Описание аварий с токсическими выбросами

15.1. ВВЕДЕНИЕ

В данной главе каждое описание аварии снабжено небольшим предисловием, котором описаны свойства токсичного вещества, принимавшего участие в аварш Такая форма изложения связана с тем, что свойства токсичных веществ сильн различаются и являются по сути дела уникальными и присущими лишь данном веществу.

В данной главе значительное место уделяется обсуждению токсичност диоксина. Это связано с тем, что после аварии в Севезо к этому веществ привлечено большое внимание общественности. В странах БЭС была даж выпущена специальная директива [ECD.1982], известная под название: "Директива по Севезо", где подробно описана происшедшая авария. П аналогичной причине подробно описывается авария в Бхопале.

Применяемые в данной главе термины и их числовые значения - предельн допустимая концентрации (ПДК) и опасная концентрация (ОК) - взяты к ежегодника INIOSH.1978]. Эти понятия не учитывают время воздействия токсичного вещества на человека, т..е. они не являются аналогами понятия дозы и не дают полного представления о степени токсичности данного вещества. *

Физические характеристики токсичных веществ, кроме специально оговоренных случаев, заимствованы из [SDB.1971; Weast,1981;1985].

Молекулярная масса хлора равна 71. Это желто-зеленый газ, в 2,5 раза тяжелее воздуха, критическая температура равна 144 °С, температура кипения пр атмосферном давлении - 35 °С. В промышленности используется в сжиженном виде. На рис. 5.5 дана доля мгновенно испарившейся жидкости в адиабатическом приближении для хлора при различных температурах. При температуре 15°С эта доля составляет около 17%. Хлор сильно раздражает "слизистые оболочки. При определении его токсичности получаются весьма противоречивые значения, хотя он со времен первой мировой войны применяется в качестве боевого отравляющего вещества, а в настоящее время широко используется "в промышленности.

_________________________________________________________________________________________

*Система понятий, используемых в промышленной безопасности для описания токсических нагрузок, кратко представлена в примечании к разд. 14.4.1. В том же примечании даны ссылки на соответствующую литературу на русском языке, где обстоятельно излагаются подходы к оценке токсических поражений. Отметим, что в научной и практической литературе на русском языке не нашел широкого распространения термин "опасная концентрация", используемый автором. Далее разд. 15.9.4 автор определяет ОК (английская аббревиатура - IDLH - Immediately Danger to Life аи Health) как наибольшее значение концентрации облака токсичного вещества, нахождение в котором в течение не более 30 мин не приводит к необратимым изменениям в здоровье человека. Точные определения характеристик токсичности веществ, используемые автором, представлены приложении I. - Прим. ред.

В докладе [IChemE,1985a] говорится, что значение LC₅₀ для хлора, определенное по результатам экспериментов на животных, лежит в диапазоне 300 – 400 млн^-1 при экспозиции 30 мин.* Согласно формуле, приведенной в гл. 14, значение LD₅₀ примерно равно 3,5 мг/кг массы, что сравнимо со значением, приведенным в работе [SIPRI.1971], - 19 г ∙ мин/м³, которое эквивалентно 1,9 мг/кг массы.

Хлор воздействует на легкие человека, вызывая в них обильное выделение жидкости. Эта жидкость изымается из круга кровообращения, что приводит к загущению крови. Самым простым способом оказания первой помощи лицами, не имеющими медицинского образования, является подача кислорода в легкие.

15.2.2. ПРОМЫШЛЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ ХЛОРА

Хлор широко используется в промышленности, причем не только в химических и нефтеперерабатывающих отраслях, но и в других, например при очистке воды. В промышленности хлор получают почти всегда электролизом концентрированного раствора хлорида натрия: на аноде выделяется хлор, а на катоде - водород и гидроксид натрия. Для промышленного хранения используются резервуары вместимостью свыше 50 т.

В работе [Legge,1934] приводится обзор аварий с выбросом хлора, происшедших по данным государственных контролирующих органов в Великобритании за период 1908 - 1931 гг. Всего описано 177 случаев отравления газом с одним лишь летальным исходом. Такой низкий уровень смертности при авариях с выбросом хлора в данный период автор цитируемой работы объясняет тем, что работники предприятии, где перерабатывался хлор, при малейших признаках появления утечки покидали предприятие.

