Токсическое действие на человека опасных химических веществ. Химические вещества и пути их попадания в организм человека Аварийно химически опасные вещества
Токсичность (от греч. toxikon - яд) - ядовитость, свойство некоторых химических соединений и веществ биологической природы при попадании в определенных количествах в живой организм (человека, животного и растения) вызывать нарушения его физиологических функций, в результате чего возникают симптомы отравления (интоксикации, заболевания), а при тяжелых - гибель.
Вещество (соединение), обладающее свойством токсичности, называется токсичным веществом или ядом.
Токсичность - обобщенный показатель реакции организма на действие вещества, который во многом определяется особенностями характера его токсического действия.
Под характером токсического действия веществ на организм обычно подразумевается:
o механизм токсического действия вещества;
o характер патофизиологических процессов и основных симптомов поражения, возникающих после поражения биомишеней;
o динамика развития их во времени;
o другие стороны токсического действия вещества на организм.
Среди факторов, определяющих токсичность веществ, одним из важнейших является механизм их токсического действия.
Механизм токсического действия - взаимодействие вещества с молекулярными биохимическими мишенями, что является пусковым механизмом в развитии последующих процессов интоксикации.
Взаимодействие между токсичными веществами и живым организмом имеют две фазы:
1) действие токсических веществ на организм - токсикодинамическая фаза;
2) действие организма на токсические вещества - токсикокинетическая фаза.
Токсикокинетическая фаза в свою очередь состоит из двух видов процессов:
а) процессы распределения: поглощение, транспорт, накопление и выделение токсических веществ;
б) метаболические превращения токсических веществ - биотрансформация.
Распределение веществ в организме человека зависит в основном от физико-химических свойств веществ и структуры клетки как основной единицы организма, в особенности структуры и свойств клеточных мембран.
Важным положением в действии ядов и токсинов является то, что они оказывают токсический эффект при действии на организм в малых дозах. В тканях-мишенях создаются очень низкие концентрации токсичных веществ, которые соизмеримы с концентрациями биомишеней. Высокие скорости взаимодействия ядов и токсинов с биомишенями достигаются благодаря высокому сродству к активным центрам определенных биомишеней.
Однако, прежде чем "поразить" биомишень, вещество проникает с места аппликации в систему капилляров кровеносных и лимфатических сосудов, затем разносится кровью по организму и поступает в ткани-мишени. С другой стороны, как только яд поступает в кровь и ткани внутренних органов, он претерпевает определенные превращения, которые обычно приводят к детоксикации и "расходу" вещества на так называемые неспецифические ("побочные") процессы.
Одним из важных факторов является скорость проникновения веществ через клеточно-тканевые барьеры. С одной стороны, это определяет скорости проникновения ядов через тканевые барьеры, отделяющие кровь от внешней среды, т.е. скорости поступления веществ по определенным путям проникновения в организм. С другой стороны, это определяет скорости проникновения веществ из крови в ткани-мишени через так называемые гистогематические барьеры в области стенок кровеносных капилляров тканей. Это, в свою очередь, определяет скорость накопления веществ в области молекулярных биомишеней и взаимодействия веществ с биомишенями.
В некоторых случаях скорости проникновения через клеточные барьеры определяют избирательность в действии веществ на определенные ткани и органы. Это влияет на токсичность и характер токсического действия веществ. Так, заряженные соединения плохо проникают в центральную нервную систему и обладают более выраженным периферическим действием.
В целом в действии ядов на организм принято выделять следующие основные стадии.
1. Стадия контакта с ядом и проникновения вещества в кровь.
2. Стадия транспорта вещества с места аппликации кровью к тканям-мишеням, распределения вещества по организму и метаболизма вещества в тканях внутренних органов - токсико-кинетическая стадия.
3. Стадия проникновения вещества через гистогематические барьеры (стенки капилляров и другие тканевые барьеры) и накопления в области молекулярных биомишеней.
4. Стадия взаимодействия вещества с биомишенями и возникновения нарушений биохимических и биофизических процессов на молекулярном и субклеточном уровнях - токсико-динамическая стадия.
5. Стадия функциональных расстройств организма развития патофизиологических процессов после "поражения" молекулярных биомишеней и возникновения симптомов поражения.
6. Стадия купирования основных симптомов интоксикации, угрожающих жизни пораженного, в том числе с использованием средств медицинской защиты, или стадия исходов (при отражениях смертельными токсодозами и несвоевременном использовании средств защиты возможна гибель пораженных).
Показателем токсичности вещества является доза. Доза вещества, вызывающая определенный токсический эффект, называется токсической дозой (токсодозой). Для животных и человека она определяется количеством вещества, вызывающим определенный токсический эффект. Чем меньше токсическая доза, тем выше токсичность.
Ввиду того что реакция каждого организма на одну и ту же токсодозу конкретного токсического вещества различна (индивидуальна), то и степень тяжести отравления применительно к каждому из них не будет одинаковой. Некоторые могут погибнуть, другие получат поражения различной степени тяжести или не получат их совсем. Поэтому токсодоза (D) рассматривается как случайная величина. Из теоретических и экспериментальных данных следует, что случайная величина D распределена по логарифмически нормальному закону с параметрами: D - медианное значение токсодозы и дисперсией логарифма токсодозы - . В связи с этим на практике для характеристики токсичности используют медианные значения относительной, например к массе животного, токсодозы (далее токсодоза).
Отравления, вызванные поступлением яда из окружающей человека среды, носят название экзогенных в отличие от эндогенных интоксикаций токсическими метаболитами, которые могут образовываться или накапливаться в организме при различных заболеваниях, чаще связанных с нарушением функции внутренних органов (почки, печень и др.). В токсикогенной (когда токсический агент находится в организме в дозе, способной оказывать специфическое действие) фазе отравления выделяют два основных периода: период резорбции, продолжающийся до момента достижения максимальной концентрации яда в крови, и период элиминации, от указанного момента до полного очищения крови от яда. Токсический эффект может возникнуть до или после всасывания (резорбции) яда в кровь. В первом случае он называется местным, а во втором - резорбтивным. Различают также косвенный рефлекторный эффект.
При "экзогенных" отравлениях выделяют следующие основные пути поступления яда в организм: пероральный - через рот, ингаляционный - при вдыхании токсических веществ, перкутанный (накожный, в военном деле - кожно-резорбтивный) - через незащищенные кожные покровы, инъекционный - при парентеральном введении яда, например при укусах змей и насекомых, полостной - при попадании яда в различные полости организма (прямую кишку, влагалище, наружный слуховой проход и т.п.).
Табличные значения токсодоз (кроме ингаляционного и инъекционного путей проникновения) справедливы для бесконечно большой экспозиции, т.е. для случая, когда посторонними методами не прекращается контакт токсичного вещества с организмом. Реально для проявления того или иного токсического эффекта яда должно оказаться больше, чем приведенные в таблицах токсичности. Это количество и время, в течение которого яд должен находиться, например, на кожной поверхности при резорбции, помимо токсичности, в значительной мере обусловлено скоростью всасывания яда через кожу. Так, по данным американских военных специалистов, боевое отравляющее вещество вигаз (VX), характеризуется кожно-резорбтивной токсодозой 6-7 мг на человека. Чтобы эта доза попала в организм, 200 мг капельно-жидкого VX должно быть в контакте с кожей в течение примерно 1 ч или ориентировочно 10 мг - в течение 8 ч.
