Загрязнение земель.

Антропогенное воздействие на земную кору сопровождается:

— отторжением пахотных земель или уменьшением их плодоро­дия; по данным ООН, ежегодно выводится из строя около 6 млн. га плодородных земель;

— чрезмерным насыщением токсичными веществами растений, что неизбежно приводит к загрязнению продуктов питания раститель­ного и животного происхождения; в настоящее время до 70 % токсич­ного воздействия на человека приходится на пищевые продукты;

— нарушением биоценозов вследствие гибели насекомых, птиц, животных, некоторых видов растений;

— загрязнением грунтовых вод, особенно в зоне свалок и сброса сточных вод.

Тема «ПОЖАРЫ И ВЗРЫВЫ».

1. Пожар, основные поражающие факторы пожара, причины возникновения пожара.
2. Оценка пожароопасных зон.
3. Средства локализации и тушения пожаров.
4. Взрывы, их последствия. Зоны действия, причины взрывов.
5. Оценка зон воздействия взрывных процессов. Типы взрывов.

1. Пожар, основные поражающие факторы, причины возникновения. Под пожаром обычно понимают не контролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни и здоровья людей. Сущность процесса горения была открыта в 1756 г. М.В. Ломоносовым. Пожар может принимать различные формы, однако все они в конечном счете сводятся к химической реакции между горючими веществами и кислородом воздуха (или иным видом окислительных сред), возника­ющей при наличии инициатора горения или в условиях самовоспла­менения.

Основные поражающие факторы пожара:

1. Непосредственное воздействие огня (горение). Случаи непосредственного воздействия редки, чаще поражение происходит от лучистых потоков, испускаемых пламенем.

2. Высокая температура и теплоизлучение: наибольшую опасность для людей представляет вдыхание нагретого воздуха, приводящее к ожогу верхних дыхательных путей, удушью и смерти. Так, при t выше 100 С человек сразу теряет сознание и гибнет через несколько минут. Опасны также ожоги кожи.

3. Газовая среда.

4. Задымление и загазованность помещений и территории токсичными продуктами горения: так как в современных зданиях используются полимерные и синтетические материалы, которые образуют токсичные продукты горения. Наибольшую опасность из них представляет оксид углерода. Он в 200-300 раз быстрее, чем кислород, вступает в реакцию с гемоглобином крови, что приводит к кислородному голоданию. Человек становится равнодушным и безучастным к опасности, наблюдается оцепенение, головокружение, нарушается координация движений, в худшем случае остановка дыхания и смерть.

5. Потеря видимости, вследствие задымления. При потере видимости движения людей становятся хаотичными и процесс эвакуации затрудняется и становится неуправляемым.

6. Понижение концентрации кислорода. В условиях пожара концентрация кислорода в воздухе уменьшается; понижение даже на 3% вызывает ухудшение двигательных функций организма. Опасной считается концентрация менее 14%; при ней нарушается мозговая деятельность и координация движений.

Причины возникновения пожаров. В жилых и общественных зданиях – неисправные электросети, утечка газа, беспечность и небрежность в обращении с огнем, детская шалость, использование самодельных отопительных приборов, выбросы горящей золы вблизи строений.

На общественных предприятиях – нарушения, допущенные при проектировании и строительстве зданий и сооружений, несоблюдение мер пожарной безопасности персоналом, нарушение правил пожарной безопасности технологического характера в процессе работы промышленного оборудования, неправильная эксплуатация электрооборудования.

Распространение пожара в жилых зданиях чаще происходит из-за поступления свежего воздуха, дающего дополнительный приток кислорода по вентиляционным каналам, через окна и двери, поэтому не рекомендуется разбивать стекла в окнах горящего помещения и оставлять открытыми двери.

