CC BY
39
MODEL ANGAZOVANJA JEDINICA
ABH sluZbe prilikom
HEMIJSKOG UDESA
Dejan R. Indic, Zoran T. Lukovic, Spasoje D. Mucibabic Univerzitet odbrane u Beogradu, Vojna akademija, Beograd
DOI: 10.5937/vojtehg62-3876
OBLAST: hemijske tehnologije, zastita zivotne sredine VRSTA CLANKA: originalni naucni clanak
Sazetak:
Hemijski udesi kao neminovnost savremenog tehnoloskog razvo-ja drustva prouzrokuju brojne posledice na Ijude, materijalna dobra i zi-votnu sredinu. Jedinice atomsko-biolosko-hemijske (ABH) sluzbe, kao specijalizovane jedinice Vojske Srbije, izvrsavaju odreúene zadatke u okviru otklanjanja posledica hemijskih udesa. U radu je prikazano mo-deliranje efekata hemijskog udesa i jedan od nacina za izbor jedinice ABH sluzbe za angazovanje na otklanjanju posledica hemijskog udesa, koriscenjem metode analitickih hijerarhijskih procesa.
Kljucne reci: nesrece; metoda AHP; ABH sluzba; otklanjanje posledica; hemijski udesi.
Uvod
K
rako su hemijske materije po samoj prirodi agresivne u odnosu ma coveka i zivotnu sredinu, svako njihovo nekontrolisano oslo-badanje moze dovesti do nesagledivih posledica i katastrofa. Rizik od ta-kvih udesa1 postoji kod rada i koriscenja objekata hemijske industrije, po-strojenja, uredaja, instalacija i opreme, transportnih sredstava i drugo, gde se proizvode, preraduju, prevoze, skladiste ili na neki drugi nacin ko-riste hemijske materije.
Hemijski udesi (H udesi) imaju razlicite nivoe tezine u zavisnosti od posledica, a uzroci su najcesce ljudska, tehnicka ili druga greska, kvar, havarija, saobracajni udes, a u ratu i kriznim situacijama sabotaze, diverzije i bombar-dovanja. Otklanjanje posledica hemijskih udesa jedan je od brojnih slozenih zadataka i problema sa kojima se suocava svako savremeno drustvo.
1 Udes - nesrece vecih razmera, slucajno ili namerno izazvane, u kojima je poginulo, povrede-no ili ugrozeno od 1000 do 10000 ljudi.
i
co OI
C cp
e
T3
cg o k
E
e h
E
o k
e
.Q
z
X
B A a
o
T3
e
a
>
o z
a g
e
T3
o
■<J
e.mail: vladaindjic@open.telekom.rs
Vojska Srbije (VS) kao element drzave takode ovom problemu prida-je veliki znacaj. Ona u svom sastavu ima jedinice ABH sluzbe, koje su osposobljene i opremljene za planiranje, otkrivanje i otklanjanje posledica nastalih hemijskim udesima u miru. > Bataljon ABH sluzbe, kao najveca jedinica ove sluzbe u VS, realizo-
vao bi veci deo zadataka otklanjanja posledica pri hemijskom udesu. Na osnovu zahteva nadleznih organa Republike Srbije i odobrenja resornog __ ministarstva (Ministarstvo odbrane), deo snaga ABH sluzbe bi se uputio yy u zonu hemijskog udesa, radi pruzanja pomoci drzavnim organima koji =5 rukovode svim snagama na ugrozenom podrucju. Medutim, zbog speci-§ ficnosti situacije (visoke koncentracije opasnih materija, kratko vreme za ^ reagovanje, specificni pozari) veoma je tesko odrediti adekvatne snage y ABH sluzbe koje bi trebalo angazovati u konkretnim uslovima.
U ovom radu cemo prikazati jednu od mogucih varijanti za izbor jedi-ft nice ABH sluzbe koja bi se angazovala na otklanjanju posledica hemij-
q:
>-
CC <
skih udesa, koriscenjem metode analitickih hijerarhijskih procesa.
Modelovanje efekata hemijskih udesa
js Prema definisanim scenarijima izracunavaju se i modeluju efekti
< udesa, a na osnovu dobijenih podataka odreduju se sirine povredivih zo-^ na i predvidaju snage za otklanjanje nastalih posledica.
Za modelovanje se koriste parametri proizasli iz prirode opasnih materija koje ucestvuju u udesu ili nastaju u udesu i njihove fizicko-hemijske, lu toksikoloske, eko-toksikoloske i druge osobine.
o U cilju dobijanja validnih podataka u obzir se moraju uzeti i trenutni
" meteoroloski parametri i konkretne topografske karakteristike lokacije, na > kojoj je doslo do udesa (u ovom modelu to je grad Sabac).
Udesni scenario
Na lokaciji hemijske fabrike je doslo do ostecenja ispusnog ventila automobil-cisterne napunjene sa rastvorom flurovodonicne kiseline (HF), koncentracije 40% (m/m), sto je dovelo do izlivanja kompletnog sadrzaja iz rezervoara po okolnom prostoru.
Opasnost od HF: letalna doza u kojoj 50% testiranih zivotinja umre pri izlozenosti HF je oko 1,3 grama po kilogramu telesne tezine, na paco-vima kada se konzumira oralno. Flurovodonicna kiselina se obicno klasi-fikuje kao „vrlo otrovna" i „korozivna", a predstavlja ekstremnu opasnost za svakog ko radi sa njom.
Po formiranju lokve tecne faze dolazi do isparavanja HF i nastajanja sekundarnog kontaminacionog oblaka u prizemnom sloju atmosfere.
Ulazni podaci:
- masa rastvora HF: 20 t
- podloga: ravna, betonska
- okolina: gradski uslovi (urbana sredina)
- temperatura vazduha (okoline): 20°C
- relativna vlaznost vazduha: 70% (vreme: mirno, bez padavina)
- vetar: severozapadni, brzina 2 m/s (na visini 2 m od nivoa tla)
- stanje u prizemnom sloju atmosfere: stabilno, klasa stabilnosti - F.
