ОЦЕНКА РИСКОВ ХИМИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ВЕЩЕСТВ И

ОЦЕНКА РИСКОВ ХИМИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ВЕЩЕСТВ
И МАТЕРИАЛОВ, ПЕРЕВОЗИМЫХ ВОДНЫМ ТРАНСПОРТОМ
Жаворонков Н.Ю.
Научный руководитель:
д.э.н., профессор Безденежных В. М.
Московская государственная академия
водного транспорта
Оценка опасности исходящей от перевозки химических веществ нужна для
определения конструктивных и режимных мероприятий на судах и кораблях.
Перед рассмотрением возможности данной оценки приведём классификацию
источников.
Факторы образования химических рисков - источники вредных веществ на
судне могут классифицироваться по основным трём признакам:
- по выделяющей способности вредных веществ в окружающую среду действующие и потенциальные;
- по характеру функционирования и длительности действия – постоянно,
периодически и эпизодически действующие;
- по уровню интенсивности выделения вредных веществ – с постоянной и
переменной интенсивностью.
К действующим относятся источники, которые выделяют вредные вещества
в штатных (нормальных) условиях эксплуатации технического оборудования и
средств механизации. Ими являются судовые энергетические установки (СЭУ),
кондиционерные, рефрижераторные и холодильные установки, камбузное
оборудование,
гидравлические
системы,
синтетические
материалы,
химические, в том числе бытовые отходы, аккумуляторные батареи.
Как правило, сила выделения вредных веществ из этих источников
маленькая. Нарастание концентрации (сосредоточения) в трюмах вредных
1
веществ и по всей территории судна происходит медленными темпами. Эти
источники являются опасными только при продолжительной самогерметизации
и\или поломке вентиляционных систем.
Также действующие источники химической опасности могут быть
классифицированы как: постоянно, периодически и эпизодически действующие
и помимо этого иметь меняющуюся интенсивность выделения вредных
веществ.
К потенциальным относят источники, которые в штатных (нормальных)
условиях не являются опасными, но выделяют вредные вещества при
значительном несоблюдении правил их эксплуатации или при чрезвычайных
ситуациях (авария, пожар) на судне. Эти источники рисков – средства
технической механизации, системы, содержащие вредные вещества в качестве
хранимых запасов или технологических компонентов, различные технические
жидкости,
материалы,
испускающие
при
элементы
горении
конструкций
вредные
и
вещества.
оборудования
При
судов,
механических
столкновениях, а также при авариях, потенциальные источники могут выделить
наружу большие количества опасных веществ за короткий период времени и
вследствие этого представляют реальную угрозу личному составу.
Показатели химической опасности материалов и веществ.
На уровне технических средств-источников вредных веществ задачей
предупреждения химической опасности является устранение или резкое
снижение проникновения вредных веществ за пределы источника.
Снижение массы вредных веществ mq, идущих из источника во внешнюю
среду, либо снижением вероятности его этого поступления Pa, либо сочетанием
этих двух путей. За показатель химической опасности предполагается взять
сумму произведений величин mo – массы вредных веществ и Pa – вероятности
этого поступления, то есть приближенную к средним величинам массу вредных
веществ, поступающих из единицы массы материала
M = mq1Pa1 + mq2 Pq2 + … + mqn Pan
(1)
2
Этим показателем мы можем сравнивать различные виды материалов,
выделяющие схожие вредные вещества, между собой по степени химической
вредности.
В своём большинстве химическая опасность имеет два состояния. Первое
состояние свойственно для нормальной эксплуатации, когда Pa = 1 (постоянно
действующие источники). Второе состояние типично для нештатных условий,
величина Pa существенно меньше 1 (мгновенно действующие источники). В
этом случае выражение (1) упрощается:
M = mq,н + mq,aPa,
(2)
где mq,н, mq,a – массы вредных веществ, поступающие из источников в
нормальных и нештатных условиях; Pa – вероятность перехода источника в
нештатное (аварийное) состояние.
Можно также выразить показатель химической опасности вещества через
величины Tq∙н, Tq∙a – индексов токсичности при нормальных и нештатных
условиях1
M = mq∙н Tq∙н + mq,a Tq∙aPa.
(3)
Если материалы выделяют разные вещества, то в качестве показателя
уместно задействовать приведённую массу вредных веществ, проникающую из
источника химической опасности:
Mn = M1/C1, эт + M2/C2, эт + … + Mm/Cm,эт’
(4)
где M1, M2 … Mm – массы различных вредных веществ, рассчитанные по
формуле (1) или (2); C1, эт, C2, эт
… Cm,эт – эталонные значения
концентраций вредных веществ.
