«В.В. Меньшиков, А.А. Швыряев ОПАСНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ И ТЕХНОГЕННЫЙ РИСК Учебное пособие к лекционному курсу Техногенные системы и экологический риск УДК 622.276/279 Меньшиков В.В., Швыряев А.А. Опасные химические ...»

Химический факультет

В.В. Меньшиков, А.А. Швыряев

ОПАСНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

И ТЕХНОГЕННЫЙ РИСК

Учебное пособие к лекционному курсу

«Техногенные системы и экологический риск»

УДК 622.276/279

Меньшиков В.В., Швыряев А.А.

Опасные химические объекты и техногенный риск: Учебное

пособие. - М.: Изд-во Химия, фак. Моск. ун-та, 2003. - 254 с.

Рецензенты:

Кафедра химической и техногенной экологии Международного Независимого Эколого-Полтитологического Университета (зав. кафедрой профессор, д.х.н. Богдановский Г.А.);

профессор, д.х.н., акад. РАЕН Петросян B.C..

Учебное пособие подготовлено преподавателями химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности 011000 - «Химия» и направлению 51100 - Экология и природопользование для государственных университетов.

Рассматривается роль техногенных систем (на примере опасных химических объектов) в проблеме безопасного развития общества. Системно рассмотрены характеристики опасностей, проблемы риска технологий, приводятся алгоритмы количественной оценки техногенного и экологического риска на основе современной методологии оценки различных опасностей, анализа и управления риском.

Содержание пособия ориентировано на получение и последующее применение студентами ключевых представлений и методологических подходов, направленных на решение проблем обеспечения безопасного и устойчивого взаимодействия человека с природной средой.

Для студентов старших курсов и магистрантов университетов, слушающих курсы по экологии и обеспечению безопасности технических систем, а также для специалистов, занимающихся вопросами обеспечения безопасности производств.

The manual is written by the teachers of chemical department of Lomonosov Moscow State University according to the State educational standard of higher vocational education for specialization 510500 - "Chemistry" and direction 51100 - "Ecology and using of natural resources" for state universities.

The role of technogenic systems (by example of chemically dangerous objects) in a framework of problem of safe development of society has been considered. The characteristics of dangers and problems of technological risk have been analyzed systematically. Algorithms for quantitative estimation of technogenic and ecological risk have been shown on the basis of modern methodology of various dangers estimation, analysis and management of risk.

The contents of the manual is focused on learning and subsequent application by students of key conceptions and methodological approaches in order to allow them to solve the problems of maintenance of safe and steady interaction between a man and environment.

The manual has been meant for seniors and undergraduate students of universities learning sciences on environment safety and safety of technical systems, as well as for the experts engaged in issues of productions safety.

© В.В. Меньшиков, А.А. Швыряев, © Химич. факультет МГУ им. М.В. Ломоносова,

ОГЛАВЛЕНИЕ

прндасловш..............._ ВВЕДЕНИЕ

1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АНАЛИЗА

АВАРИЙНОГО РИСКА

1.1 Общие аспекты

1.2. Химическая опасность, химически опасные объекты и обеспечение безопасности

1.3. Техногенные аварии и катастрофы на объектах с химическими технологиями, их классификация и возможные последствия

7.4. Этапы оценки последствий техногенных аварий

Литература к Введению и разделу 1

Вопросы и задачи к разделу 1

2. ПРИРОДА И ХАРАКТЕРИСТИКА ОПАСНОСТЕЙ В

ТЕХНОСФЕРЕ

2.7 Техносфера. Техническая система. Промышленная безопасность

2.2. Принципы, факторы и причины усиления техногенной опасности

2.3. Определение опасности

2.4. Аксиомы о потенциальной опасности технических систем.. 2.5. Классификация и систематизация опасностей

2.6. Идентификация опасностей

Литература к разделу 2

Вопросы и задачи к разделу 2

3. БЕЗОПАСНОСТЬ И РИСК

5.7. Основные положения теории риска

5,2. Оценка риска технологий и управление риском

3.3. Обзор существующих методов оценки риска и безопасности 3.4. Показатели безопасности

Литература к разделу 3

Вопросы и задания к разделу 3

4. ИЗМЕРЕНИЕ, ВЫЧИСЛЕНИЕ И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ

ОЦЕНОК РИСКА

4.1. Оценки риска

4.2. Представление риска

4.3. Выбор оценки риска и формата ее представления

4.4. Вычисление риска

4.5. Неопределенность, чувствительность и важность................ Литература к разделу 4

Вопросы и задачи к разделу 4

5. МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ПОЛЕЙ РИСКОВ И РАСЧЕТА

ПРЯМЫХ И КОСВЕННЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ НЕГАТИВНОГО

ВОЗДЕЙСТВИЯ ИСТОЧНИКОВ ОПАСНОСТИ НА

РАЗЛИЧНЫЕ ГРУППЫ РИСКА. ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ

АЛГОРИТМОВ

5.1. Основные положения методов построения полей потенциального риска

5.2. Методические особенности расчета распространения (рассеивания) выбросов в атмосфере

5.3. Пример прогноза масштабов зон токсикологической опасности. 5.4. Обобщенный алгоритм расчета вероятности гибели людей (риска) при возникновении выбросов токсикантов

5.5. Пути снижения аварийного риска

Литература к разделу 5

Вопросы и задачи к разделу 5

6. УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ,

ПРОМЫШЛЕННОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ

БЕЗОПАСНОСТЬЮ

6.1 Обеспечение промышленной и экологической безопасности...... 6.2 Стратегические риски -цель новой парадигмы управления... ... Литература к разделу 6

Вопросы и задачи к разделу 6

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ............

ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящее время безопасность в природно-техногенной сфере является важнейшей проблемой во всем мире. События последнего времени отчетливо показали человечеству, что научно-технический прогресс несет не только благо. Повышение эффективности и интенсивности хозяйственной деятельности человека неразрывно связано с усилением его воздействия на окружающую среду, повышением новых опасностей и ростом природоютехногенных негативных событий. В обществе возникло нарастающее беспокойство по поводу состояния окружающей среды, неоправданно интенсивного использования природных ресурсов, уменьшения биоразнообразия, растущей аварийности объектов техносферы.

Сегодня становится ясным, что техногенную опасность со стороны нефтеперерабатывающих и нефтехимических объектов следует учитывать при разработке технологий, которые должны отвечать стратегическим требованиям энергетической, экономической и экологической безопасности.

Это вытекает из того, что переработка имеющихся углеводородных ресурсов для нужд энергетики, химической и нефтехимической промышленности России в ближайшие десятилетия останется опасной и перспективной.

Продукты переработки углеводородных систем в процессе их использования оказывают серьезное влияние на качество жизни человека. Так, например, выбросы в атмосферу от автотранспорта сегодня составляют до 80% от общего загрязнения и в значительной степени зависят от качества применяемых топлив.

После ряда аварий в ядерной энергетике и других потенциальных опасных отраслях промышленности было осознано, что бытовавшая ранее «концепция техники безопасности», опирающаяся на принцип «реагировать и выправлять», не отвечает требованиям времени. Так как само общество заботится о снижении ущерба от опасных и вредных производственных факторов путем внедрения соответствующих мер и средств защиты. Такой подход ориентирован на источник опасности, основным методом обеспечения и совершенствования безопасности служит метод проб и ошибок.

Пассивность и сосредоточение внимания лишь на эмпирических данных поставили соответствующих специалистов в положение пожарной команды, лихорадочно реагирующей на кризисные ситуации.

Вот почему выходом из создавшегося положения стала выдвинутая новая «концепция приемлемого риска», в основе которой лежит принцип «предвидеть и предупреждать». Она основывается на знании природы объективно существующих опасностей, закономерностях появления и снижения обусловленного ими ущерба. Система безопасности должна быть ориентирована на объекты, подвергающиеся воздействию, т.е. на человека и окружающую среду, а не на источник.

В подобной постановке проблема требует системного подхода, учета не только инженерных и экономических, но и экологических и социальных факторов.

Для объективного решения проблемы уменьшения тяжести последствии аварий (снижения вероятности реализации поражающего потенциала современных промышленных объектов и рациональной подготовки к действиям в ЧС) необходимо заранее оценивать опасность количественно. При этом, очевидно, методы количественной оценки потенциальной опасности промышленных объектов должны быть, по возможности, чувствительны к организационным и инженерно-техническим мероприятиям по снижению опасности.

Академик В.А. Легасов подчеркивал, что один из многообещающих путей снижения технологического риска - создание качественно новых технологических устройств и технологий с внутренне присущей им безопасностью. При этом подходе в основу проекта производства ложатся требования по обеспечению безопасности, в том числе и на случай производственных аварий.

В то же время любая технология несет определенный риск для окружающей среды и общества, который нельзя игнорировать. Особенно важен тщательный анализ рисков для новых технологий, возникающих не в результате «эволюционного» развития, а в результате качественного скачка в науке и возникновением разрыва между новыми знаниями и предыдущим опытом.

Наука о риске сформировалась в последней четверти закончившегося века, она безусловно будет одной из ведущих в новом столетии. Важнейшая особенность науки о риске - ее междисциплинарный характер с теснейшем взаимодействием естественных и гуманитарных наук.

Главная цель анализа риска состоит в снижении его до приемлемого уровня. Важно принимать во внимание следующие тезисы, учитывающие жесткость регулирования:

1 Любой риск, который можно устранить, не создавая при этом дополнительных или новых рисков, является неприемлемым и должен быть предотвращен или сведен к минимуму риска возникновения чрезвычайной ситуации, а также ее последствий.

2 Если риск устранить нельзя - то его надо оценить и разработать эффективные способы его снижения и контроля. Отсюда следует принципиальный вывод — важнейшим элементом анализа риска оказывается идентификация опасности, где создается концептуальная модель (без четко сформулированной опасности или в ее отсутствие риска нет).

