражающего действия первичного облака на живой организм определяется временем его прохождения под воздействием ветра. Для первичного облака, образованного ядовитыми веществами, с плотностью, превышающей плотность воздуха, характерно его стелющееся движение, затекание в лощины, низины, овраги, подвалы, колодцы, погреба.

Особенностью поражающего действия вторичного облака по сравнению с первичным является то, что концентрация в нем паров ядовитых веществ в 10 – 100 раз ниже. Продолжительность действия вторичного облака определяется временем испарения источника и временем сохранения устойчивого направления ветра. В свою очередь скорость испарения вещества зависит от его физических свойств, температуры окружающей среды, площади разлива и скорости приземного ветра.

От скорости ветра в значительной мере зависят также форма и размеры зоны заражения. Так, при скорости от 0 до 0,5 м/с зона заражения будет представлять круг, от 0,6 до 1 – полукруг, от 1,1 до 2 – сектор с углом 90⁰, более 2 – сектор с углом в 45⁰.

Глубина зоны заражения зависит от скорости переноса переднего фронта облака зараженного воздуха. В свою очередь скорость переноса зависит не только от ветра, но и от метеорологических условий, вертикальной устойчивости атмосферы. Различают три степени вертикальной устойчивости атмосферы: инверсию, изометрию, конвекцию.

Инверсия – это повышение температуры воздуха по мере увеличения высоты. Толщина приземных инверсий составляет десятки – сотни метров.

Инверсионный слой является задерживающим слоем в атмосфере. Он препятствует развитию вертикальных движений воздуха, вследствие чего под ним накапливается водяной шар, пыль. Это благоприятствует образованию слоев пыли, тумана.

Инверсия препятствует рассеиванию по высоте и создает наиболее благоприятные условия для сохранения и распространения высоких концентраций АХОВ.

Изотермия – характеризуется стабильным равновесием воздуха. Она наиболее типична для пасмурной погоды, а также возникает в утренние и вечерние часы. Изотермия, также как и инверсия, способствует длительному застою паров АХОВ на местности, в лесу, в жилых кварталов городов и населенных пунктов.

Конвекция – это вертикальные перемещения воздуха с одних высот на другие. Теплый поднимается вверх, холодный опускается вниз. При конвекции восходящие токи воздуха рассеивают зараженное облако, что препятствует распространению АХОВ. Тике явления отмечаются обычно в летние ясные дни.

Влияние вертикальной устойчивости атмосферы и скорости ветра на глубину распространения АХОВ хорошо видно из приведенной ниже таблицы.

Таблица 3.6.

В зависимости от глубины образующейся зоны заражения аварии, связанные с выбросом АХОВ, подразделяются на частные, объектовые, местные, региональные, глобальные.

Частная – авария, связанная с незначительной утечкой АХОВ.

Объектовая – авария, сопровождающаяся образованием зоны заражения, глубина которое не превышает радиуса санитарно-защитной зоны объекта.

Местная – авария, сопровождающаяся образованием зоны заражения, глубина которой достигает жилой застройки.

Региональная – авария, в результате которой зона заражения АХОВ распространяется вглубь утлых районов. Такая авария связана с полным разрушением крупной единичной емкости или группы емкостей.

Глобальная – авария, связанная с полным разрушением всех хранилищ на крупном химическом предприятии. Такое возможно в военное время, в результате крупной диверсии или стихийного бедствия.

Общей особенностью аварий, связанных с выбросом АХОВ, является высокая скорость формирования облака, сильное поражающее действие, что требует принятия экстренных мер по защите производственного персонала объекта и населения в прилегающих районах, срочной локализации источника заражения и ликвидации последствий.

Все химически опасные объекты по степени их опасности классифицируются на три группы:

- ХОО 1 степени опасности – это объекты, на которых хранится 250 и более тонн хлора;

- ХОО 2 степени опасности хранят от 50 до 200 тонн хлора;

- на ХОО 3 степени опасности находится от 0,8 до 50 тонн хлора.

Для пересчета на другие АХОВ вводится коэффициент эквивалентности. Например: аммиак – Кэкв.= 10, сероводород – Кэкв = 10, сернистый ангидрид – Кэкв = 30, концентрат HCl – Кэкв = 40.