2. Оценка пожароопасных зон. Образование пламени связано с газообразным состоянием веществ, поэтому горение жидких и твердых веществ предполагает их переход в газообразную фазу. В случае горения жидкостей этот процесс обычно заключается в простом кипении с испарением у поверхности. При горении почти всех твердых материалов образование веществ, способ­ных улетучиваться с поверхности материала, и попадание в область пламени происходит путем химического разложения (пиролиза). Боль­шинство пожаров связано с горением твердых материалов, хотя на­чальная стадия пожара может быть связана с горением жидких и газообразных горючих веществ, широко используемых в современном промышленном производстве.

При горении принято подразделять два режима: режим, в котором горючее вещество образует однородную смесь с кислородом или воз­духом до начала горения (кинетическое пламя), и режим, в котором горючее и окислитель первоначально разделены, а горение протекает в области их перемешивания (диффузионное горение). За редким исключением при обширных пожарах встречается диффузионный ре­жим, горения, при котором скорость горения во многом определяется скоростью поступления в зону горения образующихся летучих горючих веществ. В случае горения твердых материалов скорость поступления летучих веществ непосредственно связана с интенсивностью теплооб­мена в зоне контакта пламени и твердого горючего вещества. Массовая скорость выгорания зависит от теплового потока, восприни­маемого твердым горючим, и его физико-химических свойств.

Тепловой поток, поступающий из зоны горения к твердому горю­чему, существенным образом зависит от энергии, выделенной в про­цессе горения, и от условий теплообмена между зоной горения и поверхностью твердого горючего. В этих условиях режим и скорость горения могут в значительной степени зависеть от физического состо­яния горючего вещества, его распределения в пространстве и характе­ристик окружающей среды.

Пожаровзрывоопасность веществ характеризуется многими пара­метрами: температурами воспламенения, вспышки, самовозгорания, нижним (НКПВ) и верхним (ВКПВ) концентрационными пределами воспламенения; скоростью распространения пламени, линейной и массовой (в граммах в секунду) скоростями горения и выгорания веществ.

Под воспламенением п онимается возгорание (возникновение горе­ния под воздействием источника зажигания), сопровождающееся по­явлением пламени. Температура воспламенения — минимальная температура вещества, при которой происходит загорание (неконтро­лируемое горение вне специального очага),

Температура вспышки — минимальная температура горючего ве­щества, при которой над его поверхностью образуются газы и пары, способные вспыхивать (вспыхивать — быстро сгорать без образования сжатых газов) в воздухе от источника зажигания (горящего или раска­ленного тела, а также электрического разряда, обладающих запасом энергии и температурой, достаточными для возникновения горения вещества).

Температура самовозгорания — самая низкая температура, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермической реакции (при отсутствии источника зажигания), заканчивающееся пламенным горением.

Концентрационные пределы воспламенения — минимальная (нижний предел) и максимальная (верхний предел) концентрации, которые характеризуют области воспламенения.

Температура вспышки, самовоспламенения и воспламенения го­рючих жидкостей определяется экспериментально или расчетным пу­тем согласно ГОСТ 12.1.044—89. Пожаровзрывоопасность производства определяется параметрами пожароопасности и количеством используемых в технологических процес­сах материалов и веществ, конструктивными особенностями и режимами работы оборудования, наличием возможных источников зажигания и условий для быстрого распространения огня в случае пожара.

Согласно НПБ 105—95 все объекты в соответствии с характером технологического процесса по взрывопожарной и пожарной опасности подразделяются на пять категорий.

Обозначенные выше нормы не распространяются на помещения и здания для производства и хранения взрывчатых веществ, средств инициирования взрывчатых веществ, здания и сооружения, проекти­руемые по специальным нормам и правилам, утвержденным в установ­ленном порядке.

3. Средства локализации и тушения пожаров. К основным видам техники, предназначенной для защиты различных объектов от пожа­ров, относятся средства сигнализации и пожаротушения.

Пожарная сигнализация должна быстро и точно сообщать о пожаре с указанием места его возникновения. Наиболее надежной системой пожарной сигнализации является электрическая пожарная сигнализа­ция. Наиболее совершенные виды такой сигнализации дополнительно обеспечивают автоматический ввод в действие предусмотренных на объекте средств пожаротушения. Принципиальная схема электриче­ской системы сигнализации включает пожарные извещатели, установленные в защищаемых помещениях и включенные в сигнальную линию; приемно-контрольную станцию, источник питания, звуковые и световые средства сигнализации, а также автоматические установки пожаротушения и дымоудаления.