Применительно к чрезвычайным ситуациям в качестве идеализированной цели управления выступает обеспечение управления развития общества при условии его полной безопасности для здоровья и жизни людей. Как и всякий идеал, данная цель принципиально недостижима: определенная степень риска всегда присутствует, однако ее практическая ценность состоит в том, что она (цель) закономерно вытекает из объективной потребности общества к сохранению целостности и динамической устойчивости как биосоциальной системы. В то же время мера продвижения этой системы к идеалу в реальном масштабе времени, равно как и средства их достижения, выбираются обществом, исходя из конкретных экологических, культурно-исторических и социально-экономических условий. Это определяет тип управления.

В настоящее время в России осуществляется переход от регистрации совершившегося факта к осознанию необходимости использования методов анализа опасности для предварительного исследования технических систем и объектов повышенного риска с целью предотвращения аварий. Однако исследования риска как научное направление находится пока лишь в стадии становления, и существующий в стране научный базис анализа риска не адекватен потребностям развития общества.

Анализ должен охватывать все этапы - от создания до «захоронения»

исчерпавшей себя технологии, вплоть до устранения вредных последствий ее использования.

Методология анализа риска нацелена в конечном итоге на лиц, принимающих решения, и служит тем инструментом, который позволяет проводить количественные оценки, обеспечивающие научную поддержку в процессе принятия решения.

В настоящем учебном пособии систематизированы эти методы, а их научное изложение было адаптировано к учебному процессу. Все разделы снабжены контрольными вопросами и в некоторых случаях задачами, самостоятельный контроль позволит студентам более глубоко осмыслить изучаемые проблемы и овладеть дополнительными методами воздействия опасных химических производств. Список литературы, данный к каждому разделу, включает помимо источников, используемых в процессе подготовки пособия, также рекомендуемые для более глубокого и широкого освоения рассматриваемых в данных пособии проблем.

Академик В.А. Легасов был одним из первых в стране, кто еще в 70-е годы поставил вопрос о необходимости подхода к системе знаний о закономерностях в состоянии защищенности человека, населения и окружающей среды от опасностей, обусловленных хозяйственной деятельностью. Все то, что изложено в данной работе - наша попытка осмыслить его пожелания, которые он высказывал в беседах с нами. Эти обсуждения главным образом и позволили нам собрать отдельные методы, подходы, идеи в единое целое.

Предлагаемое учебное пособие написано по материалам курса лекций, предлагающемся студентам старших курсов Химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и экологического факультета Международного Независимого Эколого-Политологического Университета.

Учебное пособие рекомендуется студентам, аспирантам химических и экологических факультетов университетов и может быть полезно специалистам, занимающимся проблемами экологической безопасности.

Представленный в пособии материал во многом базируется на исследованиях, выполненных в рамках научных программ, в связи с этим авторы выражают благодарность всем коллегам, с которыми они работали по этим программам и в первую очередь - зарубежным: Э. Ф. Блоккеру (TNO, Голландия), Р. Селингу (COWI, Дания), В. П. Шестакову (ISTC, Казахстан) и российским ученым: В.А. Акимову, А.А. Быкову, А.Н. Елохину, Б.Н. Порфирьеву, Г.Е. Одишария, B.C. Сафонову и др.

Авторы пособия хотели бы также выразить свою признательность профессорам И.И. Кузьмину, А.Н. Проценко, многократные и длительные научные дискуссии с которыми позволили сформировать содержание работ нашей лаборатории в области промышленной безопасности.

Авторы благодарят сотрудников лаборатории безопасности химических производств за плодотворное сотрудничество. Особенно м.н.с. Захарову Т.В. и м.н.с Малыгина В.В., подготовивших верстку настоящей работы, а также руководство кафедры всемерно поддерживающее работы в области оценки и управления риском.

Учебное пособие, безусловно, не свободно от недостатков. Авторы будут благодарны всем, кто сочтет необходимым прислать свои отзывы, критические замечания или предложения к сотрудничеству в этом направлении.

ВВЕДЕНИЕ

Развитие систем топливной энергетики и объектов химической технологии связано с увеличением масштабов добычи и переработки нефти, газа и конденсата, со значительным возрастанием единичных мощностей установок и аппаратов, а также с усложнением самих технологических процессов и режимов управления производством. Как следствие, наряду с развитием научно-технического прогресса в промышленности имеет место устойчивая тенденция роста числа аварий со все более тяжелыми экологическими, экономическими и социальными последствиями. Безопасность, таким образом, выдвигается в число основных характеристик промышленных объектов. Это особо подчеркивается в принятых Правительством Федеральных целевых научно-технических программах "Экологическая безопасность России", "Химическая безопасность России", в которых поставлена задача безотлагательного решения широкого круга вопросов, связанных с технологической и экологической безопасностью энергетики и химии, предусмотрена разработка и внедрение "Методических руководств по оценке экологического риска от опасных производств", "Методологии минимизации риска" и ряда других нормативов.

Проблема изучения антропогенного воздействия на окружающую среду является одной из важнейших комплексных задач современности.

Она глобальна по своему характеру и требует междисциплинарных исследований. Практически все важнейшие решения в области научнотехнического прогресса связаны с оценкой воздействия новых технологии на безопасность экосистем и здоровье человека.

Одним из наиболее сложных и запущенных участков работы оказалось определение мер по экологической безопасности, особенно с позиций оценки риска высоких уровней загрязнения, аварий, влекущих много миллиардные потери в народном хозяйстве, увеличивающих заболеваемость и смертность населения. Отсутствие надежного определения критериев экологической безопасности, оценки риска, прежде всего для здоровья людей, сводит на нет многие достижения научно-технического прогресса. В стране сгущается острая нехватка специалистов, способных оценить уровни безопасности при планировании и размещении крупных народнохозяйственных объектов.

Вместе с тем, можно с полной уверенностью утверждать, что оценка антропогенного воздействия нигде в достаточной степени не интегрирована в систему принятия решений и, таким образом, результаты проведения сложнейших натурных и лабораторных экологических исследований не достигают конечного результата.

Химические производства являются одними из наиболее опасных техногенных источников воздействия на человека и объекты природной среды. Опасность химических производств усугубляется при возникновении чрезвычайных ситуаций, связанных и их функционированием. Несмотря на некоторый спад производства в 90-е годы, аварийность на предприятиях химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности остается очень высокой.

К химически опасным объектам относятся не только предприятия химической, нефтехимической, металлургической и других отраслей промышленности, где токсические химические вещества содержатся в сырье, вспомогательных материалах, технологических смесях, продуктах и отходах. Значительные массы сильнодействующих токсических веществ сосредоточены на объектах пищевой, мясомолочной промышленности, в жилищно-коммунальном хозяйстве и т.д. В России и государствах СНГ в настоящее время продолжают эксплуатироваться более 1000 крупных химических объектов с большим количеством ядовитых и взрывоопасных веществ [1].

В 1999 г. предприятия химической промышленности занимали третье место в списке наиболее аварийно опасных производственных объектов. Таким образом, химическая промышленность становится одной из наиболее вероятных источников промышленной техногенной опасности. Поэтому задача предотвращения аварий на опасных химических и нефтехимических производствах, анализ и оценка риска и управление безопасностью химических производств является важнейшей.

Эффективное решение поставленной задачи может быть получено на основе системного подхода к оценке риска и управлению безопасностью химических производств. Базируясь на подходе к решению проблемы обеспечения безопасности человека и окружающей его среды, разработанном академиком В.А. Легасовым [2,3], авторы настоящего учебного пособия развивают методы и алгоритмы системного анализа химических производств как опасных техногенных объектов и источников риска для человека и окружающей среды.

В данном методическом пособии были использованы все ранее известные разработки по данному вопросу, выполненные в России, международный опыт [5,6], особенно последнее издание 3-х томника F.

Lees [4] с учетом уже созданной нормативно-методической базы с области промышленной безопасности в России, а также результаты исследовательских работ лаборатории безопасности химических производств Химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова [7-9].

Предлагаемое издание представляет собой учебное пособие для курса лекций «Техногенные системы и экологический риск», подготовленного авторами для чтения студентам Химического факультета Московского университета в рамках специальности « - Химия» и студентам Международного Независимого ЭкологоПолитологического Университета в рамках направления «51100 Экология и Природопользование».

Основная цель настоящего учебного пособия - содействовать подготовке специалистов в области оценки и снижения техногенного и экологического риска. По мнению авторов, такой специалист должен:

1 владеть методами качественного и количественного оценивания техногенного и экологического риска, приемами анализа всей достоверной информации и сопоставления различных точек зрения в процессе принятия решения;

2 знать закономерности восприятия экологического риска отдельными индивидуумами и социальными группами, устанавливать причины неадекватного восприятия риска;

3 уметь рекомендовать меры по снижению риска, выявлять приоритеты в реализации мероприятий, направленных на 4 знать о мероприятиях и действиях, нацеленных на прогноз аварийного риска и действий в условиях чрезвычайных Перечисленные задачи определили структуру и содержание настоящего учебного пособия.

Авторы будут благодарны за все замечания и предложения, касающиеся пособия и направленные на совершенствование обучения основам экологической и промышленной безопасности.

1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АНАЛИЗА АВАРИЙНОГО

В Советском Союзе в течение длительного периода осуществлялась научно-техническая политика, ориентированная на постоянный рост объемов промышленного производства. При этом ущерб, наносимый техническим прогрессом окружающей природной среде, по существу во внимание не принимался [1].

Такая политика в большой степени определялась развитием человеческой цивилизации в целом, ибо и в развитых странах ученые серьезно озаботились ростом техногенной опасности лишь в 70-е годы истекшего столетия после аварии в г. Севезо (Италия, 1976).

С 1992 г. в России происходит трансформация хозяйственного облика страны, которая сократила темпы промышленного роста, однако лишь в небольшой степени снизила давление техносферы на экосистемы.

Переход к рыночным принципам хозяйствования, появление новых форм и видов собственности, физическое и моральное старение оборудования, резкое ухудшение материально-финансового положения и промышленных предприятий привели к росту числа крупных аварий с тяжелыми социальными и экономическими последствиями. Эти обстоятельства поставили проблему промышленной безопасности в число приоритетных задач государственного управления.

Осознание того, что надежность той или иной технической системы не гарантирует ее безопасности наряду с ростом аварийности объектов техносферы породило принципиально новый подход к оценке уровня опасности технических систем [10-11]. До 60-х г.г. прошлого столетия анализ безопасности основывался преимущественно на эмпирических методах. Появление современной теории безопасности связано с обстоятельствами, описанными ниже.