Подробное описание аварии 1981 г. в Феазант-Вуд (Великобритания) имеется в материалах судебного разбирательства 1981 г., в которых автор настоящей книги принимал участие в качестве эксперта по вопросу безопасных расстояний от периметра площадки предприятия, перерабатывающего или использующего хлор, до ближайших жилых домов.

В работе [Harris,1981] утверждается, что производство хлора в Великобритании в настоящее время достигает 1 млн. т в год, в Западной Европе - 7 млн. т, всего в мире - 30 млн. т. За последние 25 лет в Западной Европе на 550 млн. человеко-часов приходилось 8 летальных исходов. Таким образом, средняя смертность в Западной Европе в промышленности составляет 1,5 чел., в промышленности Великобритании в целом - 2 чел., в химической промышленности Великобритании - 3,5 чел. В цитируемой работе приведены также данные по летальным несчастным случаям для промышленности разных стран.
________________________________________________________________________________________

*В соответствии с принятой в нашей стране практикой средняя смертельная ингаляционная токсодоза LCt₅₀ определяется как произведение средней концентрации токсичного вещества (в данном случае - хлора) и времени пребывания в зараженном воздухе (см. приложение I). Для приводимых автором для хлора значений LCt₅₀ составит 9000 - 12 000 млн^-1 ∙ мин. Однако, поскольку автор на протяжении всей книги всегда указывает помимо значения концентрации и соответствующее значение времени экспозиции, при переводе было сочтено целесообразным такой способ обозначения токсодозы сохранить. - Прим. ред.

Так, из каждых 8 летальных случаев 5 происходят в Испании и 1 в Великобритании. Другими словами, на каждые изготовленные в Западной Европе 12 млн. т хлора происходит (весьма приблизительно) один несчастный случай со смертельным исходом. Это значительно лучший показатель по сравнению с угольной промышленностью Великобритании, где один несчастный случай (летальный, или серьезное увечье, или заболевание) приходится на каждый 1 млн. т добытого угля. В работе [Harris, 1981] приведены также описания аварий с выбросом хлора, которые обсуждаются ниже.
15.2.3. ПРИМЕНЕНИЕ ХЛОРА В КАЧЕСТВЕ БОЕВОГО

ОТРАВЛЯЮЩЕГО ВЕЩЕСТВА

Считается, что первое боевое применение хлор нашел во время первой мировой войны в бою в районе польского местечка Болимов 19 января 1915 г. [Dupuy,1970; Haber,1986]. В этом бою, как полагают историки, хлор применялся в артиллерийских снарядах, а эффективность токсического воздействия хлора была низка вследствие холодной погоды, из-за которой сильно снизилась его летучесть [Wren, 1972].

Следующим случаем боевого применения хлора была газовая атака 22 апреля 1915 г. в районе Ипра (Бельгия). Подробности этой операции, приведенные ниже, скомпилированы автором из различных работ (на работы по военной истории ссылки не даются). Цитаты заимствованы из работы [Marshall, 1977].

Проанализируем первый случай использования хлора в качестве боевого отравляющего вещества в районе города Ипр 22 апреля 1915 г. Тогда было применено около 168 т хлора при легком ветре на участке фронта длиной в 7 км. По некоторым оценкам погибло около 5000 военнослужащих. Для французских войск, занимавших позиции на этом участке фронта, применение отравляющих веществ противником было полной неожиданностью, и никаких средств защиты у них не было. Бели эти цифры точны (а этот вопрос до конца не выяснен), то это была самая эффективная из газовых атак по числу погибших на каждую единицу массы газа, а удельная смертность достигала 30 чел/т. Понятие "удельной смертности" обсуждается в гл. 18 (см. также приложение I. - Перев.). Видно, что данное значение удельной смертности значительно выше по сравнению с другими случаями крупномасштабных утечек хлора в промышленности, на транспорте и т. д. (но не в случаях применения хлора в военных целях как боевого отравляющего вещества). К настоящему времени атаку при Ипре по количеству погибших можно сравнивать с аварией 3 декабря 1984 г. в Бхопале (Индия).