Rezultati proracuna (procena zagadenja - opasnosti)
Razliveni rastvor fluorovodonicne kiseline na ravnoj podlozi formira lokvu tecnosti, za koju se moze uzeti da iznosi ~ 10 mm (U.S. Environmental Protection Agency, 1987).
Iz formirane lokve isparava HF, pri cemu brzina isparavanja zavisi od koncentracije HF u rastvoru. Uporedo sa isparavanjem HF isparava i voda iz rasutog rastvora u skladu sa svojim naponom pare i koncentracijom vla-ge u okolnom vazduhu. Isparavanje HF je vremenski zavisna velicina, tako sto sa vremenom usled isparavanja HF dolazi do opadanja parcijalnog pri-tiska para HF (usled smanjenja koncentracije HF u rastvoru), s jedne stra-ne i povecavanja koncentracije HF u rastvoru u lokvi (usled povecanja koncentracije HF u rastvoru, na racun otparavanja vode iz rastvora). Ova dva procesa se odvijaju uporedno, u dinamickim uslovima:
- pocetna masa HF u izlivenoj tecnosti: m0HF = 0,4 • 20000 = 8000 kg
- pocetna masa vode u izlivenoj tecnosti:
mH2° = 0,6 • 20000 = 12000 kg
Pocetne brzine isparavanja (emisije) HF ili H2O, iz nastale lokve izracunavane su prema jednacini (Mackay, Matsugu, 1973, pp.434-439), (Francois, et al., 2008):
^ , g/s (1)
m = 4,87 • 10-3 • A • M ' Á • v0'78 • X-0'11
V dab J
R • T gde su:
- A - povrsina isparavanja, (A = 1724 m2)
- M - molekulska masa, (M = 20 g/mol za HF i 18 g/mol za H2O)
- Áp* - napon pare HF za navedene uslove ( Áp* = 3300 Pa za HF i
700,8 Pa za H2O)
- R - univerzalna gasna konstanta, (R = 8,314 J/mol K)
- T - temperatura okoline, (T = 293 K)
- v - brzina vetra, (v = 2 m/s)
- X - karakteristicna dimenzija lokve, (precnik lokve, X = 46,85 m)
- u - kinematicka viskoznost vazduha, (u = 1,0510-5 m2/s)
- Dab - koeficijent difuzije HF u vazduhu, (DAB = 2,1810-5 m2/s za HF i
2,2010-5 m2/s za H2O)2.
Pocetne brzine isparavanja (emisije) HF i vode iz nastale lokve, pri navedenim uslovima, i prema navedenoj korelacionoj jednacini se
opisuju na sledeci nacin: mf = 4,17105 mg/s i mH2° = 8,02-104 mg/s.
Promena brzine isparavanja (emisije) HF iz nastale lokve tokom vre-mena, pri navedenim uslovima, moze se opisati sledecom jednacinom:
mHF = 4,17 -105 ■ e-2,72-10^-t , mg/s (vreme - t u min.) (2)
Promena brzine isparavanja HF iz rasutog rastvora tokom vremena, u skladu s datom jednacinom prikazana je na slici 1.
500000 r
£
E 400 000
c n3
300000
a
(A
B3 C: 200000
E
100000
konstantna brzina isparavanja
mf = 4,17105 , mg/s
■ HF ¿1-7 1A5 -2,72-10 ■t
m = 4,17 -10 ■ e , mg/s
0
100
200
300
400
500
(500
vreme, min
Slika 1 - Promena brzine isparavanja HF iz rasutog rastvora tokom vremena, nastalog
izlivanjem iz auto-cisterne s 20 t rastvora HF, koncentracije 40% (m/m) Figure 1 - Speed of evaporation from the bulk solution of HF over time, resulting from outpouring of car tanks with 20 t HF solution, a concentration of 40% (m/m)
Prema prikazanim zavisnostima sa slike 1 uocava se da se za kraca vremena moze uzeti da je brzina isparavanja konstantna, jer sporo opada s vremenom, te je za odredivanje disperzije nastalih para koriscena
2 Za vodu izracunato na osnovu razlike izmedu maksimalne (100%) i trenutne (aktuelne)
vrednosti vlaznosti vazduha (70%).
takva vrednost (disperzije posmatrane nakon 10 min i 30 min od pocetka izlivanja). Znacajniji efekat trajanja procesa isparavanja na samu brzinu isparavanja uocava se posle duzeg perioda pracenja procesa (slika 1).
Nastale pare HF su lakse od okolnog vazduha (gustina HF je 0,857 kg/m3, a vazduha 1,20 kg/m3 na 20°C), te je za prostiranje para HF u prizemnom sloju atmosfere koriscen model ,,lakog" gasa (Briggs, 2003, pp. 327-366). Podizanje struje „lakog" gasa (zp) izracunavano je prema jednacini:
=
19
Phf
■ wi ■ Di
4 ■Pa'V2
■ x - 4,2
g ■(PHF Pa )W0 ■ D02 4 Pa'V3
\
1/3
■ X
(3)
gde su:
- w0 - brzina strujanja para HF, m/s
- D0 - pocetna sirina oblaka, m.
Na slici 2 prikazana je promena koncentracije para HF u prostoru pre vremena usrednjavanja koncentracija (za period usrednjavanja kon-centracija uzeto je vreme od 10 min od pocetka izlivanja), za karakteri-sticnu udesnu situaciju. Nastali sekundarni kontaminacioni oblak je oblika perjanice, jer nastaje iz kontinualnog izvora zagadenja.