Начало положили исследования разнообразных аварий, которые возникали и могут иметь место в атомной промышленности [12]. В этих работах были заложены методологические основы анализа риска. Такие логико-вероятностные подходы как метод деревьев отказов и деревьев событий, ранее использовавшиеся в теории надежности; приемы оценки последствий аварий и процедуры вычисления риска, используемые в отчете [12], были взяты в дальнейшем на вооружение в химических отраслях промышленности. В дальнейшем анализ причин и последствий аварии на ядерном реакторе атомной электростанции «Три Майлс Айленд» в штате Пенсильвания США в 1979 году привел к серьезной переоценке методологии оценки опасности технических систем. Это обстоятельство привело к тому, что при национальном научном фонде США была учреждена специальная комиссия по проблемам риска. Новое научное направление получило официальное признание [13].

Коренной поворот в отношении научной общественности нашей страны к проблеме промышленной безопасности произошел в результате Чернобыльской катастрофы, произошедшей 26 апреля 1986 года.

Большая роль по созданию развитой системы промышленной безопасности в СССР принадлежит академику В.А. Легасову. В году им была организована рабочая группа при президенте академии наук СССР по оценке риска и проблемам безопасности с целью выработки концепции безопасности. Была подготовлена и принята Правительством Прохрамма химической безопасности СССР (Постановление СМ СССР №1022).

Таким образом как теория надежности, так и теория аварийного риска, обусловленного объектами техносферы, возникли вследствие обеспокоенности населения и властных структур ростом крупных техногенных катастроф.

С целью преодоления негативных тенденции с аварийностью в промышленности Государственной Думой Российской Федерации июля 1997 г. принят и вступил в силу федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»

№116-ФЗ. Закон определяет правовые, экономические и социальные основы обеспечения безопасности эксплуатации опасных производственных объектов, а также меру административной и уголовной ответственности предприятий и направлен на предупреждение аварий на этих объектах и обеспечение готовности к их локализации и ликвидации.

Статья 14 этого закона однозначно увязывает возможность получения предприятиями лицензий на соответствующий вид деятельности с необходимостью представить в органы государственного надзора и местного самоуправления «Декларацию безопасности промышленного объекта», а также получить положительное экспертное заключение по ней от уполномоченной Госгортехнадзором РФ для этой цели специализированной организации.

Статья 15 этого закона требует от потенциально опасного предприятия заключить с соответствующими компаниями договор страхования социальной и материальной ответственности перед третьими (физическими и юридическими) лицами, которым может быть нанесен ущерб в результате деятельности предприятия.

Следует особо подчеркнуть, что до принятия этого закона ответственность предприятия - собственника опасного промьшшенного объекта перед третьими лицами брало на себя государство.

Центральной задачей декларирования промышленной безопасности является основанное на фактических сведениях, официально заверенных руководителем потенциально опасного производственного объекта, информационное отражение реального состояния промышленной безопасности на объекте, включающее всесторонний объективный анализ характерных опасностей и оценку риска и описание принятых мер технического и организационно-методического характера по предотвращения и локализации аварии.

Наиболее значимым и ответственным разделом декларации является анализ риска, т.е. обоснование частоты возникновения и специфики развития различного рода аварии, а также определение количественных показателей связанных с этим социального, материального и экологического ущербов. Сочетание этих двух категорий: последствий и вероятности (обычно в виде произведения) и образует понятие риска нового количественного критерия оценки безопасности, позволяющего получить универсальную шкалу для сравнения опасностей различного происхождения.

Обычно риск аварии исчисляется в единицах ущерба, отнесенных ко времени. Определяющее соотношение для прогнозирования оценок аварийного риска может быть представлено в виде:

Суммирование производится по всей совокупности аварийных процессов, которые могут иметь место на объекте.

Из приведенного соотношения следует, что прогноз уровня аварийной опасности связан с частотным анализом возможных аварийных процессов и с прогнозом ущерба при потенциальных авариях.

В отличие от других подходов оценки безопасности производственной деятельности методология риска позволяет в рамках системного анализа:

1 исследовать причинно-следственный механизм (логику) возникновения различных аварий и спрогнозировать их 2 учесть влияние технологических, метеорологических, региональных и целого ряда других особенностей на характер и масштабы последствий от аварий;

3 оптимизировать управленческие решения по повышению безопасности объекта в условиях ограниченных средств.

Проще говоря, она дает возможность реализовать принцип «предвидеть и предупреждать» вместо традиционного «реагировать и исправлять» [10,14].

Следует подчеркнуть, что методология «риск-анализа» получила за рубежом самое широкое развитие и уже около 30 лет рассматривается как один из наиболее эффективных инструментов административноправового управления безопасностью в промышленности с детально разработанной методической базой, являющей собой, однако, ревниво оберегаемое «ноу-хау». По этой причине в России до недавнего времени были известны лишь отдельные положения этой методологии при отсутствии единого методического комплекса, включающего взаимосвязанные процедуры расчета всех составляющих риска для типовых объектов конкретных отраслей промышленности.

Общепринятыми характеристиками уровня опасности в мире являются оценки риска. Они позволяют провести количественный анализ уровня опасности относительно конкретных реципиентов риска [11,15].

Анализ оценок риска позволяет дифференцировать опасные техногенные объекты в первую очередь по угрозе, которую они представляют для человека и для окружающей природной среды, и даёт возможность провести дифференциацию территорий по уровню потенциальной опасности. В терминах оценок риска выражаются критерии безопасности.

Второй аспект понятия «опасность, порождаемая объектом»

связан с восприятием опасности реципиентом риска. Человек как реципиент риска воспринимает уровень опасности, «навязанный» ему обстоятельствами, иначе, чем уровень опасности, принимаемый им добровольно. Так, человек согласен мириться с высоким уровнем опасности, связанным, например, с поездкой в автомобиле по оживленной магистрали, но не согласен мириться со значительно меньшим уровнем опасности, связанным с близлежащим промышленным объектом. Далее, можно ожидать, что рабочие и служащие, работающие на промышленном объекте и получающие зарплату, будут согласны мириться с его достаточно высокой степенью опасности в отличии от населения, проживающего в районе этого промышленного объекта. Следовательно, полагаться на оценки, основанные на восприятии опасности тем или иным человеком нельзя.

Но необходимо учитывать, что уровень опасности от иного объекта всегда будет восприниматься населением «острее», чем уровень опасности, добровольно принимаемый человеком (даже, если первый менее значителен). В данной работе мы ограничимся рассмотрением только первого аспекта понятия «опасность, порождаемая объектом».

Разнообразию проявлений опасности соответствует разнообразие оценок риска, что нашло отражение в классификации оценок. В зависимости от режима функционирования исследуемого промышленного объекта выделяют оценки риска, связанные со штатным режимом функционирования объекта, и оценки риска, характеризующие последствия аварии на объекте. Последние называются оценками аварийного риска. Эти два вида риска иногда называют реальным и потенциальным риском соответственно [7].

Выделение оценок аварийного риска в отдельную категорию, в общем случае, носит условный характер и отражает количественную сторону. Обычно уровень аварийной опасности существенно выше уровня опасности от объекта, функционирующего в штатном режиме, когда ожидаемые воздействия на состояние здоровья человека, на состояние окружающей природной среды незначительны. В этой связи, оценки аварийного риска, как правило, характеризуют верхнюю границу уровня опасности, порождаемой промышленным объектом.

Оценки риска могут быть классифицированы по признаку: кто или что воспринимает опасность, то есть является реципиентом риска. Так можно выделить оценки риска относительно состояния здоровья человека, оценки риска относительно состояния окружающей природной среды и т.д.

И, наконец, последний из основных признаков, по которым классифицируются оценки риска - мера ущерба. Если речь идет о последствиях аварии относительно человека, то мера ущерба - это единица измерения последствий относительно состояния здоровья человека.

Давайте зададимся вопросом: в каких случаях возникает необходимость в анализе уровня аварийной опасности в управлении уровнем опасности? Можно выделить следующие основные области приложения теории аварийного риска:

1 поддержка принятия решений по выбору принципиальных схем и основных технологических приемов на техногенном объекте, жизнедеятельности человека и безопасности окружающей природной среды;

2 поддержка принятия решений по размещению техногенных 3 разработка планов обеспечения безопасности жизнедеятельности человека и защиты окружающей природной среды в случае возникновения чрезвычайных ситуаций, обусловленных антропогенными катастрофами.

Крупные аварии на химических объектах резко активизировали научно-методологическоую и организационную деятельность по созданию системы химической безопасности. В. Маршалл [16] в своей книге приводит данные более чем по 30 авариям с токсическими веществами. Показывает, что каждая авария, как правило, сопровождается травмами, гибелью людей, большими материальными потерями, высоким уровнем загрязнения окружающей среды. Особую роль сыграли аварии в Севезо (Италия) и- Бхопале (Индия) (подробнее об этих авариях см. раздел 1.3. Авария в Севезо в 1976 году оставила глубокий след в сознании жителей Западной Европы. В связи с этим вышла знаменитая Директива ЕЭС №501 или «Директива Севезо» ( г.) [18]. «Директива Севезо» содержит требования по разработке планов действий на промышленных объектах химического профиля с целью минимизации риска для персонала и населения, смягчения последствий химических аварий. Принятие «Директивы Севезо» привело к усилению деятельности по обеспечению химической безопасности в промышленной сфере, был организован Объединенный исследовательский центр под эгидой Европейской комиссии в г. Испре (Италия). Центр организует работу технических рабочих групп, состоящих из ученых различных стран, и именно с их участием разработана и действует в настоящее время Директива Севезо-2 [17-19].

С 1984 года действует система сбора информации о всех авариях, имевших место в странах Европейского Союза - система MARS (Major Accident Reporting System), приводится тщательный анализ причин и последствий аварий [20].

Авария в Бхопале (Индия) 3 декабря 1984 года оказала большое воздействие на общественное мнение в США. В результате учечки метилизоцианата на химическом предприяити, принадлежавшем американской компании, погибло свыше 2000 и получили различные травмы около 200 000 человек (общий ущерб составил « 50 млн.

