Опасные техногенные явления, их негативные факторы и последствия

Опасные техногенные явления на объектах техносферы вызываются внешними и внутренними причинами, а также их неблагоприятным сочетанием. Внутренние причины связаны с протекающими в объектах техносферы опасными техногенными процессами: старением, деградацией параметров, разрегулированием, которые приводят к отказам технических устройств, аварийным ситуациям и авариям. Внешние причины опасных техногенных явлений обусловлены взаимодействием с объектами техносферы окружающей среды (природной, техногенной — других объектов техносферы, социальной).

К опасным техногенным явлениям относятся:

1) транспортные аварии (катастрофы);

2) пожары, взрывы в зданиях, на коммуникациях, технологическом оборудовании

промышленных объектов, в зданиях и сооружениях жилого, социально-

бытового и культурного назначения;

3) аварии с выбросом (угрозой выброса) аварийно химически опасных веществ;

4) аварии с выбросом (угрозой выброса) радиоактивных веществ;

5) аварии с выбросом (угрозой выброса) опасных биологических веществ;

6) внезапное обрушение зданий, сооружений различного назначения,

пород;

7) аварии на электроэнергетических системах;

8) аварии на коммунальных системах жизнеобеспечения;

9) аварии на очистных сооружениях;

10) гидродинамические аварии.

К транспортным авариям (катастрофам) относятся крушения, аварии, сходы грузовых и пассажирских поездов; аварии грузовых и пассажирских судов; авиационные катастрофы; дорожно-транспортные происшествия и автомобильные катастрофы (в 2002 г. зарегистрировано 185 тыс. ДТП, в которых погибло 33 тыс. и ранено 215 тыс. человек); аварии на магистральных трубопроводах, внутрипромысловых нефтепроводах.

Пожаром называется неконтролируемое горение, причиняющее ущерб физическим и юридическим лицам, элементам антропосферы. Горение — это физико- химический процесс превращения горючих веществ и материалов в продукты сгорания, сопровождаемый интенсивным выделением тепла, дыма и световым излучением. В основе этого процесса лежат быстротекущие химические реакции окисления в атмосфере кислорода воздуха. Особенностями горения на пожаре, в отличие от других видов горения, являются склонность к самопроизвольному распространению огня, сравнительно невысокая полнота сгорания, интенсивное выделение дыма, содержащего продукты полного и неполного окисления.

Пожары характеризуются следующими параметрами: температурой; продолжительностью; площадью и периметром; зоной горения; зоной задымления; параметры динамики распространения пожара.

Пожары классифицируются по условиям развития, масштабам и другим признакам.

По условиям развития различают внутренние и открытые пожары. Температура внутреннего пожара — это среднеобъемная температура газовой среды в помещении; температура открытого пожара — температура пламени.

Для предупреждения пожара на пожароопасных объектах следует воздействовать на условия его возникновения и развития: начальный источник тепла, количество и распределение горючего, источник кислорода. Необходимо анализировать возможность возгорания и принимать меры для ее снижения, снижения возможности распространения огня, его передачи между отдельными элементами объекта, выявления пожара и подавления его. Необходимо уделять внимание раннему обнаружению (противопожарной сигнализации) и немедленным действиям по тушению.

Взрывы. Взрывчатым превращением называют процесс быстрого физического или химического преобразования вещества, сопровождающийся переходом потенциальной энергии этого вещества в механическую энергию движения или разрушения. Взрыв сопровождается освобождением значительного количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна. Согласно одному из определений, взрыв — это процесс выделения энергии за короткий промежуток времени, связанный с быстрым физико-химическим изменением состояния вещества, приводящим к возникновению скачка давления или ударной волны, сопровождающийся образованием сжатых газов или паров, способных производить работу. Он приводит к образованию сильно нагретого газа (плазмы) с очень высоким давлением, который при быстром расширении оказывает ударное механическое воздействие на окружающие тела. Взрыв в твердой среде сопровождается ее разрушением и дроблением, в воздушной или водной — вызывает образование воздушной или гидравлической ударных волн, которые оказывают разрушающее воздействие на помещенные в них объекты.

Взрывы можно классифицировать по виду высвобождаемой энергии: химической (чаще всего взрывчатых веществ); внутриядерной (ядерный взрыв), электромагнитной (искровой разряд, лазерная искра и др.), механической (при высокоскоростном соударении астероидов и комет с Землей и др.), сжатых газов (при превышении давлением предела прочности сосуда — баллона, трубопровода и т. п.). Таким образом, взрывчатые превращения могут иметь в своей основе процессы либо физического, либо химического характера.