Сложнее рассчитать токсодозы для токсичных веществ, заражающих атмосферу паром или тонкодисперсным аэрозолем, например, при авариях на химически опасных объектах с выбросом аварийно химически опасных веществ (АХОВ - по ГОСТ Р 22.0.05-95), которые вызывают поражение человека и животных через органы дыхания.
Прежде всего, делают допущение, что ингаляционная токсодоза прямо пропорциональна концентрации АХОВ во вдыхаемом воздухе и времени дыхания. Кроме того, необходимо учесть интенсивность дыхания, которая зависит от физической нагрузки и состояния человека или животного. В спокойном состоянии человек делает примерно 16 вдохов в минуту и, следовательно, в среднем поглощает 8-10 л/мин воздуха. При средней физической нагрузке (ускоренная ходьба, марш) потребление воздуха увеличивается до 20-30 л/мин, а при тяжелой физической нагрузке (бег, земляные работы) составляет около 60 л/мин.
Таким образом, если человек массой G (кг) вдыхает воздух с концентрацией С (мг/л) в нем АХОВ в течение времени τ (мин) при интенсивности дыхания V (л/мин), то удельная поглощенная доза АХОВ (количество АХОВ, попавшее в организм) D(мг/кг) будет равна
Немецкий химик Ф. Габер предложил упростить это выражение. Он сделал допущение, что для людей или конкретного вида животных, находящихся в одинаковых условиях, отношение V/G постоянно, тем самым его можно исключить при характеристике ингаляционной токсичности вещества, и получил выражение К=Сτ (мг · мин/л). Произведение Сτ Габер назвал коэффициентом токсичности и принял его за постоянную величину. Это произведение, хотя и не является токсодозой в строгом смысле этого слова, позволяет сравнивать различные токсичные вещества по ингаляционной токсичности. Чем оно меньше, тем более токсично вещество при ингаляционном действии. Однако при таком подходе не учитывается ряд процессов (выдыхание обратно части вещества, обезвреживание в организме и т.п.), но тем не менее произведением Сτ до сих пор пользуются для оценки ингаляционной токсичности (особенно в военном деле и гражданской обороне при расчете возможных потерь войск и населения при воздействии боевых отравляющих веществ и АХОВ). Часто это произведение даже неправильно называют токсодозой. Более правильным представляется название относительной токсичности при ингаляции. В клинической токсикологии для характеристики ингаляционной токсичности предпочтение отдается параметру в виде концентрации вещества в воздухе, которая вызывает заданный токсический эффект у подопытных животных в условиях ингаляционного воздействии при определенной экспозиции.
Относительная токсичность ОВ при ингаляции зависит от физической нагрузки на человека. Для людей, занятых тяжелой физической работой, она будет значительно меньше, чем для людей, находящихся в покое. С увеличением интенсивности дыхания возрастет и быстродействие ОВ. Например, для зарина при легочной вентиляции 10 л/мин и 40 л/мин значения LCτ 50 составляют соответственно около 0,07 мг · мин/л и 0,025 мг · мин/л. Если для вещества фосгена произведение Сτ 3,2 мг · мин/л при интенсивности дыхания 10 л/мин является среднесмертельным, то при легочной вентиляции 40 л/мин - абсолютно смертельным.
Следует заметить, что табличные значения константы Сτ справедливы для коротких экспозиций, при которых Сτ = const. При вдыхании зараженного воздуха с невысокими концентрациями в нем токсичного вещества, но в течение достаточно длительного промежутка времени значение Сτ увеличивается вследствие частичного разложения токсичного вещества в организме и неполного поглощения его легкими. Например, для синильной кислоты относительная токсичность при ингаляции LСτ 50 колеблется от 1 мг · мин/л для высоких концентраций его в воздухе до 4 мг · мин/л, когда концентрации вещества невелики. Относительная токсичность веществ при ингаляции зависит также и от физической нагрузки на человека и его возраста. Для взрослых людей она будет снижаться с увеличением физической нагрузки, а для детей - с уменьшением возраста.
Таким образом, токсическая доза, вызывающая равные по тяжести поражения, зависит от свойств вещества, пути его проникновения в организм, от вида организма и условий применения вещества.
Для веществ, проникающих в организм в жидком или аэрозольном состоянии через кожу, желудочно-кишечный тракт или через раны, поражающий эффект для каждого конкретного вида организма в стационарных условиях зависит только от количества проникшего яда, которое может выражаться в любых массовых единицах. В токсикологии количество яда обычно выражают в миллиграммах.
Токсические свойства ядов определяют экспериментальным путем на различных лабораторных животных, поэтому чаше пользуются понятием удельной токсодозы - дозы, отнесенной к единицеживой массы животного и выражаемой в милиграммах на килограмм.
Токсичность одного и того же вещества даже при проникновении в организм одним путем различна для разных видов животных, а для конкретного животного заметно различается в зависимости от способа поступления в организм. Поэтому после численного значения токсодозы в скобках принято указывать вид животного, для которого эта доза определена, и способ введения ОВ или яда. Например, запись: "зарин D смерт 0,017 мг/кг (кролики, внутривенно)" означает, что доза вещества зарин 0,017 мг/кг, введенная кролику в вену, вызывает у него смертельный исход.
Токсодозы и концентрации токсических веществ принято подразделять в зависимости от степени выраженности вызываемого ими биологического эффекта.
Основными показателями токсичности в токсикометрии промышленных ядов и в чрезвычайных ситуациях являются:
Lim ir - порог раздражающего действия на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и глаз. Выражается количеством вещества, которое содержится в одном объеме воздуха (например, мг/м 3).
Смертельная, или летальная, доза - это количество вещества, вызывающее при попадании в организм смертельный исход с определенной вероятностью. Обычно пользуются понятиями абсолютно смертельных токсодоз, вызывающих гибель организма с вероятностью 100% (или гибель 100% пораженных), и среднесмертельных (медленносмертельных) или условно смертельных токсодоз, летальный исход от введения которых наступает у 50% пораженных. Например:
LD 50 (LD 100) - (L от лат. letalis - смертельный) среднесмертельная (смертельная) доза, вызывающая гибель 50% (100%) подопытных животных при введении вещества в желудок, в брюшную полость, на кожу (кроме ингаляции) при определенных условиях введения и конкретном сроке последующего наблюдения (обычно 2 недели). Выражается количеством вещества, отнесенным к единице массы тела животного (обычно, мг/кг);
LC 50 (LС 100) - среднесмертельная (смертельная) концентрация в воздухе, вызывающая гибель 50% (100%) подопытных животных при ингаляционном воздействии вещества при определенной экспозиции (стандартная 2-4 часа) и определенном сроке последующего наблюдения. Как правило, время экспозиции указывается дополнительно. Размерность как для Lim ir
Выводящая из строя доза - это количество вещества, вызывающее при попадании в организм выход из строя определенного процента пораженных как временно, так и со смертельным исходом. Ее обозначают ID 100 или ID 50 (от англ. incapacitate - вывести из строя).
Пороговая доза - количество вещества, вызывающее начальные признаки поражения организма с определенной вероятностью или, что-то же самое, начальные признаки поражения у определенного процента людей или животных. Пороговые токсодозы обозначают PD 100 или PD 50 (от англ. primary - начальный).