долларов). Эта авария потребовала коренным образом изменить взгляд на химическую опасность и ее место среди других видов опасности.

Отечественные нормативно-методические документы по анализу аварийного риска химически опасных объектов, удовлетворяющие современным требованиям, могут быть созданы на основе глубокой научной проработки проблемы химической безопасности в целом. В последние годы на русский язык были переведены важные наработки зарубежных ученых по данной проблеме [21-23].

Однако необходимо отметить, что это лишь малая часть разработок зарубежных авторов в данной области, основные разработки малодоступны из-за высокой стоимости и обязательно требуют учета российской специфики.

Разработки, выполненные при Американском институте инженеровхимиков (AIChE) в Центре по безопасности химической промышленности (CCPS), были выпущены серией практических руководств [5,6,24,25]. В них рассматриваются методы качественной оценки опасностей и количественного анализа риска химических производств.

Достаточно последовательно и полно, на наш взгляд, принципы проведения анализа риска отражены в "Руководстве по количественному анализу риска химических производств", выпущенном Центром по безопасности химической промьшшенности, существующим под эгидой Американского общества инженеров-химиков [6,24]. На основе большого опыта методических разработок эта организация рекомендует проводить анализ риска по схеме, включающей следующие основные этапы:

1. определение конкретных целей и задач анализа;

2. анализ технологической специфики объекта с описанием характеристик окружающей его среды;

3. идентификация опасностей, возможных аварий и сценариев 4. оценка частоты (вероятности) возникновения аварий и вероятности реализации характерных сценариев их развития;

5. оценка последствий (т.е. значений характеристик поражающих факторов и мер негативного воздействия на потенциальных реципиентов) с применением моделей расчета физических процессов и воздействий, имеющих место при реализации различных сценариев аварий;

6. оценка собственно риска через "объединение" последствий и вероятностей реализации всех возможных сценариев аварий, оптимальной стратегии по обеспечению безопасности людей Позднее во втором созданном центре по оценке риска для населения и окружающей среды активно проводились работы в области токсикологии, эпидемиологии и др. Все это, а также специфика объектов химического профиля, как отмечают авторы [26], дали основание для того, чтобы провозгласить как самостоятельное научное направление теории аварийного риска - количественный анализ риска химических процессов (Chemical Process Quantitative Risk Analysis - CPQRA) [6].

Теория риска химических процессов отличается от анализа риска в других отраслях (в аэрокосмической технике, атомной энергетике, электронике и пр.):

1. значительно большим вниманием к утечкам токсичных химических веществ (ТХВ);

2. детальным рассмотрением последствий аварий, вызванных утечками ТХВ, а также комбинированных аварий, где распространение ТХВ в окружающем пространстве сочетается 3. введением специальной терминологии, предназначенной для описания сценариев токсических аварий (инцидент, проявление инцидента, реализация инцидента и др.).

КАРХП (Количественный Анализ Риска Химических Процессов) междисциплинарная наука, которая базируется на математическом моделировании поведения опасной субстанции, попавшей в окружающее пространство, включая токсические поражения субъектов биосферы, пожары, взрывы и их последствия. В ней широко используются вероятностные методы теории надежности, гидравлика, физическая и аналитическая химия, прикладная метеорология, токсикология, инженерная психология и др [6,28].

Разработки данных центров и целого ряда частных коммерческих фирм, специализирующихся на вопросах химической безопасности, уже сегодня в США служат методической основой при создании законодательно-правовой и нормативной базы по проблемам химической безопасности.

Под химической безопасностью понимается совокупность определенных свойств объектов окружающей среды и создаваемых регламентируемых условий, при которых, с учетом экономических, социальных факторов и научно-обоснованных допустимых дозовых нагрузок химических вредных веществ, удерживается на разумно низком минимально возможном уровне риск возникновения аварии на химическом опасном объекте, а также риск прямого или косвенного воздействия этих веществ на окружающую среду и человека, и исключаются отдаленные последствия воздействия химических вредных веществ для настоящих и последующих поколений [26].

В нашей стране становление этого направления связано с именами В.А. Легасова, &А. -Еременко, И.И. Кузьмина, Н.А. Махутова и др.

[2,3,10,28]. Именно в мыслях В.А. Легасова, являвшегося руководителем кафедры химической технологии Химического факультета МГУ, в году созрела концепция безопасности [3]. Он отмечал, что весь международный опыт, все научное сообщество должно привлекаться к оценке риска проектируемых объектов, должна быть создана система инспекций (международных), непрерывно контролирующих правильность исполнения и функционирования опасных объектов.

Наряду с этим, появилось большое число отечественных книг и публикаций, в которых рассматриваются различные аспекты проблемы химической безопасности [15,27,29-39].

Можно также отметить, что в Российской Федерации в последние годы заметно активизировалась деятельность по созданию законодательной и нормативно-методической базы в области промышленной безопасности. Начиная с 1991 г., деятельность в этом направлении координировалась в рамках ГНТП "Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф". В 1999 г. принята новая государственная программа такого же типа. Приняты законы РФ "Об охране окружающей природной среды" (1992 г.), "О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" (1994 г.), "Об экологической экспертизе" (1996 г,), "О промышленной безопасности" (1997 г.) [11]. Готовятся другие важные законы в этой области. Внедрена система оформления паспортов безопасности веществ, экологических паспортов предприятий. Начиная с 1997 г. каждое опасное предприятие РФ обязано разрабатывать декларацию безопасности, подлежащую экспертизе, и получать от соответствующих органов лицензию на право производственной деятельности. Все эти акты так или иначе связаны с обеспечением химической безопасности. А закон "О промышленной безопасности", который в основных своих положениях копирует концепцию известной "Директивы Севезо", действующей в странах Европейского Союза, нацелен преимущественно именно на обеспечение химической безопасности в промышленной сфере. Однако говоря об оценке законодательно-правовой деятельности в области промышленной безопасности, нельзя не согласиться с мнением ведущих российских ученых в этой области, высказанным в послесловии к книге [2]. Они утверждают, что "сегодняшнее законодательство России и других стран СНГ в области промышленной безопасности продолжает базироваться на концепции "абсолютной безопасности".

Среди различных видов техногенной опасности для людей и окружающей среды химическая опасность занимает особое место.

Учитывая специфические особенности химической опасности, проявляющиеся в аварийном и/или систематическом загрязнении окружающей природной среды, профессор Г.Ф. Терещенко сформулировал принципы химической безопасности. Система обеспечения химической безопасности должна опираться на анализ и управление химическими рисками, исходя из базового положения о приемлемых уровнях риска взамен существовавших ранее подходов к обеспечению полной (абсолютной) безопасности. В основу выбора подходов к оценке риска должна быть положена концепция многосредового воздействия с учетом взаимного влияния сред [1].

Законодательно-правовые акты в области химической безопасности найдут воплощение в реальной жизни только при условии, если будет создана необходимая нормативно-методическая база в виде ГОСТов, норм, рекомендаций, методик, баз данных и знаний. Такая работа проводится, однако нельзя признать ее соответствующей требованиям времени.

1.2. Химическая опасность, химически опасные объекты и обеспечение безопасности Среди различных объектов техносферы значительную долю составляют объекты химического профиля или химические объекты, в которых обращаются различные химические вещества. Химические вещества при всей их пользе и необходимости таят в себе значительные опасности для людей и окружающей среды. Подавляющее большинство из них обладают токсичностью, и их воздействие на живые организмы может приводить к токсическим поражениям различной степени тяжести, включая летальные исходы. Многие химикаты, используемые в промышленности, к тому же и огнеопасны. Паровоздушные смеси, образованные на их основе, способны взрываться. Все это предопределяет опасность объектов техносферы, где обращаются химические вещества.

Под опасностью понимаются явления, процессы, действия или условия, чреватые наличием потенциала, который может нанести ущерб здоровью людей, привести к их гибели, нанести ущерб окружающей среде, привести к потере сохранности материальных объектов антропогенного происхождения [27,40]. Опасности, содержащиеся в объектах химического профиля, обусловлены наличием в них токсического и энергетического потенциала. Надо подчеркнуть вероятностную природу этого понятия. Опасность - это предтеча возможных негативных событий, но не сами эти события. Они могут произойти, но могут и не осуществиться, более подробно это будет рассмотрено в следующем разделе пособия.

Основные виды техногенных опасностей согласно [28] следующие:

химическая, радиационная и бактериологическая опасности. Объекты химического профиля характеризуются химической опасностью.

Последняя подразделяется на токсическую, пожаро- и взрывоопасностъ.

Токсическая опасность предопределяется наличием токсического потенциала. Пожаро- и взрывоопасность обусловлены энергетическим потенциалом.

сконцентрированного на объекте, опасность может преобразоваться в токсическую аварию. Высвобождение энергетического потенциала может привести к превращению соответствующей опасности в пожар или взрыв. Возможны комбинированные аварии: пожар в сочетании с токсической аварией, когда огнеопасное вещество является одновременно и токсичным веществом, или когда нетоксичное вещество (материал) при горении выделяет токсичные вещества.

Химическая (токсическая) опасность отличается рядом важных специфических особенностей [40]:

Во-первых, химические продукты (токсичные химические вещества - ТХВ) обращаются на множестве химически опасных объектов (ХОО). К ним относятся не только предприятия химической, нефтехимической, металлургической и других видов промышленности, где ТХВ содержатся в сырье, вспомогательных материалах, технологических смесях, продуктах и отходах.

Опасность присуща не только стационарным химикотехнологическим объектам, но и транспортным средствам, постоянно перемещающим по суше, воде и воздуху громадные массы токсически опасных грузов.

Во-вторых, токсическая опасность химических продуктов, производимых и используемых в промышленности, проявляется не только в авариях, но и при "нормальном" режиме эксплуатации промышленных предприятий. Химические объекты промышленного назначения работают по принципу открытой системы. В них поступают сырье и вспомогательные материалы; в объектах обращаются также технологические смеси, образующиеся продукты. С другой стороны из объектов в окружающее пространство уходят отходящие газы, сточные воды и твердые отходы. Все эти технологические составляющие зачастую являются в той или иной мере токсичными, их попадание в окружающую среду и нахождение в ней представляют опасность.

