способ активной коллективной защиты населения от ядовитых или отравляющих веществ

Формула изобретения

Способ активной коллективной защиты населения от ядовитых или отравляющих веществ, заключающийся в уменьшении концентрации ядовитых или отравляющих веществ в приземном слое атмосферы в селитебной зоне до значений, не опасных для жизни людей, путем рассеивания ядовитых или отравляющих веществ в атмосфере с помощью защитной приземной плоской направленной вертикально вверх струйной газовоздушной завесы, расположенной между источником заражения ядовитыми или отравляющими веществами и селитебной зоной и имеющей в плане форму дуги с центром дуги в источнике заражения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам активной коллективной защиты органов дыхания от ядовитых или отравляющих веществ.

В случае аварий на химических производствах, использующих сильнодействующие ядовитые вещества, или аварий при их транспортировке в окружающую среду выливается или выбрасывается значительное количество таких веществ. Образующееся облако паров распространяется в атмосфере на большие расстояния, создавая зону заражения с концентрацией ядовитых веществ в приземном слое атмосферы, опасной для жизни людей. Аналогичная ситуация может сложиться при аварии на объектах по хранению или уничтожению химических отравляющих веществ.

Известен способ активной коллективной защиты населения от ядовитых или отравляющих веществ, заключающийся в эвакуации населения из региона при возникновении угрозы заражения атмосферы ядовитыми или отравляющими веществами (Баратов Г. Ф. , Защита населения в условиях применения атомного, химического и бактериологического оружия, Киев, Государственное медицинское издательство УССР, 1963, с. 208-218).

Недостатком такого способа является то, что не удается обеспечить полное оповещение и эвакуацию населения, что неизбежно приведет к поражению оставшихся людей ядовитыми или отравляющими веществами. Кроме того, в этом случае в регионе прекращается экономическая деятельность населения.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в предотвращении поражения людей ядовитыми или отравляющими веществами и предотвращении прекращения экономической деятельности населения в регионе в случае вылива или выброса ядовитых или отравляющих веществ вблизи силитебной зоны.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе уменьшают концентрацию ядовитых или отравляющих веществ в приземном слое атмосферы в селитебной зоне до значений, не опасных для жизни людей, путем рассеивания ядовитых или отравляющих веществ в атмосфере с помощью защитной приземной плоской направленной вертикально вверх струйной газовоздушной завесы, расположенной между источником заражения ядовитыми или отравляющими веществами и селитебной зоной и имеющей в плане форму дуги с центром дуги в источнике заражения.

Пример 1.

В источнике заражения, отстоящем на расстоянии 4 км от населенного пункта, вследствие аварии произошел вылив 70 тонн концентрированной соляной кислоты, которая разлилась свободно по подстилающей поверхности слоем толщиной 0,05 м. Метеорологические условия: температура воздуха 20^oC; ветер скоростью 3 м/с направлен от источника заражения в сторону населенного пункта; степень вертикальной устойчивости атмосферы - изотермия. Соляная кислота разлилась в виде квадратного пятна со стороной квадрата 34 м и площадью пятна 1156 м².

Расчеты глубины зоны заражения выполнены по методике прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях на химически опасных объектах и транспорте, Ленинград. Гидрометеоиздат, 1991. Глубина зоны заражения составляет Г = 4,9 км. Время действия источника испарения кислоты 1,71 час. Скорость испарения хлористого водорода 4207 г/с. Поскольку расстояние от источника заражения до населенного пункта, равное 4 км, меньше глубины зоны заражения Г = 4,9 км, то населенный пункт попадает в зону заражения. Скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха для данных метеоусловий составляет 18 км/час, в результате чего фронт облака достигает населенного пункта через 13,3 мин после аварии. За такое малое время практически невозможно обеспечить оповещение и эвакуацию жителей населенного пункта, что неизбежно приведет к поражению людей хлористым водородом.

Методика позволяет ответить на вопрос: попадает или нет населенный пункт в зону заражения при данных условиях. Определить изменение концентрации ядовитых или отравляющих веществ в приземном слое атмосферы вдоль пути распространения облака позволяет методика ОНД-86. На чертеже кривой 1 изображено распределение концентрации хлористого водорода С₁ в приземном слое атмосферы вдоль пути центральной части облака. Расстояние Х отсчитывается от источника заражения. Расчет рассеивания выполнен с помощью универсальной программы расчета загрязнения атмосферы "Эколог", версия 2.20, реализующей основные зависимости методики (см. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий, Ленинград, Гидрометеоиздат, 1987).