КВИО - коэффициент возможности ингаляционного отравления, представляющий собой отношение максимально достижимой концентрации токсичного вещества (С mах, мг/м 3) в воздухе при 20°С к средней смертельной концентрации вещества для мышей (КВИО = C max /LC 50). Величина безразмерная;
ПДК - предельно допустимая концентрация вещества - максимальное количество вещества в единице объема воздуха, воды и др., которое при ежедневном воздействии на организм в течение длительного времени не вызываете нем патологических изменений (отклонения в состоянии здоровья, заболевания), обнаруживаемых современными методами исследования в процессе жизни или отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Различают ПДК рабочей зоны (ПДК р.з, мг/м 3), ПДК максимально разовая в атмосферном воздухе населенных мест (ПДК м.р, мг/м 3), ПДК среднесуточная в атмосферном воздухе населенных мест (ПДК с.с, мг/м 3), ПДК в воде водоемов различного водопользования (мг/л), ПДК (или допустимое остаточное количество) в продуктах питания (мг/кг) и др.;
ОБУВ - ориентировочный безопасный уровень воздействия максимального допустимого содержания токсичного вещества в атмосферном воздухе населенных мест, в воздухе рабочей зоны и в воде водоемов рыбохозяйственного водопользования. Различают дополнительно ОДУ - ориентировочный допустимый уровень вещества в воде водоемов хозяйственно-бытового водопользования.
В военной токсикометрии наиболее употребительны показатели относительных медианных значений среднесмертельной (LCτ 50), средневыводящей (IСτ 50), средней эффективно действующей (EСτ 50), средней пороговой (РСτ 50) токсичности при ингаляции, выражающихся обычно в мг · мин/л, а также медианных значений аналогичных по токсическому эффекту кожно-резорбтивных токсодоз LD 50 , LD 50 , ED 50 , PD 50 (мг/кг). При этом показатели токсичности при ингаляции используются также и для прогнозирования (оценки) потерь населения и производственного персонала при авариях на химически опасных объектах с выбросом широко используемых в промышленности АХОВ.
В отношении же растительных организмов вместо термина токсичность чаще применяют термин активность вещества, а в качестве меры его токсичности преимущественно используют величину CK 50 - концентрация (например, мг/л) вещества в растворе, вызывающая гибель 50% растительных организмов. На практике пользуются нормой расхода действующего (активного) вещества на единицу площади (массы, объема), обычно кг/га, при которой достигается необходимый эффект.
Существует несколько путей поступления СДЯВ (АХОВ) в организм человека:
1) ингаляционный – через дыхательные пути. В данном случае аварийно-химически опасное вещество, при выбросе (разливе) которого может произойти массовое поражение людей ингаляционным путем называется – аварийно-химически опасное вещество ингаляционного действия (АХОВИД);
2) перкутанный – через незащищенные кожные покровы и слизистые
3) пероральный – с зараженной водой и пищей.
Величина и структура санитарных потерь населения в очаге поражения СДЯВ зависит от многих факторов: количества, свойств СДЯВ, масштабов зоны заражения, плотности населения, наличия средств защиты и др.
Индивидуальная защита обеспечивается:
· средствами индивидуальной защиты кожи (СИЗК), предназначенными для защитных кожных покровов человека от аэрозолей, паров, капель, жидкой фазы опасных химических веществ, а также от огня и теплового излучения;
· средствами индивидуальной защиты органов дыхани я (СИЗОД), обеспечивающими защиту органов дыхания, лица, глаз от аэрозолей, паров, капель опасных химических веществ.
Надежность средств коллективной защиты обеспечивают только убежища. При нахождении людей в очаге поражения СДЯВ на открытой местности без противогаза практически почти 100 % населения может получить разной степени тяжести поражения. При 100 %-й обеспеченности противогазами потери при несвоевременном использовании или неисправности противогаза могут достигать 10%. Наличие противогазов и своевременное их применение в простейших укрытиях и зданиях снижает потери до 4 – 5 %.
Ожидаемая структура потерь в очаге поражения СДЯВ (в процентах):
При авариях на химически опасных объектах поражения СДЯВ следует ожидать у 60 – 65 % пострадавших, травматические повреждения – у 25 %, ожоги – у 15 %. При этом у 5 % пострадавших поражения могут быть комбинированными (СДЯВ + травма; СДЯВ + ожог).
Ряд ядовитых жирорастворимых соединений - фенолы, некоторые соли, особенно цианиды, всасываются и поступают в кровь уже в полости рта.
На протяжении желудочно-кишечного тракта существуют значительные градиенты рН, определяющие различную скорость всасывания токсических веществ. Кислотность желудочного сока близка к единице, вследствие чего все кислоты здесь находятся в неионизированном состоянии и легко всасываются. Напротив, неионизированные основания (например, морфин, ноксирон) поступают из крови в желудок и отсюда в виде ионизированной формы движутся далее в кишечник (рис. 3). Токсические вещества в желудке могут сорбироваться пищевыми массами, разбавляться ими, в результате чего уменьшается контакт яда со слизистой оболочкой. Кроме того, на скорость всасывания влияют интенсивность кровообращения в слизистой оболочке желудка, перистальтика, количество слизи и пр.
Рис. 3. Направление пассивного транспорта веществ кислого (1) и щелочного (2) характера в зависимости от рН среды по сторонам мембраны на примере слизистой оболочки желудка (по А. Л. Мясникову).
В основном всасывание ядовитых веществ происходит в тонком кишечнике, секрет которого имеет рН 7,5-8,0. В общей форме барьер кишечная среда/кровь представляется следующим образом: эпителий, мембрана эпителия со стороны капилляра, базальная мембрана капилляра (рис. 4).
Рис. 4. Проникновение различных веществ через стенку капилляра. 1 - прямой путь через эндотелиальную клетку; 2 - через межэндотелиальные промежутки; 3 - комбинированный путь с помощью диффузии или фильтрации; 4 - везикулярный путь; 5-комбинированный путь через межэндотелиальные промежутки и с помощью везикулярных процессов
Колебания рН кишечной среды, наличие ферментов, большое количество соединений, образующихся в процессе пищеварения в химусе на крупных белковых молекулах и сорбция на них, - все это влияет на резорбцию ядовитых соединений и их депонирование в желудочно-кишечном тракте. Некоторые вещества, например тяжелые металлы, непосредственно повреждают кишечный эпителий и нарушают всасывание. В кишечнике, так же как и в желудке, липоидорастворимые вещества хорошо всасываются путем диффузии, а всасывание электролитов связано со степенью их ионизации. Это определяет быструю резорбцию оснований (атропин, хинин, анилин, амидопирин и пр.). Например, при отравлении беллоидом (белласпон) фазность в развитии клинической картины отравления объясняется тем, что одни ингредиенты этого препарата (барбитураты) всасываются в желудке, а другие (холинолитики, эрготамин) - в кишечнике, т. е. последние поступают в кровь несколько позже, чем первые.
Вещества, близкие по химическому строению к природным соединениям, всасываются путем пиноцитоза, проявляющегося наиболее активно в области микроворсинок щетьчной каемки тонкой кишки. Трудно всасываются прочные комплексы токсических веществ с белками, что свойственно, например, редкоземельным металлам.
Замедление регионарного кровотока и депонирование венозной крови в области кишечника при экзотоксиче-ском шоке приводят к уравниванию локальных концентраций ядов в крови и в содержимом кишечника, что составляет патогенетическую основу замедления всасывания и увеличения местного токсического эффекта. Например, при отравлении гемолитическими ядами (уксусная эссенция) это приводит к более интенсивному разрушению эритроцитов в капиллярах стенки желудка и быстрому проявлению в этой зоне тромбогеморрагиче-ского синдрома (тромбоз вен иодслизистого слоя желудка, множественные кровоизлияния и пр.).