Надежность электрической системы сигнализации обеспечивается тем, что все ее элементы и связи между ними постоянно находятся под напряжением. Этим обеспечивается осуществление постоянного кон­троля за исправностью установки.

Важнейшим элементом системы сигнализации являются пожарные извещатели, которые преобразуют физические параметры, характери­зующие пожар, в электрические сигналы. По способу приведения в действие извещатели подразделяют на ручные и автоматические. Руч­ные извещатели выдают в линию связи электрический сигнал опреде­ленной формы в момент нажатия кнопки. Автоматические пожарные извещатели включаются при изменении параметров окружающей сре­ды в момент возникновения пожара. В зависимости от фактора, вызывающего срабатывание датчика, извещатели подразделяются на тепловые, дымовые, световые и комбинированные. Наибольшее рас­пространение получили тепловые извещатели, чувствительные элемен­ты которых могут быть биметаллическими, термопарными, полуп­роводниковыми.

Дымовые пожарные извещатели, реагирующие на дым, имеют в качестве чувствительного элемента фотоэлемент или ионизационные камеры, а также дифференциальное фотореле. Дымовые извещатели бывают двух типов: точечные, сигнализирующие о появлении дыма в месте их установки, и линейно-объемные, работающие на принципе затенения светового луча между приемником и излучателем.

Световые пожарные извещатели основаны на фиксации различных составных частей спектра открытого пламени. Чувствительные элементы таких датчиков реагируют на ультрафиолетовую или инфракрасную область спектра оптического излучения.

Инерционность первичных датчиков является важной характери­стикой. Наибольшей инерционностью обладают тепловые датчики, наименьшей — световые.

Комплекс мероприятий, направленных на устранение причин воз­никновения пожара и создание условий, при которых продолжение горения будет невозможным, называется пожаротушением. Средства пожаротушения подразделяются на подручные (песок, вода, покрывало, одеяло и т.п.) и табельные (огнетушитель, топор, багор, ведро).

Для ликвидации процесса горения необходимо прекратить подачу в зону горения либо горючего, либо окислителя, или уменьшить подвод теплового потока в зону реакции. Это достигается:

— сильным охлаждением очага горения или горящего материала с помощью веществ (например, воды), обладающих большой теплоем­костью;

— изоляцией очага горения от атмосферного воздуха или сниже­нием концентрации кислорода в воздухе путем подачи в зону горения инертных компонентов;

— применением специальных химических средств, тормозящих скорость реакции окисления;

— механическим срывом пламени сильной струёй газа или воды;

— созданием условий огнепреграждения, при которых пламя рас­пространяется через узкие каналы, сечение которых меньше тушащего диаметра.

Для достижения вышеуказанных эффектов в настоящее время в качестве средств тушения используют:

— воду, которая подается в очаг пожара сплошной или распылен­ной струёй;

— различные виды пен (химическая или воздушно-механическая), представляющих собой пузырьки воздуха или углекислого газа, окру­женные тонкой пленкой воды;

— инертные газовые разбавители, в качестве которых могут ис­пользоваться: углекислый газ, азот, аргон, водяной пар, дымовые газы и т. д.;

— гомогенные ингибиторы — низкокипящие галогеноуглеводороды;

— гетерогенные ингибиторы — огнетушащие порошки;

— комбинированные составы.

Вода является наиболее широко применяемым средством тушения.

4. Взрывы, их последствия. Зоны действия, причины взрывов. Взрыв - это происходящее внезапно (стремительно, мгновенно) событие, при котором возникает кратковременный процесс превраще­ния вещества с выделением большого количества энергии в ограни­ченном объеме. Обычно взрывы связаны с превращениями вещества в результате химической реакции или в результате ядерных превращений

Масштабы последствий взрывов зависят от их мощнос­ти и среды, в которой они про­исходят. Радиусы зон пораже­ния могут доходить до несколь­ких километров. Различают три зоны действия взрыва.

