Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 144
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
3.Свойства АХОВ
Теоретически любое химическое вещество может находиться в 3 фазовых состояниях: жидкость, газ (пар) и твердое состояние. Взаимосвязь между этими фазовыми состояниями отражается на диаграмме фазового состояния (рис.1).
Рисунок 1 - Диаграмма фазового состояния: Тпл - температура плавления, Тк - «критическая» температура, Рк - «критическое» давление. Кривые фазового равновесия показывают: А-В - соотношение между давлением пара и температурой для твердой фазы; В-С - соотношение между давлением пара и температурой для жидкой фазы; точка С - соответствует «критической» температуре: Ткр - «критическая» температура; Ркр - «критическое» давление
При температуре больше Ткр вещество может находиться только в газообразном состоянии. Газовая фаза имеет подфазу, именуемую паровой.
В зависимости от соотношения критической температуры, температуры внешней среды и условий хранения все АХОВ можно разделить на 4 основные группы.
1 группа. Вещества (рис. 2,а), имеющие критическую температуру намного ниже температуры окружающей среды (метан, кислород, этилен и др.). Вещества данной группы в больших количествах хранятся на объектах экономики при температурах ниже критических. При разгерметизации емкостей с жидкостями данной категории незначительная часть жидкости (около 5 %) «мгновенно» испарится за счет тепла поддона и окружающей среды, образуя первичное облако паров АХОВ. Оставшаяся часть жидкости перейдет в режим стационарного кипения.
Скорость кипения (скорость образования вторичного облака) является функцией подвода тепла от окружающей среды и некоторых физико-химических свойств АХОВ. Наиболее опасные источники поражающих факторов в данном случае - вторичное облако паров АХОВ, а в некоторых случаях - пожары и взрывы.
Рисунок 2 - Основные группы АХОВ в зависимости от диаграммы их фазового состояния и температуры окружающей среды: Тхр, Токрср, Тр, Ткип - температуры хранения, окружающей среды, критическая и кипения соответственно.
В случае разгерметизации емкостей с данной группой АХОВ, хранящихся в газообразном состоянии, практически все содержимое емкости образует первичное облако. Опасность поражающего действия первичного облака в данном случае зависит не только от типа, количества, физико-химических и
токсических характеристик АХОВ, но и от степени разрушения емкостей и метеоусловий. Наиболее опасные поражающие факторы в данном случае - первичное облако паров АХОВ, а в некоторых случаях - пожары и взрывы.
2 группа. Вещества (рис. 2,б) у которых критическая температура выше, а температура кипения ниже температуры окружающей среды (аммиак, хлор и др.). При разгерметизации емкостей с жидкостями данной категории процесс образования газовых облаков зависит от условий хранения АХОВ.
Если АХОВ хранятся в жидкой фазе в емкости под высоким давлением и при температуре выше температуры кипения, но ниже температуры окружающей среды (Txpl), то при разгерметизации емкости часть АХОВ (10-40 %) «мгновенно» испарится (рис. 1), образуя первичное облако паров АХОВ, а оставшаяся часть будет испаряться постепенно за счет тепла окружающей среды, образуя вторичное облако паров АХОВ. Наибольшую опасность в данном случае будет представлять первичное облако паров АХОВ за счет того, что процесс его образования протекает очень интенсивно (в течение 5- 10 мин.) с разбрызгиванием значительной части жидкости в виде пены и капель, образованием первичных тяжелых облаков АХОВ. При этом возможны взрывы пожароопасных аэрозолей. Оставшаяся часть жидкой фазы АХОВ охладится до температуры кипения и перейдет в режим стационарного кипения аналогично АХОВ первой группы.
Если АХОВ хранятся в изотермических хранилищах при температуре хранения ниже температуры кипения (Тхр2), то в случае разгерметизации емкости первоначального испарения значительной части жидкости не наблюдается. В первичное облако переходит только 3-5 % от общего количества АХОВ. Оставшаяся часть жидкости перейдет в режим стационарного кипения. Наиболее опасные поражающие факторы в данном случае - вторичное облако паров АХОВ, переохлаждение, а в некоторых случаях - пожары и взрывы.
