Оценка риска химической аварии на космодроме "Восточный" Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

<

OQ О CI ш

U О

s ^

ш u

X (0 -О *

5 *

< X

S CI Q. 9)

o§

УДК 614.835.3

Е.А. Ванина,1 В.В. Войцеховский,1 П.Ю. Ванина,2 А.В. Ярославцева1

ФГБОУ ВО Амурская ГМА Минздрава России1 г. Благовещенск

Санкт-Петербургский политехнический университет им. Петра Великого2 г. Санкт-Петербург

ОЦЕНКА РИСКА ХИМИЧЕСКОЙ АВАРИИ НА КОСМОДРОМЕ «ВОСТОЧНЫЙ»

Техногенные аварии и катастрофы последних десятилетий - крушения поездов, падения самолетов, пожары и взрывы - закономерно приводят к выводу: двигаясь по пути технического прогресса, человек подвергает себя все большему риску. Только в нашей стране за последние 30 лет от техногенных аварий и катастроф пострадало более 10 млн, погибло более 600 тыс. человек. Риск и масштаб аварий значительно возрос. Необходимы меры по защите человека, по защите окружающей природной среды от опасностей, порождаемых техносферой. На смену технике безопасности должна прийти теория безопасности, или теория риска. Теория риска исходит из того, что ничто нельзя сделать абсолютно надежным. Необходимо знать вероятность аварии, прогнозировать ущерб от нее. И если эти величины малы (мала величина аварийного риска), логично утверждать, что техногенный объект безопасен [1].

В разных задачах под риском понимают то вероятность аварии, то масштаб возможного ущерба от нее, либо комбинацию этих двух величин. Различаются и методы определения риска. Условно можно выделить два основных

метода: статистический и модельный. Первый опирается на статистическую обработку данных об авариях. При втором строятся модели воздействия вредных факторов на человека и окружающую среду, которые могут описывать как последствия обычной работы предприятия, так и ущерб от аварий на нем.

Обычно в практике научного прогнозирования под риском понимается величина, в которую входят и вероятности аварий, и ущербы от этих аварий. При определении риска используется одновременно несколько методов [2].

На космодроме «Восточный», строящемся на Дальнем Востоке в Амурской области, будет проводиться запуск ракет «Союз» 2.1.А (первый запуск с «Восточного» состоялся 28 апреля 2016 года). В качестве топлива используются керосин и гептил: объем керосина составляет около 80-95 тонн, гепти-ла - 3,5 тонны при полете ракеты около 200 км. 1,1-диметилгидразин - штатное горючее жидких ракетных топлив, торговое название - гептил. Хорошо растворим в воде и смешивается с нею в любых концентрациях, обладает высокой летучестью [3]. Керосин представляет собой смесь предельных ароматических углеводородов, олефинов и нафтенов. Взрывоопасная концентрация паров керосина в смеси с воздухом составляет 2-3%. Предельно допустимая концентрация паров керосина - 0,3 мг/л. Гептил и керосин относятся к аварийно-опасным химическим веществам [4]. Таким образом, космодром «Восточный» является химически опасным объектом (ХОО) в Амурской области.

В нашей стране принята классификация ХОО, основанная на оценке количества аварийно-опасных химических веществ (АОХВ) на объекте, а также числа людей, которые могут подвергнуться его воздействию при аварийной ситуации. Эти данные являются исходными для оценки масштаба возможных химических катастроф (с учетом возможных

РЕЗЮМЕ

В статье представлены результаты оценки риска химической аварии на космодроме «Восточный», количество пораженного населения и площади заражения при различных исходных данных, установлена степень поражения. Вероятность риска химической аварии с розливом гептила составила 0,1%, с розливом керосина - 0,9%.

Ключевые слова: гептил, керосин, химическая авария, оценка риска.

РО!