Указанные явления депонирования токсических веществ в желудочно-кишечном тракте при пероральных отравлениях свидетельствуют о необходимости его тщательного очищения не только при раннем, но и при позднем поступлении больного.
Рис. 5. Схема строения легочных альвеол. 1-ядро и цитоплазма клетки эпителия; 2 - тканевое пространство; 3 - эндоплазматическая базальная мембрана; 4-альвеолярная клетка; 5 - эпителий базальной мембраны; б - цитоплазма капиллярного эндотелия; 7 - ядерная клетка эндотелия; 8 - ядро эндотелиальной клетки.
Ингаляционные отравления характеризуются наиболее быстрым поступлением яда в кровь. Это объясняется большой поверхностью всасывания легочных альвеол (100-150 м2), малой толщиной альвеолярных мембран, интенсивным током крови по легочным капиллярам и отсутствием условий для значительного депонирования ядов.
Структуру барьера между воздухом и кровью можно схематически представить в следующем виде: липидная пленка, мукоидная пленка, слой альвеолярных клеток, базальная мембрана эпителия, сливающаяся с базальной мембраной капилляров (рис. 5).
Всасывание летучих соединений начинается уже в верхних дыхательных путях, но наиболее полно осуществляется в легких. Происходит оно по закону диффузии в соответствии с градиентом концентрации. Подобным образом поступают в организм многие летучие неэлектролиты: углеводороды, галогеноуглеводороды, спирты, эфиры и пр. Скорость поступления определяется их физико-химическими свойствами и в меньшей степени состоянием организма (интенсивность дыхания и кровообращения в легких).
Большое значение имеет коэффициент растворимости паров ядовитого вещества в воде (коэффициент Оствальда). Чем больше его значение, тем больше вещества из воздуха поступает в кровь и тем длительнее процесс достижения конечной равновесной концентрации между кровью и воздухом.
Многие летучие неэлектролиты не только быстро растворяются в жидкой части крови, но и связываются с белками плазмы и эритроцитами, в результате чего коэффициенты их распределения между артериальной кровью и альвеолярным воздухом (К) несколько выше их коэффициентов растворимости в воде (л).
Некоторые реагирующие пары и газы (НС1, HF, S02, пары неорганических кислот и др.) подвергаются химическим превращениям непосредственно в дыхательных путях, поэтому их задержка в организме происходит с более постоянной скоростью. Кроме того, они обладают способностью разрушать саму альвеолярную мембрану, нарушать ее барьерную и транспортную функции, что ведет к развитию токсического отека легких.
При многих производственных операциях образуются аэрозоли (пыль, дым, туман). Они представляют собой смесь частиц в виде минеральной пыли (угольная, силикатная и др.), окислов металлов, органических соединений и пр.
В дыхательных путях происходит два процесса: задержка и выделение поступивших частиц. На процесс задержки влияет агрегатное состояние аэрозолей и их физико-химические свойства (размер частиц, форма, гигроскопичность, заряд и пр.). В верхних дыхательных путях задерживается 80-90% частиц величиной до 10 мкм, в альвеолярную область поступает 70-90% частиц размером 1-2 мкм.и менее.
Рис. 6. Схема путей поступления ядовитых веществ через кожу (по Ю. И. Кундиеву). Объяснение в тексте.
В процессе самоочищения дыхательных путей частицы вместе с мокротой удаляются из организма. В случае поступления водорастворимых и токсических аэрозолей их резорбция может происходить по всей поверхности дыхательных путей, причем заметная часть со слюной попадает в желудок.
Существенную роль в самоочищении альвеолярной области играют макрофаги и лимфатическая система. Тем не менее аэрозоли металлов быстро проникают в ток крови или лимфы путем диффузии или транспорта в форме коллоидов, белковых комплексов и пр. При этом обнаруживается их резорбтивное действие, часто в виде так называемой литейной лихорадки.
Проникновение токсических веществ через кожу также имеет большое значение, преимущественно в производственных условиях.
Существует по крайней мере три пути такого поступления (рис. 6):
- через эпидермис (1),
- волосяные фолликулы (2) и
- выводные протоки сальных желез (3).
Эпидермис рассматривается как липопротеиновый барьер, через который могут диффундировать разнообразные газы и органические вещества в количествах, пропорциональных кх коэффициентам распределения в системе липиды/вода. Это только первая фаза проникновения яда, второй фазой является транспорт этих соединений из дермы в кровь. Если предопределяющие эти процессы физико-химические свойства веществ сочетаются с их высокой токсичностью, то опасность тяжелых чрескож-ных отравлений значительно возрастает. На первом месте стоят ароматические нитроуглеводороды, хлорированные углеводороды, металлоорганические соединения.
Следует учитывать, что соли многих металлов, соединяясь с жирными кислотами и кожным салом, могут превращаться в жирорастворимые соединения и проникать через барьерный слой эпидермиса (особенно ртуть и таллий).
Механические повреждения кожи (ссадины, царапины, раны и пр.), термические и химические ожоги способствуют проникновению токсических веществ в организм.
Лужников Е. А. Клиническая токсикология, 1982
Возможность поступления вещества через легкие определяется прежде всего ее агрегатным состоянием (пар, газ, аэрозоль). Этот путь проникновения производственных ядов в организм является основным и наиболее опасным, поскольку поверхность легочных альвеол занимает значительную площадь (100-120 м2), а кровоток в легких довольно интенсивный.
Скорость всасывания химических веществ в кровь зависит от их агрегатного состояния, растворимости в воде и биосредах, парциального давления в альвеолярном воздухе, величины легочной вентиляции, кровопотоку в легких, состояния легочной ткани (наличие воспалительных очагов, транссудатов, экссудатов), характера химического взаимодействия с биосубстратами дыхательной системы.
Поступления в кровь летучих химических веществ (газов и паров) подчинено определенным закономерностям. По-разному всасываются никак реагирующие и реагирующие газ и парообразных вещества. Всасывания Нереагирующие газов и паров (углеводороды жирного и ароматического рядов и их производные) осуществляется в легких по принципу простой диффузии в направлении снижения градиента концентрации.
Для Нереагирующие газов (паров) коэффициент распределения является величиной постоянной. По его значению судить об опасности возникновения тяжелого отравления. Пары бензина (К - 2,1), например, при больших концентрациях способны вызвать мгновенное острое и даже смертельное отравление. Пары ацетона, которые имеют высокий коэффициент распределения (К = 400), не могут вызвать острого, тем более смертельного отравления, поскольку ацетон, в отличие от бензина, насыщает кровь медленнее, при возникновении симптомов интоксикации легко отвлечь.
При вдыхании реагирующих газов насыщения тканей организма не наступает из-за их быстрое химическое превращение; чем быстрее проходят процессы биотрансформации ядов, тем меньше они накапливаются в виде исходных продуктов. Сорбция реагирующих газов и паров происходит с постоянной скоростью. Процент сорбированного вещества находится в прямой зависимости от объема дыхания. В результате опасность острого отравления тем значительнее, чем дольше человек находится в загрязненной атмосфере; развития интоксикации может способствовать физическая работа, выполняемая в условиях нагревательного микроклимата.
Точка приложения действия реагирующих газов и паров может быть разной. Некоторые из них (хлороводород, аммиак, оксид серы (IV)), которые хорошо растворяются в воде, сорбируются преимущественно в верхних дыхательных путях. Вещества (хлор, оксид азота (IV)), которые хуже растворяются в воде, проникают в альвеолы и сорбируются в основном там.