Slika 2 - Promena koncentracije para HF u prostoru nakon izlivanja iz auto-cisterne sa
20t, 40%-ne HF, u uslovima stabilne atmosfere i pri brzini vetra od 2 m/s Figure 2 - Changing of the concentration of HF in the vapor space after a spill from the tanker car with 20t, 40%-no HF in stable atmospheric conditions and a wind speed of 2 m/s
U cilju odredivanja zona prostiranja opasnih koncentracija HF, neop-hodno je definisati koje su to karakteristicne koncentracije za slucaj na-stalog hemijskog udesa. U skladu s propisanom metodologijom za ocenu
opasnosti od toksicnih materija (U.S. Environmental Protection Agency, 1987), (Sluzbeni glasnik RS, 2010), za takve koncentracije su odabrane:
- LC50 - srednja smrtna koncentracija, pri ekspoziciji od 1 h (LC50 « 1100 mg/m3, za miseve)
- IDLH (Immediately Dangerous to Life or Health) - koncentracija opasna po zdravlje ljudi, pri ekspoziciji od 30 min (IDLH = 25 mg/m3)
- 0,1 IDLH - koncentracija opasna za osetljivu populaciju (deca, sta-rije ili bolesne osobe).
Posto je formiranje kontaminacionog oblaka dinamickog karaktera, analiza opasnosti od trovanja parama HF, za koncentracije nivoa LC50 provedena je primenom Probit-funkcije, koja u slucaju HF glasi (World Bank, 1988):
Y = -26,4 + 3,35-ln(C-t) (4)
gde su:
- Y - Probit-funkcija
- C - koncentracija para HF, ppm
- t - vreme izlaganja (ekspozicije), min.
Pretpostavljajuci da je vreme izlozenosti ljudstva parama HF iznosi 10 odnosno 30 min (dve varijante), moguce posledice po nezasticeno ljudstvo u zoni prostiranja kontaminacionog oblaka para HF, na osnovu testiranja verovatnoce (preko Probit-funkcije) prikazane su u tabeli 1.
Tabela 1 - Moguce posledice po nezasticene ljude nakon izlivanja automobil-cisterne s rastvorom HF u zoni prostiranja smrtnih koncentracija, pri brzini vetra od 2 m/s i stabilnom
stanju u atmosferi, za razlicito vreme izlaganja Table 1 - Possible consequences for unprotected humans after a car-tanker spill with an HF solution in the zone of deadly concentrations, with a wind speed of 2 m / s and the steady state in the atmosphere for different times of exposure
Rastojanje od mesta ispusta HF (m) Koncentracija para HF (mg/m3 i ppm) Vrednost Probit-funkcije Verovatnoca smrtnog stradanja (%)
10 min 30 min 10 min 30 min
15 623,2/750,0 3,49 7,17 7 98,5
25 379,4/456,3 1,82 5,51 0 70
50 183,3/220,5 -0,61 3,07 0 3
75 116,1/140,0 -2,13 1,55 0 0
Prema podacima iz tabele 1 uocava se da zona smrtnog stradanja ljudi koji ne poseduju sredstva zastite disajnih_ organa nije velika, a uzi-majuci u obzir gustinu naseljenosti u opstini Sabac (prosecno 150 sta-novnik/km2) i cinjenicu da je u uslovima inverzije ta zona uza, realno mali broj ljudi bi smrtno stradao.
Zahvacene povrsine za koncentracije para HF od 75G ppm bi iznosi-le oko 85G m2, a koncentracije nivoa 456,3 ppm oko 15 ar.
Iz tabele 1 lako se zapaza i znacaj vremena saniranja nastale ude-sne lokve sa izlivenim rastvorom HF, sto ide u prilog potrebi sto brzeg sprovodenja dekontaminacije.
Na slici 3 prikazane su zone prostiranja opasnih koncentracija HF na konkretnoj lokaciji, za pocetne uslove disperzije (do Ю min od pocetka izlivanja), a na sl. 4 zone posle vremena od 3G min (sa periodom usred-njavanja koncentracija od Ю min).
Slika 3 - Zone prostiranja opasnih koncentracija HF, za pocetne uslove disperzije (do 10 min od pocetka izlivanja) u uslovima stabilne atmosfere i pri brzini vetra od 2 m/s Figure 3 - Zone of the spreading of hazardous concentrations of HF, the initial conditions of dispersion (up to 10 min from the beginning of the spill) in stable atmospheric conditions and a wind speed of 2 m/s
Slika 4 - Zone prostiranja opasnih koncentracija HF, nakon 30 min od pocetka disperzije, u uslovima stabilne atmosfere i pri brzini vetra od 2 m/s Figure 4 - Zone of the spreading of hazardous concentrations of HF, 30 min after the start of the dispersion in stable atmospheric conditions and a wind speed of 2 m/s
Prema podacima na sl. 3 i sl. 4 evidentno je da zone narocito opasnih koncentracija (IDLH) dosezu preko 300 m od mesta izlivanja (zarista kontaminacija), te je u sklopu odgovora na nastalu udesnu si-tuaciju neophodno sprovesti mere sanacije udesa, odnosno izvodenje > dekontaminacije nastale lokve od izlivenog rastvora HF. Kao optimalni rastvor za dekontaminaciju preporucuje se primena rastvora kalcijum-hidroksida (u obliku kase ili krecnog mleka), koji se mogu primenjivati iz automobil-cisterne za dekontaminaciju (ACD M-78) koju imaju jedi-yy nice VS, bez ikakvih modifikacija u primeni dekontaminacionog rastvora.3 Hemizam navedene reakcije se moze opisati sledecom jednaci-nom:
on
^ ro 3 Z)
o o
<
o z
X
o
LU
<
< -J
CD >o
2 HF + Ca(OH)2 ^ CaF2 ¿ + 2 H2O (5)
Kao alternativna resenje mogu da posluze sledece varijante: & - primena rastvora NaOH u vodi (koncentracije do 2%),4 ili
- razblazivanje lokve velikim kolicinama vode (primena ACD-M78 ili automobil-cisterne za vodu ACV-M70), uz naknadno dodavanje negase-nog kreca u cilju neutralizacije izlivene kiseline.