Применительно к взрывоопасным объектам различают три типа аварийных взрывов:

— химические взрывы, сопровождающиеся химическими превращениями с выделением тепла и продуктов горения (взрывы газовоздушных облаков, конденсированных ВВ, пылевые взрывы);

— физические взрывы, которые не сопровождаются химическими превращениями с выделением тепла и образованием продуктов сгорания (разрыв трубопроводов, сосудов, находящихся под высоким давлением, наполненных негорючими газами, паром или многофазными сжимаемыми системами — пыль, пена);

— BLEVE (взрыв паров вскипающей жидкости) — особый тип физико-химического взрыва, характерного для емкостей под давлением, наполненных легкокипящей жидкостью (чаще всего — сжиженным горючим газом) и подвергаемых внешнему нагреву. В процессе нагрева происходит быстрый рост внутреннего давления, разрыв емкости с малым фугасным эффектом, выброс горючего в атмосферу с последующим воспламенением и образованием огненного шара.

Основные поражающие факторы при BLEVE — мощное импульсное тепловое излучение и осколочное поле, образующееся при разрыве емкости. Возбуждение взрывчатого превращения ВВ называется инициированием. Для возбуждения взрывчатого превращения ВВ требуется сообщить ему с определенной интенсивностью необходимое количество энергии (начальный импульс), которая может быть передана одним из следующих способов: механическим (удар, накол, трение); тепловым (искра, пламя, нагревание); электрическим (нагревание, искровой разряд); химическим (реакции с интенсивным выделением тепла); взрывом другого заряда ВВ (взрыв капсюля-детонатора или соседнего заряда). Порог чувствительности к любому из этих внешних воздействий должен быть достаточно высоким, иначе обращение с взрывчатыми материалами становится крайне опасным. Инициирование взрывчатого превращения может реализоваться в аварийных ситуациях.

Аварийные взрывы физического характера. Причиной взрывов паровых котлов и баллонов со сжатыми газами является не химическая реакция, а физический процесс, обусловленный высвобождением внутренней энергии сжатого или сжиженного газа. Многие жидкости хранятся или используются в условиях, когда давление их паров значительно превышает атмосферное. К числу таких жидкостей относятся: сжиженные горючие газы (например, пропан, бутан), сжиженные хладоагенты — аммиак или фреон (хранимые при комнатной температуре), метан, который должен храниться при пониженной температуре, перегретая вода в паровых котлах. Если емкость с перегретой жидкостью повреждается, то происходит истечение пара в окружающее пространство и быстрое частичное испарение жидкости. При достаточно быстрых истечении и расширении пара в окружающей среде генерируются взрывные волны.

Взрывы связаны с разрывом стенки резервуара вследствие того, что давление водяного пара (или газа) по какой-то причине начинает резко возрастать, либо снижается несущая способность стенок вследствие аварийного воздействия.

Явление физической детонации возникает при смешении горячей и холодной жидкостей, когда температура одной из них значительно превышает температуру кипения другой (например, выливание расплавленного металла в воду). В образовавшейся парожидкостной смеси испарение может протекать взрывным образом вследствие развивающихся процессов тонкой фрагментации капель расплава, быстрого теплоотвода от них и перегрева холодной жидкости с сильным ее парообразованием. Физическая детонация сопровождается возникновением ударной волны с избыточным давлением в жидкой фазе, достигающим в некоторых случаях более тысячи атмосфер.

Взрыв вулкана Кракатау в 1883 г. возник в результате взаимодействия расплавленной лавы с морской водой. Гул взрыва был слышен на расстоянии 5000 км в течение четырех часов после события.

Паровые взрывы возможны на производстве. В результате диспергирования расплавленных металлов большое количество тепла передается воде, что способствует ее быстрому испарению.

Ядерный взрыв — взрыв, вызванный выделением внутриядерной энергии. Для ядерного взрыва характерными являются чрезвычайно высокая концентрация выделяющейся энергии и весьма малое время ее выделения. Характер, степень и продолжительность воздействия поражающих факторов ядерного взрыва зависят от энерговыделения при взрыве, расстояния от его эпицентра, защищенности объекта, метеоусловий, характера местности.

Электрические взрывы. Сюда относятся мощные искровые разряды в газах (например, молнии), взрывы металлических проволочек при пропускании импульсных токов высокого напряжения и т. п. При газовых разрядах разности электрических потенциалов выравниваются за настолько малые промежутки времени, что плотность выделяемой энергии становится соизмерима с плотностью энергии ядерных взрывов. Взрывы проволочек обусловлены быстрым испарением металла, переходом его в плазменное состояние и последующим расширением образовавшегося плазменного шнура. В том и другом случае разрушительное действие взрыва определяется количеством энергии, «закачиваемой» в разрядный промежуток, и временем преобразования этой энергии в потенциальную энергию сжатия.

