Использование фосгена в качестве боевого отравляющего вещества

Фосген широко применялся во время первой мировой войны. В литературе отмечено 23 случая боевого применения фосгена в газовых атаках совместно с хлором, 43 случая обстрела снарядами с фосгеном и хлором; из этих 43 случаев 29 раз применялся лишь фосген. Несмотря на свою высокую токсичность, фосген оказался не таким эффективным в боевом плане, как хлор. Объяснением последнему факту, а также тому, что фосген применяли вместе с хлором, служит относительно низкая летучесть фосгена.

Промышленная авария с выбросом фосгена

За все время в промышленности произошел лишь один случай отравления фосгеном, приведший к многочисленным летальным исходам. Это авария 28.05.1928 г. в Гамбурге (Германия). Авария произошла в районе гавани. В результате аварии погибло 11 человек. Переменный ветер способствовал распространению фосгена в разных направлениях. Авария произошла в воскресенье, и людей вокруг места аварии было мало, что несомненно сказалось на числе погибших. Размер утечки составлял 11−12 т. Через некоторое время 171 человек обратились в больницу из-за последствий отравления фосгеном. Пострадавшие находились в радиусе 1 км от места аварии. Была проведена эвакуация 350 человек на один день. Погибли два человека, находившиеся в 100 м от места аварии.

Иприт.

Иприт — бесцветная или слегка желтоватая маслянистая жидкость со слабым запахом чеснока, температура кипения выше 200 С, летучесть составляет 960 мг/мпри 25 С. При контакте с ипритом человек не испытывает никаких болевых ощущений; первые симптомы отравления проявляются через 1−48 ч. Возникают волдыри, болят глаза, возможна временная или постоянная потеря зрения, в случае высоких концентраций в воздухе поражаются легкие, что может привести к летальному исходу. Для человека наименьшая летальная доза при проникновении через кожу равна 64 мг/кг, LCt = 1,5 (гмин)/м. Считается, что удельная смертность при поражении ипритом в первой мировой войне составила 0,8 чел./т. Таким образом, будучи хорошо рассеиваемым в воздухе, иприт более опасен, чем хлор.

Метилизоцианат.

Утечка паров метилизоцианата (МИЦ) стала причиной катастрофы в Бхопале (Индия) 3 декабря 1984 г., унесшей около 4 тыс. жизней и приведшей к отравлению более 200 тыс. человек. Эта авария, описание которой приводится ниже, явилась самой крупной по числу жертв за всю историю развития мировой промышленности. МИЦ используется для производства инсектицида — севина. Севин значительно менее токсичен для людей и животных, чем многие другие инсектициды, и значительно менее устойчив, чем ДДТ. В середине 70-х гг. в США ежегодное производство МИЦ составило 12−14 тыс. т, а севина — около 24 тыс. т. Именно севин являлся конечным продуктом на заводе Юнион Карбид в Бхопале.

Метилизоцианат имеет молекулярную массу 57, в два раза тяжелее воздуха. Температура кипения при атмосферном давлении составляет около 39 С. Это высоколетучая жидкость при комнатной температуре. Взаимодействует с водой в присутствии кислот, щелочей, железа, олова, меди и их солей.

Токсичные свойства МИЦ

Метилизоцианат в 2−5 раз токсичнее фосгена и в 25−30 раз — хлора. Результаты экспериментов, проведенных на добровольцах в ФРГ, выявили: ощущение раздражения глаз возникало в период 1−5 мин при концентрации 2 млн, а такое же по времени воздействие при концентрации 21 млн было непереносимым. МИЦ вызывает отек легких, воздействует на глаза, желудок, печень и кожу. Об отдаленных последствиях мало что известно. Имеются данные, что МИЦ не оказывает канцерогенного или мутагенного воздействия. В табл. представлены данные по токсичности МИЦ и других опасных веществ, которые были известны до трагедии в Бхопале.

Таблица.

• * LCtL50 — средняя смертельная ингаляционная токсодоза (наименьшее из опубликованных в литературе значений).
• ** LCt50 — средняя смертельная ингаляционная токсодоза

Заметим, что некоторые зарубежные специалисты считают концентрации, указанные для МИЦ в табл., завышенными (т. е. токсичность МИЦ занижена).

Описание аварии в Бхопале (Индия) 3 декабря 1984 г.