Metoda AHP
Metodu analitickih hijerarhijskih procesa (AHP) je razvio Tomas uü Saaty pocetkom sedamdesetih godina proslog veka i ona predstavlja o jedan alat u analizi odlucivanja. (Saaty, 1980) Podrucje primene metode jeste visekriterijumsko odlucivanje, gde se na osnovu definisanog skupa kriterijuma i vrednosti atributa za svaku alternativu vrsi izbor najprihvatljivijeg resenja, odnosno prikazuje se potpuni raspored va-znosti alternative u modelu. Zbog jednostavnije primene metode, na konkretnom primeru razvijen je softver iz klase sistema za podrsku od-lucivanju Expert Choice. Pri tome su evidentirane cetiri faze primene metode: 1) struktuiranje problema, 2) prikupljanje podataka, 3) ocenji-vanje relativnih tezina, 4) odredivanje resenja problema. (Cupic, Suk-novic, 1995, pp.125-128). Struktuiranje problema se sastoji od dekom-ponovanja odredenog slozenog problema odlucivanja u seriju hijerar-hija, gde svaki nivo predstavlja manji broj upravljanih atributa. Graficki prikaz struktuiranja problema (na konkretnom primeru) predstavljen je na slici 5.
3 Zbog velikog broja opasnih materija ovo predstavlja najveci problem za jedinice ABHSl.
4 Povoljnija je znatno primena Ca(OH)2 jer nastali CaF2 nije rastvorljiv u vodi i ne menja sastav okolnog zemljista za razliku od eventualno nastalog NaF (posle primene NaOH).
Slika 5 - Struktuiranje problema Figure 5 - Structuring the problem
Na slici se uocava da je cilj problema izbor adekvatne jedinice ABH sluzbe koja bi se angazovala na resavanju slozenog problema otklanja-nja posledica H udesa.
Prikupljanjem podataka i njihovim merenjem, zapocinje druga faza metode AHP. Donosilac odluke dodeljuje relativne ocene parovima atributa jednog hijerarhijskog nivoa, i to za sve nivoe celokupne hijerarhije. Pri tome se koristi najpoznatija skala devet tacaka (tabela 2).
Tabela 2 -Table 2 ■
Skala devet tacaka - Nine-point scale
Skala Objasnjenje / Rangiranje
9 Apsolutno najznacajnije/najpozeljnije
8 Veoma snazno ka apsolutno najznacajnijem / najpozeljnijem
7 Veoma snazno ka veoma znacajnom / pozeljnom
6 Snazno ka veoma snaznom
5 Snaznije vise znacajno/pozeljno
4 Slabije ka vise snaznijem
3 Slabije vise znacajno/pozeljnije
2 Podjednako ka slabijem vise
1 Podjednako znacajno/pozeljno
0,50 Podjednako ka slabijem manjem
0,33 Slabije manje znacajno/pozeljno
0,25 Slabije ka snazno manjem
0,20 Snazno manje znacajno/pozeljno
0,17 Snazno ka veoma snaznom/manjem
0,14 Izuzetno snazno manje znacajno/ pozeljno
0,13 Veoma snazno ka apsolutno manjem
0,11 Apsolutno najmanje znacajno/pozeljno
Po zavrsetku ove faze, dobija se odgovarajuca matrica uporedivanja po parovima koji odgovaraju svakom nivou hijerarhije.
Procena relativnih tezina je treca faza primene metode AHP. Matrica poredenja ce se po parovima „prevesti" u probleme odredivanja sopstvenih vrednosti, radi dobijanja normalizovanih i jedinstvenih sopstvenih vektora, kao i tezina za sve atribute na svakom nivou hijerarhije A1, A2 ,..., An, sa vektorom tezina t = (t^t2 ,...,tn).
Odredivanje resenja problema je poslednja faza metode AHP, a ona podrazumeva nalazenje tzv. kompozitnog normalizovanog vektora. Posto se odredi vektor redosleda aktivnosti kriterijuma u modelu, u narednom krugu potrebno je, u okviru svakog posmatranog kriterijuma, odrediti redo-sled vaznosti alternative u modelu. Na kraju, sveukupna sinteza problema se izvodi na sledeci nacin: ucesce svake alternative mnozi se sa tezinom posmatranog kriterijuma, a potom se te vrednosti saberu za svaku alterna-tivu posebno. Dobijeni podatak predstavlja tezinu posmatrane alternative u modelu. Na isti nacin se odreduje tezina i za sve ostale alternative, posle cega se odreduje konacan poredak alternativa u konkretnom modelu.
Metoda AHP pripada grupi popularnih metoda, zbog toga sto ima mogucnosti identifikacije i analize konzistentnosti donosioca odluke u pr-ocesu uporedivanja elemenata iz hijerarhije. Buduci da je uporedivanje alternative bazirano na subjektivnoj proceni od strane donosioca odluke, potrebno je njeno stalno pracenje, kako bi se obezbedila neophodna tac-nost. (Samanta, Mukherjee, 2002, pp.136-141). Ova metoda omogucava pracenje konzistentnosti procena u svakom trenutku u postupku upore-denja parova alternative. Pomocu indeksa konzistencije:
CI = (lmax - n) / (n - 1) proracunava se odnos konzistencije CR = CI / RI,
(6)
(7)
gde je RI slucajni indeks (indeks konzistencije matrice velicine n slucajno generisanih poredenja parova), za sta se koristi tabela 3 (sa izracunatim vrednostima):
Tabela 3 - Vrednosti slucajnog indeksa RI (Saaty, 1980) Table 3 - The values of the random index RI (Saaty, 1980)
n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
RI 0 0 0,52 0,89 1,11 1,25 1,35 1,40 1,45 1,49
Koeficijent A,max je maksimalna i glavna osobina vrednosti matrice uporedenja, dok je n velicina matrice uporedenja. Pri tome, vazi da je À>n, a razlika Àmax - n koristi se u merenju konzistencije procene.
dD
U slucaju nekonzistentnosti, ukoliko je A,max bliza n, procena je konzi-stentnija. Ako za matricu uporedenja vazi da je Cft<0,10, procene relativ-nih vaznosti kriterijuma (prioriteti alternativa) racunaju se kao prihvatljive. U suprotnom, treba pronaci razloge zbog koje je nekonzistentnost proce-ne neprihvatljivo visoka.