Химическая авария — это авария на химически опасном объекте, сопровождающаяся проливом или выбросом опасных химических веществ и приводящая к химическому заражению окружающей среды. Выброс — это выход из технологических установок и емкостей при разгерметизации за короткий промежуток времени опасных химических веществ. Пролив — это вытекание из технологических установок и емкостей при разгерметизации опасных химических веществ. Кроме того, опасные химические вещества могут образовать некоторые нетоксичные вещества в определенных условиях (например, при взрывах, пожарах) в результате химических реакций. Это так называемые аварийно химически опасные вещества (АХОВ). Опасные концентрации аварийно химически опасных веществ в окружающей среде могут существовать до нескольких суток. Летальный исход зависит от свойств АХОВ, токсической дозы и может наступать как мгновенно, так и через некоторое время после отравления.

Радиационная авария — это авария, сопровождающаяся прямым или косвенным радиационным воздействием на человека и окружающую природную среду с уровнями, превышающими допустимые пределы. Согласно другому определению радиационная авария — это потеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, неправильными действиями персонала, опасными природными явлениями или иными причинами и связанная с выходом радиоактивных веществ за установленные пределы, которая могла привести или привела к незапланированному облучению людей или радиоактивному загрязнению окружающей среды, превышающим величины, регламентированные для контролируемых условий.

К радиационным авариям относятся аварии на АЭС, атомных энергетических установках производственного и исследовательского назначения; аварии на предприятиях ядерного топливного цикла; аварии транспортных средств и космических аппаратов с ядерными установками или грузом радиоактивных веществ на борту; аварии при промышленных или испытательных ядерных взрывах; аварии с ядерными боеприпасами в местах их эксплуатации. Чрезвычайной ситуацией считается и угроза выброса радиоактивных веществ.

Потенциальным источником радиационных аварий являются ядерно- и радиационно опасные объекты. Аварии на них приводят к выходу (выбросу) радиоактивных веществ и (или) ионизирующих излучений за установленные границы (барьеры) в количествах, превышающих пределы безопасной эксплуатации.

В некоторых случаях, когда вследствие повреждения барьеров безопасности происходит нарушение контроля и управления цепной ядерной реакцией деления в активной зоне реактора, радиационные аварии могут перерасти в ядерные. В этом случае могут произойти тепловые (как в случае аварии на Чернобыльской АЭС) и ядерные взрывы.

Радиоактивное загрязнение — это присутствие радиоактивных веществ на поверхности, внутри материала, в воздухе, в теле человека или в другом месте в количестве, превышающем уровни, характерные для естественного распространения радионуклидов (или установленные нормами радиационной безопасности).

Основными причинами аварий на ядерных реакторах, ведущих к радиационным выбросам, являются следующие:

— неконтролируемый разгон реактора (реакторы имеют запасы реактивности на выгорание делящихся материалов в твэлах, отравление активной зоны осколками деления с большим сечением захвата нейтронов и др.);

— потеря охлаждения при разгерметизации реакторного контура и отказе средств аварийного расхолаживания;

— пожары, взрывы.

Гидродинамические аварии — это прорывы гидротехнических сооружений, являющихся гидродинамически опасными объектами (плотин, запруд, дамб, шлюзов, перемычек и др.) с образованием волн прорыва и катастрофических затоплений. От размеров прорана зависит объем и скорость падения вод верхнего бьефа в нижний бьеф сооружения и параметры волны прорыва. Волна прорыва образуется также при недостаточном водосбросе (перелив воды через гребень плотины).

Волна прорыва — волна, образующаяся во фронте устремляющегося в проран потока воды, имеющая, как правило, значительную высоту гребня и скорость движения и обладающая большой разрушительной силой. Прорыв плотин приводит к стремительному затоплению местности.

Масштабы последствий гидродинамических аварий зависят от параметров и технического состояния гидроузла, характера и степени разрушения плотины, объемов запасов воды в водохранилище, характеристик волны прорыва и катастрофического наводнения, рельефа местности, плотности населения, элементов инфраструктуры в зоне возможного затопления, их уязвимости, сезона и времени суток происшествия и других факторов.

Разрушение зданий. Процесс и результат разрушения зданий имеют свои особенности в зависимости от причин разрушения: сейсмического воздействия, оползания грунта, воздействия селевого потока, внутреннего взрыва газа или попадания извне артиллерийского снаряда, падения воздушного судна, воздействие воздушной ударной волны ядерного взрыва и др.

Дата добавления: 2015-07-08