Семенов А.Ю.
Белов Н.Н.
Квашнин Д.Г.
Зыков А.П.
Борно О. И.
Чуркин А. А.
Илюшин Д. Б.
(ООО «ИКЦ «Экспертриск»)
ВЫБРОСЫ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ. ПРАКТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТОКСОДОЗ ПРИ ПРОГНОЗИРОВАНИИ ЗОН ПОРАЖЕНИЯ ДЛЯ ЛЮДЕЙ С ЦЕЛЬЮ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Отмечена необходимость получения информации о смертельной и пороговой токсодозах токсичных веществ при проведении расчетов зон аварийного распространения этих веществ в атмосфере при оценке риска аварий на опасных производственных объектах в соответствии с действующим Руководством по безопасности. Даны рекомендации по определению смертельной и пороговой токсодоз при ингаляционном воздействии, учитывающие относительную видовую чувствительность животных, в том числе и людей, к воздействию токсичных веществ. Отмечено, что представленный подход позволяет получить значения токсодоз вещества в случае отсутствия справочной информации о данном веществе в Руководстве по безопасности.
Ключевые слова: промышленная безопасность, расчет зон распространения опасных веществ в атмосфере, токсодоза.
EMISSIONS OF TOXIC SUBSTANCES ON HAZARDOUS PRODUCTION FACILITIES.
PRACTICAL APPROACH TO DEFINITION TOXIC DOSES WHEN FORECASTING ZONES OF DEFEAT FOR PEOPLE FOR THE PURPOSE OF ENSURING INDUSTRIAL SAFETY
There was a need for information about the fatal threshold toxic doses and toxic substances in the calculations of zones of emergency distribution of these substances in the atmosphere in the assessment of the risk of accidents at hazardous production facilities in accordance with the Guidelines on safety. The recommendations for the definition and the threshold lethal toxic doses inhalation, taking into account the sensitivity of the types of animals, including humans, to the effects of toxic substances. It is noted that the presented approach yields values toxic doses substance in the absence of background information on this matter in the Safety Manual.
Keywords: industrial safety, calculation zones spread of dangerous substances in the atmosphere, toxic dose.
Приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору России от 20.04.2015 г. № 158 утверждено Руководство по безопасности «Методика моделирования распространения аварийных выбросов опасных веществ» [1].
Руководство содержит рекомендации к расчетам зон аварийного распространения опасных веществ (ОВ) в атмосфере при оценке риска аварий для обеспечения требований промышленной безопасности при проектировании, строительстве, капитальном ремонте, техническом перевооружении, реконструкции, эксплуатации, консервации и ликвидации опасных производственных объектов, на которых возможны случаи выброса ОВ в атмосферу.
В состав исходных данных для проведения расчетов в соответствии с Руководством [1] входят характеристики опасных веществ. Применительно к токсичным веществам одни из важнейших для проведения расчетов характеристик вещества - его пороговая и смертельная токсодозы.
А что такое токсодоза? Согласно [2], количество вещества, попавшее во внутренние среды организма и вызвавшее токсический эффект, называется токсической дозой.
Для характеристики токсичности веществ, действующих в виде пара, газа или аэрозоля, часто используют величину, обозначаемую как токсодоза. Эта величина учитывает не только содержание токсиканта в воздухе (токсическую концентрацию), но и время пребывания человека в зараженной атмосфере.
Руководством [1] предусмотрено оценивать два уровня эффектов, развивающихся при действии ОВ на организм:
- смертельный; характеризуется величиной летальной дозы - LC. Под среднесмертель-ной дозой понимают то количество ОВ, которое вызывает гибель в 50% случаев [2]. Эту дозу обозначают как LCt50;
- пороговый; характеризуется дозой, вызывающей поражение не более чем в 10% случаев или достоверные изменения со стороны определенного органа или системы, выходящие за пределы физиологических колебаний - PC [2].
В таблице 7-1 Приложения 7 Руководства [1] приведены справочные данные по свойствам веществ, в том числе о пороговой токсодозе и смертельной токсодозе.
В результате проведения расчета для токсичных веществ в соответствии с Руководством [1] определяют поле токсодозы, а также распределение максимальной токсодозы, достигаемой на заданном расстоянии от места выброса.
Сравнением с пороговыми и смертельными токсодозами определяются расстояния, соответствующие смертельному поражению и пороговому воздействию.
При этом возникает вопрос: как осуществить расчет для токсичного вещества, отсутствующего в таблице 7-1 Приложения 7 Руководства [1]?
Информация о токсичности веществ приводится в Паспортах безопасности на химическую продукцию (вещество). Паспорта безопасности химической продукции разрабатываются и регистрируются в соответствии с требованиями ГОСТ 30333-2007 [3].
В паспортах безопасности, как правило, приводятся номера веществ в реестре CAS (Chemical Abstracts Service). Данный номер применяется для идентификации индивидуальных химических веществ во всем мире.
Таким образом, зная наименование вещества или его CAS номер, с помощью сети «Internet» можно найти паспорт безопасности практически на любое имеющееся токсичное вещество.
