CC BY
117
/56 Civil SecurityTechnology, Vol. 13, 2016, No. 1 (47) УДК 614.83
Анализ обстановки и возможных причин возникновения чрезвычайной ситуации 12 августа 2015 года в г. Тяньцзинь, Китай
ISSN 1996-8493
© Технологии гражданской безопасности, 2016
О.А. Морозова, М.А. Балер, Е.М. Барышев
Аннотация
Приведены результаты анализа материалов по чрезвычайной ситуации, возникшей в результате взрыва на складе опасных веществ 12 августа 2015 года в г Тяньцзинь, Китай.
Ключевые слова: чрезвычайная ситуация; взрыв; Тяньцзинь; Китай.
The Analysis of the Situation and the Causes of the Emergency on August 12, 2015 in Tianjin, China
ISSN 1996-8493
© Civil Security Technology, 2016
O. Morozova, M. Baler, E. Baryshev
Abstract
The article presents the analysis of the situation and the causes of the explosion on August 12, 2015 in Tianjin, China. Key words: emergency; explosion; Tianjin; China.
Увеличение количества техногенных чрезвычайных ситуаций (далее — ЧС) и катастроф является одной из глобальных проблем современности. Число техногенных катастроф в мире резко увеличилось с конца 1970-х годов, и сейчас ЧС техногенного характера регистрируется значительно больше, чем природных. К тому же, в отличие от природных, техногенные ЧС практически невозможно спрогнозировать.
В 2015 году в мире произошло 8 техногенных катастроф (не считая транспортных), в которых погибло 20 и более человек [1]. Среди них выделяется авария в г. Тяньцзинь.
12 августа 2015 года в г. Тяньцзинь, Китай, в 11:30 по местному времени произошел взрыв на складе опасных веществ [2]. Эта авария фактически возникла в результате двух отдельных взрывов, зарегистрированных сейсмометрами в величинах 2.3 М и 2.9 М, эквивалентных взрыву 3 т и 21 т тринитротолуола (ТНТ) соответственно [3]. В результате аварии погибло 165 человек, более 700 человек получили ранения, 8 человек пропало без вести [4, 9]. Более 6300 человек эвакуировано из зоны радиусом 3 км из-за опасности отравления цианистым водородом [5, 8, 12]. Рейтинговое агентство Fitch Ratings Inc. в Гонконге на 12 августа оценивало потери от взрывов в Тяньцзинь в размере до $1,5 млрд [5].Фотография склада до и после аварии приведена на рис. 1.
На месте аварии обнаружено свыше 40 видов химических веществ общим количеством свыше 3000 тонн[4, 6, 7, 10], среди которых цианид натрия (700 т), нитрат калия (500 т), нитрат аммония (800 т), карбид кальция, толуилендиизоцианат, нитрат натрия, метилэтилкетон, нитроцеллюлоза,сера, метановая кислота, метакриловая кислота, сульфид натрия.
Цианид натрия (твердое вещество) негорюч, по-жаро- и взрывобезопасен. В присутствии воды, кислот, углекислого газа может выделять цианистый водород, являющийся горючим и взрывоопасным веществом.
Химические формулы реакций взаимодействия цианида натрия с воздухом:
обменная реакция (если воздух содержит углекислый газ)
NaCN+CO2+H2O^HCNt+NaHCO3; реакция гидролиза (если воздух влажный):
NaCN+2H2O^HCOONa+NH3.
Химические формулы реакций взаимодействия цианида натрия с водой:
№С№Н2О^НС^+№ОН.
Область воспламенения цианистого водорода составляет 5,6-40% (в объемных долях). Вывод: после разрушения контейнера и выделения цианистого водорода возможен взрыв облака или рассеивание с образованием зон поражения ударной волной (далее — УВ) и/или токсинами.
Нитрат калия (твердое вещество) используется в качестве компонента взрывчатых веществ и для приготовления удобрений. Разлагается при 400-520°С, растворим в воде, нетоксичен.
