CC BY
10
УДК 504.054
Гордова А.Ф., Манаева А.Р., Булкин С.А., Шарифуллина Л.Р.
Необходимые действия при ликвидации аварий с утечками и разливами ациклических хлорсодержащих органических соединений
Гордова Анна Фирсовна, к.х.н., доцент, доцент кафедры химии и материаловедения, a.gordova@amchs.ru Манаева Алина Рамзилевна, к.т.н., доцент кафедры химии и материаловедения. Булкин Сергей Александрович, преподаватель кафедры химии и материаловедения.
Шарифуллина Лилия Ринатовна, кандидат химических наук, доцент, заведующий кафедрой химии и материаловедения
ФГБВОУ ВО «Академия гражданской защиты МЧС России»,
Россия, 141435, Московская область, г. Химки, мкр. Новогорск, ул. Соколовская, стр.1А
В статье рассмотрены необходимые действия при аварийных ситуациях, связанных с разливами, утечками, ациклических хлорсодержащих органических соединений: хлорэтена (винилхлорида), тетрахлорэтилена, 3-хлорпроп-1-ена (хлористого аллила). Эти соединения относятся к разным классам и подклассам транспортной опасности, поэтому необходимые действия при авариях отличаются. Продукты горения этих соединений характеризуются низкими гигиеническими показателями. Поэтому решение о ликвидации масштабных разливов сжиганием должно учитывать возможность быстрой эвакуации населения.
Ключевые слова: ациклические хлорорганические соединения (ХОС); разливы ХОС; продукты горения ХОС, транспортная опасность ХОС.
Necessary actions in the elimination of accidents with leaks and spills of acyclic chlorine-containing organic compounds
Gordova A.F., Manaeva A.R., Bulkin S.A., Sharifullina L.R.
Civil Defence Academy EMERCOM of Russia, Khimki, Russian Federation
The article discusses the necessary actions in emergency situations associated with spills, leaks, acyclic chlorine-containing organic compounds: chloroethene (vinyl chloride), tetrachloroethylene, 3-chloroprop-1-ene (allyl chloride). These compounds belong to different classes and subclasses of transport hazard, so the necessary actions in case of accidents are different. The products of these compounds burning are characterized by low hygienic indicators. Therefore, the decision to eliminate large-scale spills by incineration should take into account the possibility of rapid evacuation of the population. Key words: acyclic organochlorine compounds (OCCs); spills of OCCs; products of burning, transport hazard of OCCs.
Введение
Ответственное потребление и производство - цель 12 из 17 целей, принятых всеми государствами-членами ООН в составе Повестки дня в области устойчивого развития на период до 2030 года [1]. Очевидно, что межу производством и потреблением есть еще транспортировка грузов различными способами и хранение. Эффективным обеспечением организации движения материальных ресурсов занимается логистика. Ответственная логистика (как и ответственные производство и потребление) должна отвечать интересам устойчивого развития.
Необходимость в транспортировке многих органических соединений может приводить к авариям или чрезвычайным ситуациям, сопровождающимся их выбросом или разливом.
Цель работы сравнить необходимые действия при ликвидации аварий, связанных с разливом ациклических хлорсодержащих органических соединений (ХОС) при транспортировке по железной дороге.
Экспериментальная часть
Наиболее масштабные производства ациклических ХОС - производства хлористого аллила (3-хлорпроп-1-ена), тетрахлорэтилена и винилхлорида (хлорэтена) [2]. Эти вещества по классификации ООН относятся к опасным грузам.
ООН разработаны Рекомендации по перевозке опасных грузов [3].
В Российской Федерации для перевозок опасных грузов по железной дороге разработаны Аварийные карточки [4]. В аварийной карточке указываются наименование груза, номер, присвоенный ООН для осуществления международных перевозок,
классификационный шифр, основные свойства и виды опасности, средства индивидуальной защиты, необходимые действия (общего характера, при утечке, разливе и россыпи, при пожаре), нейтрализация, меры первой помощи. Аварийные карточки могут быть групповыми и индивидуальными. В групповые карточки вносятся опасные грузы с близкими показателями транспортной опасности и со схожим характером необходимых действий при ликвидации последствий аварийных ситуаций.
Для действий в чрезвычайных ситуациях разработаны «Наставление по организации управления и оперативного (экстренного) реагирования при ликвидации чрезвычайных ситуаций» [5].
В Таблице 1 собраны основные показатели классификации винилхлорида, тетрахлорэтилена и хлористого аллила и одного из продуктов их горения (фосгена) для перевозок опасных грузов. Эти вещества относятся к разным классам опасных грузов.