Необходимо отметить, что информация о токсичности в паспортах безопасности (особенно в зарубежных аналогах) зачастую приводится в единицах измерения - миллионная доля (ppm) со временем экспозиции отличным от одной минуты (30 мин., 2 часа, 4 часа и др.) и приводится для животных: крыса, собака, кошка, морская свинка и т. д.
Для перевода имеющихся величин пороговых и смертельных токсодоз в величины предусмотренные Руководством [1] - мг*мин/л воспользуемся следующим:
Концентрация вещества в мг/л связана с концентрацией в ppm соотношением [4]:
где, Смг/л - концентрация вещества, мг/л;
Сррт - концентрация вещества, ррт; . 0/-1 1 - температура воздуха, С;
М - молекулярная масса вещества, кг/кмоль;
Р - давление воздуха, мм рт. ст.
На взгляд авторов для перевода времени экспозиции в требуемые величины целесообразно использовать выражение для определения токсодозы, предложенное немецким химиком Ф. Габером в начале XX века [2]:
= С* 1=00^, (2)
где W - токсодоза;
С - концентрация вещества в окружающем воздухе; 1 - время действия вещества.
При расчете токсодозы по формуле (2) допускается, что одинаковый эффект наблюдается при кратковременном действии токсиканта в высокой концентрации и продолжительной аппликации малых концентраций вещества. Т.е., например, для перевода токсодозы с временем экспозиции 1 час в токсодозу с временем экспозиции 1 мин достаточно первую умножить на 60.
Относительная видовая чувствительность животных (в том числе и людей) к воздействию токсичных веществ выяснена далеко не полно [5]. При ингаляционном воздействии токсиканта, в большинстве случаев, это объясняется разным отношением объема дыхания к весу тела. Одним из критериев для оценки сравнительной токсичности веществ являются концентрации токсичных веществ, пересчитанные в дозы по формуле Флюри [6]:
Динг=(Сингх1*У)^ (3)
где, Динг - доза вещества, поступающая в организм ингаляционно, мг/кг; Синг -концентрация в воздухе (ингаляционная), мг/м3; 1 - время экспозиции, мин;
V - объем дыхания животного за одну минуту, м3/мин; g - масса лабораторного животного, кг
В формуле (3) величины Синг и 1 не зависят от видовой чувствительности животных. А произведение Сингх1 является токсодозой по Габеру.
Т.о. если известно значение токсодозы для животного ^жив), то можно оценить приблизительную ожидаемую токсодозу для человека ^чел) из выражения:
^^чел= Wжив хVжив * gчел/(gжив хVчел) (4)
Сравнительная видовая характеристика некоторых физиологических показателей и характеристик органов дыхания приведены в [5], [7]. Ниже в таблице 1 приведены данные по массе и объему дыхания для человека и некоторых животных.
Таблица 1
Показатель Человек Кошка Кролик Морская свинка Крыса Мышь
Вес тела, кг 70 3,0 2,5 0,4 0,2 0,02
Легочная вентиляция, м3/мин 8,732 1,0 0,6 0,155 0,073 0,025
Из данных в таблице 1 формулу (4) можно преобразовать в выражение:
^^чел=8,01* WживXVжив/ gжив (5)
Т.е. поставленная задача по переводу имеющихся величин токсодоз для животных в токсодозы для людей сводится к решению уравнения с одним неизвестным ^чел ).
Токсичность является одной из важнейших характеристик опасных веществ, определяющая их способность вызывать нежелательные изменения в организме, которые приводят к потере работоспособности человека или его гибели. Принятое Руководство [1] содержит методику осуществляющую единый подход к расчетам зон аварийного распространения опас-
ных веществ в атмосфере, что способствует обеспечению требований промышленной безопасности на опасных производственных объектах, на которых возможны случаи выброса ОВ в атмосферу. Представленный в статье подход позволяет получить значения по пороговой и смертельной токсодозе вещества - исходных данных для расчета по методике представленной в Руководстве [1] и может быть применим на практике в случае отсутствия справочных данных по этому веществу в таблице 7-1 Приложения 7 Руководства [1].
ЛИТЕРАТУРА
1. Руководство по безопасности «Методика моделирования распространения аварийных выбросов опасных веществ», утв. приказом Ростехнадзора от 20.04.2015 г. № 158 URL: http://www.gosnadzor.ru/public/discussion/acts/Приложение002.doc.
2. Военная токсикология и токсикология экстремальных ситуаций: Учебник /А.А. Бова, С.С. Горохов. — Мн.: БГМУ, 2005. — 662 с.
3. ГОСТ 30333-2007. Паспорт безопасности химической продукции. Общие требования. -Введ. 01.01.2009. - М.: Стандартинформ, 2008.
4. Методика оценки рисков чрезвычайных ситуаций и нормативы приемлемого риска чрезвычайных ситуаций (Руководство по оценке рисков чрезвычайных ситуаций техногенного характера, в том числе при эксплуатации критически важных объектов Российской Федерации)// Проблемы анализа риска. - 2007. - № 4. - С. 368-404.
5. Методы определения токсичности и опасности химических веществ (токсикометрия). Под ред. И.В. С
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.