Пример 2. Расчет параметров процесса распространения ОВ из взрывоопасного ППОО с ОХВ при залповом выбросе в условиях "глубокое море" при наличии морских течений

Проведем оценку опасности ППОО для объекта БП-2 (Регистрационный номер в Реестре ППОО N 0002.00001. Белое море. Архангельская область)

Пример оценки опасности комплексного захоронения боеприпасов БП-2

Этап: Планирование и организация оценки опасности ППОО

Оценка опасности проводится с целью установления зон действия поражающих факторов, в границах которых возможно возникновение ЧС в акватории с комплексным захоронением боеприпасов БП-2 в Белом море.

ППОО - Комплексное захоронение боеприпасов БП-2. Затоплено в Белом море в 1954 - 1961 гг.

Согласно информации, приведенной на сайте [1], можно взять направление течения в акватории размещения объекта с севера на юг (юг - юго-запад). Скорость подводных течений в районе затопления ППОО составляет от 0.2 до 0.6 уз. (0.1 - 0.3 м/с).

Количество опасных веществ, содержащихся на ППОО (взрывоопасные вещества и боевые отравляющие вещества), не является достоверным и подтвержденным, а применяется только для проверки методики.

Этап: Идентификация опасностей ППОО

Вид опасности согласно Реестру ППОО - химическая, взрывоопасность.

Очевидно, что исходных данных для расчета опасности ППОО, указанных в реестровой книге для ППОО за номером N 0002.00001, недостаточно. Для расчетов параметров распространения отравляющих веществ в акватории затопления ППОО необходим минимум исходных данных: количество ОВ, глубина затопления, расстояние до береговой линии и параметры подводных течений (скорость, направление).

Из открытых источников (в основном, из Internet) известно, что в СССР в послевоенные годы (после Великой Отечественной войны) проводили затопление трофейного химического оружия как в Балтийском, так и в Белом море. Достоверно известно, что основное боевое отравляющее вещество (БОВ), затопленное в Балтике, - иприт. Это стойкое БОВ кожно-нарывного и общетоксического действия. В серном иприте (дихлордиэтилсульфиде) в присутствии влаги, наряду с гидролизом, происходит образование димеров и более сложных продуктов. Один из обычных продуктов этой смеси вдвое, а другой (полуторный иприт, так называемый, агент Q) - впятеро токсичнее самого иприта. Очень плохо гидролизуется. Способен к кумулированию. Ферментный яд. Обладает канцерогенным и мутагенным действием. Противоядий нет [2].

Одно из соединений, образующееся в результате гидролизации - тиодигликоль - является сильным токсикантом, хорошо растворим в воде, и характеризуется значительной скоростью миграции в объектах окружающей среды.

Азотистые иприты при взаимодействии с водой образуют промежуточные вещества, не уступающие по токсичности исходным.

Иприт может сохранять свои токсические свойства несколько десятилетий.

Известно [2], что в Балтийском море химическое оружие доставлялось в следующие выбранные районы затопления с глубинами 100 - 105 м:

в районе Борнхольмской впадины;

район в 65 - 70 милях юго-западнее Лиепаи (56°13', 18°54'), где было затоплено 0,958 тыс. т ОВ (примерно 5 тыс. т боеприпасов);

в районе в 14 милях к востоку от о. Христиансе (недалеко от о. Борнхольм, 55°20', 15°37'), где было затоплено 11,077 тыс. т ОВ (около 30 тыс. т боеприпасов).

Для проведения расчетов можно допустить, что комплексное захоронение боеприпасов БП-2 содержит химические авиационные бомбы типа ХАБ-500 ДД, которые начинялись ипритно-люизитными смесями [3]. Оснащали авиабомбы ХАБ-500 разрывными зарядами летнего и зимнего типа. Последний был более мощным и увеличенным на 1 шашку. Следовательно, принимаем количество ВВ в бомбе равной m = 2 кг в тротиловом эквиваленте. Количество ипритно-люизитной смеси в авиабомбе для расчетов примем равным 100 кг, согласно [3]. Количество авиабомб ФАБ-500 примем равным 2000 шт. Глубина захоронения определяется как среднее между значениями глубин, указанных в Реестре ППОО и равно 225 м.

Ввиду того, что на ППОО присутствует как тротил, так и ипритно-люизитная смесь, целесообразно рассматривать действие каждого ОВ отдельно, в соответствии с подразделом 6.4 Методических рекомендаций.