Население, проживающее вблизи ХОО, при авариях с выбросом АХОВ, услышав сигналы оповещения по радио (телевидению), подвижным громкоговорящим средствам, должно надеть противогазы, закрыть окна и форточки, отключить электронагревательные и бытовые приборы, газ (погасить огонь в печах), одеть детей, взять необходимое из теплой одежды и питания (трехдневный запас непортящихся продуктов), предупредить соседей, быстро, но без паники выйти из жилого массива в указанном направлении или в сторону, перпендикулярную направлению ветра, желательно на возвышенный, хорошо проветриваемый участок местности, на расстояние не менее 1,5 километров от предыдущего места пребывания, где находиться до получения дальнейших распоряжений.

В случае отсутствия противогаза необходимо совершить стремительный выход из зоны заражения, задержав дыхание на несколько секунд. Для защиты органов дыхания можно использовать подручные средства из тканей, смоченные в воде, меховые и ватные части одежды. При закрывании ими органов дыхания снижается количество вдыхаемого газа, а следовательно, и тяжесть поражения.

При движении на зараженной местности необходимо строго соблюдать следующие правила:

· двигаться быстро, но не бежать, и не поднимать пыли;

· не прислоняться к зданиям и не касаться окружающих предметов;

· не наступать на встречающиеся на пути капли жидкости или порошкообразные россыпи неизвестных веществ;

· не снимать средства индивидуальной защиты до распоряжения;

· при обнаружении капель АХОВ на коже, одежде, обуви, средствах индивидуальной защиты снять их тампоном из бумаги, ветоши или носовым платком;

· по возможности оказать необходимую помощь пострадавшим детям, престарелым, не способным двигаться самостоятельно.

После выхода из зоны заражения нужно пройти санитарную обработку.

Получившие значительные поражения (кашель, тошнота и др.) обращаются в медицинские учреждения для определения степени поражения и проведения профилактических и лечебных мероприятий.

Об устранении опасности химического поражения и о порядке

дальнейших действий население извещается штабом гражданской обороны или органами милиции.

Во всех случаях вход в жилые помещения и производственные здания,

подвалы и другие помещения разрешается только после контрольной проверки содержания АХОВ в воздухе помещений.

3.3. Воздействие химически опасных веществ на организм человека

Виды воздействия АХОВ на организм человека

Биологическая активность химических соединений определяется их структурой, физическими и химическими свойствами, особенностями механизма действия, путей поступления в организм и превращения в нем, а также дозой (концентрацией) и длительностью влияния на организм. В зависимости от того, в каком количестве действует то или иное вещество, оно может являться или индифферентным для организма, или лекарством или ядом. При значительных превышениях доз многие лекарственные вещества становятся ядами. В то же время такой яд, как мышьяк, в малых дозах является лекарственным препаратом. Лечебным действием обладает и ИПРИТ (А это боевое отравляющее вещество!) ; разбавленный в 20 000 раз вазелином, этот яд военной химии применяется под названием ПСОРИАЗИН в качестве средства против чешуйчатого лишая. С другой стороны, постоянно поступающие в организм с пищей и вдыхаемым воздухом вещества становятся вредными для человека, когда они вводятся в непривычно больших количествах или при измененных условиях внешней среды. Это можно видеть на примере поваренной соли, если увеличить ее концентрацию в организме по сравнению с обычной в 10 раз, или кислорода, если вдыхать его при давлении, превышающим нормальное в несколько раз. В этом смысле понятно и происхождение известного изречения одного из корифеев средневековой медицины Парацельса (1493-1541 г.):

«Все есть яд, и ничто не лишено ядовитости; одна лишь доза делает яд незаметным»

Следовательно, понятие «яд» носит не столько качественный, сколько количественный характер и сущность явления ядовитости должна прежде всего оцениваться количественными взаимоотношениями между химически вредными факторами внешней среды и организмом.

Говоря об общем механизме действия ядов, можно выделить два их типа. К первому относятся вещества, обладающие способностью реагировать со многими компонентами клеток, и в молекулярном плане, такие яды напоминают “слона в посудной лавке”. Поскольку избирательность их действия мала, то сравнительно большое число молекул яда расточается на взаимодействие со всевозможными второстепенными клеточными элементами, прежде чем яд в достаточном количестве подействует на жизненно важные структуры организма и тем самым вызовет токсический эффект. Яды второго типа реагируют только с одним определенным компонентом клетки, не растрачиваются на « несущественные» взаимодействия и поражают одну определенную мишень. Понятно, что эти яды способны вызвать отравления в относительно низких концентрациях. Характерным представителем такого яда является синильная кислота.