Angazovanje jedinica ABH sluzbe na otklanjanju posledica hemijskog udesa
Radi realizacije zadataka iz domena otklanjanja posledica hemijskih udesa mogu se angazovati razlicite jedinice ABH sluzbe. Donosilac odluke ima zadatak da izabere adekvatnu jedinicu za angazovanje na realizaciji konkret-nog problema, od nekoliko mogucih alternativa. (Mucibabic, 1998, pp.85-90).
U radu je razmatrano angazovanje istovrsnih jedinica ABH sluzbe (za izvidanje, dekontaminaciju, obezbedenje od nuklearnih i hemijskih udesa) i privremenog sastava ABH sluzbe (vise razlicitih specijalnosti ABH sluzbe koje se angazuju dok se zadatak ne realizuje).
Problem izbora jedinice ABH sluzbe za zadatke otklanjanja posledica hemijskog udesa definisan je na sledeci nacin:
1. Nivo: izbor jedinice ABH sluzbe (odluka)
2. Nivo: atributi (kríteríjumi odlucivanja) definisani su na sledeci nacin: A1 - ekonomicnost
A2 - efikasnost
A3 - obucenost i opremljenost A4 - pouzdanost A5 - efektivnost A6 - pravovremenost A7 - zastita snaga.
Zatim se mogu dati vaznosti atributa na drugom nivou kroz sledecu matricu, odnosno tabelu 4:
Tabela 4 - Uporedenje atributa na drugom nivou Table 4 - Comparison of attributes at another level
Ai A2 A3 A4 A5 Ae At Tezina
Ai 1 7 7 5 6 7 7 0,483
A2 0,14 1 1 3 2 1 1 0,093
A3 0,14 1 1 3 7 1 1 0,127
A4 0,20 0,33 0,33 1 0,50 0,33 0,33 0,041
A5 0,17 0,50 0,14 2 1 0,50 0,50 0,053
Ae 0,14 1 1 3 2 1 1 0,093
At 0,14 1 1 3 2 1 1 0,093
gde je: Xmax =7,123; CI = 0,0205; CR = 0,0152 < 0,10
3. Nivo: atributi (alternative) definisani su na sledeci nacin: B1 - jedinica ABH sluzbe za dekontaminaciju B2 - jedinica ABH sluzbe za izvidanje
B3 - jedinica ABH sluzbe za obezbedenje od nuklearnih i hemijskih udesa
B4 - privremeni sastav ABH sluzbe.
Odgovarajuce matrice uporedenja alternativa iz treceg nivoa za sva-ki atribut i njihovi prioriteti prikazani su u tabelama 5 do 11, respektivno:
Tabela 5 - Matrica relevantne vaznosti alternative u odnosu na atribut Ai (ekonomicnost) Table 5 - Matrix of the relevant importance of alternatives to the attribute Ai (economy)
Bi B2 B3 B4 Tezine
B1 1 2 0,33 0,50 0,170
B2 0,50 1 0,33 0,50 0,120
B3 3 3 1 2 0,450
B4 2 2 0,50 1 0,260
gde je: Xmax =4,003; CI = 0,0001; CR = 0,0011 < 0,10
Tabela 6 - Matrica relevantne vaznosti alternative u odnosu na atribut A2 (efikasnost) Table 6 - Matrix of the relevant importance of alternatives to the attribute A2 (efficiency)
Bi B2 B3 B4 Tezine
Bi 1 0,50 2 3 0,293
B2 2 1 2 3 0,412
B3 0,50 0,50 1 2 0,187
B4 0,33 0,33 0,50 1 0,312
gde je: Xmax =4,004; CI = 0,0013; CR = 0,0015 < 0,10
Tabela 7 - Matrica relevantne vaznosti alternative u odnosu na atribut A3
(obucenost i opremljenost) Table 7 - Matrix of the relevant importance of alternatives to the attribute A3 (training and equipment)
Bi B2 B3 B4 Tezine
Bi 1 3 0,20 0,25 0,114
B2 0,33 1 0,14 0,17 0,054
B3 5 7 1 2 0,506
B4 4 6 0,50 1 0,326
gde je: Xmax =4,005; CI = 0,0017; CR = 0,0019 < 0,10
CE)
Tabela 8 - Matrica relevantne vaznosti alternative u odnosu na atribut A4 (pouzdanost) Table 8 - Matrix of the relevant importance of alternatives to the attribute A4 (reliability)
Bi B2 B3 B4 Tezine
Bi 1 0,50 0,20 0,25 0,075
B2 2 1 0,17 0,20 0,099
B3 5 6 1 2 0,503
B4 4 5 0,50 1 0,323
gde je: Xmax =4,008; CI = 0,0027; CR = 0,0030 < 0,10
Tabela 9 - Matrica relevantne vaznosti alternative u odnosu na atribut A5
(efektivnost)
Table 9 - Matrix of the relevant importance of alternatives to the attribute A5
(effectiveness)
Bi B2 B3 B4 Tezine
Bi 1 2 0,33 3 0,268
B2 0,50 1 0,33 0,50 0,115
B3 3 3 1 2 0,441
B4 0,33 2 0,50 1 0,176
gde je: Xmax =4,002; CI = 0,0007; CR = 0,00079 < 0,10
Tabela 10 - Matrica relevantne vaznosti alternative u odnosu na atribut A6
(pravovremenost)
Table 10 - Matrix of the relevant importance of alternatives to the attribute A6
(timeliness)
Bi B2 B3 B4 Tezine
Bi 1 4 0,25 0,33 0,157
B2 0,25 1 0,20 0,25 0,068
B3 4 5 1 2 0,478
B4 3 4 0,50 1 0,296
gde je: Xmax =4,009; CI = 0,003; CR = 0,0034 < 0,10
Tabela 11 - Matrica relevantne vaznosti alternative u odnosu na atribut A7
(zastita snaga)
Table 11 - Matrix of the relevant importance of alternatives to the attribute A7
(Force Protection)
Bi B2 B3 B4 Tezine
Bi 1 3 0,20 3 0,235
B2 0,33 1 0,17 0,20 0,060
B3 5 6 1 2 0,500
B4 0,33 5 0,50 1 0,203
gde je: Xmax =4,005; CI = 0,0017; CR = 0,0019 < 0,10
C3D
Na kraju postupka izvrsena je sveukupna sinteza problema izbora jedinice ABH sluzbe za otklanjanje posledica hemijskog udesa, tako sto su sve alternative pomnozene sa tezinama pojedinih kriterijuma odluciva-nja, a dobijeni rezultati sumirani. Alternativa koja dobije najvecu vrednost je, u stvari, najprihvatljivija ili optimalna alternativa.