Отсюда следует, что приведённые показатели позволяют сравнивать
различные материалы между собой по уровню химической опасности и,
Справочник по санитарной химии и токсикологии воздушной среды корабельных помещений / Под ред. Н. Т.
Потёмкина. М., 1985.
1
3
опираясь на это принимать значимые решения о возможности их применения и
способе размещения на судне2.
Тем не менее химическая обстановка на судне сопряжена с постоянными
переменами концентрации вредных веществ. Особенно хорошо это проявляется
в нештатных ситуациях, когда отклонение концентрации вредных веществ
могут в значительной степени отличаться от средних показателей, при этом эти
изменения происходят скоротечно. Одновременно с этим в принимаемых для
оценки химической обстановки нормативах (ПДК и др.) заключается принцип
постоянства скопления вредных веществ в условиях судна.
Приведённое
несоответствие
существующих
нормативов
реальной
обстановке может быть преодолено, если за контрольные параметры взять не
мгновенные концентрации вредных веществ, а интегральный показатель. Этот
показатель должен принимать в расчёт не только постоянные флуктуации
химической обстановки на всём судне, но и передвижение личного состава по
судну, использование ими средств индивидуальной защиты, и ко всему
вышеперечисленному потенциальный характер аварии.
Обоснование пороговых значений рисков химического поражения
В современных условиях
общепринятым показателем безопасности
профессиональной деятельности работника является риск приобретения какоголибо
вида
поражения
(неблагоприятного
воздействия)
на
здоровье
окружающих3. Возможно рассмотрение химической опасности с точки зрения
риска получения какого-нибудь вида поражения для работников водного
транспорта, находящихся на судах и кораблях.
Как
правило, учитываются
такие виды
поражения
как
снижение
работоспособности, заболевание, смертельный исход. Риск приобретения того
2
Справочник по санитарной химии и токсикологии воздушной среды корабельных помещений / Под ред. Н. Т.
Потёмкина. М., 1985. Захаров И. Г., Постонен С. И., Романьков В. И. Теория проектирования надводных
кораблей. СПб., 1997.
Кузьмин И. И. Безопасность и техногенный риск: системно-динамический подход // Журнал всесоюз. хим.
общ. им. Д. И. Менделеева. Т. 35. 4. 1990.
3
4
или иного воздействия от i-го источника вредных веществ в помещении r,
можно рассчитать по формуле:
Rr, i = Pk Pr Pa,r,i Pi,
(5)
Где Pk – доля времени за год, в течение которого личный состав находится
на судне;
Pr – доля суток личного состава в судовом помещении r;
Pa,r,i – вероятность превышения скопления вредных веществ в судовом
помещении r (возможность перехода i-го источника в нештатное состояние);
Pi – вероятность приобретения различного рода пагубных воздействий от iго источника. Для предоставления нормативных значений разрешённых рисков
были задействованы обнародованные данные по безопасности деятельности
людей при влиянии на них техногенных и других факторов.
К примеру, вероятность риска смерти, применимая на всё население от
любых чрезвычайных ситуаций, находится на уровне 5∙10-4 на жителя в год.
Исходя из данных по безопасности деятельности людей риск смерти,
сопряжённой с автомобильным транспортом, в рабочих условиях, на курорте и
в бытовых условиях, соответственно составляет 2,7∙10-4; 1,3∙10-4 и 6,8∙10-5
соответственно4.
Персональный
риск
смерти
при
дифференцированных
видах
профессиональной деятельности колеблется в более обширных приделах.
Например, риск смерти лётчика-испытателя составляет 1,2∙10-2 на человека в
год, уровень профессионального риска на шахтах сосредоточен на отметки
1,2∙10-3, в сфере обслуживания – 1,0∙10-4, в торговле 7,0∙10-55. Риск для
экипажей рыболовных траулеров – 1,2∙10-3, для экипажей реактивных
4
Справочник по санитарной химии и токсикологии воздушной среды корабельных помещений / Под ред. Н. Т.
Потёмкина. М., 1985.
5
Там же.
5
бомбардировщиков – 2,5∙10-3, а индивидуальный риск «радиационной» гибели
– 1,0∙10-46.
Является
интересным
для
приемлемости риска R смерти7.