Механизм всасывания химических веществ через кожу сложный. Возможно их прямое (трансэпидермальных) проникновение через эпидермис, волосяные фолликулы и сальные железы, протоки потовых желез. Различные участки кожи имеют неодинаковую способность к всасыванию производственных ядов; более пригодна для проникновения токсичных агентов кожа на медиальной поверхности бедер и рук, в паховой области, половых органов, груди и живота.
На первом этапе токсический агент проходит через эпидермис - липопротеиновый барьер, пропускающий только для газов и жирорастворимых органических веществ. На втором этапе вещество попадает из дермы в кровь. Этот барьер доступен для соединений, хорошо или частично растворимых в воде (крови). Так, через кожу проникают вещества, которые наряду с хорошей жиророзчиннистю водорастворимые. Опасность кожно-резорбтивного действия значительно возрастает, если указанные физико-химические свойства яда сочетаются с высокой токсичностью.
К производственным ядов, способных вызвать интоксикацию в случае проникновения через кожу, относят ароматические аминокислот и нитросоединения, фосфорорганические инсектициды, хлорированные углеводороды, металлоорганические соединения, то есть соединения, которым не свойственна диссоциация на ионы (неэлектролиты). Электролиты через кожу не проникают; они задерживаются, как правило, в роговом или блестящем слое эпидермиса. Исключение составляют тяжелые металлы (свинец, олово, медь, мышьяк, висмут, ртуть, сурьма) и их соли. Соединяясь с жирными кислотами и кожным салом на поверхности или внутри рогового слоя эпидермиса, они образуют жирорастворимые соли, способные преодолевать эпидермальный барьер.
Через кожу проникают не только жидкие вещества, загрязняющие ее, но и летучие газ и парообразных неэлектролиты. В отношении них кожа является инертным мембраной, через которую они проникают с помощью диффузий. С увеличением жиророзчинности проникающая способность легких неэлектролитов растет.
Всасывания токсических веществ из пищеварительного канала в большинстве случаев носит избирательный характер, поскольку разные его отделы имеют свою личную строение, иннервацию, химическую среду и ферментный состав.
Некоторые токсичные вещества (все жирорастворимые соединения, фенолы, некоторые соли, особенно цианиды) всасываются уже в полости рта. При этом токсичность веществ увеличивается за счет того, что они не поддаются воздействию желудочного сока и, минуя печень, а не обезвреживаются в ней.
Из желудка всасываются все жирорастворимые вещества и неионизированные молекулы органических веществ с помощью простой диффузии. Через поры клеточной мембраны желудочного эпителия возможно проникновение веществ фильтрацией. Многие яды, в том числе соединения свинца, в желудочном содержимом растворяются лучше, чем в воде, поэтому лучше и всасываются. Некоторые химические вещества, попав в желудок, полностью теряют токсичность или она значительно уменьшается из-за инактивации желудочным содержимым. Так, яд кураре, тетануса, змей и насекомых, бактериальные токсины, попадая внутрь через пищеварительный канал, практически безвредны.
На характер и скорость всасывания существенно влияют степень наполнения желудка, растворимость в желудочном содержимом и его рН. Вещества, принятые натощак, всасываются, как правило, интенсивнее.
Всасывания токсических веществ из пищеварительного канала происходит в основном в тонкой кишке. Жирорастворимые вещества хорошо всасываются с помощью диффузии. Липофильные соединения быстро проникают в стенку кишечника, однако сравнительно медленно всасываются в кровь. Для быстрого всасывания вещество имеет хорошо растворяться в липоидов и воде. Растворимость в воде способствует всасыванию яда из стенки кишки в кровь. Скорость всасывания химических веществ зависит от степени ионизации молекулы. Кислые вещества всасываются при условии, что их негативное логарифм константы ионизации (рКа) превышает 3, щелочные - до 8, то есть плохо всасываются вещества, которые в слабокислой или слабощелочной среде находятся в ионизированном состоянии. Сильные кислоты и щелочи всасываются медленно из-за образования комплексов с кишечным слизью. Вещества, близкие по строению к природным соединениям, всасываются через слизистую оболочку активным транспортом, который обеспечивает поступление питательных веществ.
1.4. Защита населения в районах химически опасных объектов
1.4.1.Общие сведения об аварийно - химически опасных веществах и химически опасных объектах
1.4.1.1. Аварийно химически опасные вещества
В современных условиях для решения задач по защите персонала и населения на химически опасных объектах (ХОО) необходимо знать какие основные аварийно химически опасные вещества находятся на данных объектах. Так по последней классификации применяются следующая терминология аварийно химически опасных веществ:
Опасное химическое вещество (ОХВ) - химическое вещество, прямое или опосредственное действие которого на человека может вызвать острые и хронические заболевания людей или их гибель.
Аварийно-химически опасное вещество (АХОВ) - ОХВ, применяемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (выливе) которого может произойти заражение окружающей среды с поражающими живой организм концентрациями (токсодозами).
Аварийно-химически опасное вещество ингаляционного действия (АХОВИД) - АХОВ, при выбросе (выливе) которого могут произойти массовые поражения людей ингаляционным путем.
Из всех вредных веществ, используемых в настоящее время в промышленности (более 600 тысяч наименований), только немногим более 100 можно отнести к АХОВ, 34 из которых получили наибольшее распространение.
Способность любого вещества легко переходить в атмосферу и вызывать массовые поражения определяется его основными физико-химическими и токсическими свойствами. Наибольшее значение из физико-химических свойств имеют агрегатное состояние, растворимость, плотность, летучесть, температура кипения, гидролиз, давление насыщенных паров, коэффициент диффузии, теплота испарения, температура замерзания, вязкость, коррозионная активность, температура вспышки и температура воспламенения и др.
Основные физико-химические характеристики наиболее распространенных АХОВ приведены в табл.1.3.
Механизм токсического действия АХОВ заключается в следующем. Внутри человеческого организма, а также между ним и внешней средой, происходит интенсивный обмен веществ. Наиболее важная роль в этом обмене принадлежит ферментам (биологическим катализаторам). Ферменты - это химические (биохимические) вещества или соединения, способные в ничтожно малых количествах управлять химическими и биологическими реакциями в организме.
Токсичность тех или иных АХОВ заключается в химическом взаимодействии между ними и ферментами, которое приводит к торможению или прекращению ряда жизненных функций организма. Полное подавление тех или иных ферментных систем вызывает общее поражение организма, а в некоторых случаях его гибель.
Для оценки токсичности АХОВ используют ряд характеристик, основными из которых являются: концентрация, пороговая концентрация, предельнодопустимая концентрация (ПДК), средняя смертельная концентрация и токсическая доза.
Концентрация – количество вещества (АХОВ) в единице объема, массы (мг/л, г/кг, г/м 3 и т.д.).
Пороговая концентрация - это минимальная концентрация, которая может вызвать ощутимый физиологический эффект. При этом пораженные ощущают лишь первичные признаки поражения и сохраняют работоспособность.
Предельно-допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны - концентрация вредного вещества в воздухе, которая при ежедневной работе в течение 8 часов в день (41 часа в неделю) за время всего стажа работы не может вызвать заболеваний или отклонений состояния здоровья работающих, обнаруживаемых современными методами исследований, в
процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.
Средняя смертельная концентрация в воздухе - концентрация вещества в воздухе, вызывающая гибель 50% пораженных при 2-х, 4-х часовом ингаляционном воздействии.
Токсическая доза - это количество вещества, вызывающего определенный токсический эффект.