Zavrsni postupak primene AHP metode je prikazan u tabeli 12.
Tabela 12 - Sintezna tabela za izbor optimalne alternative Table 12 - Synthesized table for a selection of the optimal alternative
Krit. Tezina kriterij. Bi Tezina x B1 B2 Tezina x B2 B3 Tezina x B3 B4 Tezina x B4
Ai 0,483 0,170 0,082 0,120 0,058 0,450 0,217 0,260 0,126
A2 0,093 0,293 0,027 0,412 0,038 0,187 0,017 0,312 0,029
A3 0,127 0,114 0,014 0,054 0,007 0,506 0,064 0,326 0,041
A4 0,041 0,075 0,003 0,099 0,004 0,503 0,021 0,323 0,013
a5 0,053 0,268 0,014 0,115 0,006 0,441 0,023 0,176 0,009
Ae 0,093 0,157 0,015 0,068 0,006 0,478 0,044 0,296 0,028
A? 0,093 0,235 0,022 0,060 0,006 0,500 0,047 0,203 0,019
0,177 0,125 0,433 0,265
Na osnovu izvrsenog izbora jedinice ABH sluzbe (jedinica za obez-bedenje od N i H udesa5) koja ce se angazovati na resavanju problema pri udesu (izlivanje HF), aktivnosti se realizuju na sledeci nacin:
- vrsi se odlazak na mesto udesa i ulazak jedinica ABH sluzbe u sa-stav snaga koje deluju u okviru integrisanog odgovora na udes (snage lo-kalne samouprave, protivpozarne policije, sanitetske ekipe i dr.),
- realizuje se hemijsko izvidanje mesta udesa i
- realizuje se hemijska dekontaminacija mesta udesa (jedinice VS bi se angazovale na dekontaminaciji deonice puta znacajne za prilaz mestu H udesa, a na dekontaminaciji zarista H udesa - jedinice protivpozarne policije u skladu sa namenskim zadacima).
Nakon dolaska na mesto udesa snage za hemijsko izvidanje (najce-sce izvidacka grupa od 3 lica) izvrsile bi izvidanje mesta udesa upotre-bom izvidackog vozila i savremenih sredstava za detekciju kojima su opremljeni (automatski detektor hemijskih agenasa RAID M-100, detektor industrijskih gasova - DRAGER ACCURO i sl.). Imajuci u vidu duzinu
5 Jedinica je sastavljena od snaga za hemijsko izvidanje, laboratorijske poslove (nece se kori-stiti za resavanje modelovanog problema) i dekontaminaciju.
Zakljucak
i
CO OI
C cp
kontaminirane deonice (1,7 km), potrebno vreme za realizaciju zadatka (u skladu sa opitovanim normama na obuci i vezbama6) bilo bi oko 1 cas.
Hemijska dekontaminacija kontaminirane deonice puta izvrsila bi se upotrebom ACD M-78 sa pripremljenim rastvorom za dekontaminaciju (kalcijum-hidroksid) i primenom metode jednovremene dekontaminacije.7 Potrebno vreme za izvrsenje hemijske dekontaminacije je oko 1,5 cas.
Moramo napomenuti, da se jedinice ABH sluzbe u svojim zadacima o prevashodno bave problemima otklanjanja nastalih posledica (nakon upotrebe oruzja za masovno unistavanje - OMU ili nastanka nuklearnih i hemijskih udesa), a mnogo manje se mogu koristiti za preventivno delo-vanje u ovoj i slicnim situacijama.
Veoma je vazno navesti da jedinice ABH sluzbe koje se budu angazova-le na resavanju navedenog problema H udesa, moraju biti podrzane odgova-rajucim informacionim sistemom, kako bi sve vreme rada imali adekvatno pra-cenje hemijske situacije u realnom vremenu (Indic, i dr., 2013, pp.210-225).
<u
T3 ^
O)
o
U)
E <u .c
E o
X
U Vojsci Srbije se trenutno koriste dva programa: HeSPRO (Pro- m gram za brzu procenu hemijske situacije) i NBC ANALYSIS8 (Lukovic, i dr., 2004), (NBC-ANALYSIS, 2010). "
o
T3
<u
ro >
o
U radu je prikazano modelovanje H udesa i primena metode analitic-
cg
kih hijerarhijskih procesa kod izbora jedinice ABH sluzbe koja bi se mogla angazovati na otklanjanju posledica modelovanog udesa. Jedan od vecih problema kod primene ove metode je definisanje atributa odlucivanja na % drugom nivou (kriterijumi odlucivanja) i procena njihovih relativnih tezina. Autori rada su definisali kriterijume i procenili vrednosti njihove relativne te-zine na osnovu sopstvenih iskustva u prethodnim naucnim istrazivanjima.