В-третьих, химическая опасность, обусловленная попаданием токсикантов в окружающую среду, может проявляться на значительном удалении от источников токсического загрязнения (трансграничный и трансконтинентальный перенос). Токсические аварии могут сопровождаться образованием вторичных источников токсического поражения в виде зараженных объектов и участков, которые могут существовать и проявлять себя длительное время после аварии.

В-четвертых, токсическому воздействию подвержены буквально все представители биосферы. Разнообразны пути попадания токсикантов в живые организмы, многообразны механизмы токсического поражения и если ранее учитывался пороговый характер воздействия, то в самое последнее время установлено, что многие химические продукты способны негативно воздействовать на человека при супермалых концентрациях и дозах, то есть в настоящее время применяется линейная зависимость (беспороговая) [42].

В-пятых, и это едва ли не главная особенность химической опасности, свойства многих ТХВ, способность негативно воздействовать на человека и ОПС, изучены слабо. Исследования механизмов воздействия в системах токсикант - организм, токсикант - окружающая среда - организм затруднены в силу исключительной вариабельности последствий токсического воздействия.

А между тем, по свидетельству крупных специалистов в области экотоксикологии [43] "...из 12860 исследованных продуктов при объеме их производства свыше 500 т/год для 78 % из них не имеется никакой информации о токсических свойствах этих химикатов".

В промышленности, сельском хозяйстве, в быту уже применяется более 100 тысяч химических веществ и ежегодно к ним добавляется 500новых химикатов. Токсический потенциал химических веществ, используемых в промышленности, сельском хозяйстве и в быту, исчисляется триллионами летальных доз. В книге [2] приводятся любопытные сведения по числу летальных токсических доз для человека, содержащихся в различных производствах Западной Европы.

По хлору - 10 триллионов доз, по фосгену, аммиаку, синильной кислоте - 100 миллиардов доз по каждому соединению (по радиоактивным веществам, для сравнения, более 10 миллиардов доз).

Из всего сказанного выше следует, что токсическая техногенная опасность представляет собой большую угрозу для человечества, Промышленным объектом, предприятием принято считать [21] совокупность элементов (цехов, установок, отделов), входящих в единый комплекс, находящихся на расстояниях не более 500 м и обеспечивающих единый технологический процесс. Химический объект (объект химического профиля, ХО) объект техносферы, где обращаются (производятся, получаются, образуются, используются, перерабатываются, хранятся, транспортируются н/или уничтожаются) токсичные химические вещества. [40] Химически опасным объектом (ХОО) принято называть объект техносферы, "при аварии на котором или разрушении которого может произойти массовое отравление людей, сельскохозяйственных животных и растений либо химическое заражение окружающей природной среды химическими веществами в количествах, превышающих естественный уровень их содержания в среде" [44].

Химически опасные объекты могут быть разбиты на стационарные (неподвижные) и нестационарные (подвижные). Среди стационарных ХОО особое место занимают ХТО - химикотехнологические объекты, в технологическом цикле которых используются токсичные химические вещества, способные при их попадании в окружающее пространство привести к массовым поражениям людей, животных и растений. ХТО - это химически опасные объекты, в которых производится переработка химической субстанции.

ХТО, как правило, представляют пожаро- и взрывоопасностъ. ХТО является основной структурной единицей химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности, и многих других отраслей техносферы.

Типовой химико-технологический объект обычно расчленяют на составные части (участки) разного назначения. Среди них выделяют:

• основные технологические участки, • вспомогательные участки (блоки), • функциональные участки общего назначения.

особенностей, влияющих на уровень опасности таких объектов [40].

Во-первых, они характеризуются многообразием различных производственных сред, которые используются на объекте. Многие из них обладают повышенной токсичностью, горючестью, воспламеняемостью и склонностью к коррозии.

Во-вторых, современные ХТО отличаются использованием агрегатов большой единичной мощности, в которых сконцентрированы значительные массы ТХВ.

В-третьих, на химико-технологических объектах в настоящее время в более широких масштабах, чем ранее, используется оборудование, работающее в экстремальных условиях (высокая, и слишком низкая температура производственных сред, высокое давление и значительное разряжение в аппаратах, большие скорости движения, колебания элементов оборудования и др.) В-четвертых, в химико-технологических схемах современных ХТО используется большое число структурных элементов разного назначения, от нормального функционирования (надежности, безотказности) которых во многом зависит безаварийность объекта в целом.

В-пятых, в состав ХТО теперь, как правило, входят автоматизированные системы управления, автоматические системы защиты и мониторинга, оснащенные современной вычислительной техникой, контроллерами, микропроцессорами, что должно учитываться при анализе надежности и уровня опасности ХТО.

Среди большого числа отличающихся по характеру процессов химической технологии можно выделить группу процессов, которые при определенных условиях, возникающих вследствие нарушения требований регламента, выходят в аварийные режимы с последствиями различной степени тяжести. Такие процессы называются потенциально опасные процессы химической технологии и их можно разделить на четыре группы: переработка и получение токсичных веществ;

переработка и получение взрывоопасны веществ и смесей; процессы, протекающие с большой скоростью; смешанные процессы.

Большая часть потенциально опасных процессов химической технологии - это смешанные процессы, т.е. такие, которые можно отнести одновременно к двум или трем указанным группам. В них присутствуют все или часть видов опасности: токсичность, взрыв, механическое разрушение оборудования и аппаратуры, выброс реакционной массы, технологический брак.

Классификация потенциально опасных процессов химической технологии по виду опасности приведена на рис. 1.2.1. [45] Причины, приводящие к отклонению от нормального режима работы и вызывающие аварийную ситуацию очень разнообразны.

Основные причины возникновения аварийной ситуации можно свести к следующим [45]:

Рис. 1.2.1. Классификация потенциально опасных процессов химической технологии 1. Изменение соотношения подаваемых компонентов (непрерывный процесс) или скорости слива одного из компонентов (полунепрерывный процесс). И в том, и в другом случаях скорость химического превращения веществ растет, что приводит к увеличению количества выделяемого тепла, подъему температуры, ускорению побочных реакций, интенсивному газовыделению и пр. Оба отклонения возникают при отказах средств автоматизации, оборудования, регламентирующего подачу, или в результате ошибок обслуживающего персонала (при ручном управлении).

2. Снижение (или отсутствие) расхода хладагента, подаваемого для охлаждения. Это приводит к снижению теплоотбора, увеличению температуры и т. д. (см. п. 1) и возникает при отказе средств автоматизации и технологического оборудования или в результате ошибок обслуживающего персонала.

3. Отсутствие перемешивания. В этом случае возможно накопление непрореагировавших компонентов, что при последующем включении мешалки ведет к интенсивному росту скорости реакции и, как следствие, к нарушению температурного режима. Возникает в результате отказа технологического оборудования (остановка или обрыв лопастей 4. Попадание посторонних продуктов в аппарат. Приводит к ускорению побочных реакций, нарушению температурного режима и т. д. Возникает при отказе технологического оборудования и в результате ошибок обслуживающего 5. Нарушение состава исходных компонентов, подаваемых в виде смеси или раствора. Приводит, к изменению соотношения реагирующих веществ, следствием чего возможно увеличение скорости химического превращения веществ и т.д. (см. п. 1).

Причины этого нарушения — отказы средств автоматизации и ошибки обслуживающего персонала.

6. Нарушение режима удаления газов или паров. Приводит к увеличению давления и возникает при отказах средств автоматизации, технологического оборудования, стоящего на линии: отвода газов или паров из реактора, и при ошибках обслуживающего персонала.

Надежное средство интенсификации и защиты потенциальноопасных процессов - создание автоматических систем зашиты.

технологические методы снижения опасности, рассмотрим их.

Наиболее распространенный метод снижения опасности — установление так называемого безопасного регламента, настолько безопасного, что даже при резких возмущениях процесса его опасные параметры не могут приблизиться к границе устойчивости. Естественно, что при этом процесс ведется экстенсивно и скрытые в нем потенциальные возможности повышения эффективности производства не используются. Снижения скорости протекания процесса можно достичь: уменьшением скорости подачи исходных компонентов;

варьированием температурного режима; применением специальных разбавителей.

Второй технологический метод снижения опасности - замена периодического или полунепрерывного технологического процесса непрерывным.

Важной сферой обеспечения промышленной безопасности является инженерная сфера.

Можно выделить четыре основных направления) [46] Первое направление - наиболее традиционное - повышение надежности используемого технологического оборудования, введение технических систем обеспечения безопасности (двойные стенки резервуаров, факельные системы, предохранительные клапаны, обвалования и т.п.) Второе направление - придание технологиям "внутренне присущей" безопасности. Наиболее известные примеры такого подхода - сокращение объемов опасного вещества или замена их неопасными компонентами (функционально подобными исходным веществам), а также модификация используемых технологических процессов.

Третье направление - административное - в рамках которого осуществляется менеджмент (т.е. планирование, организация, руководство и контроль) всей системой взаимосвязанных действий по обеспечению безопасности. Здесь имеется в виду распределение ответственности, учет человеческого фактора, ведение проекта и внесение в него необходимых исправлений, расследование происшествий и подготовка персонала, проведение ревизий, осуществление контроля технологий и т.п.

Четвертое направление в практическом осуществлении безопасности в промышленности - это организация действий в чрезвычайных ситуациях. Эти действия осуществляются с помощью систем раннего обнаружения и предупреждения аварии, технических средств противодействия ее распространению: водяных и паровых завес, управляемых источником воспламенения, нейтрализаторов токсичности паровых облаков и т.п.

Рациональный объем внедрения мероприятий по предотвращению ущерба, расчет сил и средств для локализации и ликвидации последствий аварии невозможен без прогноза возможного развития аварий и их последствий.

1.3. Техногенные аварии и катастрофы на объектах с химическими технологиями, их классификация и возможные последствия Аварией называют несанкционированное высвобождение сконцентрированных на ХТО опасностей (токсического или энергетического потенциала) и их поражающее воздействие на людей и окружающую среду (ОС) [27].