Как уже отмечалось, воздействуя на организм в различных количествах, одно и то же вещество вызывает неодинаковый эффект. МИНИМАЛЬНАЯ ДЕЙСТВУЮЩАЯ или ПОРОГОВАЯ ДОЗА (концентрация) ядовитого вещества- это такое его наименьшее количество, которое вызывает явные, но обратимые изменения в жизнедеятельности. МИНИМАЛЬНАЯ ТОКСИЧЕСКАЯ ДОЗА – это уже гораздо большее количество яда, вызывающее выраженное отравление с комплексом характерных патологических сдвигов в организме, но без смертельного исхода. Чем сильнее яд, тем ближе величины минимально действующей и минимально токсической доз. Помимо названных, принято еще рассматривать СМЕРТЕЛЬНЫЕ (летальные) дозы и концентрации ядов, т.е. те их количества, которые приводят человека (или животное) к гибели при отсутствии лечения. Летальные дозы определяются в результате опытов на животных. В экспериментальной токсикологии чаще всего пользуются СРЕДНЕЙ ЛЕТАЛЬНОЙ ДОЗОЙ или концентрацией яда, при которых погибает 50% подопытных животных. Если же наблюдается 100% их гибель, то такая доза или концентрация обозначается как АБСОЛЮТНАЯ ЛЕТАЛЬНАЯ.

В зависимости от путей поступления яда в организм определяют следующие токсикометрические параметры: мг./кг массы тела- при воздействии яда, попавшего с отравленной пищей и водой внутрь организма, а также на кожу и слизистые оболочки; мг/л или г/м³ воздуха – при ингаляционном (т. е. через органы дыхания) проникновении яда в организм в виде газа, пара или аэрозоля; мг/ см² поверхности – при попадании яда на кожу.

При повторном воздействии одного и того же яда на организм может изменяться течение отравления из-за развития явлений кумуляции, сенсибилизации, и привыкания. Под КУМУЛЯЦИЕЙ понимается накопление в организме токсичного вещества. СЕНСИБИЛИЗАЦИЯ – состояние организма, при котором повторное воздействие вещества вызывает больший эффект, чем предыдущее. ПРИВЫКАНИЕ (толерантность) – при повторяющемся воздействии ядов на организм наблюдается обратное явление-ослабление их эффектов.

В связи с изложенным особое значение приобретает законодательная регламентация ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны промышленных и сельскохозяйственных предприятий, НИИ и т.д. Считается, что ПДК этих веществ при ежедневной восьмичасовой работе в течение всего рабочего стажа не могут вызвать у работающих заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых, современными методами исследования непосредственно в процессе работы или в отдаленные сроки.

У нас приняты более низкие уровни ПДК, чем в США: для окиси углерода ( 20 мг/м³ против 100 мг/м³ ), паров ртути и свинца (0,01 мг/м³ против 0,1мг/ м³ ), бензола (5 мг/ м³ против 80 мг/м³ ) и т.д.

Каковы же пути поступления ядов в организм?

Поступление ядов в организм человека может происходить через органы дыхания, пищеварительный тракт и кожу. Огромная поверхность легочных альвеол (около 80-90 м²) обеспечивает интенсивное всасывание и быстрый эффект действия ядовитых паров и газов, присутствующих во вдыхаемом воздухе. При этом в первую очередь легкие становятся входными воротами для тех из них, которые хорошо растворимы в жирах. Диффундируя через альве-олярно-капилярную мембрану толщиною около 0,8 мкм, отделяющую воздушную среду от кровяного русла, молекулы ядов наикратчайшим путем проникают в малый круг кровообращения и затем, минуя печень, через сердце достигают кровеносных сосудов большого круга.

С отравленной пищей, водой, а также в « чистом виде» токсичные вещества всасываются в кровь через слизистые оболочки полости рта, желудка и кишечника. Большинство из них всасывается в эпителиальные клетки пищеварительного тракта и далее в кровь по механизму простой диффузии. При этом ведущим фактором проникновения ядов во внутренние среды организма является их растворимость в липидах (жирах), точнее характер распределения между ними липидной и водной фазами в месте всасывания.

Что касается жиронерастворимых чужеродных веществ, то многие из них проникают через клеточные мембраны слизистых оболочек желудка и кишечника по порам или пространствам между мембранами. Хотя площадь пор составляет только около 0,2% всей поверхности мембраны, тем не менее это обеспечивает всасывание многих водорастворимых веществ. Током крови из желудочно-кишечного тракта токсичные вещества доставляются в печень- орган, выполняющий барьерную функцию по отношению к подавляющему большинству чужеродных соединений.

Скорость проникновения ядов через неповрежденную кожу прямо пропорциональна их растворимости в липидах, а дальнейший их переход в кровь зависит от способности растворяться в воде. Это относится не только к жидкостям и твердым веществам, но и к газам.