Население Бхопала составляло около 800 тыс. человек. Авария произошла ночью, многие умерли не проснувшись. Окружавшие площадку завода дома были примитивными легкими конструкциями и не обеспечивали надежной защиты от распространения газа. Плотность населения составляла 25 тыс. чел./км.

Те, кто жили не в трущобах, а в нормальных домах, имевших более одного этажа, избежали самых тяжелых последствий. Во время аварии люди использовали мокрые тряпки, что оказалось достаточно эффективным. В скором времени все местные больницы были переполнены пострадавшими, а медицинский персонал не знал причину отравления и не имел понятия как лечить людей. Администрация предприятия не смогла вовремя предупредить население об опасности и организовать взаимодействие с властями, ответственными за действия в чрезвычайных ситуациях. Из резервуара, содержащего 41 т МИЦ, в атмосферу через предохранительный клапан было выброшено 30−35 т МИЦ. Причиной выброса послужило повышение давления в резервуаре в результате случайного попадания воды (500−1000 кг) и последующая реакция с тепловым эффектом. Скорость утечки МИЦ во время аварии составляла около 4 кг/с. При атмосферном давлении и температуре 50 С это значение составляло 1,85 м/с. Считается, что основной причиной катастрофы в Бхопале явился большой объем хранившегося МИЦ. В проекте было заложено, что МИЦ — один из самых токсичных агентов, применяемых в промышленности, должен храниться в количествах до 120 т в одной емкости. Согласно нормам, принятым в странах ЕЭС, которые были сформулированы еще до трагедии в Бхопале, МИЦ должен храниться в количествах до 1 т в одной емкости.

Удельная смертность при поражениях МИЦ

Имеются данные лишь по одному случаю аварии с МИЦ, которые были использованы для оценки удельной смертности от этого вещества, и этот случай — авария 03.12.1984 г. в Бхопале. С учетом разности плотности населения в Индии и в Европе или Америке, удельную смертность от МИЦ принято считать равной 13 чел./т.

Несмотря на то, что МИЦ — одно из самых высокотоксичных веществ, применяемых в промышленности, опубликованных данных по его токсичности до аварии в Бхопале было очень мало. Та информация, которая по этому вопросу была опубликована, однозначно показала, что МИЦ более токсичен, чем хлор, фосген, циановодород. Авария в Бхопале была самой крупной по числу жертв за всю историю развития промышленности. Причина аварии была связана с ошибкой, заложенной в проекте, в единичной емкости хранилось очень большое количество МИЦ. Кроме того, администрация предприятия не имела представления о необходимости поддержания в рабочем состоянии всех имеющихся систем защиты. Тяжелое экономическое положение предприятия также явилось одной из причин, по которой были отключены системы защиты. Увеличению масштабов последствий аварии способствовали следующие факторы: время суток, когда произошла авария; перенаселенность окрестностей предприятия; тип городской застройки (трущобы), в помещения которых легко проникал газ; нехватка медицинских учреждений и их неподготовленность на случай крупной утечки СДЯВ.

Расчет сил и средств для нейтрализации паров аммиака и хлора Нейтрализация паров аммиака и хлора (далее СДЯВ) осуществляется распыленной водой. Газообразный аммиак при ветре распространяется из разлития на малой высоте, хлор стелится по земле. Стволы необходимо устанавливать так, чтобы вода не попадала на жидкое СДЯВ. Количество требуемой воды определяется физико-химическим процессом взаимодействия СДЯВ с водой. Расход воды определяется скоростью испарения СДЯВ со всей площади зеркала разлития.

Время испарения СДЯВ, ч,.

где h — толщина слоя разлитого СДЯВ, м.

При отсутствии обвалования h = 0,05 м; d — плотность жидкого СДЯВ (аммиак 0,681 т/м; хлор 1,553 т/м), т/м; K1 — коэффициент, зависящий от физико-химических свойств СДЯВ (для аммиака 0,025; для хлора 0,052), т/(мч);

K2 — коэффициент, учитывающий скорость ветра (при скорости 1 м/с K2=1, при 15 м/с K2=5,7); K3 — коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (для аммиака и хлора при температурах от -30 до +40 С K3=1).

Скорость испарения СДЯВ, кг/с,.

где G — масса разлитого СДЯВ, т.

Расход воды, л/с, равен:

Q=gVS.