Preciznim sprovodenjem postupka primene ove metode dobili smo £ sledeci poredak alternativa u modelu:
B3 (treca alternativa) - 0,433 (prva u rangu) B4 (cetvrta alternativa) - 0,265 (druga u rangu) B1 (prva alternativa) - 0,177 (treca u rangu) B2 (druga alternativa) - 0,125 (cetvrta u rangu).
t3
6 Mogucnosti jedinica ABH sluzbe pri hemijskom izvidanju klasicnih toksicnih hemikalija su oko 0,5 km na cas (pri obavljanju aktivnosti rucnim hemijskim detektorom, na terenu koji nije unapred poznat i za vrlo dobro obuceno ljudstvo). Posto se ovde radi o opasnim materijama koje se detektuju automatskim detektorima, na poznatom terenu i sa poznatom materijom, vremena su znatno kraca (3 do 4 puta).
7 Tri automobil-cisterne za dekontaminaciju (ACD M-78) se postavljaju duz kontaminirane deonice (u dodeljenoj zoni) i vrse dekontaminaciju istovremeno.
8 "NBC-ANALYSIS" je napredno softversko resenje za upravljanje rizicima, ciji se rad zasniva na kombinaciji senzora (detektora) sa racunarskom tehnologijom. Softver kao takav pruza in-formacije u realnom vremenu od znacaja za brzo reagovanje u konkretnoj situaciji, odnosno za pravovremenu prognozu ucinaka i preduzimanje mera zastite ljudi i zivotne sredine.
o
X
o >
o <N
LJÜ 0£ ZD O O
-J <
o
X
o
LU
I— >-
Q!
£
< -j
O ■O
X LU I— O
o >
Iz ovoga zakljucujemo da treca alternativa ima najvecu ukupnu vred-nost (0,433), pa je zbog toga ona najpovoljnija odnosno optimalna. Ova opcija jedinice ABH sluzbe (za obezbedenje od nuklearnih i hemijskih udesa) je sasvim prihvatljiva imajuci u vidu njenu opremljenost odgovara-jucim sredstvima i obucenost njenih pripadnika za zadatke iz domena obezbedenja od nuklearnih i hemijskih udesa.
Kao sledeca alternativa za angazovanje na otklanjanju posledica H udesa namece se privremeni sastav ABH sluzbe (cetvrta alternativa) sto je takode realna opcija, kada se sagledaju snage koje ulaze u njegov sastav (snage za izvidanje, dekontaminaciju, laboratorijske poslove). Ova alternativa bi u nekim situacijama mogla biti i dominantna, ako bi se ove snage vise vremena zajednicki obucavale za izvrsavanje zadataka otkla-njanja posledica hemijskih udesa.
Naredna alternativa po vaznosti je jedinica ABH sluzbe za dekontaminaciju (prva alternativa) sto je takode moguca opcija, posto se radi o hemijskom udesu nastalom usled izlivanja (isticanja) opasne hemijske materije koja se moze dekontaminirati postojecim sredstvima i materija-ma za dekontaminaciju. Medutim, kada se uzme u obzir siroki spektar opasnih materija i da se pojedine mogu dekontaminirati samo posebnim materijama za neutralizaciju upotreba ovih jedinica u najvecem broju slu-cajeva bi bila iskljucena bez dodatnog opremanja.
Najmanje verovatna opcija, u konkretnom primeru, je samostalna upotreba jedinice ABH sluzbe za izvidanje (druga alternativa), jer su ove jedinice prvenstveno opremljene sredstvima za hemijsko izvidanje OMU i njihova upotreba u navedenom slucaju bi bila veoma ogranicena (pre svega hemijsko izvidanje mesta udesa, uzimanje kontaminiranih uzoraka i eventualno pracenje kontaminiranog oblaka).
Izabrana jedinica za resavanje modelovanog H udesa realizovala bi na-menske zadatke (hemijsko izvidanje i dekontaminacija) u vremenu od oko 2,5 casa, ne racunajuci vreme dolaska do mesta udesa koje moze trajati i vise ca-sova. U tome je verovatno i najveci problem njihovog angazovanja na celoj te-ritoriji R. Srbije (koju u skladu sa dodeljenim zadacima „pokrivaju") uzimajuci u obzir razmestaj jedinica ABH sluzbe (locirane su u gradu Krusevcu). Ako zeli-mo da ove snage namenski angazujemo u nekom narednom periodu, mora se resiti nacin njihovog brzog „prebacivanja" iz rejona mirnodopske lokacije na mesto upotrebe (koje moze biti i vise stotina kilometara).
Primena navedenog modela moze se koristiti i u drugim situacijama kada se radi o izlivanju opasnih hemijskim materija slicnih karakteristika kao fluorovodonicna kiselina.
Literatura
Briggs, G.A., 2003, Plume rise and buoyancy effects, Atmospheric science and power production, DOE/TIC-27601, pp. 327-366.
Cupic, M., Suknovic, M., 1995, Visekriterijumsko odlucivanje - metode i primeri, Univerzitet Braca Karic, Beograd, pp. 125-128.
Francois, B., et al., 2008, Dispersion, in the atmosphere of a pollutant drifting at the sea surface: Galerne project, pp.491-494, 12th International Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes, Cavtat, 6-9 October.
indie, D. i dr., 2013., Informacioni sistemi u upravljanju rizicima u zivotnoj sredini, Vojnotehnicki glasnik/Military Tehnical Courier, Vol. 61, no.1, pp.210-225.
