CC BY
61
УДК 623.459.004.74:543/545
П.М. Юданов, Л.Н. Андреева
ОСНОВЫ СИСТЕМЫ ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ НА ОБЪЕКТАХ УНИЧТОЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ
В статье рассматриваются вопросы мониторинга объектов окружающей среды в районах уничтожения химического оружия с целью получения оперативной информации о содержании отравляющих веществ и продуктов их детоксикации в контролируемых зонах, а также о динамике возможного изменения уровня их концентраций.
Ключевые слова: химическое оружие, уничтожение, объекты, контроль, химический анализ.
P. Judanov, L. Andreeva
BASES OF SYSTEM OF CHEMICAL ANALYTICAL CONTROL UNDER THE OBJECTS OF DESTRUCTION CHEMICAL WEAPON
The article views the question of monitoring the objects of the environment in the regions of destruction chemical weapon for receiving the latest update of the content toxic substances and the detoxification products in the controlled regions and also about modifying the dynamic of concentration level.
Keywords: chemical weapon, destruction, objects, control, chemical analysis.
Обеспечение гарантированной безопасности работ по уничтожению химического оружия (ХО) требует создания высокоэффективной, надёжной системы мониторинга рабочих параметров технологических процессов и состояния окружающей среды в районе размещения объектов уничтожения ХО [1]. Основой системы мониторинга является химико-аналитический контроль оценки соблюдения рабочего режима технологического процесса и показателей безопасности функционирования объекта.
Целью химико-аналитического контроля является получение оперативной информации о содержании отравляющих веществ и продуктов их детоксикации в контролируемых зонах, а также о динамике возможного изменения уровня их концентраций.
Объектами химико-аналитического контроля при проведении работ по уничтожению ХО являются:
воздух в складских помещениях объектов хранения, в рабочей, промышленной и санитарно-защитной зонах объектов уничтожения ХО;
вода сточная, дождевая, паводковая, водоёмов; почва в промышленной и санитарно-защитной зонах;
вентиляционные выбросы;
поверхность технологического оборудования;
средства индивидуальной защиты персонала;
ОВ в боеприпасах и ёмкостях;
реакционные массы и отходы производства.
Основная задача контроля при ликвидации химического оружия заключается в количественном определении ОВ и продуктов их детоксикации в пробах исследуемых объектов окружающей и техногенной среды и оценка их соответствия нормативным данным. Наряду с ОВ контролю
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2010'3
подлежат продукты их деструкции, а также токсичные технологические примеси, некоторые из которых по токсичности лишь немного уступают основным продуктам.
Химико-аналитический контроль организуется в рабочей, промышленной и санитарно-защитной зонах объектов уничтожения ХО. Контроль ОВ и продуктов детоксикации, относящихся к первому классу опасности, должен проводиться в непрерывном и периодическом режимах. В непрерывном режиме осуществляется контроль за появлением пороговых концентраций ОВ в рабочей зоне в случае возникновения аварийной ситуации (аварийный контроль), санитарно-гигиенический контроль условий труда рабочего персонала, контроль вентиляционных выбросов, сточных вод и воздуха по периметру промышленной зоны объекта. Периодически проводится количественное определение ОВ в воздухе в рабочей зоне, а также контроль в промышленной и са-нитарно-защитной зонах путем отбора проб почвы, воды и воздуха с последующим их анализом в химической лаборатории.
Система химико-аналитического контроля может быть построена из трёх структурных подсистем:
1) подсистемы контроля технологического процесса уничтожения ХО;
2) подсистемы контроля рабочей и промышленной зон объекта уничтожения ХО;
3) подсистемы контроля санитарно-защитной зоны [2].
Первая подсистема осуществляет слежение за соблюдением параметров технологического регламента и проверку полноты детоксикации. Она должна обеспечивать анализ проб ОВ из боеприпасов, определение возможных мест утечки ОВ из технологического оборудования, отбор и анализ проб реакционных масс в местах, предусмотренных технологическим регламентом. Техническими элементами этой подсистемы могут быть переносные комплекты контроля, оснащённые пробоотборными устройствами, течеискателями, а также стационарные технологические посты, позволяющие проводить отбор проб ОВ и реакционных масс на определённых стадиях технологического процесса для последующего их анализа в химико-аналитической лаборатории.
Подсистема контроля рабочей и промышленной зон объекта предназначена для проведения аналитических измерений с целью обеспечения безопасности рабочего персонала объекта и соблюдения санитарно-гигиенических нормативов.
Основными задачами этой подсистемы являются:
своевременное обнаружение опасных концентраций ОВ в рабочей зоне объекта, что достигается установкой стационарных постов, оборудованных автоматическими газоанализаторами, способными за несколько секунд подать сигнал опасности о пороговых концентрациях ОВ (аварийный контроль);
контроль в воздухе рабочей и промышленной зон ОВ на уровне предельно допустимых концентраций - ПДКрз. (санитарно-гигиенический контроль условий труда), что требует оснащения рабочей зоны стационарными постами, оборудованными газоанализаторами, способными непрерывно контролировать с чувствительностью не ниже 0,5 ПДКрз. При подаче сигнала о превышении предельно допустимых концентраций ОВ проводится:
отбор проб воздуха пробоотборниками и последующий их количественный анализ в химико-аналитической лаборатории;
контроль предельно допустимых выбросов ОВ и продуктов их детоксикации (ПДВ) с помощью газоанализаторов;
определение уровней загрязнения поверхностей технологического оборудования и средств индивидуальной защиты. Соответствующий контроль проводится методом экспресс-анализа с ис-
38 _
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2010'3
пользованием тест-наборов, а также посредством смыва с поверхностей технологического оборудования и последующим их анализом в химико-аналитической лаборатории;
контроль сточных вод и абгазов, для чего на каждом воздуховоде после системы очистки, а также в коммуникациях сточных вод устанавливаются стационарные автоматические средства контроля ОВ.