Токсическая доза принимается равной:
при ингаляционных поражениях – произведению средней по времени концентрации АХОВ в воздухе на время ингаляционного поступления в организм (измеряется в г×мин/ м 3 , г×с/ м 3 , мг×мин /л и т.д);
при кожно-резорбтивных поражениях - массе АХОВ, вызывающих определенный эффект поражения при попадании на кожу (единицы измерения - мг/см 2 , мг/м 3 , г/м 2 , кг/см 2 , мг/кг и т.д.).
Для характеристики токсичности веществ при их попадании в организм человека ингаляционным путем выделяют следующие токсодозы.
Средняя смертельная токсодоза (LC t 50 ) – приводит к смертельному исходу 50 % пораженных.
Средняя, выводящая токсодоза (IC t 50 ) - приводит к выходу из строя 50 % пораженных.
Средняя пороговая токсодоза (Р C t 50 ) - вызывает начальные симптомы поражения у 50 % пораженных.
Средняя смертельная доза при введении в желудок - приводит к гибели 50% пораженных при однократном введении в желудок (мг/кг).
Для оценки степени токсичности АХОВ кожно-резорбтивного действия используют значения средней смертельной токсодозы (LD 50 ), средней выводящей из строя токсодозы (ID 50 ) и средней пороговой токсодозы (Р D 50 ). Единицы измерения - г/чел, мг/чел, мл/кг, и т.д.
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу – приводит к гибели 50 % пораженных при однократном нанесении на кожу.
Существует большое число способов классификации АХОВ в зависимости от выбранного основания, например по способности к рассеиванию, биологическому воздействию на организм человека, способам хранения и т.д.
Наиболее важными являются классификации:
по степени воздействия на организм человека (см. табл. 1.4);
по преимущественному синдрому, складывающемуся при острой интоксикации (см. табл. 1.5);
Таблица 1.4
Классификация АХОВ по степени воздействия на организм человека
| Показатель | Нормы для класса опасности |
|||
| Предельно-допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м 3 | ||||
| Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг | ||||
| Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг | ||||
| Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/м 3 | более 50000 |
|||
| Коэффициент возможности ингаляционного отравления | ||||
| Зона острого действия | ||||
| Зона хронического действия | ||||
| Примечания: 1. Каждое конкретное АХОВ относится к классу опасности по показателю, значение которого соответствует наиболее высокому классу опасности. 2.Коэффициент возможности ингаляционного отравления равен отношению максимально допустимой концентрации вредного вещества в воздухе при 20 о С к средней смертельной концентрации вещества для мышей при двухчасовом воздействии. 3. Зона острого действия - это отношение средней смертельной концентрации АХОВ к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций. 4.Зона хронического действия - это отношение минимальной пороговой концентрации, вызывающей изменения биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций, к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей вредное действие в хроническом эксперименте по 4 ч. 5 раз в неделю на протяжении не менее 4-х месяцев. По степени воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности: 1 - вещества чрезвычайно опасные; 2 - вещества высоко опасные; 3 - вещества умеренно опасные; 4 - вещества малоопасные. Класс опасности устанавливается в зависимости от норм и показателей, приведенных в настоящей таблице. |
||||
Таблица 1.5
Классификация АХОВ по преимущественному синдрому, складывающемуся при острой интоксикации
| Наименование | Характер действия | Наименование |
| Вещества с преимущественно удушающим действием | Воздействуют на дыхательные пути человека | Хлор, фосген, хлорпикрин. |
| Вещества преимущественно общеядовитого действия | Нарушают энергетический обмен | Окись углерода, цианистый водород |
| Вещества, обладающие удушающим и общеядовитым действием | Вызывают отек легких при ингаляционном воздействии и нарушают энергетический обмен при резорбции. | Амил, акрилонитрил, азотная кислота, окислы азота, сернистый ангидрид, фтористый водород |
| Нейротропные яды | Действуют на генерацию, проведение и передачу нервного импульса | Сероуглерод, тетраэтил- свинец, фосфорорганические соединения. |
| Вещества, обладающие удушающим и нейтронным действием | Вызывают токсический отек легких, на фоне которого формируется тяжелое поражение нервной системы | Аммиак, гептил, гидразин и др. |
| Метаболические яды | Нарушают интимные процессы метаболизма вещества в организме | Окись этилена, дихлор-этан |
| Вещества нарушающие обмен веществ | Вызывают заболевания с чрезвычайно вялым течением и нарушают обмен веществ. | Диоксин, полихлорированные бензфураны, галогенизированные ароматические соединения и др. |
по основным физико-химическим свойствам и условиям хранения (см. табл. 1.6);
по тяжести воздействия на основании учета нескольких важнейших факторов (см. табл. 1.7);
по способности к горению.
Таблица 1.6
Классификация АХОВ по основным физико-химическим свойствам
и условиям хранения
| Характеристики | Типичные представители |
|
| Жидкие летучие, хранимые в емкостях под давлением (сжатые и сжиженные газы) | Хлор, аммиак, сероводород, фосген и др. |
|
| Жидкие летучие, хранимые в емкостях без давления | Синильная кислота, нитрил акриловой кислоты, тетраэтилсвинец, дифосген, хлорпикрин и др. |
|
| Дымящие кислоты | Серная (r³1,87), азотная (r³1,4), соляная (r³1,15) и др. |
|
| Сыпучие и твердые нелетучие при хранении до + 40 О С | Сулема, фосфор желтый, мышьяковый ангидрид и др. |
|
| Сыпучие и твердые летучие при хранении до + 40 О С | Соли синильной кислоты, меркураны и др. |
Значительная часть АХОВ является легковоспламеняющимися и взрывоопасными веществами, что часто приводит к возникновению пожаров в случае разрушений емкостей и образованию в результате горения новых токсических соединений.
По способности к горению все АХОВ делятся на группы:
негорючие (фосген, диоксин и др.); вещества данной группы не горят в условиях нагревания до 900 0 С и концентрации кислорода до 21 %;
негорючие пожароопасные вещества (хлор, азотная кислота, фтористый водород, окись углерода, сернистый ангидрид, хлорпикрин и др. термически нестойкие вещества, ряд сжиженных и сжатых газов); вещества данной группы не горят в условиях нагревания до 900 О С и концентрации кислорода до 21%, но разлагаются с выделением горючих паров;
Таблица 1.7
Классификация АХОВ по тяжести воздействия на основании
учета нескольких факторов
| Способность к рассеиванию | ||||
| Стойкость | ||||
| Промышленное значение | ||||
| Способ попадания в организм | ||||
| Степень токсичности | ||||
| Соотношение числа пострадавших к числу погибших | ||||
| Отложенные эффекты | ||||
большое число способов классификации АХОВ в зависимости от выбранного основания, например по способности к рассеиванию, биологическому воздействию на организм человека, способам хранения и т.д.
трудногорючие вещества (сжиженный аммиак, цианистый водород и др.); вещества данной группы способны возгораться только при действии источника огня;
горючие вещества (акрилонитрил, амил, газообразный аммиак, гептил, гидразин, дихлорэтан, сероуглерод, тертраэтилсвинец, окислы азота и т.д.); вещества данной группы способны к самовозгоранию и горению даже после удаления источника огня.
1.4.1.2. Химически опасные объекты
Химически опасный объект (ХОО) - это объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют ОХВ, при аварии или разрушении которого могут произойти гибель или химическое заражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также химическое заражение окружающей природной среды.
Понятие ХОО объединяет большую группу производственных, транспортных и других объектов экономики, различных по предназначению и технико-экономическим показателям, но имеющим общее свойство - при авариях они становятся источниками токсических выбросов.