3 группа. Вещества, у которых критическая температура и температура кипения выше температуры окружающей среды (рис. 2, в), т.е. вещества, хранящиеся при атмосферном давлении в жидкой или твердой фазе (тетраэтилсвинец, диоксин, кислоты и т.д.). В данном случае при разрушении емкостей происходит разлив (рассыпание) АХОВ. Первичное облако паров АХОВ практически отсутствует, однако существует опасность поражения людей вторичным газовым облаком (облаком пыли), загрязнения почвы и водоисточников.
4 группа. Вещества, относящиеся к III группе, но находящиеся при повышенных температуре и давлении (рис. 2, г). При разрушении емкостей с АХОВ в данном случае процесс образования газовых облаков происходит аналогично, как для веществ II группы в случае хранения их под высоким давлением и температуре выше температуры кипения, но ниже температуры окружающей среды. Однако вследствие быстрой передачи тепла первичным облаком в окружающую среду, а также с учетом физико-химических свойств АХОВ, они будут постоянно конденсироваться и оседать на местности в виде пятен по следу распространения облака в атмосфере. В последующем возможно их повторное испарение и перенос (миграция) на значительные расстояния от места первоначального осаждения.
Наиболее сложно протекает процесс испарения у второй группы веществ, хранящихся при повышенном давлении. Весь процесс испарения жидкости при разрушении емкости в данном случае можно условно разделить на 3 периода.
Первый период - бурное, почти мгновенное испарение жидкости за счет разности упругости давления насыщенных паров АХОВ в емкости и парциального давления в атмосфере (рис.4). В результате температура жидкой фазы понижается до температуры кипения. Продолжительность первого периода составляет до 3-5 минут. Второй период - неустойчивое испарение за счет тепла поддона и тепла окружающей среды. Продолжительность второго периода может достигать до 5-10 мин. Третий период - стационарное испарение АХОВ за счет подвода тепла от окружающей среды. Продолжительность третьего периода зависит от физико-химических свойств АХОВ, его количества, метеоусловий и может доходить до нескольких суток.
Часть жидкости, перешедшая в паровую фазу в первый и второй периоды испарения, образует первичное облако паров АХОВ, а в третий период - вторичное облако. Наиболее опасным периодом аварии в данном случае является первый период. Образующийся в этот период аэрозоль в виде тяжелых облаков моментально поднимается вверх, а затем под действием собственной силы тяжести опускается на грунт. При этом облако совершает неопределенные движения, которые трудно предсказуемы.
В случае разрушения оболочки изотермического резервуара (хранение АХОВ при давлении близком к атмосферному) и разлива АХОВ в поддон первый период испарения практически отсутствует. В результате в первичное облако переходит всего около 3-5 % хранимой жидкости (за счет тепла поддона и окружающей среды) в течение 5-10 мин. В случае свободного разлива количество АХОВ, перешедшее в первичное облако, будет зависеть еще и от площади разлива. Оставшаяся часть жидкости
перейдет в режим стационарного кипения, аналогично рассмотренному ранее.
В случае разрушения оболочек высококипящих жидкостей образование первичного облака паров практически не происходит. Испарение жидкости осуществляется по стационарному процессу и зависит от физико-химических свойств АХОВ, его количества и метеоусловий, площади зеркала разлива и т.д.
ия Действие АХОВ на организм весьма разнообразно. Это обусловлено многими причинами, основными из которых являются: структура, физико-химические и биологические свойства яда, его количество, биологические особенности организма и факторы внешней среды в момент воздействия поражающего агента.
Между химическим строением и биологической активностью яда определяется тесная связь. Так, сходные по молекулярной структуре токсичные соединения вызывают одинаковую или, по крайней мере, сходную картину отравления.