Если продолжить сравнение атаки при Ипре с аналогичными ситуациями, возникающими во время промышленных аварий, то можно отметить ряд факторов, послуживших увеличению числа погибших в результате данной боевой операции.

1) Военная дисциплина. Согласно армейским уставам, войска должны стойко оборонять свои позиции и ни в коем случае их не покидать.

2) Геометрический фактор. Ветер дул в сторону позиций французских войск под углом 90° и газ распространялся по направлению ветра на участке шириной до 7 км. Таким образом, большинство людей, попавших в зону движения облака, не успевали ее покинуть.

4) Метеорологические условия. Приказ к началу атаки был отдан тогда, когда метеоусловия способствовали наибольшей эффективности газовой волны.

5) Рельеф местности. Низины и овраги создавали карманы, в которых
скапливался хлор.

6) Быстрота образования облака хлора, которое заняло всего лишь 5 мин.

7)Боевые условия. Артиллерийский обстрел и пулеметный огонь привели к гибели людей, которые могли бы в их отсутствие выйти из зоны движения облака.

Отметим, что все погибшие - это военнослужащие. Естественно, возраст военнослужащих не может лежать за пределом диапазона 15-45 лет. Этот фактор, очевидно, ведет к уменьшению потерь от газовой атаки. В самом деле, если бы воздействию хлора подверглись дети, старики, женщины, то возможность успеть покинуть зараженную зону для них была бы неизмеримо меньше.

Эта боевая операция, как ни странно, очень скудно описана в литературе. Из имеющихся данных можно утверждать, что газовое облако не достигло города Ипр, который находился на расстоянии 5 км. Это подтверждается в работе [CDE.1976].

"Можно лишь приблизительно оценить количество потерь. Согласно немецким данным, погибло 5000 чел., а отравление получили 15 тыс. человек. По данным английских источников [History,1923] из 7 тыс. человек, получивших отравление, 350 чел. умерли в госпитале.

В итоге получается, что из 27 тыс. человек, подвергшихся воздействию хлора, погибло 5350, что составляет 20% от общего числа. Это хорошо совпадает с данными о том, что на этом участке фронта дислоцировались две французские дивизии. Плотность населения при условии, что войска, подвергшиеся газовой атаке, находились на участке размером 7 ∙ 2 км, составляла около 7 тыс. чел. на 1 км²; это в несколько раз ниже по сравнению с плотностью населения в сельской местности Великобритании".

Хабер [Haber,1986] считает, что число погибших 5 тыс. чел., приведенное в работах [Hanslian,1938; Prentiss,1937], сильно завышено; по его оценкам погибло около 1000 чел.

На рис. 15.1, взятом из работы [Wren,1972], представлен аэрофотоснимок места проведения газовой атаки, а на рис. 15.2, заимствованном из работы [Hanslian,1938], приведена карта с боевой обстановкой 22 апреля 1915 г. близ Ипра (Бельгия).

Размещение баллонов с газом Пулкопелле

Рис. 15.2. Карта места проведения газовой атаки 22 апреля 1915 г. близ Ипра (Бельгия).

В заключение отметим, что в целом применение хлора в качестве боевого отравляющего вещества во время первой мировой войны разочаровало поборников химического оружия того времени. Аналогичное утверждение можно найти в работе [Haber,1986].

В табл. 15.1 указаны 18 случаев крупных аварий с хлором за период 1939 -1976 гг. Эти данные взяты из отчета [АСМНД979], который базируется на описаниях, приведенных в работе [Marshall,1977]. Кроме того, приведены краткие описания еще двух аварий, происшедших после 1979 г.

Авария, случившаяся в Батон-Руж (шт. Луизиана,США) 10 декабря 1976 г., описана также в работе [Eilers,1976]. Разлитие хлора массой в 90 т испарялось со скоростью 18 т/ч. Отметим, что в данном случае никто не погиб, хотя авария произошла вблизи крупного города. Это объясняется тем, что ветер отнес облако за реку Миссисипи (ширина реки около 1 км) на малонаселенную местность. В качестве меры предосторожности 10 тыс. студентов и 500 чел. местного населения были эвакуированы.