Lukovie, Z. i dr., 2004, Privremeno uputstvo za procenu i prognozu hemijske situacije pri udesima sa opasnim materijama i pri dejstvu po objektima u kojima se nalaze opasne materije, Uprava ABHO, ViZ, Beograd.
Mackay, D., Matsugu, R.S., 1973, Evaporation rates of liquid hydrocarbon spills on land and water, Can.J.Chem.Eng., 51, pp.434-439.
Mucibabie S., 1998, Application of an expanded min-max theorem and tables of decision making for solving multi-criterion conflict situations, Mathematica Moravica, Beograd, vol. 2, pp. 85-90.
NBC-ANALYSiS, 2010, User Reference Guide (Version 11.2), Bruhn New Tech.
Saaty, T.L., 1980., Analytic hierarchy process, McGraw-Hill, New York,
Samanta, B., Mukherjee, S.K., 2002, Selection of opencast mining equipment by a multi-criteria decision - making process, institute of Mining and Metallurgy, Australia, pp. 136-141.
Sluzbeni glasnik RS, 2010, Pravilnik o sadrzini politike prevencije udesa i sadrzini i metodologiji izrade izvestaja o bezbednosti i plana zastite od udesa, br. 41.
U.S. Environmental Protection Agency, 1987, Technical Guidance for Hazard Analysis - Emergency Planning for Extremely Hazardous Substances, December.
World Bank, 1998, Tecnical Report N0 55: Techniques for assessing industrial hazards, Washington, DC, World Bank.
ENGAGEMENT MODEL FOR NBC SERVICE UNITS DURING CHEMiCAL ACCiDENTS
FIELD: Chemical Technology, Environment Protection ARTICLE TYPE: Original Scientific Paper
Abstract:
Chemical accidents are inevitable in modern technological development and they cause a number of effects on people, property and the environment. The nuclear-biological-chemical (NBC) services as well as specialized units of the Army of Serbia perform particular tasks in the elimination of the consequences of chemical accidents. This paper presents a modeling of the effects of chemical accidents and one possible method for the selection of NBC services engaged in the elimination of the consequences of chemical accidents, using the method of analytic hierarchy processes.
i
CO CM
C p
ro tn
e
T3
g
U)
E
e
m o
p e
.Q >N J3
un X CO
A
T3 <D
CO C
a v o
g
n a
ID
T3
o
T3
Q
■o
introduction
Chemical accidents are inevitable in modern society, and the consequences that arise degrade the environment and hinder the work of man. In an integrated response to chemical accidents, different social structures are involved, among which the most significant are the units of the Army of Serbia.
The paper presents a method of selecting a specialized Army unit (NBC service unit) that could be successfully engaged in eliminating the consequences of chemical accidents.
Modeling the effects of chemical accidents
In order to obtain valid data on the magnitude of consequences of chemical accidents, modeling has to be carried out through the Accident scenario. This paper presents a chemical accident in an urban environment during the transportation of hydrofluoric acid. Chemical accidents in transport are most common and account for 40% of all accidents. When a chemical accident occurs, it is necessary to determine the concentration of hazardous substances modeled as follows: LCx, - median lethal concentration; IDLH - concentration dangerous to human health and 0.1 IDLH - concentration dangerous for sensitive population (children, elderly and sick).
After the completion of calculations, the ranges of dangerous fumes of hydrofluoric acid are determined to be from 310 to 360 m for IDLH and from 1700 to 1900 m for 0.1 IDLH. All this leads to the conclusion that in the response to chemical accidents, NBC service units must be included in order to participate in the elimination of consequences.
AHP method
In the field of multiple criteria decision-making, the most important is the method of analytic hierarchy process (AHP method). Proper defining of objectives, criteria and decision alternatives results in the initial parameters for solving a specific problem - a choice of NBC service units for the elimination of consequences of chemical accidents.
Four application stages (problem structuring, data collection, evaluation and determination of the relative weights of decision problems) lead to the selection of the best or optimal alternative.
Involvement of the NBC service in eliminating the effects of chemical accidents
For a concrete example, the decision maker should select an appropriate NBC service unit for eliminating the consequences of chemical accidents by properly defining the decision making criteria based on the alternatives offered. The AHP method and Expert Choice
software program help us arrive at an optimal solution, as shown in the synthesis table for the selection of the optimal alternative.
The selected units for solving modeled chemical contamination accidents would carry out dedicated tasks (chemical reconnaissance and decontamination) in a period of about 2.5 hours, not including the time of arrival to the site of the accident (which can last for several hours), which is a major problem in their use due to their uneven distribution in the Republic of Serbia.
Conclusion
The precise implementation of the AHP method, led to the following ranking in the model:
- unit for protection against nuclear and chemical accidents - ranked the first with 0.433 index points;
- NBC service temporary staff - second in rank with 0.265 index points;
- decontamination unit - ranks third with the 0.177 index points; -reconnaissance unit - fourth in rank with 0.125 points.
It can be thus concluded that, for the purposes of engaging in the elimination of the consequences of chemical accidents, we should opt for the unit for protection against nuclear and chemical accidents as the optimal solution, followed by the backup version of the NBC service with temporary staff. Decontamination and reconnaissance units can be used independently during limited time and only for pre-defined tasks.
If NBC service units are to be engaged in the future in dealing with similar problems, the method of their rapid "switch" from their peacetime locations to accident sites has to be developed.
Keywords: accidents; AHP metod; NBC service; recovery; chemical accidents.
Datum prijema clanka/Paper received on: 10. 05. 2013.
Datum dostavljanja ispravki rukopisa/Manuscript corrections submitted on:
29. 05. 2013.
Datum konacnog prihvatanja clanka za objavljivanje/ Paper accepted for publishing on: 31. 05. 2013.
I
CO Ol
C cP
ro tn <u
T3
Cg
U)
E <u
E o
CP
<u
.Q >N J3
un X
m <
T3 <D
TO
CO >
o
eg c ro
ID
T3
o
T3
Q
■o