Нитрат аммония(твердое вещество) используется в качестве компонента взрывчатых веществ и для приготовления удобрений.
Термическое разложение нитрата аммония зависит от температуры:
температура ниже 270 °С:
NH4NO3^N2O+2H2O;
температура выше 270°С (детонация): 2КН4Ш3^2^Т+02Т+4Н20. Скорость детонации нитрата аммония 2570 м/с.
Рис. 1. Фотография склада до и после аварии
/58 ^П SecurityTechnology, Vol. 13, 2016, No. 1 (47)
Карбид кальция (твердое вещество) разлагается при взаимодействии с водой с бурным выделением ацетилена и большого количества тепла:
СаС2+2Н20-
>СН7Т+Са(ОН)7
Возгорание ацетилена возможно от любых факторов (в том числе от статического электричества).
В табл. 1 приведен расчет последствий аварийных взрывов конденсированных взрывчатых веществ, а также парогазовых смесей в количестве, соответствующем взрыву 3 и 21 т в тротиловом эквиваленте. Расчет зон поражения произведен с помощью программного комплекса «ТОКСИ+ШБк» по формуле Садовского.
Диаметр воронки на месте взрыва составил 91 м, что соответствует радиусу зоны поражения «полное разрушение зданий» для 21 т ТНТ из табл. 1.
Для оценки границы зоны повреждений зданий с частичным повреждением остекления (избыточное давление во фронте УВ АР<2 кПа) использована методика оценки зон поражения, основанная на «тро-тиловом эквиваленте» взрыва топливно-воздушной смеси, указанная в Приложения № 3 к Федеральным нормам и правилам (ФНИП) в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезо-пасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств», утв. Приказом Ростехнадзора от 11 марта 2013 г. № 96 [17].
Радиус зоны разрушения (м) в общем виде определяется выражением:
Я = К-
/ \2 ' 3180
Ж
V пт у
Зоной разрушения считается площадь с границами, определяемыми радиусами R. Границы каждой зоны характеризуются значениями избыточных давлений во фронте ударной волны АР и безразмерным коэффициентом К.
В табл. 2 приведен расчет зон поражения для взрывов 3 и 21 т ТНТ.
Расчетные границы зоны повреждений зданий с частичным повреждением остекления составляют свыше 1,5 км, что соответствует данным о данной зоне (2 км) [11].
На рис. 2-6 приведены фотографии с места ЧС [19].
Рис. 2. Полное уничтожение зданий (150 метров от центра, 100 кПа).
Рис. 3. Повреждения железнодорожной станции (460 метров от центра, 21 кПа).
Таблица 1
Основные результаты расчета зон поражения от ударной волны с помощью программного комплекса
«TOКСИ+Risk»
Зона поражения Избыточное давление, кПа Масса ТНТ
3000 кг 21000 кг
Радиус зоны, м Радиус зоны, м
Гибель людей, находящихся в неукрепленных зданиях, в результате прямого действия УВ, попадания под развалины или вследствие удара о твердые предметы 190 35 67
Полное разрушение зданий 100 47 91
Гибель или тяжелые повреждения людей, находящихся в неукрепленных зданиях, в результате действия взрывной волны, либо при обрушении здания или отброса тела УВ 69 57 109
Гибель или серьезные повреждения легких и барабанных перепонок людей, находящихся в неукрепленных зданиях, под действием УВ или осколков и развалин здания 55 64 122
50%-ое разрушение зданий 53 65 125
Средние повреждения зданий 28 94 179
Гибель или серьезные повреждения у обслуживающего персонала в результате действия осколков,развалин здания, горящих предметов и т.п. 10%-ная вероятность разрыва барабанных перепонок 24 103 197
Временная потеря слуха или травмы у людей в результате обрушения зданий и отброса тела УВ 16 134 257
Рис. 4. Повреждение автобусов (550 метров от центра, 16 кПа).
Рис. 5. Повреждения жилого здания, практически полностью отсутствует остекление (1,2 км от центра, 3-5 кПа).
Рис. 6. Повреждения городского стадиона (1,7 км от центра, 2-3,5 кПа).