Причиной утечки послужил относительно слабый взрыв смеси природного газа и воздуха. От ударной волны резервуар с хлором упал с поддерживающих опор. При падении на землю резервуар получил пробоину. Размеры пробоины не указаны. Наличие следующих условий уменьшило последствия от этой аварии: низкая плотность населения на пути движения облака; процесс утечки происходил медленно, так как пробоина имела малые резмеры; низкая температура воздуха (авария произошла в декабре).

Причиной аварии послужили переполнение резервуара, не имевшего предохранительного клапана, и последующий разрыв оболочки резервуара.

Размер утечки составил 30 т. В результате погибли 19 человек, находившиеся в радиусе 150 м от резервуара. Люди, находившиеся в помещениях в 200 м от места утечки, не пострадали.
15.2.7. АВАРИЯ 31 ЯНВАРЯ 1961 г. В ЛА-БАРРЕ

(ШТ. ЛУИЗИАНА, США)

Эта авария не описана в работе [Harris,1981]. Описание аварии имеется в работе [Joyner,1962], в которой исследуются медицинские аспекты данного инцидента.

В результате железнодорожной катастрофы, вызванной сходом состава с рельс, из пробитой цистерны вылилось не менее 35 т хлора. Образовавшееся облако было частично ограничено защитной дамбой вдоль берега реки Миссисипи в направлении распространения. Отмечена массовая гибель домашних животных (49 свиней, 4 мула, 2 коровы, 1 лошадь, 320 кур). На основании местоположения трупов животных площадь зоны поражения оценена в 15 км². Зона, в которой быстро погибли находившиеся там животные, была расположена в 2 км от места аварии. Согласно рисунку в работе [Joyner,1962], эта зона располагалась по направлению ветра.

Через 3 ч после аварии были взяты пробы воздуха на анализ; концентрация хлора составляла 1200 мг/м³ в 75 м от места аварии. Такой уровень загазованности сохранялся в течение 7 ч после аварии. Через 9 ч концентрация хлора снизилась до 24 мг/м³ в непосредственной близости от места аварии. Это объясняется тем, что скорость испарения многотонного разлития хлора весьма невысока.

В результате аварии пострадали 100 чел.; 15 чел. были отправлены в госпиталь, из которых один - 11-месячный младенец - умер через 5 ч с момента отравления. У 10 чел. развился отек легких, 5 чел. при поступлении в госпиталь находились в бессознательном состоянии. Пострадавшим назначали кислород и атропин. Умерший ребенок в момент аварии находился в доме на расстоянии 500 м от места утечки. Пытаясь спасти задыхавшегося ребенка, отец вынес его на улицу, однако этим только усугубил положение, так как концентрация хлора на улице была выше, чем в помещении. Другой двухмесячный младенец и его отец, находившиеся внутри этого дома, остались в живых.
15.2.8. АВАРИЯ 13 ДЕКАБРЯ 1926 г. В СЕНТ-ОБАНЕ (ФРАНЦИЯ)

В данной аварии образовалось разлитие 24 т хлора, в результате чего погибло 19 чел. Причиной аварии послужил внутренний взрыв, происшедший в результате реакции между хлором и водородом, который является побочным продуктом при электролизе. Погибшие люди в основном находились в радиусе 50 м от аварийного резервуара.

9. 
   АВАРИЯ 24 ДЕКАБРЯ 1939 г. В ЗАРНЕШТИ
   

Во время этой аварии образовалось разлитие 24 т хлора и погибло 60 чел. Предполагается, что причиной утечки послужил разрыв оболочки резервуара под действием гидравлического давления. Погибшие люди находились в основном вокруг резервуара, но несколько человек на железнодорожной станции, расположенной в 250 м от места аварии, также погибли. Эта авария принесла два печальных рекорда: во-первых, 60 чел. погибших - это наибольшее число погибших за всю историю аварий с выбросом хлора; во-вторых, один из погибших находился на расстоянии около 800 м от места аварии - это наибольшее удаление от места аварии с выбросом хлора при летальном исходе для пострадавшего.

В момент аварии был легкий ветер и скорость дрейфа облака была мала. Многим людям удалось взобраться на возвышенности и таким образом избежать попадания в облако хлора.