оценки
рисков
рассмотрение
шкалы
С точки зрения общества значение риска
смерти подразделяются следующим образом:
R ≤ 10-2 – исключительно высокий уровень;
10-3 < R ≤ 10-2 – высокий уровень;
10-4 < R ≤ 10-3 – относительно высокий уровень;
R ≤ 10-4 - пренебрежительно малый уровень.
Во
Временных
требованиях
к
условиям
оценки
регионального
экологического риска8, являющимся в настоящий момент единственным
документом, нормирующим величину этого вида риска, представлены довольно
жёсткие нормативы. Для работников производственных предприятий при
штатной
их
эксплуатации
и
авариях
нормативное
значение
риска
предусмотрено на уровне 10-5 на человека в год.
Рассмотренные выше уровни риска учитывают все отрицательные факторы,
оказывающие влияние на человека в течение жизни или в процессе его
производственной функции. Но как оказалось, при разработке оценки
химической опасности на судне, самый большой интерес представляет
нормирование риска гибели от утечки вредных химических веществ как часть
от общих рисков аварий, указанных выше.
Для установления нормативных пороговых значений допустимых рисков
была проведено исследование опубликованной информации по безопасности
людей при влиянии на них техногенных и иных факторов. К примеру, риск
Там же.
Кузьмин И. И. Безопасность и техногенный риск: системно-динамический подход // Журнал всесоюз. хим.
общ. им. Д. И. Менделеева. Т. 35. 4. 1990.
6
7
8
Временные требования к условиям оценки регионального экологического риска. – М.: 2001.
6
смерти, применённый на всё население, от любых чрезвычайных ситуациях
находится на уровне 5∙10-4 на жителя в год, т.е. на порядок выше, чем при
авариях. Отталкиваясь от выше определённого нормативного значения
персонального значения риска воздействия вредных веществ на плавсостав и
пассажиров судна, для токсико-эффекта «угроза жизни» уровень может быть
ниже за счет сокращения факторов риска (на порядок, как было установлено в
случае чрезвычайных ситуаций), но на порядок выше (за счет концентрации
угрозы на плавсредстве) и, таким образом, составить
вероятность
5∙10-5.
Очевидно, что воздействие химически опасных веществ на команду не только
могут приводить к серьёзным заболеваниям и потери здоровья и даже к
летальному исходу.
Возможен другой подход к определению порогового значения. На
сегодняшний момент времени данные суммарного показателя средней
заболеваемости населения составляют от 0,9 до 1,3 случаев заболеваний в год
на одного жителя9. Этот показатель охватывает все разновидности заболеваний.
Вполне логично, что риски отдельных видов заболеваний гораздо ниже. В
работе10 указывается, что риск профессиональных заболеваний равен (2,84,8)∙10-3 в год. Количество заболевших жителей от неблагоприятного
техногенного влияния (риска широкого спектра) составляет 10-2 в год11.
Расчёты, произведённые по данным12 демонстрируют, что риски всех не
смертельных
химических
отравлений
населения
составляют
2∙10-3,
а
отравлений только парами и газами – 1,7∙10-4 случаев в год (почти на порядок
меньше). Опираясь на эти расчеты, нормативное значение персонального риска
приобретения выставленной токсодозы, угрожающей здоровью личного
состава, может быть определено на уровне 2∙10-4 чел/год как пороговый
показатель.
Там же.
Захаров И. Г., Постонен С. И., Романьков В. И. Теория проектирования надводных кораблей. СПб., 1997.
11
Справочник по санитарной химии и токсикологии воздушной среды корабельных помещений / Под ред. Н. Т.
Потёмкина. М., 1985.
12
Справочник по санитарной химии и токсикологии воздушной среды корабельных помещений / Под ред. Н. Т.
Потёмкина. М., 1985. Временные требования к условиям оценки регионального экологического риска. – М.:
2001.
9
10
7
Уровень химической опасности источника вредных веществ также зависит
от режима его функционирования. Как было показано, возможны два основных
вида распространения вредных веществ13. Мгновенный выброс, при условии,
что время поступления вредных веществ намного меньше экспозиции, и
длительный выброс, если время поступления вредных веществ соразмерно или
приравнено к экспозиции.
Рисунок 1 показывает, что на судне самые опасные средства техники –
источники
с
мгновенным
выбросом
вредных
веществ.
Объективная
возможность возникновения аварийных ситуаций Pa с выбросом вредных
веществ в воздушную среду связана с количеством риска выражением:
R (D≤Dуж) = Pt Pa P(D≤Dуж)
(6)
где Pt – вероятность пребывания i-го члена экипажа в месте аварии;
Dпдк, Dуж – токсодозы, полученные при концентрации ВХВ в воздухе
равные соответственно ПДК, УЖ.