Зона / - действие детонационной волны. Для нее характерно ин­тенсивное дробящее действие, в результате которого конструк­ции разрушаются на отдельные фрагменты, разлетающиеся с большими скоростями от цен­тра взрыва.

Зона // - действие продуктов взрыва. В ней происходит полное раз­рушение зданий и сооружений под действием расширяющихся продуктов взрыва. На внешней границе этой зоны образующаяся ударная волна отрывается от продуктов взрыва и движется самостоя­тельно от центра взрыва. Исчерпав свою энергию, продукты взрыва, расширившись до плотности, соответствующей атмосферному давле­нию, не производят больше разрушительного действия.

Зона /// - действие воздушной ударной волны. Эта зона включает три подзоны: Ша - сильных разрушений, Шб - сред­них разрушений, Шв - слабых разрушений. На внешней границе зоны /// ударная волна вырождается в звуковую, слышимую на значитель­ных расстояниях.

Причины взрывов. На взрывоопасных предприятиях чаще всего к причинам взрывов относят: разрушения и поврежде­ния производственных емкостей, аппаратуры и трубопроводов; отступ­ление от установленного технологического режима (превышение дав­ления и температуры внутри производственной аппаратуры и др.); отсутствие постоянного контроля за исправностью производственной аппаратуры и оборудования и своевременностью проведения плановых ремонтных работ.

Большую опасность для жизни и здоровья людей представляют взры­вы в жилых и общественных зданиях, а также в общественных местах. Главная причина таких взрывов - нера­зумное поведение граждан, прежде всего детей и подростков. Наиболее частое явление - взрыв газа. Однако в последнее время получили рас­пространение случаи, связанные с применением взрывчатых веществ, и прежде всего - террористические акты.

Об опасности взрыва можно судить по следующим признакам: на­личие неизвестного свертка или какой-либо детали в машине, на лест­нице, в квартире и т.д.; натянутая проволока, шнур; провода или изоли­рующая лента, свисающие из-под машины; чужая сумка, портфель, ко­робка, какой-либо предмет, обнаруженный в машине, у дверей квартиры, в метро. Поэтому, заметив взрывоопасный предмет (самодельное взрыв­ное устройство, гранату, снаряд, бомбу и т.п.), не подходите к нему близ­ко, немедленно сообщите о находке в милицию, не позволяйте случай­ным людям прикасаться к опасному предмету и обезвреживать его.

Действие взрыва на здания, сооружения, оборудование. Наиболь­шим разрушениям продуктами взрыва и ударной волной подвергаются здания и сооружения больших размеров с легкими несущими конструк­циями, значительно возвышающиеся над поверхностью земли. Подзем­ные и заглубленные в грунт сооружения с жесткими конструкциями обладают значительной сопротивляемостью разрушению.

Степень разрушения зданий и сооружений можно представить в сле­дующем виде:

•полное - обрушены перекрытия и разрушены все основные несущие конст­рукции; восстановление невозможно;

•сильное - имеются значительные деформации несущих конструкций; разру­шена большая часть перекрытий и стен;

•среднее - разрушены главным образом не несущие, а второстепенные конст­рукции (легкие стены, перегородки, крыши, окна, двери); возможны трещины в наруж­ных стенах; перекрытия в подвале не разрушены; в коммунальных и энергетических сетях значительные разрушения и деформации элементов, требующие устранения;

•слабое — разрушена часть внутренних перегородок, заполнения дверных и оконных проемов; оборудование имеет значительные деформации; в коммуналь­ных и энергетических сетях разрушения и поломки конструктивных элементов незначительны.