EVALUATION OF RISK OF CHEMICAL ACCIDENT ON THE COSMODROME "EASTERN"

E.A. Vanina,1 V.V. Voytsekhovsky,1 P.Y. Vanina,2 A.V. Yaroslavt-seva1

Amur State Medical Academy,i Blagoveshchensk

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University2

Abstract

In this article chemical accident risk assessment on the «Eastern» cosmodrome is presented. The degree of damage, number of affected population and the area of infection with different initial data, were established. The probability of the chemical accident risk when spreading heptyl is 0, 1%, when spreading kerosene is 0,9%.

Key words: heptyl, kerosene, chemical accident, risk assessment.

санитарных потерь), планировании медико-санитарного обеспечения при ликвидации ЧС, а, следовательно, для обоснования необходимого объема резерва антидотов на ликвидацию медико-санитарных последствий ЧС мирного времени и на военное время [1].

Целью работы является оценка риска возникновения химической аварии, расчет количества пораженного населения и площади заражения в случае аварии с розливом гепти-ла или керосина, сравнительная характеристика.

В работе используются статистический и модельный методы.

Модель прогноза аварийного риска

Количественной характеристикой риска является функция от частоты аварий и ожидаемого ущерба [10]. Обычно аварийный риск исчисляется в единицах ущерба, отнесенных ко времени. Определяющее соотношение для прогнозирования оценок аварийного риска может быть представлено в виде формулы: [оценка аварийного риска] = 2 [частота г-ава-рийного процесса] х [ущерб при г-аварийном процессе] (1).

Мера ущерба отражает изменение состояния здоровья человека в результате аварийного воздействия. Выбор меры ущерба, определяемый в первую очередь требованиями, предъявляемыми к прогнозированию, зависит от типа воздействия (токсическое, тепловое, механическое и т. д.) на реципиента риска при аварии или катастрофе. В качестве меры ущерба может быть принят, например, определенный уровень поражения глаз, уровень заболеваемости раком легких, уровень потери трудоспособности среди выделенных групп населения и т. д. Часто в качестве меры ущерба выбирается летальный исход.

Токсическое воздействие.

Вероятность наступления эффекта:

Рг(П) =а1+а2ЫВ (2)

где Рг вероятная единица (пробит), - а1, а2 эмпирические коэффициенты, зависящие от вида воздействия и свойства вещества.

Вероятность эффекта:

где Э - эффективная доза, действующая на организм, Ф (г)- нормальная функция распределения:

(4)

\'2 л ' г 4 2 1 г

ф 00 = / С ехр (- <1и =

В случае ингаляционного воздействия при постоянной концентрации токсического ве-

щества Э = сп х 1:о, где 1:о - время экспозиции (мин.), с - концентрация, которая обычно выражается в мг/м3, либо в единицах ррт.

Соотношение между концентрациями в газовой среде:

ст$ „ рхр

^ррт—

а —

, (5)

где Сррт - концентрация вещества, выраженная в единицах ррт, cmg - концентрация вещества, выраженная в мг/м3, ц - молекулярный вес, р - атмосферное давление в мм р. ст., Т - температура в К.

Нахождение вероятности поражения человека:

и{0) = - (1 + ef(A=

X ы

п

£,Ст50'

» (6)

где и (Э) - вероятность поражения человека от полученной токсической дозы, о - дисперсия закона токсичности. Величина токсической дозы Э:

где :0 - время экспозиции. Устойчивость организма к токсическому воздействию:

5 = 0, 5(LD84/LD50 + LD50/LDl6) (8) где Ю84, Ю1б - средние дозы, вызывающие летальный исход у 84% и 16% соответственно.

Термическое воздействие. Величина ущерба при термическом воздействии:

и (I; г) = Ф (Рг); Рг = -14, 9 + 2, 56 • 1п (I Л'^-УбИ;, (9) где I - характеризует действующий на организм тепловой поток (Дж/м2с), : - длительность воздействия (с) [2].