Согласно проведенному анализу выделяется две основные причины возникновения ЧС в г. Тяньцзинь.
1. Нарушение правил хранения химически опасных веществ и взрывопожароопасных веществ.
Рассматриваемый склад был построен в 2011 г. для хранения неопасных материалов, но 2 года спустя преобразован для хранения опасных химических веществ (площадь более 550 м2).Вокруг него запрещено возведение жилых построек в радиусе 1 км. Площадь действующего склада превышала 46 000 м2. С востока к складу примыкает территория порта Тяньцзинь, на западе — автострада, за которой находится конечная станция линии метро, на юге и юго-западе расположены кварталы многоквартирных домов [12]. Самый близкий жилой район оказался на расстоянии в 600 м. Близость жилой застройки к эпицентру взрыва привела к большому числу раненых
Таблица 2
Основные результаты расчета зон поражения от УВ с помощью ФНИП «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств»
Класс зоны разрушения К АР, кПа Вероятные последствия, характер повреждений зданий и сооружений [18] Масса ТНТ, WT
3 т 21 т
1 3,8 >100 Разрушение и обрушение всех элементов зданий и сооружений, включая подвалы. Выживание людей: для административно-бытовых зданий и зданий управления обычных исполнений — 30%; для производственных зданий и сооружений обычных исполнений — 0% 48 104
2 5,6 70 Разрушение части стен и перекрытий верхних этажей, образование трещин в стенах, деформация перекрытий нижних этажей. Возможно ограниченное использование сохранившихся подвалов после расчистки входов. Выживание людей: для административно-бытовых зданий и зданий управления обычных исполнений — 85%; для производственных зданий и сооружений обычных исполнений — 2% 71 154
3 9,6 28 Разрушение главным образом второстепенных элементов (крыш, перегородок и дверных заполнений). Перекрытия, как правило, не обрушаются. Часть помещений пригодна для использования после расчистки обломков и произведения ремонта. Выживание людей: для административно-бытовых зданий и зданий управления обычных исполнений — 94% 122 264
4 28 14 Разрушение оконных и дверных заполнений и перегородок. Подвалы и нижние этажи полностью сохраняются и пригодны для временного использования после уборки мусора и заделки проемов. Выживание людей: для административно-бытовых зданий и зданий управления обычных исполнений — 98%; для производственных зданий и сооружений обычных исполнений — 90% 356 770
5 56 <2 Разрушение стекольных заполнений. Выживание людей — 100% 712 1539
/60 Civil SecurityTechnology, Vol. 13, 2016, No. 1 (47)
осколками стекла(свыше 700 человек) и к эвакуации около 6 300 местных жителей из-за опасности отравления цианистым водородом.
2. Использование для тушения пожара воды привело к химической реакции с цианидом натрия и возникновению новых взрывов.
Взрывы мощностью 3 и 21 т ТНТ произошли примерно через 30-40 минут после возникновения пожара, который был следствием небольшого первого взрыва. Большой кратер образовался на месте расположения контейнеров с нитратом аммония. Это соответствует следующим данным [12]:
21 сентября 1921 г. в гор. Оппау (Германия) на складе завода фирмы BASF при дроблении небольшими взрывами слежавшихся масс нитрата аммония произошел катастрофический взрыв примерно 4500 т удобрения мощностью в 1-2 килотонны тротилового эквивалента. На месте склада образовалась воронка удлиненной формы размером более 160 м и глубиной более 10 м. По официальным данным, в результате взрыва погиб 561 человек [13].
16 апреля 1947 г. во время погрузки аммиачной селитры на пароход «Гранкан» (гавань гор. Техас-сити) произошел пожар, который в результате неграмотных действий по его тушению привел к катастрофическому по последствиям взрыву приблизительно 2300 т удобрения. Были разрушены портовые сооружения, несколько судов, многие предприятия и жилые дома. Погибло более 1500 человек, сотни пропали без вести, и их тела не были найдены. Травмы получили более 3500 человек [14].