Действие взрыва на человека. Продукты взрыва и образовавшая­ся в результате их действия воздушная ударная волна способны нано­сить человеку различные травмы, в том числе смертельные. Так, в зо­нах / и // наблюдается полное поражение людей, связанное с разрывом тела на части, его обугливанием под действием расширяющихся продуктов взрыва, имеющих весьма высокую температуру. В зоне III пора­жение вызывается как непосредственным, так и косвенным воздействием ударной волны.

При непосредственном воздействии ударной волны основной при­чиной травм у людей является мгновенное повышение давления возду­ха, что воспринимается человеком как резкий удар. При этом возможны повреждения внутренних органов, разрыв кровеносных сосудов, бара­банных перепонок, сотрясение мозга, различные переломы и т.п. Кроме того, скоростной напор воздуха может отбросить человека на значитель­ное расстояние и причинить ему при ударе о землю (или препятствие) повреждения. Метательное действие такого напора заметно сказывает­ся в зоне с избыточным давлением более 50 кПа (0, 5 кгс/см2), где ско­рость перемещения воздуха более 100 м/с, что значительно выше, чем при ураганном ветре.

Характер и тяжесть поражения людей зависят от величины пара­метров ударной волны, положения человека в момент взрыва, степени его защищенности. При прочих равных условиях наиболее тяжелые поражения получают люди, находящиеся в момент прихода ударной волны вне укрытий в положении стоя. В этом случае площадь воздей­ствия скоростного напора воздуха будет примерно в 6 раз больше, чем в положении человека лежа.

Избыточное давление во фронте ударной волны 10 кПа и менее для людей и животных, расположенных вне укрытий, считаются без­опасными. Поражения, возникающие под действием ударной волны, подразде­ляются на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые (смертельные); их характеристики приведены ниже.

Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20-40 кПа. Они выражаются кратковременными нарушениями функ­ций организма (звоном в ушах, головокружением, головной болью). Возможны вывихи, ушибы конечностей.

Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40...60 кПа. При этом могут быть сильные переломы и вывихи конечностей, контузии головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечения из носа и ушей.

Тяжелые контузии и травмы возникают при избыточном давлении 60...100 кПа. Они характеризуются выраженной контузией всего орга­низма, переломами костей, кровотечениями из носа, ушей; возможно повреждение внутренних органов и внутреннее кровотечение.

Крайне тяжелые контузии и травмы у людей возникают при избыточном давлении более 100 кПа. Отмечаются разрывы внутренних органов, переломы костей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга с дли­тельной потерей сознания. Разрывы наблюдаются в органах, содержа­щих большое количество крови (печени, селезенке, почках),

Радиус поражения обломками зданий, особенно осколками стекол, разрушающихся при избыточном давлении 2...7 кПа, может превысить радиус непосредственного поражения ударной волной.

Воздушная ударная волна также действует на растения. Полное повреждение лесного массива наблюдается при избыточном давлении более 50 кПа. Деревья при этом вырываются с корнем, ломаются и отбрасываются, образуются сплошные завалы. При избыточном дав­лении 30...50 кПа повреждается около 50 % деревьев, создаются сплош­ные завалы, а при избыточном давлении 10...30 кПа—до 30% деревьев. Молодые деревья более устойчивы, чем старые.

Поражение людей, нахо­дящихся в момент взрыва в зданиях и сооружениях, за­висит от степени их разру­шения. Так, при полных разрушениях зданий следует ожидать полной гибели находящих­ся в них людей; при сильных и средних - может выжить пример­но половина людей, а остальные получат травмы различной сте­пени тяжести. Косвенное воздействие ударной волны заключается в поражении людей летящими обломками зданий и сооружений, камнями, битым стеклом и другими предметами, увлекаемыми ею. При слабых разру­шениях зданий гибель людей маловероятна, однако часть из них может получить различные травмы.

5. Оценка зон воздействия взрывных процессов. Типы взрывов. На практике чаще других встречаются следующие типы взрывов: свободный воздушный взрыв, наземный (приземный) взрыв, взрыв внутри помещения (внутренний взрыв), а также взрывы больших газообразных облаков в атмосфере.