Для оценки риска возникновения химической аварии и ее последствий использована методика РД52 - 40. Если авария на космодроме с выбросом в атмосферу гептила или керосина происходит в утреннее время - с 7.00 до 11.00 или с 7.00 до 8.оо - вероятно, около 20% людей находятся дома, 48% - в производственных зданиях, около 26% - в общественном и личном транспорте, 6% -на открытых местностях, улицах [5]. АОХВ транспортируются непосредственно перед запуском ракеты в автомобильных и железнодорожных цистернах вместимостью 40-60 м3 (гептил) под избыточным давлением азота 100-150 кПа. Количество аОхв, выброшенных в атмосферу, около 3 тонн при повреждении всех цистерн с гептилом и 80 т - с керосином. В качестве метеорологических условий взяты скорость ветра, состояние атмосферы.

Таблица 1. Площадь заражения и ожидаемый ущерб при различных состояниях атмосферы в разное время от начала аварии.

Гептил Керосин

Состояния S зар, площадь Р пор, S Зар, площадь Р пор,

атмосферы заражения, км2 ожидаемый заражения, ожидаемый

ущерб, ч км2 ущерб, ч

Инверсия:

4 ч: 27, 2 2693 170 4543

1ч: 10, 5 2095 50 2958

Изотермия:

4 ч: 35, 8 3058 195 5740

1 ч: 18, 3 2548 70 3347

Конвекция:

4 ч: 47, 5 3603 218 6295

1 ч: 28, 5 2728 95 3998

Рассмотрены: землетрясения (с магниту-дой более 7,0), террористические акты, наводнения, лесные пожары, ураганы и шквалы [4]. Изучив статистику за последние 50 лет, выявлено, что наибольшая вероятность возникновения химической аварии на космодроме «Восточный» связана с возникновением лесных пожаров в Амурской области, а также не исключен риск возникновения техногенных аварий. Частота лесных пожаров составила 70% (по отношению к другим факторам).

Рассчитываем вероятность риска химической аварии на космодроме «Восточный» по следующим формулам.

Полная глубина заражения:

Г = Г1 + о, 5Г2, (10)

зар

где, Г1 - глубина заражения первичным облаком, км; Г2 - вторичным облаком, км.

Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс:

Гпред UT' (ll)

Гп е - предельная глубина заражения, u -скорость переноса фронта зараженного воздуха, км; т (тау) - время от начала аварии, ч.

За истинную глубину принимается величина:

Г = min {Гзар, Г пред}, (12)

Площадь заражения АОХВ:

S = k Г2 т0'2 (13)

зар в

k8 - коэффициент, учитывающий влияние степени вертикальной устойчивости воздуха на ширину зоны заражения; т - время от начала аварии, ч.

Ожидаемые потери:

Р = N /N = Iq. (1 - k ), (14)

..пор пор ~i v защ г' 4

Мпо - количество пораженного населения, чел.;°^1 - общее количество населения, чел.; qi - доля населения, защищаемая от АОХВ i-м способом; кзащ . - коэффициент защиты (укры тия i-го типазащ

Результаты и обсуждение

В таблице 1 приведено количество пораженного населения (оценка ущерба) и площадь заражения через 4 и 1 час после аварии, а также при различных состояниях атмосферы (инверсия, изотермия, конвекция), рассчитанные по методике РД52-40 [6-7]. Степень поражения населения (легкая, тяжелая, средняя, пороговая, смертельный исход) при различных состояниях атмосферы представлена в таблице 2 [6-7]. Установлен риск возникновения химической аварии на космодроме «Восточный» с розливом гептила, керосина. Вероятность риска химической аварии с розливом гептила составляет 0,1 %, с розливом керосина - 0,9%.

Выводы

Космодром «Восточный», безусловно, является аварийно-опасным химическим объектом, на котором возможна химическая авария с выбросом в окружающую среду АОХВ. Установленный уровень риска для населения Амурской области в десять раз ниже среднего по Российской Федерации.