Исходные данные: источник заражения - квадратное пятно со стороной квадрата 34 м и выбросом хлористого водорода 4207 г/с; температуре воздуха 20^oC; изотермия; скорость ветра 3 м/с, и направлен он от источника заражения к населенному пункту, т. е. те же условия, что и при расчете по методике прогнозирования.

Концентрация хлористого водорода на чертеже выражена в относительных единицах - в долях его предельно допустимой концентрации (ПДК), причем ПДК = 0,2 мг/м³. Отметим некоторые результаты: на передней границе населенного пункта (X = 4 км) относительная концентрация составляет 216 единиц, а в окончании зоны заражения (X = 4,9 км) относительная концентрация равна 130.

Пример 2.

На расстоянии 100 м от источника заражения в направлении населенного пункта сразу после аварии введена в действие защитная приземная плоская направленная вертикально вверх струйная газовоздушная завеса шириной 100 м и высотой 50 м. Она обеспечивает подъем нижней части распространяющегося от источника заражения облака хлористого водорода на высоту 50 м. В этом случае считаем, что последующее рассеивание хлористого водорода происходит от эквивалентного линейного источника длиной 100 м, высотой 50 м, расположенного на расстоянии 100 м от места аварии по ветру в направлении населенного пункта. Остальные условия те же, что и в примере 1: выброс хлористого водорода 4207 г/с, скорость ветра 3 м/с, изотермия, температура воздуха 20^oC. Распределение концентрации хлористого водорода C₂ в приземном слое атмосферы вдоль пути центральной части облака изображено кривой 2 на чертеже. Дополнительно кривой 3 изображено отношение С₁/C₂ концентраций в приземном слое вдоль пути центральной части облака для примеров 1 и 2. Зависимость 3 отчетливо иллюстрирует, что защитная газовоздушная завеса существенно (более чем в 10 раз) уменьшает концентрацию хлористого водорода в приземном слое атмосферы вдоль пути центральной части облака. Эффективность действия газовоздушной завесы особенно велика на малых расстояниях от завесы. С увеличением расстояния эффективность завесы снижается, но для рассмотренного варианта в пределах населенного пункта, отстоящего от источника заражения на 4 км, газовоздушная завеса снижает концентрацию хлористого водорода в приземном слое атмосферы в 10-11 раз и, тем самым, доводит ее до значений, не опасных для жизни людей. При этом после газовоздушной завесы вообще отсутствует зона заражения хлористым водородом с концентрацией более 130 единиц, соответствующей окончанию зоны заражения в примере 1.

Рассеивающее воздействие защитная газовоздушная завеса оказывает на любые ядовитые или отравляющие вещества, поскольку характер и количественные закономерности рассеивания газовых и паровых примесей в атмосфере не зависят от вида вещества.

Защитная приземная плоская направленная вертикально вверх струйная газовоздушная завеса вызывает за счет сил вязкостного трения подъем прилегающих с обеих сторон к завесе слоев воздуха от поверхности вверх на высоту, равную высоте завесы. Двигающееся по ветру от источника заражения облако ядовитых или отравляющих веществ при приближении к защитной газовоздушной завесе изменяет свою траекторию так, что приземная часть облака поднимается на высоту газовоздушной завесы. Более высокие части облака поднимаются на еще большую высоту. Поскольку подъем воздуха газовоздушной завесой осуществляется и с ее подветренной стороны, то после завесы облако ядовитых или отравляющих веществ не опускается к поверхности, а рассеивается в атмосфере. При этом концентрация ядовитых или отравляющих веществ в приземном слое по пути движения облака будет значительно ниже, чем без его подъема газовоздушной завесой. Эффективность защитной газовоздушной завесы по снижению концентрации ядовитых или отравляющих веществ в приземном слое, в основном, зависит от высоты завесы, ее расстояния от источника заражения, метеоусловий и не зависит от вида ядовитых или отравляющих веществ.

Таким образом, применение защитной приземной плоской направленной вертикально вверх струйной газовоздушной завесы является принципиально новым средством активной коллективной защиты населения от ядовитых или отравляющих веществ, позволяющим предотвратить заражение приземного слоя атмосферы селитебной зоны этими веществами в концентрациях, опасных для жизни людей.