Токсическая авария - несанкционированное высвобождение ТХВ, распространение их в окружающем пространстве и поражающее действие на людей и окружающую среду [27].

Сценарий аварии состоит в описании воображаемого, но правдоподобного сочетания случайных событий, которые могут в будущем привести к возникновению и развитию явлений, составляющих аварию.

Обычно совокупность случайных событий, составляющих токсическую аварию, можно подразделить на две группы. В первую группу входят события, образующие фазу инициирования аварии. Это инициирующие, промежуточные события и сам инцидент.

Вторую группу образуют события, связанные с выходом токсического или энергетического потенциала в окружающее пространство, формирование поля поражающих факторов и воздействие поля поражающих факторов на реципиентов.

Реципиентами аварии являются люди, а также фауна и флора, составляющие биоту, а также абиотические элементы окружающей природной среды (атмосфера, поверхностные воды, почва) и материальные объекты антропогенного происхождения (МОЛЛ).

Под последними понимаются оборудование, имущество, здания, сооружения и т.д. На рис. 1.3.1 представлена блок-схема основных атрибутов химической опасности и её реализаций [40].

Рис, 1.3.1. Блок-схема основных атрибутов химической опасности и ее реализаций Сегодня химические технологии в той или иной степени используются во всех отраслях промышленности. При этом, в большинстве случаев даже при нормальном функционировании этих объектов имеет место выброс в атмосферу или сброс в водную среду тех или иных загрязняющих веществ. В табл. 1.3.1 представлены данные по динамике этих выбросов и сбросов в России [47].

Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты Промышленность Электроэнергетика Цветная металлургия Черная металлургия Газовая промышленность Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность Пищевая промышленность Легкая промышленность Сельское хозяйство Жшгащно-коммунальное выбросы в атмосферу сбросы в водные объекты Основу веществ, загрязняющих атмосферу, составляют окись углерода (28%), сернистый ангидрид (16,3%), окислы азота (6,8%), аммиак (3,7%), сероуглерод (2,6%), сероводород (0,6%), толуол (1,2%), ацетон (0,95%), дихлорэтан (0,6%) и другие.

Со сточными водами сбрасываются нефтепродукты, нитраты, нитриты, хлориды, сульфаты, фосфор, цианиды, родониты, кадмий, кобальт, марганец, медь, никель, ртуть, свинец, хром, цинк, сероводород, сероуглерод, бензол, формальдегид, фенолы, пестициды и т.д.

В результате этих выбросов и сбросов во многих районах, где работают объекты, использующие химические технологии, сегодня имеет место превышение среднегодовых предельно-допустимых концентраций в атмосферном воздухе и поверхностных водных объектах, загрязнение подземных вод. Высокая степень загрязнения атмосферного воздуха и воды приводит к накоплению загрязняющих веществ в почвах.

Безусловно, наиболее масштабные и опасные техногенные загрязнения происходят при авариях и катастрофах на объектах, использующих химические технологии, особенно на химически опасных объектах, где производятся, перерабатываются, используются, транспортируются или хранятся аварийно химически опасные вещества. Аварийные выбросы и сбросы (разливы), при авариях которых нередко приводят к катастрофическим последствиям.

Сегодня на территории России функционируют более 3600 такого рода объектов, имеющих значительные запасы АХОВ. Суммарная площадь, на которой может возникнуть очаг химического заражения, составляет 300 тыс. км2 с населением около 54 млн. человек [40].

Классификация таких объектов по степени опасности приведена в табл.

1.3.2.

Классификация предприятий по степени химической опасности [22] Степени химической опасности объектов Критерии отнесения объектов к степеням химической опасности Наличие большого количества факторов, от которых зависит безопасность функционирования химически опасных объектов, определяет сложность решения проблемы предупреждения химических аварий и катастроф.

Химические аварии, обусловленные выбросом (выливом) АХОВ, обычно подразделяются на три типа:

• аварии с образованием только первичного облака АХОВ;

• аварии с проливом АХОВ и образованием его первичного и вторичного облака;

водоисточников, технологического оборудования и т.п.) высококипящими жидкостями и твердыми веществами без образования первичного и вторичного облака.

Большинство АХОВ при аварийных ситуациях сравнительно легко переходят из одного агрегатного состояния в другое, чаще всего из жидкого в парообразное (газообразное), из твердого в аэрозольное и наносят массовые поражения людям, животным и растениям.

Несмотря на предпринимаемые меры по обеспечению промышленной безопасности (многие потенциально опасные производства спроектированы, исходя из условия, что вероятность крупной аварии на них не превышает 10"*), полностью исключить вероятность возникновения аварии практически невозможно.

Аварии на химически опасных объектах делятся на производственные и транспортные, при которых нарушается герметичность емкостей и трубопроводов, содержащих АХОВ.

По масштабам последствий химические аварии имеют свою специфическую классификацию [40]:

• локальные - последствия которых ограничиваются одним цехом (агрегатом, сооружением) химически опасного объекта;

• местные - последствия которых ограничиваются производственной площадкой химически опасного объекта или его санитарно-защитной зоной;

• общие - последствия которых распространяются за пределы санитарно-защитной зоны химически опасного объекта.

В химических авариях обычно выделяют 4 фазы: инициирование аварии; развитие аварии; выход последствий аварии за пределы объекта;

локализация и ликвидация последствий аварии [48,49].

Содержание и характеристика этих фаз приведены в табл. 1.3.3.

Содержание фаз развития химических аварий №пп отклонений от проектировании, работ, возникновение случайности, в результате чего эксплуатации столкновение с система приходит в оборудования; другими Развитие аварии, в течение которой герметичности и т.д.) и попадание АХОВ в атмосферу последствий аварии за пределы объекта Локализация и Проведение мероприятий химической ликвидация защиты в т.ч. по локализации и последствий аварии ликвидации источника заражения Возможные масштабы последствий химических аварий и катастроф можно рассмотреть на ряде характерных аварий, имевших место на объектах, использующих химические технологии.

Рассмотрим примеры аварий, которые изменили осознание роли химической опасности техногенного объекта в сознании общества [21,47].

А). АВАРИЯ НА ЗАВОДЕ В СЕВЕЗО

10 июля 1976 года на заводе в г. Севезо (Италия), принадлежащем фирме ICMESA и выпускающем различные химические вещества, в основном ароматические соединения, произошла авария с нарушением герметичности реактора, в котором шел процесс получения 2,4,5-трихлорфенола, и выбросом его содержимого.

Получение 2,4,5-трихлорфенола осуществлялось путем взаимодействия при нагреве 1,2,4,5-тетрахлорбензола с гидроксидом натрия в присутствии этиленгликоля и ксилола. В качестве побочного продукта в ходе этого взаимодействия образовывалось небольшое количество 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксина. С целью очистки конечного продукта от диоксина в конце технологического процесса в другом аппарате предусматривался его нагрев. Нагрев осуществлялся в специальной печи до температуры 1000°С, при которой происходило разрушение диоксина.

Причиной аварии послужило нарушение технологического регламента, в результате чего в реакторе началась неконтролируемая реакция, повысились температура и давление, произошло срабатывание предохранительного разрывного диска и утечка содержимого реактора в том числе диоксина в атмосферу. В результате образовалось облако, по форме напоминающее перевернутый конус, которое с достаточной большой скоростью перемещалось по направлению ветра. Высота облака составляла 20-50 м. По мере охлаждения конденсированные частицы осаждались на землю, напоминая хлопья мокрого снега.

По произведенным оценкам в результате аварии из аварийного реактора было выброшено 1,75 кг диоксина. На местности оказалось порядка 250 г. Путем анализа растительности и почвы были выявлены три основные зоны заражения: зона А - наиболее зараженная, где средний уровень заражения составил 240-10"6 г/м2, а площадь - 1,08 км2;

зона Б - со средним уровнем заражения 3-10"6 г/м2 и площадью 2,7 км2;

зона В, где средний уровень заражения менее 5-10"6 г/м2, а площадь заражения - 14,3 км2. Общая площадь заражения земель, использовавшихся под сельскохозяйственные угодья в районе Севезо, составила 17,1 км г/м2. Эта территория оставалась впоследствии непригодной в течение нескольких лет. Никто не погиб, но было много пострадавших.

Ущерб от аварии в Севезо, причиненный людям, можно разделить на три вида: ожоги от контакта с очень едкими веществами, заболевание хлоракне и другие виды последствий.

От ожогов пострадало около 500 человек. Более чем у 200 человек было выявлено заболевание хлоракне, которое представляет собой заболевание кожи разной степени тяжести: от легкой формы, практически бессимптомной, до сильного обезображивания кожи. Среди других заболеваний большую часть составляли нервные заболевания.

Б). АВАРИЯ НА ЗАВОДЕ В БХОПАЛЕ

Авария на заводе в Бхопале (Индия), производящем пестициды и принадлежащем компании Union Carbide India, с утечкой метилизоцианата произошла 3 декабря 1984 года. На заводе действовало пять различных производств: установки по получению метилизоцианата (МИЦ), фосгена, севина (из МИЦ), d-нафтола и окончательного получения пестицида.

В ночь с 2 на 3 декабря в одном из резервуаров, содержащем 41 т уже полученного метилизоцианата, в результате попадания воды, началось реагирование метилизоцианата с зтой водой с образованием монометиламина и диоксида углерода, что привело к срабатыванию предохранительного клапана и утечки через него 30-35 т содержимого резервуара. Туманоподобное облако газа накрыло густонаселенную территорию к югу от завода.

Следует отметить, что системы защиты, установленные на аварийном резервуаре, не сработали. Система охлаждения резервуара в целях уменьшения текущих затрат завода была отключена. Система контроля и оповещения о повышении температуры в резервуаре была на момент аварии демонтированной. Не справился со своими задачами скруббер, ибо был рассчитан на абсорбцию небольших количеств метилизоцианата. Более того, нет данных о том, что он находился в рабочем состоянии в момент аварии. В нерабочем состоянии было и факельное устройство, которое должно было окислить (сжечь) метилизоцианат до безопасных газообразных веществ.

Все это привело к огромным людским потерям: по неуточненным данным погибло более 2 тыс. человек, пострадало свыше 200 тыс.