21 сентября 2001 г. в гор. Тулуза (Франция) на заводе AZF взорвался ангар с 300 т нитрата аммония, погибло около 30 человек.
09 марта 2004 г. в Испании взорвался грузовик, перевозивший нитрат аммония, погибло 2 человека [15].
22 июля 2011 г. в правительственном квартале Осло (Норвегия) прогремел взрыв. Заложенная в автомобиль «Volkswagen Crafter» радиоуправляемая бомба была изготовлена из сельскохозяйственных удобрений на основе аммиачной селитры и дизельного топлива. 8 человек погибли, 15 получили ранения.
Причины аварийных взрывов больших масс нитрата аммония следует искать в изменениях различных химических или физических факторов, связанных с присутствием активных добавок, измельчением частиц и т.д., и приводить к ускорению начальной фазы развития взрыва [16].
Литература
1. Крупнейшие техногенные катастрофы 2015 г Досье ТАСС. http://tass.ru/proisshestviya/2184148
2. http://www.aljazeera.com/news/2015/08/china-tianjm-explosion-150812181505451.html
3. http://www.bbc.com/news/world-asia-china-33901206
4. http://www.postonline.co.uk/post/news/2422567/tianjin-explosions-could-cost-insurers-usd15bn-says-fitch
5. http://www.interfax.ru/world/460177
6. http://blog.resilinc.com/tianjin-warehouse-explosions-heighten-need-for-supply-chain-visibility
7. http://www.denverpost.com/nationworld/ci_28640736/firm-says-tianjin-warehouse-stored-many-hazardous-materials
8. http://www.ecns.cn/visual/hd/2015/08-16/74085.shtml
9. http://www.ecns.cn/2015/09-11/180854.shtml
10. http://www.ecns.cn/2015/08-18/177542.shtml
11. ГОСТ 2-2013 Селитра аммиачная. Технические условия
12. http://top.rbc.ru/economics/17/08/2015/55d1d2959a79479afc4 a4af8
13. Вассерман А. Взрыв по аутсорсингу // Бизнес-журнал. 20 мая 2007. № 10.
14. http://treeofknowledge.narod.ru/grankan.htm
15. http://podrobnosti.ua/106731-v-ispanii-vzorvalsja-gruzovik-perevozivshij-nitrat-ammonija.html
16. Ермолаев Б.С., Сулимов А.А., Храповский В.Е. Начальная фаза развития взрыва в нитрате аммония и порошкообразных смесях на его основе // Химическая физика. 2011. Т. 30. № 8. С. 34-43.
17. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрыво-пожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств», утв. Приказом Ростехнадзора от 11 марта 2013 г № 96.
18. Карауш С.А. Оценка параметров промышленных взрывов: Учеб. пособ. Томск : Изд-во ТГАСУ, 2014. 96 с.
19. http://www.slideshare.net/NigelCann/20150908-tianjin-explosion-analysis1st-draftshow-copy
Сведения об авторах
Морозова Оксана Александровна: ФГБУ ВНИИ ГОЧС
(ФЦ), зам. нач. отд.
121352, Москва, ул. Давыдковская, 7.
E-mail:oxana_morozova@list.ru
SPIN-код — 2004-3929
Балер Мария Алексеевна: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), м. н. с. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: 61otdel@gmail.com SPIN-код — 5322-9094.
Барышев Егор Михайлович: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), н. с. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: 61otdel@gmail.com
Information about authors
Morozova Oksana A.: Federal Government Budget Institution "All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies" (Federal Center of Science and high technology), Deputy Head of Department. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. E-mail:oxana_morozova@list.ru SPIN-scientific — 2004-3929.
Baler Maria A.: Federal Government Budget Institution "All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies" (Federal Center of Science and high technology), Junior Researcher.
121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. E-mail: 61otdel@gmail.com SPIN-scientific — 5322-9094.
Baryshev Egor M.: Federal Government Budget Institution "All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies" (Federal Center of Science and high technology), Researcher. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. E-mail: 61otdel@gmail.com