Литература

1. Рогожников В.А. Организация медицинского обеспечения специальных работ на космодроме «Байконур» / В.А. Рогожников, И.А. Пименов. М.: Литтерра, 2015. С. 69-71.

2. Количественная оценка риска химических аварий /Колодкин В.М., Мурин А.В., Петров А.К., Горский В.Г. /Под ред. Колодкина В.М. Ижевск: издательский дом «Удмуртский университет», 2001. 228 с.

3. Селиванова Л.Н., Захарова З.М., Ласточкина Е.М., Власова Л.А. Вредные химические вещества в ракетно-космической отрасли. Справочник. ФМБА, Москва 2011. С. 118-127.

4. Сидоров П.И. Медицина катастроф: учеб. пособие для студ. учреждений высш. мед. проф. образования / П.И. Сидоров, И.Г. Мо-сягин, А.С. Сарычев. М.: издательский центр «Академия», 2010. С. 119-124.

5. Мастрюков Б.С. Безопасность в чрезвычайных ситуациях / Б.С. Мастрюков. 5-е изд., стер. М.: Издательский центр «Академия», 2008.

Таблица 2. Степень поражения при различных состояниях атмосферы в разное время от начала аварии.

ГЕПТИЛ Инверсия Изотермия Конвекция

Степень поражения 4 ч 1 ч 4 ч 1 ч 4 ч 1 ч

Легкая (20%) 539 419 611 510 720 546

Тяжелая,

средняя 403 314 459 382 541 410

(15%)

Пороговая (55%) 1481 1153 1682 1402 1982 1500

Смертельный исход (10%) 270 209 306 254 360 272

КЕРОСИН Инверсия Изотермия Конвекция

Степень поражения 4 ч 1 ч 4 ч 1 ч 4 ч 1 ч

Легкая (20%) 909 592 1148 669 1259 799

Тяжелая,

средняя 681 443 861 502 944 600

(15%)

Пороговая (55%) 2499 1627 3157 1841 3462 2199

Смертельный исход (10%) 454 296 574 335 630 400

С. 97-101

6. Ярославцева А.В. Оценка риска гипотетической аварии на космодроме «Восточный» с использованием методики РД52 - 40. III Всероссийская научно-практическая олимпиада студентов и молодых ученых по медицине катастроф. Сборник материалов олимпиады. Под редакцией И.П. Левчука, М.В. Костюченко. Москва: Изд-во РНИМУ им. Пирогова, 2016. С. 41-42.

7. Ярославцева А.В. Медико-биологическая оценка риска химической аварии в случае розлива гептила, Молодёжь XXI века: Шаг в будущее: материалы XVIII региональной научно-практической конференции (18 мая 2017 года): в 4 т. Благовещенск: изд-во БГПУ, 2017. Т. 4. С. 57-58.

Статья поступила в редакцию 16.06.2017

Координаты для связи

Ванина Елена Александровна, д. физ.-мат. н., профессор, кафедра травматологии с курсом медицины катастроф ФГБОУ ВО Амурская ГМА Минздрава России.

Войцеховский Валерий Владимирович,

д.м.н., доцент, заведующий кафедрой госпитальной терапии с курсом фармакологии ФГБОУ ВО Амурская ГМА Минздрава России. E-mail: [email protected]

Ванина Полина Юрьевна, аспирант Санкт-Петербургского университета им. Петра Великого, инженер, кафедра «Физическая электроника» Института физики, нанотехнологий и телекоммуникаций. Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Ярославцева Анастасия Валерьевна, студентка ФГБОУ ВО Амурская ГМА Минздрава России. E-mail: [email protected].

Почтовый адрес ФГБОУ ВО Амурская ГМА Минздрава России: 675000, г. Благовещенск Амурской области, ул. Горького, 95. E-mail: [email protected]