где g — удельный расход воды на нейтрализацию СДЯВ (для аммиака g=1,9 л/кг; для хлора g=136 л/кг), л/кг; S — коэффициент, учитывающий дисперсность струй воды, ее температуру и концентрацию паров СДЯВ в облаке (принимается равным 3−6).

Количество n стволов, требуемых для нейтрализации паров СДЯВ (округляется до большего числа),.

где g1 — расход воды одного ствола, л/с.

Требуемое количество пожарных машин N основного назначения.

где n0 — количество стволов, обеспечиваемое пожарной машиной (отделением); K4 — коэффициент запаса (1,3 — летом, 1,5 — зимой).

Расстояние между стволами L.

где P — периметр разлития СДЯВ, м.

Расстановку стволов осуществляют с учетом максимального перекрытия сечения движущегося облака СДЯВ (у места разлития).

Фактический расход воды, л/с, равен:

.

Для нейтрализации облака СДЯВ используются насадки-распылители, тактико-технические характеристики которых представлены в табл.

Таблица.

Необходимый запас воды Qв, м, на нейтрализацию облака.

Qв = 3,6 Qф Т K5.

где K5 — коэффициент запаса воды (K5=3).

Общее число пожарных машин и пожарных подразделений складывается из числа машин, предназначенных для нейтрализации облака, машин на перекачку воды (или ее подвоз), машин для патрулирования вокруг опасной зоны. Необходимость привлечения пожарных подразделений специального назначения, вспомогательной и хозяйственной техники, воинских трубопроводных подразделений определяется с учетом конкретной обстановки на месте аварии, тактических возможностей пожарных подразделений по выполнению боевых действий и безопасности ведения аварийно-спасательных работ.

Расчет параметров гидроэлеваторной системы для откачки проливов опасных жидкостей Тактико-техническая характеристика гидроэлеватора Г-600А Рабочий расход воды при напоре в линии перед гидроэлеватором H1=80 м… Q1=550 л/мин Подача воды при напоре в линии перед гидроэлеватором H1=80 м… Q2=600 л/мин Рабочий напор… H1=20−120 м Напор за гидроэлеватором при подаче воды.

Q2=600 л/мин…H2= 17 м Наибольшая высота подъема воды при рабочем напоре:

H1=120 м…19 м.

H1=20 м…1,5 м.

Рис Схема работы гидроэлеватора Г-600А

При откачке горючих и других опасных жидкостей их попадание в насос или цистерну пожарного автомобиля не допускается. Поэтому для запуска и работы гидроэлеваторных систем пожарный автомобиль необходимо устанавливать на водоисточник (пожарный гидрант или открытый водоем). Эффективность подсасывания водой различных жидкостей зависит от физических параметров: плотности, вязкости, упругости паров и т. п. В табл. представлены средние коэффициенты эжекции водой различных жидкостей при температуре 20 С. Коэффициенты эжекции других жидкостей, не указанных в табл. 5.7 будут более или менее соответствовать коэффициентам эжекции жидкостей, указанных в ней, в зависимости от того, насколько отличаются плотности и вязкости сравниваемых жидкостей.

Таблица.

Коэффициент эжекции Кэ (см. рис. 5.1).

где Q2 — расход подсасываемой жидкости, л/мин; Q1 — рабочий расход воды через активное сопло, л/мин;

Для Г-600А (подсасываемая жидкость — вода) Кэ=0,8−1,3 в зависимости от режима и условий работы гидроэлеваторной системы.

Коэффициент подпора Кп (см. рис.).

Коэффициент полезного действия (КПД) гидроэлеватора КПД=Кэ Кп=0,25.

Указанное значение КПД необходимо принимать в расчетах в качестве максимальной величины.

Коэффициент использования насоса Ки.

где Qн — номинальная подача насоса пожарного автомобиля.

Оптимальное значение Ки для гидроэлеваторных систем составляет 0,65−0,70.

Напор за гидроэлеватором H2.

где Z1 — геометрическая высота от уровня гидроэлеватора, на которую поднимается вода с суммарным расходом Q1+Q2, м; Hм1 — потери напора в отводящих рукавах, по которым расход составляет Q1+Q2, м; n0 — количество отводящих рукавов; S — сопротивление одного пожарного рукава длиной 20 м (табл. 5.8).

Напор за гидроэлеватором Г-600А, в зависимости от режима работы, может быть от 10 до 26 м.

Таблица.