К свободным воздушным взрывам относят взрывы, происходящие на значительной высоте от поверхности земли, при этом не происходит усиления ударной волны между центром взрыва и объектом за счет отражения. Избыточное давление на фронте и длительность фазы сжатия зависят от энергии взрыва (массы и заряда), высоты центра взрыва над поверхностью Земли, условий взрыва и расстояния от эпицентра.

Наземные и приземные взрывы. Если взрыв происходит на повер­хности Земли, то воздушная ударная волна от взрыва усиливается за счет отражения. Параметры ударной волны рассчитывают по формулам воздушного взрыва, однако величину энергии взрыва удваивают.

Грунт средней плотности 0, 6 - 0, 65;

Плотные глины и суглинки - 0, 8;

Бетон 0, 85 - 0, 9;

Стальные плиты..... 0.95 - 1.0.

Более сложные процессы происходят при взрывах в приземных слоях атмосферы. При этих взрывах образуются сферические воздуш­ные ударные волны, распространяющиеся в пространстве в виде области сжатия —разряжения. Фронт воздушной ударной волны характеризуется скачком давления, температуры, плотности и скорости частиц воздуха. При достижении сферической ударной волны земной поверхности она отражается от нее, что приводит к формиро­ванию отраженной волны. На некотором расстоянии от эпицентра взрыва (проекции центра взрыва на земную поверхность) фронты прямой и отраженной ударных волн сливаются, образуя головную волну, имеющую фронт, нормальный к поверхности Земли и переме­щающийся вдоль ее поверхности. Область пространства, где отсутст­вует наложение и слияние фронтов, называется зоной регулярного отражения, а область пространства, в которой распространяется голо­вная волна, — зоной нерегулярного отражения.

С момента прихода фронта воздушной ударной волны в точку наземной поверхности давление резко повышается до максимального значения, а затем убывает до атмосферного и ниже его. Период повышенного избыточного давления называется фазой сжатия, а пе­риод пониженного давления — фазой разрежения. Действие воздушной ударной волны на здания и сооружения определяется не только избыточным давлением, но и действием ско­ростного напора воздушных масс.

Внутренний взрыв характеризуется тем, что нагрузка воздействует на объект изнутри. Возникающие нагрузки зависят от многих факторов: типа взрывчатого вещества, его массы, полноты заполнения внутрен­него объема помещения взрывчатым веществом, его местоположения во внутреннем объеме и т. д. Полное решение задачи определения параметров взрыва является сложной задачей, с ним можно познако­миться в специальной литературе. Ориентировочно оценку возможных последствий взрывов внутри помещения можно производить по вели­чине избыточного давления, возникающего в объеме производствен­ного помещения по НПБ 105—95.

Взрыв (горение) газового облака. Причинами взрывов могут быть большие газовые облака, образующиеся при утечках или внезапном разрушении герметичных емкостей, трубопроводов и т. п. Процесс взрыва или горения таких газовых облаков имеет ряд специфических особенностей, что приводит к необходимости рассмотреть эти процес­сы отдельно. Образующиеся в атмосфере газовые облака чаще всего имеют сигарообразную форму, вытянутую по направлению ветра. Инициаторы горения или взрыва в этих случаях носят чаще всего случайный характер. Причем воспламенение не всегда сопровождается взрывом.

При плохом перемешивании газообразных веществ с атмосферным воздухом взрыва вообще не наблюдается. В этом случае при воспла­менении газо- или паровоздушной смеси от места инициирования с дозвуковой скоростью будет распространяться «волна горения». Так как распространение пламени происходит со сравнительно низкой дозвуковой скоростью, в волне горения давление не повышается. В таком процессе имеет место только расширение продуктов горения за счет их нагрева в зоне пламени, и давление успевает выравняться по всему объему. Медленный режим горения облака с наружной поверх­ности с большим выделением лучистой энергии может привести к образованию множества очагов пожаров на промышленном объекте.

При оценке разрушительного действия взрыва газового облака в открытом пространстве необходимо определить избыточное давление (скоростной напор) во фронте пламени.