Из физико-химических свойств, определяющих поражающее действие АХОВ, особенно важны следующие: летучесть, температура кипения, плотность, растворимость.
Температура кипения — температура, при которой давление пара над жидкостью равно внешнему (атмосферному) давлению. Температура кипения является косвенным показателем летучести вещества и характеризует продолжительность его поражающего действия.
Такие вещества, как серная и соляная кислоты, ацетонитрил, у которых температура кипения относительно высокая, испаряются медленнее и поражающее действие их, при прочих равных условиях, будет более продолжительным чем, например, у синильной кислоты, фосгена. Имеющие высокую температуру кипения АХОВ, поражающее действие которых превышает один час, называют стойкими.
Вещества с низкой температурой кипения, обладающие высокой летучестью и непродолжительным поражающим действием (минуты, десятки минут), называют нестойкими. Разумеется, определение стойкости АХОВ по одной лишь температуре кипения является ориентировочным, поскольку на время испарения вещества, а, следовательно, и на продолжительность его поражающего действия будут оказывать влияние и такие факторы, как количество АХОВ, метеорологические условия (скорость ветра, степень вертикальной устойчивости воздуха и др.).
Плотность — массовое содержание вещества в единице объема при данной температуре. АХОВ, плотность паров которых меньше плотности воздуха, быстро рассеиваются в атмосфере, и их поражающее действие прекращается, тогда как вещества с большей плотностью дольше удерживаются у поверхности земли, скапливаются в низинах. Такие вещества представляют большую опасность. Так, например, плотность паров аммиака - 0,58, а фосгена - 3,5. Это значит, что аммиак почти в два раза легче, а фосген в три с половиной раза тяжелее воздуха. Однако, аммиак в случае выброса в
атмосферу быстро реагирует с влагой воздуха, образуя мелкие тяжелые частицы (туман). Этот туман распространяется в приземном слое воздуха и, действуя на организм, вызывает поражение.
Растворимость — свойство одного вещества распределяться в среде другого с образованием раствора. Способность АХОВ проникать в организм и распределяться в его средах и компонентах тканей в значительной степени зависит от растворимости этих веществ. Так, например, хорошо растворяющиеся в липидах вещества легко проникают через кожные покровы.
Знание химических свойств АХОВ необходимо для выбора метода их нейтрализации (дегазация), определения в различных средах (индикация), объяснения механизма поражающего действия и применения антидотов (противоядие).
Одной из важнейших характеристик АХОВ является их токсичность, то есть свойство химического вещества в малом количестве вызывать патологические изменения в организме. Для количественной характеристики токсичности различных химических соединений пользуются понятием токсической дозы (токсодозы). Под токсодозой понимают количество вещества, вызывающее определенный токсический эффект. При ингаляционных поражениях токсодоза принимается равной произведению средней по времени концентрации вещества в воздухе (мг/л или г/м3) на время пребывания человека в зараженной атмосфере (мин). LCt 50 это средняя смертельная токсодоза, вызывающая смертельный исход у 50% пораженных. Средняя смертельная токсодоза фосгена 3,22 г мин/м3, а бромистого метила - 35 г мин/м3. Это значит, что фосген при действии через органы дыхания более чем в 10 раз токсичнее бромистого метила. При авариях на ХОО может происходить выброс нескольких АХОВ. Кроме того, не исключается заражение воздуха ядовитыми веществами, образующимися, например, при пожарах. При одновременном действии на организм нескольких ядов токсический эффект может быть усилен (синергизм) или ослаблен (антагонизм).
Наличие большого количества АХОВ, принадлежащих к различным классам химических соединений, различных по физико-химическим свойствам и характеру биологического действия, определяет необходимость объединения их в группы по наиболее важным общим признакам.
В зависимости от токсического действия на организм АХОВ подразделяют на следующие группы:
1.Вещества с преимущественно удушающими свойствами:
а)с выраженным прижигающим эффектом (хлор, оксихлорид фосфора и др.);