Основными продуктами химической промышленности являются:
- неорганические соединения (хлор, соляная и серная кислоты, гидроксид натрия);
- органические соединения (пропилен, бензолы, винилхлориды, формальдегид, пластификаторы);
- удобрения (азотные, фосфорные);
- средства защиты растений и борьбы с вредителями;
- пластмассы;
- продукты полимеризации (ПВХ);
- химические волокна;
- красители, краски, лаки, растворители.
В России функционирует более 3000 объектов, располагающих запасами порядка 1 млн т аварийно опасных химических веществ (АХОВ): аммиак, хлор, хлористый водород и т.п. В 2000 г. на химически опасных объектах (ХОО) произошло 106 аварий с выбросом АХОВ. Более 0,5 млн т хлора ежегодно перевозится железнодорожным транспортом.
Человечество преуспело в создании веществ, соединений, производств и технологий уничтожения себе подобных и практически не занималось созданием промышленных установок по переработке отходов своей деятельности. Результатом этого кроме ежегодного прироста объема не переработанных токсичных промышленных отходов в развитых странах существуют тысячи старых захоронений (свалок). На территории России к 2000 г. накоплено таких отходов более 89 млн т, в том числе 1-го класса опасности — 0,13 млн т, 2-го класса — 2,1 млн т, 3-го класса — 8,1 млн т, 4-го класса — 78,7 млн т (отчетность по форме 2 ТП «токсичные отходы»).
Опасность аварийных химически опасных веществ (АХОВ) по заражению приземного слоя атмосферы определяется их физико-химическими свойствами, а также их способностью перейти в поражающее состояние, т.е. создать поражающую концентрацию или снизить содержание кислорода в воздухе ниже допустимого уровня. Все АХОВ можно разделить на три группы, исходя из температуры кипения при атмосферном давлении, критической температуры и температуры окружающей среды; агрегатного состояния АХОВ; температуры хранения и рабочего давления в емкости.
Первая группа АХОВ имеет температуру кипения ниже -40°С. При выбросе образуется только первичное газовое облако с вероятностью взрыва и пожара (водород, метан, угарный газ), а также резко снижается содержание кислорода в воздухе, особенно в закрытых помещениях (жидкий азот). При разрушении единичной емкости время действия газового облака не превышает одной минуты.
Вторая группа АХОВ имеет температуру кипения от -40°C до +40°С и критическую температуру выше температуры окружающей среды. Для приведения таких АХОВ в жидкое состояние их надо сжать и хранить в охлажденном виде или под давлением при обычной температуре (хлор, аммиак, оксид этилена). Их выброс обычно дает первичное и вторичное облако зараженного воздуха (ОЗВ). Характер заражения зависит от соотношения между температурами кипения АХОВ и температурой воздуха.
Так, бутан (tкип = 0 С) в жаркую погоду будет по действию подобен АХОВ первой группы, т.е. появится только первичное облако, а в холодную — третьей группы. Но если температура кипения ниже температуры воздуха, то при разрушении емкости и выходе АХОВ в первичном ОЗВ может оказаться его значительная часть, так как жидкость вскипает при значительно меньшем давлении в резервуаре. При этом в месте аварии может наблюдаться значительное переохлаждение воздуха и конденсация влаги.
Третья группа АХОВ характеризуется температурой кипения выше 40°С, т.е. все АХОВ, находящиеся при атмосферном давлении в жидком состоянии. При их выливе происходит заражение местности с опасностью заражения грунтовых вод. С поверхности грунта жидкость испаряется долго, т.е. возможно образование вторичного ОЗВ, что расширяет зону поражения. Наиболее опасны АХОВ третьей группы, если они хранятся при повышенной температуре и давлении (бензол, толуол).
Классификация вредных веществ приведена в таблице.
Физико-химические свойства некоторых наиболее распространенные АХОВ приведены ниже.
Хлор — ядовитый газ почти в 2,5 раза тяжелее воздуха часто применяется в чистом виде или в соединении с другими компонентами. При температуре около 20°С и атмосферном давлении хлор находится в газообразном состоянии в виде зеленовато-желтого газа с резким неприятным запахом. Он энергично вступает в реакцию со всеми живыми организмами, разрушая их. Жидкий хлор — подвижная маслянистая жидкость, которая при нормальной температуре и давлении имеет темно-зеленовато-желтую окраску с оранжевым оттенком и удельным весом 1,427 г/см3. При температуре — 102°С и ниже хлор твердеет и принимает форму мелких кристаллов темно-оранжевого цвета с удельным весом 2,147 г/см3.
Жидкий хлор плохо растворяется в воде, и хлорирование воды на обеззараживающих сооружениях водоканала производится только газообразным хлором. Производство газообразного хлора (водорода и щелочи) основано на электролизе поваренной соли. Это сложный комплекс: приготовление рассола, очистка его, выпаривание, электролиз, охлаждение, перекачка газа. Сухая смесь с воздухом взрывается при содержании хлора 3,5—97%, т.е. смеси, содержащие менее 3,5% хлора, невзрывоопасны. Наиболее опасны по силе взрыва смеси, в которых хлор и водород находятся в стехиометрическом соотношении (50 на 50%). Такие смеси взрываются с наибольшей силой, а взрыв сопровождается сильным звуковым ударом и пламенем.
Инициатором взрыва хлороводородной смеси (кроме открытого пламени) может быть электрическая искра, нагретое тело, прямой солнечный свет в присутствии контактирующих веществ (древесного угля, железа и оксидов железа). Влажный хлор вызывает сильную коррозию, (это соляная кислота), что приводит к разрушениям емкостей, трубопроводов, арматуры и оборудования.
Таблица 7.1. Классификация вредных веществ
Аварийная ситуация в цехе может возникнуть при внезапном отключении подачи воды, электрического тока, образовании взрывоопасной смеси, проникновении хлора (газа) в производственное помещение, создании давления в водородном коллекторе при электролизе, при возникновении пожара. Во всех случаях необходима работоспособная световая или звуковая сигнализация об этих ситуациях, а водородные компрессоры должны автоматически останавливаться.
Железнодорожные цистерны, танки, бочки, баллоны должны заполняться только по массе с тщательным контролем массы пустой и заполненной емкости, так как жидкий хлор при нагревании на 1С увеличивается в объеме почти на 0,2%, а с увеличением давления на каждые 100 кПа его объем уменьшается на 0,012%, т.е. в заполненном жидким хлором сосуде повышение температуры на 1С приводит к повышению давления на 1500-2000 кПа. Норма заполнения сосудов жидким хлором установлена из расчета 1,25 кг на 1 л емкости.
На металлы, кроме олова и алюминия, сухой хлор почти не действует, а в условиях влаги подвергает их сильной коррозии. При концентрации хлора в воздухе 0,1-0,2 мг/л у человека наблюдается отравление, удушливый кашель, головная боль, резь в глазах, поражение легких, раздражение слизистых оболочек и кожи: Пострадавшего необходимо немедленно вынести на Свежий воздух (только в горизонтальном положений, так как из-за отека легких любые нагрузки на них провоцируют усугубление поражения), согреть, дать дышать парами спирта, кислорода, кожу и слизистые оболочки промывать 2% содовым раствором в течение 15 мин.