Исходя из приведенной выше информации, можно предположить возможность реализации следующего опасного сценария развития ситуации на анализируемом ППОО. В результате инициирующего явления произошел взрыв всей массы ВВ в составе авиабомб ХАБ-500 на комплексном захоронении в Белом море (район N 120 стр. 60 Реестра ППОО, 2019 г.) и распространение ударной волны в акватории с дальнейшим высвобождением ипритно-люизитной смеси и распространением химических веществ. Примем последовательность событий как Сценарий-1 и следующий за ним - Сценарий-2. Дальнейшие расчеты будут производиться исходя из допущения, что Сценарий-2 является только следствием Сценария-1, но один сценарий никак не влияет на другой, и рассматриваются последовательно и независимо друг от друга.

Сценарий-1

Взрыв всего ВВ на ППОО с распространением ударной волны от взрыва и воздействие на человека, суда и объекты инфраструктуры.

Сценарий-2

В качестве наиболее опасного сценария рассмотрим залповый выброс ОВ ППОО при условии полного разрушения его ЗО в результате мгновенного взрыва всего количества ВВ на рассматриваемом ППОО и распространение ОВ по акватории размещения ППОО.

Этап: Оценка опасности ППОО

На этапе оценки опасности будем рассматривать каждый сценарий отдельно при условии, что сценарий-2 происходит после реализации сценария-1.

Оценка опасности по сценарию 1

Объектами воздействия определяются люди, находящиеся в воде, а также суда и объекты инфраструктуры, находящиеся в воде. Расстояние до ближайшего берега от места затопления (согласно Реестру ППОО) составляет 60 км. Расстояние до ближайшего объекта инфраструктуры - населенный пункт Рабочеостровск 107 км.

В качестве критерия возникновения ЧС в результате взрыва в акватории принимаем показатели, характеризующие смертельные поражения людей, причинение ущерба здоровью, а также разрушение и повреждение конструкций и судов.

В качестве показателей поражения человека, согласно подразделу 9.2 Методических рекомендаций, принимаем давление во фронте ударной волны - для смертельного поражения, и - для нанесения вреда здоровью.

Для проведения оценки опасности анализируемого ППОО занесем исходные данные для проведения расчетов в таблицу 1.

Таблица 1. Исходные данные для расчетов

Рассчитаем зоны действия поражающих факторов для Сценария-1

По формуле (22) раздела 9 Методических рекомендаций рассчитаем избыточное давление во фронте ударной волны подводного взрыва на расстоянии r₁ = 60000 м (до ближайшего берега):

Согласно данным таблицы 9.4 раздела 9 Методики такие избыточные давления не опасны для здоровья человека, находящегося в воде .

Без расчетов становится ясно, что ударная волна от взрыва затухнет до достижения населенного пункта Рабочеостровск.

Аналогично рассчитаем зоны действия избыточного давления во фронте ударной волны для нанесения вреда здоровью и смерти человека ( - для смертельного поражения, для нанесения вреда здоровью, соответственно).

Для радиус воздействия поражающего фактора ударной волны будет равен 374 метров. Для радиус воздействия поражающего фактора ударной волны будет равен 2870 метров.

Рассчитаем по выражениям таблицы 9.6 раздела 9 Методических рекомендаций размер повреждений судов при донном взрыве затопленных ВВ.

Повреждения днищ судов возможны следующие:

вмятины и водотечность первого днища на расстоянии от ВВ до 76,68 м;

водотечность борта на расстоянии от ВВ до 34.5 м.

Из расчетов зон поражения от ударной волны становится ясно, что при глубине залегания в суда не получат значительных повреждений.

Оценка опасности по сценарию 2

В качестве объекта воздействия определяем акваторию размещения ППОО и акваторию Белого моря, в границах которой происходит распространение иприта. Акватория Белого моря является Западно-Сибирским рыбопромысловым бассейном и наступление опасного сценария может повлечь за собой ущерб рыбопромысловой отрасли.

Критерием воздействия ОВ является превышение ПДК в соответствии с таблицей 2-1 приложения 2 к Методическим рекомендациям. Необходимо рассчитать зоны с превышением ПДК в 5 раз (5 ПДК и в 50 раз (50 ПДК) для разового превышения.

Значение ПДК, согласно ГН 2.1.5.2561-09, 2,2-дихлордиэтилсульфида (иприта) и ипритно-люизитной смеси в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования районов размещения объектов хранения и уничтожения химического оружия составляет 2 x 10^-7 кг/м³.