человек. Это самая крупная катастрофа за все время развития химической промышленности.

1.4. Этапы оценки последствий техногенных аварий Как мы уже отмечали, анализ риска должен отвечать на следующие основные вопросы:

• что может произойти (идентификация опасностей);

• как часто это может случиться (анализ частоты);

• какие могут быть последствия (анализ последствий).

В настоящем подразделе мы более подробно рассмотрим последние два вопроса, а идентификации опасностей будет посвящен подраздел 2.6.

1.4.1. ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ АВАРИЙНЫХ СОБЫТИИ (ЧА) - его назначение - оценить возможную интенсивность реализаций каждой из прогнозируемых наиболее опасных аварий. В отличие от вероятностей, интенсивности случайных событий измеряются в единицах, обратных времени.

Заметим сразу же, что в Российской Федерации в течение длительного периода времени не предавались огласке аварийные ситуации на промышленных объектах. В связи с этим в настоящее время имеются определенные трудности в ретроспективном анализе причин аварий, обработке статистических данных и получении необходимых сведений для определения интенсивностей (вероятностей) различных случайных событий, предшествующих авариям, а также самих аварий.

Частотный анализ включает в себя в следующие этапы [40]:

1) нахождение интенсивностей (вероятностей) аварий, 2) выявление событий, наиболее сильно влияющих на интенсивности (вероятности) аварий, 3) разработка рекомендаций по снижению интенсивностей (вероятностей) наиболее опасных событий.

Частотный анализ опирается на использование теоретических положений теории вероятности и математической статистики, теории надежности, алгебры логики.

В зависимости от типа информации возможно в случае если события относительно часты (одно событие за несколько лет), достаточно может быть использование статистических данных или события относительно редки (одно событие в несколько десятков лет), необходимо использовать различные теоретические методы. Методика [44] предлагает следующие подходы:

• использование логических методов анализа (дерево отказов - ДО или дерево событий - ДС) • экспертная оценка учета мнения специалистов в данной области При рассмотрении всего спектра возможных событий используется сочетание статистических и приведенных выше подходов.

Надо отметить, что из перечисленных подходов к определению интенсивностей (вероятностей) аварий на ХТО наибольшее распространение получил подход, опирающийся на анализ совмещенных ДОиДС.

1.4.2. ПРИМЕНЕНИЕ подходов ДО и ДС для КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ

ОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ

Получение количественных оценок потенциальной опасности промышленных объектов или различных явлений включает в себя решение следующих задач [49]:

• построение всего множества сценариев возникновения и развития аварии;

• оценку частот реализации каждого из сценариев возникновения и развития аварии;

• построение полей поражающих факторов, возникающих при различных сценариях развития аварии;

• оценку последствий воздействия поражающих факторов аварии на человека (или другие материальные объекты).

Множество причин возникновения аварийной ситуации можно поделить на четыре класса:

1) отказы оборудования;

2) отклонения от технологического регламента;

3) ошибки производственного персонала;

4) внешние причины (стихийные бедствия, катастрофы, диверсии и т.д.).

Для каждого из приведенных классов существуют методы, позволяющие или построить сценарий развития аварии или определить частоту ее возникновения., Для анализа фазы инициирования аварий, вызываемых отказами оборудования наиболее часто используется метод дерева отказов (ДО) [12,13]. Одним из главных достоинств метода является систематичное, логически обоснованное построение множества отказов элементов системы, которые могут приводить к аварии. Метод ДО требует от исследователя полного понимания функционирования системы и характера возможных отказов ее элементов.

Метод разбивает аварию на составляющие компоненты, определяемые отказами оборудования. Данный метод является методом "обратного осмысливания".

Результатом анализа дерева отказов является перечень комбинаций отказов оборудования. Каждая такая комбинация является минимальным набором отказов оборудования, одновременная реализация которых приводит к аварии.

Дерево отказов - это графическое представление логических связей между отказами оборудования и аварийными ситуациями.

Отказы, входящие в структуру дерева неполадок, могут быть поделены на три группы:

1) первичные отказы;

2) вторичные отказы;

3) отказы управления.

К первичным отказам относятся отказы оборудования, которые произошли при условиях, в которых обычно функционирует данное оборудование. Вторичные отказы происходят вследствие изменений условий работы оборудования, в частности из-за отклонений от технологического регламента. Отказы управления имеют место, когда нормально функционирующее оборудование не получает по каким-либо причинам управляющих сигналов, что приводит в конечном счете к его неправильной работе.

Все три вида отказов могут присутствовать в структуре дерева неполадок.

Подробное описание анализа дерева отказов дано в работе [51].

Построенное дерево отказов дает много полезной информации, заключающейся в отображении взаимодействии неполадок оборудования, которые могут привести к возникновению аварии.

Однако, за исключением самых простых деревьев отказов, даже самый квалифицированный исследователь не может определить непосредственно из дерева все комбинации отказов элементов, приводящие к аварии. Для этих целей разработаны специальные компьютерные коды [49,52].

Каждый технологический процесс характеризуется некоторым набором переменных процесса, отклонения которых от своих рекомендованных значений могут приводить к непредвиденным химическим реакциям, превышению рабочего давления и/или температуры и, как следствие, к повреждению (разрушению) технологического оборудования. Для оценки устойчивости процесса используют различные методы, указанные в подразделе 2.6.

При построении сценариев развития аварии учитываются как указанные выше отклонения, так и ошибки персонала, а также внешние события.

Внешние события могут инициировать аварии на различных объектах. Хотя частота наступления таких событий достаточно мала, они могут приводить к крупномасштабным последствиям. Внешние события могут быть поделены на две категории:

• природные явления: землетрясения, наводнения, ураганы и т.д.

• явления, возникающие в результате деятельности людей:

авиакатастрофы, падение ракет, деятельность соседних промышленных объектов диверсии и т.д.

Включение в дерево отказов внешних причин требует от исследователя не только понимания особенностей функционирования анализируемой системы, но и ее взаимосвязей с другими системами и природными явлениями. Прогнозирование многих природных явлений, и особенно оценка их количественных характеристик, связана со значительными трудностями.

Оценка частоты реализации различных сценариев аварии определяется с использованием метода деревьев событий (ДС) [19,51].

Во многих случаях информация о частоте аварий может быть получена непосредственно из записей о работе исследуемой системы или из записей о работе других подобных систем. Число зарегистрированных отказов должно быть поделено на общую длительность времени работы для определения частоты отказов. Численным результатом данного метода является математическое ожидание частоты, а не вероятность.

Использование статистических данных не требует понимания механизмов инициирования аварии, как это требуется в случае применения дерева отказов.

Несмотря на то, что данный метод не позволяет строить сценарии фазы инициирования аварий, тем не менее, он может быть полезен при приближенной оценке частот реализации инициирующих событий на различных объектах.

Наиболее часто для анализа возможных сценариев развития аварии используют метод дерева событий. Данный метод позволяет проследить возможные аварийные ситуации, возникающие вследствие реализации отказа оборудования или прерывания процесса, которые выступают в качестве исходных событий. В отличие от метода дерева отказов анализ дерева событий представляет собой "осмысливаемый вперед" процесс, то есть процесс, при котором пользователь начинает с исходного события и рассматривает цепочки последующих событий, приводящих к аварии.

Метод дерева событий хорошо приспособлен для анализа исходных событий, которые могут приводить к различным эффектам. Каждая ветвь дерева событий представляет собой отдельный эффект (последовательность событии), который является точно определенным множеством функциональных взаимосвязей.

Основная процедура анализа дерева событий включает в себя четыре стадии:

1. Определение перечня исходных событий.

2. Определение "безопасных действий" для каждого исходного события.

3. Построение дерева событий.

4. Описание общей последовательности событий. Важной частью метода является первая стадия - выбор исходных событий. Как правило, для этих целей используют методы, описанные выше.

Исследователь должен определить все безопасные действия, которые могут изменить результат реализации исходного события, причем в той хронологической последовательности, в которой их предусмотрено принимать. Успех или неуспех безопасных действий включается в дерево событий.

На первом шаге построения дерево событий перечисляются исходное событие и безопасные действия. Далее исследователь должен определить: как успех или неуспех безопасного действия влияет на ход развития процесса.

Последним этапом процедуры построения дерева событий является описание последовательности событий, приводящих к аварии и которые должны представлять множество всех последствий, сопровождающих исходное событие.

Изложенные методические подходы к оценкам частот реализации различных сценариев возникновения и развития аварии предполагают наличие полной информации о частотах первичных отказов, взаимных влияниях отказов элементов и др. Однако в силу объективных причин это имеет место не всегда.

Особенно это относится к случаям, когда прогнозируются последствия аварии и катастроф на уникальных объектах, где используются нестандартные технологии, высокотоксичные и взрывчатые вещества, на объектах, относительно которых отсутствует статистическая информация об авариях. Недостаток статистической информации заменяется знаниями и интуицией эксперта. Интуицией, основанной на знаниях о физических и химических процессах, протекающих при возникновении предпосылок и развитии аварийных ситуаций на объекте.

Вероятности событий, рассчитанные на основе информации, накопленной за определенный интервал времени в прошлом, могут быть экстраполированы на будущее с использованием закона распределения во времени случайных величин. Вид закона распределения определяется многими факторами. Действительно, события, входящие в аварийный сценарий, могут иметь различную природу: события, связанные с работой технических устройств, события, связанные с природными катаклизмами, события, связанные с «человеческим фактором».

Событиям различной природы будут отвечать различные законы распределения частот. Соответственно и распределения вероятностей событий будут описываться различными функциями распределений.

Случайная величина & функция распределения которой отвечает вероятности появления г-го аварийного сценария, имеет составное распределение [54]:

где - случайная величина, распределенная по показательному закону и отвечающая за вероятность аварии вследствие технических неполадок, у,- - случайная величина, отвечающая за аварию вследствие природных катаклизмов, ;// ~ случайная величина, отвечающая за аварию, связанную с «человеческим фактором». Распределения двух последних случайных величин устанавливаются эмпирическим путем.