К химически опасным объектам относятся:
заводы и комбинаты химических отраслей промышленности, а также отдельные установки (агрегаты) и цеха, производящие и потребляющие АХОВ;
заводы (комплексы) по переработке нефтегазового сырья;
производства других отраслей промышленности, использующие АХОВ (целлюлозно-бумажной, текстильной, металлургической, пищевой и др.);
железнодорожные станции, порты, терминалы и склады на конечных (промежуточных) пунктах перемещения АХОВ;
транспортные средства (контейнеры и наливные поезда, автоцистерны, речные и морские танкеры, трубопроводы и т.д.).
При этом АХОВ могут быть как исходным сырьем, так промежуточными и конечными продуктами промышленного производства.
Аварийно-химически опасные вещества на предприятии могут находиться в технологических линиях, хранилищах и базисных складах.
Анализ структуры химически опасных объектов показывает, что основное количество АХОВ хранится в виде исходного сырья или продуктов производства.
Сжиженные АХОВ содержатся в стандартных емкостных элементах. Это могут быть алюминиевые, железобетонные, стальные или комбинированные резервуары, в которых поддерживаются условия, соответствующие заданному режиму хранения.
Обобщенные характеристики резервуаров и возможные варианты хранения АХОВ приведены в табл. 1.8.
Наземные резервуары на складах располагаются, как правило, группами с одним резервным резервуаром на группу. Вокруг каждой группы резервуаров по периметру предусматривается замкнутое обвалование или ограждающая стенка.
У некоторых отдельно стоящих больших резервуаров могут быть поддоны или подземные железобетонные резервуары.
Твердые АХОВ хранят в специальных помещениях или на открытых площадках под навесами.
На близкие расстояния АХОВ перевозят автотранспортом в баллонах, контейнерах (бочках) или автоцистернах.
Из широкого сортамента баллонов средней емкости для хранения и перевозки жидких АХОВ наиболее часто используются баллоны емкостью от 0,016 до 0,05 м 3 . Емкость контейнеров (бочек) варьирует в пределах от 0,1 до 0,8 м 3 . Автоцистерны используются в основном для перевозки аммиака, хлора, амила и гептила. Стандартный аммиаковоз имеет грузоподъемность 3,2; 10 и 16 т. Жидкий хлор транспортируют в автоцистернах вместимостью до 20 т, амил - до 40 т, гептил - до 30 т.
По железной дороге АХОВ перевозят в баллонах, контейнерах (бочках) и цистернах.
Основные характеристики цистерн приведены в табл.1.9.
Баллоны перевозятся, как правило, в крытых вагонах, а контейнеры (бочки) - на открытых платформах, в полувагонах и в универсальных контейнерах. В крытом вагоне баллоны размещены рядами в горизонтальном положении до 250 шт.
В открытом полувагоне контейнеры устанавливают в вертикальном положении рядами (до 3 рядов) по 13 контейнеров в каждом ряду. На открытой платформе контейнеры перевозят в горизонтальном положении (до15 шт).
Железнодорожные цистерны для перевозки АХОВ могут иметь объем котла от 10 до 140 м 3 грузоподъемностью от 5 до 120 т.
Таблица 1.9
Основные характеристики железнодорожных цистерн,
используемых для перевозки АХОВ
| Наименование АХОВ | Полезный объем котла цистерны, м 3 | Давление в цистерне, атм. | Грузоподъемность, т |
| Акрилонитрил | |||
| Аммиак сжиженный | |||
| Азотная кислота (конц.) | |||
| Азотная кислота (разб.) | |||
| Гидразин | |||
| Дихлорэтан | |||
| Окись этилена | |||
| Сернистый ангидрид | |||
| Сероуглерод | |||
| Фтористый водород | |||
| Хлор сжиженный | |||
| Цианистый водород |
Водным транспортом большинство АХОВ перевозится в баллонах и контейнерах (бочках), однако ряд судов оборудованы специальными резервуарами (танками) вместимостью до 10 000 тонн.
В ряде странсуществует такое понятие, как химически опасная административно-территориальная единица (АТЕ). Это - административно-территориальная единица, более 10 % населения которой могут оказаться в зоне возможного химического заражения при авариях на ХОО.
Зона химического заражения (ЗХЗ) - территория, в пределах которой распространены или куда привнесены ОХВ в концентрациях или количествах, создающих опасность для жизни и здоровья людей, сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени.
Санитарно-защитная зона (СЗЗ) - территория вокруг потенциально опасного объекта, устанавливаемая для предотвращения или уменьшения влияния вредных факторов его функционирования на людей, сельскохозяйственных животных и растения, а также на окружающую природную среду.
Классификация объектов экономики и АТЕ по химической опасности проводится на основании критериев приведенных в табл.1.10
Таблица 1.10
Критерии для классификации АТЕ и объектов экономики
по химической опасности
| Клас-сифи-цируе-мый объект | Определение классификации объектов | Критерий (показатель) для отнесения объекта и АТЕ к химически | Численное значение критерия степени химической опасности по категориям химической опасности |
|||
| Объект эконо-мики | Химически опасный объект экономики - это объект экономики, при разрушении (аварии) которого могут произойти массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных и растений АХОВ | Количество населения, попадающего в зону возможного химического заражения АХОВ | Более 75 тыс. чел. | От 40 до 75 тыс. чел. | енее 40 тыс. чел. | Зона ВХЗ не выходит за пределы объекта и его СЗЗ |
| Химически опасная АТЕ- АТЕ, более 10 % населения которой могут оказаться в зоне ВХЗ при авариях на ХО объектах. | Количество населения (доля территорий) в зоне ВХЗ АХОВ | От 10 до 30% | ||||
| Примечания: I. Зона возможного химического заражения (ВХЗ) - это площадь круга с радиусом, равным глубине зоны с пороговой токсодозой. 2. Для городов и городских районов степень химической опасности оценивается по доле территории, попадающей в зону ВХЗ, допуская при этом что население распределено равномерно по площади. 3. Для определения глубины зоны с пороговой токсодозой задаются следующими метеоусловиями: инверсия, скорость ветра I м/с, температура воздуха 20 о С, направление ветра равновероятное от 0 до 360 о. |
||||||
Основными источниками опасности в случае аварий на ХОО являются:
залповые выбросы АХОВ в атмосферу с последующим заражением воздуха, местности и водоисточников;
сброс АХОВ в водоемы;
"химический" пожар с поступлением АХОВ и продуктов их горения в окружающую среду;
взрывы АХОВ, сырья для их получения или исходных продуктов;
образование зон задымления с последующим осаждением АХОВ, в виде "пятен" по следу распространения облака зараженного воздуха, возгонкой и миграцией.
Схематично основные источники опасности в случае аварии на ХОО показаны на рис. 1.2.
Рис. 1.2. Схема формирования поражающих факторов при аварии на ХОО
1 – залповый выброс АХОВ в атмосферу; 2 – сброс АХОВ в водоемы;
3 – «химический» пожар; 4 – взрыв АХОВ;
5 – зоны задымления с осаждением АХОВ и возгонкой
Каждый из указанных выше источников опасности (поражения) по месту и времени может проявляться отдельно, последовательно или в сочетании с другими источниками, а также многократно повторен в различных комбинациях. Все зависит от физико-химических характеристик АХОВ, условий аварии, метеоусловий и топографии местности. При этом важно знать определение следующих понятий.