Территория является химически безопасной, если величина R (D˃Dуж) не
превышает 5∙10-5 год-1. Представляет интерес практического применения
оценка значений величины Pa – потенциальности перехода источника в
аварийное состояние в различных помещениях судна при P(D˃Dуж) или
P(D˃Dпдк)
равных
1.
На рисунке
представлено
соответствие между
величинами (6), при которых риск негативного влияния вредных веществ не
более 5∙10-5. Из показанных зависимых положений следует, что при
возможности перевода источника в аварийное состояние Pa, равном 10-2 и
величине P(D≤Dуж) = 1, ни в одном из помещений судна не может быть
обеспечен должный уровень химической безопасности. Это вывод требует
разработки
специальных
технологических,
транспортировке
мер
по
обеспечению
организационных
химически
активных
и
безопасности
нормативных
(представляющих
за
счет
действий
при
опасность для
окружающих) грузов.
13
Захаров И. Г., Постонен С. И., Романьков В. И. Теория проектирования надводных кораблей. СПб., 1997.
8
Выводы по работе.
Таким образом, определены основные факторы образования химической
опасности на морских судах. Из исследованных источников видно, что при
штатных условиях главный вклад в загрязнение воздушной среды судна вносят
6-12 вредных веществ, т.е. относительно небольшая группа материалов.
Суммарный вклад в количество относительных концентраций этих вредных
веществ составляет не менее 95%. Иногда скопление вредных веществ могут
превышать ПДК в несколько раз. Но вероятность их одновременного
проявления достаточно низка. Во время химических аварий главный вклад в
загрязнение воздуха среды вносят одно, а иногда и два (в случае пожара)
вредных вещества.
Как показатель химической безопасности морских судов предложено
использовать риск получения определённого вида поражения во время влияния
вредных
веществ
на
членов
экипажа14
[2].
Нормативное
значение
персонального риска приобретения выставленной токсодозы, угрожающей
здоровью личного состава, может быть определено на уровне 2∙10-4 чел/год как
пороговый показатель.
14
Захаров И. Г., Постонен С. И., Романьков В. И. Теория проектирования надводных кораблей. СПб., 1997.
9
Рисунок 1. Соотношение между значениями вероятности перехода источника
в аварийное состояние Pа и вероятностью пребывания в месте аварии при
которых риск неблагоприятного воздействия P(D ≤ Dуж) не превышает 5∙10-5
Дана оценка опасности главных возможностей проникновения вредных
веществ в воздушную среду корабельной территории – мгновенного и
длительного. Показано, что при определении опасности вредных веществ на
судне, наряду с токсичностью вещества, необходимо учитывать возможность
аварий и нештатных ситуаций, при которых возможно опасное загрязнение
воздушной
среды,
производительность
источников
вредных
веществ,
расположение относительно мест размещения экипажа, особенности их
функционирования, конструктивные особенности судна (объём помещений,
технические характеристики систем жизнеобеспечения, средства обеспечения
химической безопасности и др.) и физико-химические свойства веществ.
Выполненная оценка химической опасности требуется для снижения риска
воздействия вредных веществ на членов экипажа и пассажиров судов и
кораблей, находящихся продолжительное время в замкнутой системе, так как
10
зачастую не имеют возможности покинуть аварийный объект и находятся
лицом к лицу перед нависающей угрозой. Ярким примером нахождения членов
экипажа в замкнуто-закрытой системе – является декабрьская катастрофа
затонувшей буровой платформы «Кольская», которую буксировали с Камчатки
на Сахалин со значительными нарушениями правил безопасности.
Литература
1. Справочник по санитарной химии и токсикологии воздушной среды
корабельных помещений / Под ред. Н. Т. Потёмкина. М., 1985.
2. Захаров И. Г., Постонен С. И., Романьков В. И. Теория проектирования
надводных кораблей. СПб., 1997.
3. Родин Г. А. и др. Компьютерная модель распространения вредных
химических веществ в помещениях гермообъекта. М., 1998.
4. Кузьмин
И.
И. Безопасность и
техногенный
риск:
системно-
динамический подход // Журнал всесоюз. хим. общ. им. Д. И. Менделеева. Т.
35. 4. 1990.
5. Временные требования к условиям оценки регионального экологического
риска. – М.: 2001.
11