Если F — частота появления некоторого события в течение года, связанного с авариями вследствие технических неполадок, то для вероятности события используется формула:

Pa(t)=]-e-Fl Здесь Ра (t) — вероятность того, что за время t событие а произойдет хотя бы один раз. Обычно под F понимается частота отказов, которая совпадает с условной интенсивностью отказов для случая постоянной частоты.

В качестве первого приближения, распределения для случайных величин у/, r\i аппроксимируются равномерным распределением. Тогда соответствующие вероятности Pa(*)=F-t Отметим, что распределения случайных величин & Уь fy B общем случае, так же имеют составной характер. Если известны распределения случайных величин, входящих в величины, у„ ///, то возможен более детальный анализ аварийных сценариев. При этом возможно выделение последствий аварий, связанных с конкретными причинами технического характера, с конкретными природными явлениями, с причинами, относящимися к «человеческому фактору».

В результате реализации опасности на промышленном объекте образуются поражающие факторы (ПФ) для населения, персонала, окружающей среды и самого объекта. Анализ последствий реальных аварий в промышленности [21] позволяет определить наиболее характерные поражающие факторы (ПФ). К ним относятся:

1 воздушная ударная волна взрывов облаков топливовоздушных смесей (ТВС) и конденсированных взрывчатых веществ;

2 тепловое излучение огневых шаров и горящих разлитии;

3 токсические нагрузки;

4 фрагменты, образующиеся при разрушении зданий, сооружений, технологического оборудования;

5 осколки остекления.

Построение полей ПФ - сложная и трудоемкая научно-техническая задача. Ее решению посвящено значительное число научных работ, существует также рад утвержденных различными ведомствами методик.

1.4.3. АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙ (АЛ) - его назначение - произвести прогноз и оценку последствий возможных аварий на ХТО при условии, что вероятность их реализации равна 100% [40].

Количественный анализ аварийных событий базируется на использовании математических моделей и методов математического моделирования. На этом этапе используются математические модели разных классов. Основными среди них являются те, которые описывают поведение вредных примесей в окружающем пространстве.

Конечной целью данного этапа анализа аварийного риска является количественный прогноз, сравнительная оценка возможного ущерба от аварий на ХТО. Это важно и необходимо не только для разработки и реализации соответствующих рекомендаций по снижению возможного ущерба от аварии, но и для составления соответствующих планов реагирования на чрезвычайные ситуации.

При формировании математических моделей проявления инцидентов большое значение придаётся правильному выбору моделей источников. К подобным моделям относятся прежде всего модели истечения вещества. Их форма зависит от ряда признаков: агрегатного состояния вещества (газ, жидкость, газожидкостная смесь);

распределение вещества во времени (утечка мгновенная, непрерывная, полунепрерывная); распределение вещества в пространстве (утечка точечная, линейная, площадная, объёмная) и др.

Для математического описания инцидентов, связанных с выбросами перегретых жидкостей и сжиженных газов, важную роль играют модели вскипания и испарения жидкости с поверхности. Эти модели позволяют охарактеризовать источник, вызывающий образование облака паров опасных веществ. К моделям источников относят также и модели растекания жидких веществ по поверхности. Имитационное моделирование возможных реализаций инцидентов опирается на использование моделей источников, моделей полей поражающих факторов, моделей описания реципиентов, моделей смягчающих факторов и моделей поражения.

Модели полей поражающих факторов включают модели концентрационных полей токсичных веществ в разных средах; модели температурных полей, возникающих в случае пожаров и взрывов, модели распределения давления и осколков при взрывах. Для оценки последствий токсических аварии строят модели переноса токсикантов в воздушной среде (в атмосфере, в воздухе закрытых помещений); в поверхностных водах; в почве, включая грунтовые воды и в биоте. Всё более важное значение придаётся моделям межсредного переноса поллютантов.

Под моделями описания реципиентов подразумеваются модели их распределения по видам и факторам уязвимости. К ним примыкают модели смягчающих факторов, в которых отражается защищённость реципиентов от воздействия поражающих факторов.

К моделям поражения относят модели токсического поражения людей, биоты; модели термического поражения, а также модели барического и осколочного поражения.

В результате имитационного моделирования должны быть получены прогнозные значения потерь для разных реципиентов для каждой возможной реализации инцидента (аварии).

Затем предполагается оценка полученных значений прогнозируемого ущерба от разных возможных аварий и сравнение их с допустимыми критическими значениями.

1 4 4 ПРОГНОЗ, СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА И УПРАВЛЕНИЕ АВАРИЙНЫМ

РИСКОМ

Определение величины аварийного риска, порождаемого ХТО, и разработка рекомендаций по его снижению играют исключительно важную роль во всей методологии анализа риска, связанного с авариями.

Эти процедуры логически завершают и увенчивают множество различных подходов, методов и приемов, входящих в арсенал методологии анализа аварийного риска.

Можно условно разбить этот этап анализа риска на две части:

прогноз и сравнительная оценка риска (ПОР) и управление аварийным риском (УАР) [40].

Назначение ПОР - произвести прогноз величины совокупного аварийного риска с учётом возможного ущерба от каждой отдельной аварии и её интенсивности и сравнить его с допустимым критическим значением.

Назначение УАР - разрабатывать в ходе проведения всех предшествующих этапов анализа риска рекомендации по снижению возможного ущерба и интенсивностей прогнозируемых аварий, чтобы достичь приемлемого критического значения совокупного аварийного риска при минимальных экономических затратах.

Анализ аварийного риска содержит ряд последовательно выполняемых процедур. Прежде всего предполагается, что должен быть выбран тип или вид аварийного риска и соответствующая ему мера.

Соответственно видам риска существуют и меры риска. Наибольшее распространение получили аварийный риск для одного человека локальный и индивидуальный риск, риск для группы людей коллективный риск и индексы риска.

Следующая процедура - выбор формы представления риска. Все виды риска могут быть представлены с помощью чисел (точечные оценки) и/или графически.

После того, как форма представления риска выбрана, составляют модель прогноза и производят необходимые вычисления.

Затем следует процедура сравнительной оценки уровня аварийного риска, когда исследователь должен принять решение, приемлем риск или нет. Это решение принимается на основе сопоставления найденных значений риска с фоновыми и критическими значениями. Под фоновым риском для человека, например, понимается риск, которому подвержен человек в безаварийных условиях от различных природных, бытовых опасных событии в данной области, в данном регионе. Фоновый риск служит отправной точкой для назначения критического уровня риска.

Критический уровень определяет границу, превышение которой недопустимо. Величина критического уровня базируется на международном опыте и закладывается в нормативные документы [23].

Если уровень аварийного риска приемлем, анализ аварийного риска заканчивается. В противном случае, когда риск (или возможные потери) признаются недопустимо высокими. Производится исследование чувствительности, степени неопределенности и значимости составляющих аварийного риска. Выявляется "наиболее узкое звено" в системе обеспечения безопасности объекта. И сообразно этому, а также с учетом экономических аспектов, разрабатываются рекомендации по снижению уровня риска. Реализация подобных рекомендаций позволит снизить уровень опасности объекта.

Итак, к настоящему времени в мере сложились научные основы теории оценки опасности чрезвычайных событий, составляющие суть теории анализа риска.

Разработаны методы оценки частот реализации различных сценариев возникновения и развития аварии, построены модели образования полей поражающих факторов, а также модели воздействия поражающих факторов на человека, здания, сооружения, основные производственные фонды (критерии поражения).

В следующих главах пособия проводится описание особенностей и этапов реализации подхода широко применяемого лабораторией безопасности химических производств Химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Этот подход включает следующие основные этапы:

• идентификация опасностей;

• вычисление (расчет) риска;

• анализ результатов расчета риска.

ЛИТЕРАТУРА К ВВЕДЕНИЮ И РАЗДЕЛУ 1.

1. Терещенко Г.Ф. России необходима программа химической безопасности. Химическая технология. 2002. Х°10, стр.2- 2. Легасов В. А. Из сегодня в - завтра. Мысли вслух. М., 1996, 226с.

3. Легасова М.М. Путь к концепции безопасности. Журнал ВХО им.Менделеева, 1990, т.35, №4, с.405- 4. Lees P.P. Loss prevention in the process industries: hazard identification, assessment and control. 2nd ed., 1996.

5. Guidelines for Safe Storage and Handling of High Toxic Hazard Materials. Center for Chemical Process Safety of the American Institute of Chemical Engineers. N.Y., 1988.

6. Guidelines for Chemical Process Quantitative Risk Analysis. Center for Chemical Process Safety of the American Institute of Chemical Engineers. N.Y., 1989, 585p 7. Сафонов B.C., Одишария Г.Э, Швыряев А.А. Теория и практика анализа риска в газовой промышленности. М.: Изд-во «Олита», 8. Меньшиков В.В., Малыгин В.В. Внедрение принципа предотвращения экологической опасности. / Сб. науч. трудов:

Управление техногенными рисками на уровне региона. Российский и международный опыт. - Иркутск: ИСЭМСО РАН, 1999, с.с. 53Меньшиков В.В., Швыряев А.А., Захарова Т.В. Анализ риска при систематическом загрязнении атмосферного воздуха опасными химическими веществами. Учебн. пособ. - М.: Изд-во Химич. фак.

Моск. ун-та, 2003, 120с.

Ю.Кузьмин И.И., Махутов Н.А., Хетагуров С.В. Безопасность и риск:

эколого-экономические аспекты. Спб.: Изд-во СанктПетербургского ун-та экономики и финансов. 1997, 164с.

11.Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Функционирование и развитие сложных народно-хозяйственных, технических, транспортных систем, систем связи и коммуникаций. Разд.1. М.: МГФ «Знание», 1998,448с.

12.Rassmussen lens. Human error analysis in risk analysis. Paper abstract for IAEA-NASA workshop. Laxenburg, Austria. 13. Report of the president's commission on the accident at Three mile island. Pergamon press. NY, 1979.

14.Меньшиков В.В. Анализ риска - подход для решения проблем безопасности населения и окружающей среды. / Науч. труды, вып.

4, серия «Реймерсовские чтения». М.: МНЭПУ, 2000, с.с. 27-37.

15.Количественная оценка риска химических аварий. / Под ред.

Колодкина В.М. Ижевск: Издательский дом «Удмуртский университет», 2001. - 228с.