Таблица 1. Основные показатели классификации опасных грузов
№ Наименование № ООН [3,4] Класс, подкласс [3] № Аварийной карточки [4] Классификационный шифр [4]
1 Винилхлорид стабилизированный 1086 2.1 Воспламеняющиеся газы 205 2112
2 Хлористый аллил 1100 3 Легко воспламеняющиеся жидкости 312 3021
3 Тетрахлорэтилен (перхлорэтилен) 1897 6.1 Токсичные вещества 605 6113
4 Фосген 1076 2.3 Токсичные газы 203 2342
Классификационный шифр - численный код, характеризующий транспортную опасность груза.
Сопоставление необходимых действий при утечке, разливе и россыпи, при пожаре и для нейтрализации веществ, занесенных в Аварийные карточки (Таблица 1), показывает, что сжигание возможно
1) при ликвидации интенсивных утечек воспламеняющихся газов (Аварийная карточка №205, винилхлорид), когда возможно поджечь выходящий газ и позволить выгореть под контролем водяных струй по согласованию со специалистами пожарной охраны и (или) специалистами МЧС; при этом должны быть обеспечена эвакуация населения с учетом направления движения токсичных продуктов;
2) для нейтрализации легко воспламеняющихся жидкостей (Аварийная карточка №312, хлористый аллил) и предотвращения попадания вещества в грунтовые воды (предлагается выжигание
Таблица 2. Значения гигиенических
территории (отдельных очагов) с последующим перепахиванием). В других случаях для рассматриваемых веществ поджигание не предусмотрено. Удаление сжиганием токсичных веществ (карточка 605, тетрахлорэтилен) не обсуждается. Во всех случаях необходимо избегать попадание загрязняющих веществ в водоемы, канализацию, грунтовые воды, загрязненный грунт должен быть удален.
В Таблице 2 приведены значения гигиенических нормативов для рассматриваемых веществ и продуктов их горения. Горение ХОС в стандартных условиях приводит к образованию диоксинов, что снижает значение среднесуточного ПДК (ПДКсс) в атмосферном воздухе городских и сельских поселений на 9 порядков.
нормативов для некоторых хлорорганических соединений
Вещество Гигиенический норматив (наименование) в атмосферном воздухе Гигиенический норматив (значение) Источник
Хлористый аллил ПДКсс, мг/м3 0,01 [6]
Тетрахлорэтилен ЦДКсс, мг/м3 0,06 [6]
Винилхлорид ПДКсс, мг/м3 0,04 [6]
Диоксины/в пересчете на 2,3,7,8-тетрахлордибензо-1,4-диоксин/ (2,3,7,8-ТХДД) ПДКсс, пг/м3 0,5 [6]
Карбонилхлорид (фосген) ОБУВ, мг/м3 0,003 [6]
Существующие технологии и рекомендации по ликвидации аварий с разливом органических веществ включают возможность применения сорбционного процесса [4,5] - процесса, посредством которого органические соединения (в том числе ХОС) физически или химически притягиваются к поверхности твердого материала, называемого сорбентом. Этот процесс включает переход загрязняющих веществ из жидкой фазы в твердую, где они адсорбируются и удерживаются сорбентом. Сорбент может быть природным или синтетическим материалом, таким как активированный уголь, цеолиты, глинистые минералы и силикагели, среди прочего. Удаление органических веществ путем сорбции стало популярным методом очистки сточных вод, очистки питьевой воды и восстановления окружающей среды [7-9]. Достоинства этого метода: простота, дешевизна и высокая эффективность при удалении широкого спектра органических загрязнителей. Однако эффективность сорбции зависит от различных факторов, таких как
свойства сорбента, концентрация и природа загрязнителя, рН раствора.
Сорбенты представляют собой материалы, способные избирательно сорбировать и удерживать в структуре сетей пор вещество за счет физических и химических взаимодействий. Многоплановые
исследования по сорбции органических соединений проведены на углеродных материалах и силикагелях [10]. Свойства углеродных сорбентов как материалов можно комбинировать. Это позволяет получать материалы с требуемыми параметрическими характеристиками [11].
В действующих методических рекомендациях по ликвидации разливов аварийно химически опасных веществ указано, что сорбенты целесообразно использовать в количестве, в 4 раза превышающем массу сорбируемого вещества [12]. Анализ литературных источников и экспериментальные исследования показали, что максимальное отношения массы сорбента к массе сорбируемого вещества без
потери сорбционной способности составляет около 2:1 [12]. Данное соотношение связано с максимальной поглощающей способность материала, определяемой из условий эксперимента. Фактически возможность снижения рекомендуемого соотношения позволит повысить экономическую эффективность применяемых сорбентов в ликвидации разливов без потерь снижения до минимально возможного уровня воздействия поражающих факторов.
Вагон грузовой емкостью 120 м3 (при заполнении на 90%) вмещает около 60 т сорбента. Такого количества сорбента достаточно для ликвидации разлива 30 т органического соединения. Такого количества сорбента не достаточно для ликвидации крупномасштабного разлива, когда с рельсов сходит несколько цистерн с органическими веществами, но для ликвидации разлива объемом около 1 цистерны такого количества сорбента достаточно.