Подсистема контроля санитарно-защитной зоны организуется в целях наблюдения и сбора информации о содержании ОВ и продуктов их детоксикации в воздухе, почве и воде на территории санитарно-защитной зоны и оценки безопасности функционирования объекта уничтожения ХО по отношению к населению и окружающей среде. Основная задача химико-аналитического контроля в этой зоне - периодический отбор проб воздуха, воды и почвы, консервирование и доставка их на анализ, сравнение результатов анализа с ПДК в атмосферном воздухе, воде, почве с последующей выдачей рекомендаций по снижению выбросов (сбросов) загрязнителей. Эта подсистема включает стационарные посты контроля воздуха и мобильные средства отбора проб. Пробы должны отбираться не только по периметру промышленной зоны объекта, но и вдоль внешней границы санитарно-защитной зоны, в первую очередь, в направлении ближайших населённых пунктов.
Главными критериями выбора оптимального метода и средств измерения для определения каждого конкретного вещества являются высокая чувствительность определения, быстродействие прибора, высокая специфичность, минимальное время подготовки к повторному анализу [2, 3].
Для средств санитарно-гигиенического контроля ОВ чувствительность должна быть не ниже 0,5 ПДКрз; для приборов, используемых в аварийном контроле - не ниже 100 ПДКрз, что количественно приближается к значениям опасных концентраций. Для средств санитарно-гигиенического контроля быстрота измерений не должна превышать 10 - 15 минут, для средств аварийного контроля - несколько секунд. Последействие или готовность к повторному анализу не должно превышать времени быстродействия. Количественная оценка специфичности определения, выражаемая отношением концентрации анализируемого вещества к концентрации мешающей примеси, для большинства сопутствующих примесей должна соответствовать величине порядка 10-3 - 10-4. Согласно требованиям ГОСТа [4], время отбора пробы не должно превышать 15 минут. Производительность пробоотборника воздуха должна составлять примерно 500 л/мин.
Технические средства контроля должны иметь время непрерывной работы не менее четырёх часов (время продолжительности рабочей смены в особо опасных условиях), изготавливаться в пыле- и влагозащитном, пожаро- и взрывобезопасном исполнении, обеспечивать возможность управления с автоматизированных рабочих мест, передавать постоянно или по запросу по каналу связи информацию об измеряемых количественных характеристиках.
Средства измерений параметров технологического процесса уничтожения ОВ должны обеспечивать безопасность при их эксплуатации в контакте с высокотоксичными средами.
Для аналитического контроля объектов уничтожения ХО необходимо использовать три группы методов анализа, взаимодополняющих друг друга:
химические методы анализа хорошо отработаны и дают надёжные результаты, однако они имеют недостаточную чувствительность и трудоёмки в исполнении;
биохимические методы характеризуются высокой чувствительностью и достаточной специфичностью по фосфорорганическим соединениям. Они используются для анализа наиболее токсичных ОВ. Однако достоинства этих методов снижают малые сроки хранения и слабая термостабильность применяемых в этих методах ферментов;
- 39
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2010'3
физико-химические методы анализа (спектральный, электрохимический, ионизационный и др.) обеспечивают наибольшее быстродействие и обладают высокой информативностью (идентификация, количественное определение и установление структуры веществ). Они широко используются в автоматических газоанализаторах. Существенным недостатком этих методов является низкая специфичность. Анализ многокомпонентных систем практически осуществим лишь при условии разделения смесей веществ, например, с помощью хроматографии.
Хроматографические методы обеспечивают наиболее высокую специфичность и обладают достаточной чувствительностью. Они отличаются высоким быстродействием и возможностью автоматизации, что обеспечивает им лидирующее место в системе химико-аналитического контроля на объектах уничтожения ХО.
Среди наиболее надежных и достоверных методов, универсальных в отношении большинства органических соединений, можно выделить ЯМР-спектроскопию, ИК-спектроскопию и масс-спектрометрию. Хромато-масс-спектрометрические системы на порядок превосходят по чувствительности современные ИК-анализаторы, поэтому они являются наиболее перспективными для решения многих задач химико-аналитического контроля.
В качестве вспомогательных методов контроля ёмкостей и боеприпасов с ОВ могут применяться методы рентгеноскопии, ультразвуковой эхографии, нейтронно-активационного анализа.
Технические средства измерений дополняют пробоотборные устройства, контрольно-измерительные приборы, газосигнализаторы и газоанализаторы, течеискатели и тест-наборы, автоматические средства регистрации и записи аналитической информации.
Анализ современных средств и методов инструментального контроля показывает, что они не отвечают в полной мере международному уровню по ряду показателей.
Одним из наиболее перспективных средств контроля состояния окружающей среды являются подвижные лаборатории, оборудованные необходимыми средствами для отбора проб и проведения анализа в полевых условиях, что существенно снижает затраты и позволяет значительно сократить время принятия решений в случае возникновения аварийных ситуаций.
Литература
1. «Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации». Федеральная целевая программа. Постановление Правительства РФ от 5 июля 2001 г. № 510.
2. Пункевич Б.С., Зубрилин В.П., Колосов В.А. и др. Технические основы системы химико-аналитического контроля на объектах уничтожения химического оружия. - Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2002, т. XLVI, № 6, с.118 - 124.
3. Новиков С.В. Аналитическое сопровождение работ по ликвидации химического оружия. - Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2007, т. LI, № 2.
4. ГОСТ ССБТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. М.: Изд-во стандартов, 1991.
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2010'3