Химическая авария - это авария на химически опасном объекте, сопровождающимся проливом или выбросом ОХВ, способная привести к гибели или химическому заражению людей, сельскохозяйственных животных и растений, химическому заражению продовольствия, пищевого сырья, кормов, других материальных ценностей и местности в течение определенного времени.
Выброс ОХВ - выход при разгерметизации за короткий промежуток времени из технологических установок, емкостей для хранения или транспортирования ОХВ в количестве, способным вызвать химическую аварию.
Пролив ОХВ - вытекание при разгерметизации из технологических установок, емкостей для хранения или транспортировки ОХВ в количестве, способным вызвать химическую аварию.
Очаг поражения АХОВ - это территория, в пределах которой в результате аварии на химически опасном объекте с выбросом АХОВ произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных, растений, разрушения и повреждения зданий, сооружений.
В случае возникновения аварий на ХОО с выбросом АХОВ очаг химического поражения будет иметь следующие особенности.
I. Образование облаков паров АХОВ и их распространение в окружающей среде являются сложными процессами, которые определяются диаграммами фазового состояния АХОВ, их основными физико-химическими характеристиками, условиями хранения, метеоусловиями, рельефом местности и т.д., поэтому прогнозирование масштабов химического заражения (загрязнения) весьма затруднено.
2. В разгар аварии на объекте действует как правило несколько поражающих факторов: химическое заражение местности, воздуха, водоемов; высокая или низкая температура; ударная волна, а вне объекта - химическое заражение окружающей среды.
3. Наиболее опасный поражающий фактор-воздействие паров АХОВ через органы дыхания. Он действует как на месте аварии, так и на больших расстояниях от источника выброса и распространяется со скоростью ветрового переноса АХОВ.
4. Опасные концентрации АХОВ в атмосфере могут существовать от нескольких часов до нескольких суток, а заражение местности и воды еще более длительное время.
5. Смерть зависит от свойств АХОВ, токсической дозы и может наступать как мгновенно, так и через некоторое время (несколько дней) после отравления.
1.4.2. Основные требования норм проектирования
к размещению и строительству химически опасных объектов
Основные общегосударственные инженерно-технические требования к размещению и строительству ХОО излагаются в государственных документах по ИТМ.
В соответствии с требованиями ИТМ территория, прилегающая к химически опасным объектам, в пределах которой при возможном разрушении емкостей с АХОВ вероятно распространение облаков зараженного воздуха с концентрациями вызывающими поражение незащищенных людей, составляет зону возможного опасного химического заражения.
Удаление границ зоны возможного опасного химического заражения приведено в табл. 1.11.
Для определения удаления границ зон возможного опасного химического заражения при других количествах АХОВ в емкостях необходимо использовать поправочные коэффициенты, приведенные в табл.1.12.
Таблица 1.11
Удаление границ зоны возможного опасного химического заражения
от 50-тонных емкостей с АХОВ
| обваловки поддона (стакана),м | Удаление границ зоны возможного опасного химического заражения, км. |
||||||
| водород цианистый | сернистый ангидрид | Сероводо-род | метилизо-цианат |
||||
| Без обваловки | |||||||
Таблица 1.12
Коэффициенты для пересчета количества АХОВ
При проектировании новых аэропортов, приемных и передающих радиоцентров, вычислительных центров, а также животноводческих комплексов, крупных ферм и птицефабрик их размещение следует предусматривать на безопасном расстоянии от объектов с АХОВ.
Строительство базисных складов для хранения АХОВ следует предусматривать в загородной зоне.
При размещении в категорированных городах и на объектах особой важности баз и складов для хранения АХОВ величина запасов АХОВ устанавливается министерствами, ведомствами и предприятиями по согласованию с местными органами власти.
На предприятиях, производящих или потребляющих АХОВ, необходимо:
проектировать здания и сооружения преимущественно каркасного типа с легкими ограждающими конструкциями;
размещать пульты управления, как правило, в нижних этажах зданий, а также предусматривать дублирование их основных элементов на запасных пунктах управления объекта;
предусматривать, при необходимости, защиту емкостей и коммуникаций от разрушения ударной волной;
разрабатывать и проводить мероприятия, исключающие разлив опасных жидкостей, а также мероприятия по локализации аварий путем отключения наиболее уязвимых участков технологических схем с помощью установки обратных клапанов, ловушек и амбаров с направленными стоками.
В населенных пунктах, расположенных в зонах возможного опасного заражения АХОВ, для обеспечения населения питьевой водой необходимо создавать защищенные централизованные системы водоснабжения с преимущественным базированием на подземных водоисточниках.
Пропуск, обработка и отстой поездов с АХОВ должен осуществляться только по обходам. Площадки для перегрузки (перекачки) АХОВ, железнодорожные пути для накопления (отстоя) вагонов (цистерн) с АХОВ должны быть удалены на расстояние не менее 250 м от жилых домов, производственных и складских зданий, мест стоянки других поездов. Аналогичные требования предъявляются к причалам для погрузки (выгрузки) АХОВ, железнодорожным путям для накопления (отстоя) вагонов (цистерн), а также акваториям для судов с такими грузами.
Вновь строящиеся и реконструируемые бани, душевые предприятий, прачечные, фабрики химической чистки, посты мойки и уборки автотранспорта независимо от ведомственной принадлежности и формы собственности должны приспосабливаться соответственно для санитарной обработки людей, специальной обработки одежды и техники при производственных авариях с выбросом АХОВ.
На объектах с АХОВ необходимо создавать локальные системы оповещения, в случае возникновения аварий и химического заражения, рабочих этих объектов, а также населения, проживающего в зонах возможного опасного химического заражения.
Оповещение населения о возникновении химической опасности и возможности заражения атмосферы АХОВ должно осуществляться с использованием всех имеющихся средств связи (электросирены, радиотрансляционная сеть, внутренняя телефонная связь, телевидение, передвижные громкоговорящие установки, уличные динамики и т.д.).
На химически опасных объектах должны создаваться локальные системы выявления заражения АХОВ окружающей среды.
К убежищам, обеспечивающим защиту от АХОВ ИД, предъявляется ряд повышенных требований:
убежища должны содержаться в готовности к немедленному приему укрываемых;
в убежищах, расположенных в зонах возможного опасного химического заражения, следует предусматривать режим полной или частичной изоляции с регенерацией внутреннего воздуха.
Регенерация воздуха может осуществляться двумя путями. Первый - с помощью регенеративных установок РУ-150/6, второй - с помощью регенеративного патрона РП-100 и баллонов с сжатым воздухом.
Площадки для перегрузки (перекачки) АХОВ и железнодорожные пути для накопления (отстоя) вагонов (цистерн) с АХОВ оборудуются системами постановки водяных завес и заливки водой (дегазатором) на случай разлива АХОВ. Аналогичные системы создаются на причалах для погрузки (выгрузки) АХОВ.
С целью своевременного снижения запасов АХОВ до норм технологических потребностей предусматривается:
опорожнение в аварийных ситуациях особо опасных участков технологических схем в заглубленные емкости в соответствии с нормами, правилами и учетом конкретных характеристик продукции;
слив АХОВ в аварийные емкости, как правило, с помощью автоматического включения сливных систем при обязательном дублировании устройством для ручного включения опорожнения;
в планах на особый период химически опасных объектов мероприятия по максимально-возможному сокращению запасов и сроков хранения АХОВ и переход на безбуфферную схему производства.
Общегосударственные инженерно-технические мероприятия при строительстве и реконструкции ХОО дополняются требованиями министерств и ведомств, изложенными в соответствующих отраслевых нормативных документах и проектно-конструкторской документации.