При наличии течений оценку параметров процесса распространения ОВ из ППОО при залповом выбросе необходимо проводить по выражениям 15 - 17 подраздела 8.5 Методических рекомендаций для условий распространения иприта из химических авиабомб, лишенных своих ЗО в условиях наличия течений.

При распространении иприта в воде происходит его гидролиз, в результате образуется хорошо растворимый тиодигликоль, характеризующийся значительной скоростью миграции. Коэффициент диффузии данного вещества в морской воде согласно результатам исследований, приведенным в работе [4] на странице 93 в таблице 2.1, значения горизонтальных коэффициентов диффузии по данным опытов в Балтийском море составляют D_х = 2.68 м²/с; вертикальной - D_у = 0.106 м²/с.

Скорость подводного течения в районе затопления ППОО составляет от 0.2 до 0.6 уз. (0.1 - 0.3 м/с).

Для оценки площади поверхности раздела сред (S_пi в законе А. Фика), через которую осуществляется диффузионный массоперенос, оценим общий объем иприта в захоронении из массы (2 x 10⁵ кг) и плотности иприта, равной 1280 кг/м³.

.

Затем рассчитаем радиус сферы, в которой размещен иприт.

Площадь поверхности иприта вычислим из объема сферы:

, выразим радиус: .

Далее найдем площадь поверхности сферы: .

Для проведения оценки опасности анализируемого ППОО занесем исходные данные для расчетов в таблицу 2.

Таблица 2. Исходные данные для расчета распространения ОХВ

В соответствии с подразделом 8.5 Методических рекомендаций рассчитаем расстояние, на которое иприт распространится по акватории при условии залпового его выброса из химических авиабомб и распространения с течением, и при условии, что удельная концентрация в месте нахождения контейнеров снизится до значений ПДК для иприта в воде.

Площадь дна акватории, загрязненной j-ым опасным веществом из i-ого ППОО, составляет величину:

Значение t_к - времени установления концентрации j-ого вещества в размере ПДК_j в месте расположения аварийного i-ого ППОО можно представить следующим образом:

Аналогично рассчитаем площадь зон, максимальное расстояние и время, в течение которого иприт распространятся по акватории при залповом выбросе и при условии, что концентрация в месте нахождения ППОО снизится с течением времени до значений 5 ПДК и 50 ПДК в морской воде соответственно. Результаты расчета представим в таблице 3.

Таблица 3. Результаты расчета параметров зон заражения с превышением ПДК иприта при залповом выбросе

Нанесем рассчитанные зоны превышения ПДК на схему без привязки к местности. Результаты представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Изображение расчетных зон распространения иприта

На рисунке 1 представлены зоны заражения ипритом акватории Белого моря в районе комплексного захоронения боеприпасов БП-2. Для 50-кратного превышения ПДК (красный) - 36 км, для 5-кратного превышения ПДК (фиолетовый) - 16,9 км и в момент достижения концентрации значений ПДК в воде (зеленый) - 62,5 км.

Зоны действия поражающих факторов ударной волны от взрыва на схему не наносились, так как не достигают поверхности моря.

Этап: Установление опасности ППОО

Расчеты показывают, что действие ударной волны от взрыва ВВ, содержащихся в химических авиабомбах, не представляет опасность для судов ввиду большой глубины нахождения ППОО. Ударная волна значительно ослабнет до момента достижения поверхности воды и сможет нанести только ущерб человеку, находящемуся в воде, однако в открытом море это крайне маловероятный случай.

Что касается распространения заражения, можно сделать вывод, что зона, в которой превышение ПДК достигает 5-кратного значения, не пересекается с зоной активной деятельности человека в рассматриваемой акватории и каких-либо объектов морской инфраструктуры.

Оценка масштабов ЧС

Зоной ЧС можно считать зоны превышения ПДК в 5 и в 50 раз в течение 33,8 и 15,7 часа, соответственно. Эти зоны не пересекаются с зонами хозяйственной деятельности человека. Масштаб ЧС неизвестен, так как нельзя установить количество пострадавшего населения.

Список используемых источников

1. URL:http://barenzevo.arktikfish.com/index.php/karty-belogo-morya/336-karta-techenij

2. https://forums.vif2.ru/showthread.php?t=2620

3. URL: http://www.russianarms.ru/forum/index.php?topic=5458.0

4. Озмидова Р.В. Диффузия примесей в океане. Ленинград. Гидрометеоиздат. 1986 г.