Заключение
Итак, при аварийных утечке и разливах хлорсодержащих органических соединений применяется сжигание выходящих газов под контролем водяных струй и выжигание территории с целью предотвращения попадания ХОС в грунтовые воды при условии обеспечения безопасности населения. При масштабном разливе хлорорганических соединений необходимо помнить об образовании продуктов горения с чрезвычайно низкими гигиеническими нормативами и решать вопрос сжигания в каждом конкретном случае в зависимости от возможности быстрой эвакуации населения из зоны чрезвычайной ситуации. В железнодорожный состав с вагонами и цистернами для перевозки хлорсодержащих органических соединений рекомендуется добавлять вагон с сорбентом. В случае возникновения аварийной ситуации это позволит быстро ликвидировать разлив.
Список литературы
1. 17 целей для преобразования нашего мира [Электронный ресурс] // Цели в области устойчивого развития. - URL: https://www.un.org/sustainabledevelopment/ru/ (дата обращения: 25.05.2023)
2. Демина, Т. Я. К проблеме утилизации отходов химических технологий на примере производства хлорорганических соединений / Т. Я. Демина, Л. Р. Шаяхметова // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2005. - № 10-2(48). -С. 10-13. - EDN JVGKSZ.
3. Рекомендации по перевозки опасных грузов. Типовые правила [Электронный ресурс] // URL: https://unece.org/fileadmin/DAM/trans/danger/publi/unrec/ rev21/ST-SG-AC 10-1r21r_Vol1_WEB.pdf (дата обращения: 25.05.2023)
4. Аварийные карточки на опасные грузы, перевозимые по железным дорогам СНГ, Латвийской Республики, Литовской Республики, Эстонской Республики (утв. СЖТ СНГ, протокол от 30.05.2008 N 48) (ред. от 22.11.2021) [Электронный ресурс] // Законы, кодексы и нормативно-правовые акты Российской Федерации. - URL: https://legalacts.ru/doc/avariinye-
kartochki-na-opasnye-gruzy-perevozimye-po/ (дата
обращения: 25.05.2023)
5. Наставление по организации управления и оперативного (экстренного) реагирования при ликвидации чрезвычайных ситуаций // Законы, кодексы и нормативно-правовые акты Российской Федерации [Электронный ресурс] // Законы, кодексы и нормативно-правовые акты Российской Федерации. - URL: https://legalacts.ru/doc/nastavlenie-po-organizatsii-upravlenija-i-operativnogo-ekstrennogo-reagirovanija-pri/ (дата обращения: 25.05.2023)
6. Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» / URL: https://fsvps.gov.ru/sites/default/files/npa-files/2021/01/28/sanpin1.2.3685-21.pdf (дата обращения: 3.04.2023)
7. Myrzalieva, S. K. Study of the possibility of using zeolite and diatomite in the treatment of oil -contaminated wastewater / S. K. Myrzalieva, Zh. T. Bagasharova, Sh. K. Akilbekova // Комплексное использование минерального сырья. - 2022. - No. 3(322). - P. 33-42. - DOI 10.31643/2022/6445.26. - EDN THCTSU.
8. Беляева О.В., Тимощук И.В., Горелкина А.К., Гора Н.В., Костянов В.А. Об адсорбции азотсодержащих органических веществ модифицированными углеродными сорбентами //В сборнике: Перспективы интеграционных процессов и поиск инновационных решений. сборник статей международной научной конференции. Санкт-Петербург, 2023. С. 11-12.
9. Адсорбция хлор- и кислородсодержащих загрязняющих веществ из сточных вод активными углями / А. К. Горелкина, И. В. Тимощук, Н. С. Голубева [и др.] // Теоретическая и прикладная экология. - 2022. - № 4. - С. 28-37. - DOI 10.25750/1995-4301-2022-4-028037.
10. Суровикин Ю.В. Применение новых углерод-углеродных сорбентов для очистки технологических растворов от органических примесей в гидрометаллургии кобальта / Ю. В. Суровикин, В. А. Лихолобов, В. В. Сергеев, И. В. Макаров // Химия твердого топлива. - 2014. - № 6. - С. 47. - DOI 10.7868/S0023117714060085.
11. В. М. Мухин, Н. В. Королев. Получение и исследование активных углей с высокой объемной микропористостью // Физико-химические проблемы адсорбции, структуры и химии поверхности нанопористых материалов: Сборник тезисов докладов Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 120-летию со дня рождения М.М. Дубинина, Москва, 18-22 октября 2021 года. -Москва: ФГБУ науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, 2021. - С. 74-75.
12. Булкин С.А. Зависимость скорости сорбции от характеристик углеродных сорбентов, применяемых при ликвидации разливов хлорсодержащих веществ // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2022. Т. 11. № 2 (58). С. 98-102.
