авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

«ИЗ ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ Сухорукова, Елена Игоревна Оценка химической опасности водного ...»

-- [ Страница 2 ] --

В основе действия автоматических газоанализаторов заложены газохроматографические принципы, сопряженные с процедурой пере вода графической формы получаемых результатов в цифровую, В то же время существует группа методов, сочетающих в себе экс прессность, высокую точность и избирательность определения в широком диа пазоне температур с простотой в использовании и простотой обработки полу чаемых результатов. Это линейно-колористические методы индикации. Суще ственным является то, что они обеспечивают совмещение пробоотбора ана лизируемого воздуха с качественным или количественным анализом, то есть с возможностью принимать конкретное решение по результатам анали за можно сразу же на месте ввиду экспрессности метода.

2.2. Инфракрасная спектроскопия Метод инфракрасной спектроскопии является одним из важнейших со временных физических методов исследования органических остатков. ИК спектры большинства органических соединений в отличие от УФ — спектров дают богатый набор полос поглощения, отвечающий колебаниям почти всех функциональных групп. Инфракрасная область в общем электромагнитном спектре занимает диапазоны от 2 до 50 мкм (5000 - 200 см-1).

Колебания отдельных атомов в молекуле связаны друг с другом, и поэто му сложную молекулу можно представить как совокупность целого набора ос цилляторов. Энергия, приходящая на один из осцилляторов (на отдельную связь в молекуле), довольно быстро перераспределяется по другим связям, и все атомы и связи вовлекаются в колебания. Однако любые сколь угодно слож ные колебания можно разложить на ограниченное число простых, так называе мых нормальных колебаний. (Нормальными колебаниями называются колеба ния с одинаковой частотой и фазой).

Наряду с частотой колебаний очень важным параметром ИК — спектров является интенсивность полос поглощения. Эта величина несет дополнитель ную и ценную информацию о структуре молекулы. Практической мерой интен сивности ноглощения является интеграл поглощения.

Интенсивность инфракрасного поглощения тем больше, чем сильнее из меняется дипольный момент связи в процессе колебаний. При валентном коле бании происходит смещение центров тяжести отрицательного и положительно го зарядов. Поэтому факторы, способствующие увеличению электронной плотности на таких связях, как С=С, C=N, N=0, Р=0 и др., должны увеличи вать интегральную интенсивность их полос поглощения, а факторы умень шающие электронную плотность, - понижать интегральную интенсивность.

Круг вопросов, связанных с использованием PIK — спектроскопии, чрез вычайно широк. ИК — спектры молекул интенсивно используются для иденти фикации структурно-группового анализа, количественного анализа, для изуче ния внутри- и межмолекулярных взаимодействий, установления конфигура ции молекул, изучения кинетики реакций и т.д.

ИК - спектр является тонкой характеристикой вещества и служит крите рием для установления идентичности или неидентичности двух соединений, поскольку каждое соединение имеет присущий только ему набор полос погло щения, и особенно это относится к области «отпечатков пальцев» (1300 - см-1). Характер спектра в этом интервале частот существенно изменяется даже при небольших изменениях в структуре соединения. PIK — спектр помогает ус тановить строение соединения;

он дает информацию о наличии (или отсутст вии) тех или иных фупп атомов.

Решение различных структурно-химических задач основано на факторе характеристичности по частоте.

Расчетные и экспериментальные данные показали, что значительное ко личество основных полос в спектрах разных молекул находится примерно в одних и тех же спектральных интервалах, и их можно связать с колебаниями определенных группировок атомов, которые сравнительно мало меняются за счет влияния соседних атомов и связей молекулы. Все нормальные углеводоро ды характеризуются наличием ряда полос в интервале 2800 - 3100 см-1, кото рые связаны с валентными колебаниями связей С-Н в группах СН, СН2 и СНЗ.

Для интерпретации РГК-спектров ЛВЖ, ПК рекомендуется применять следующие характеристические полосы поглощения: 3100-3500 см-1 - ОН группы кислотного и спиртового характера;

3070-3100 см-1 - СН-связи арома тического характера;

2940-2960 см-1, 1360-1380 см-1 - СНЗ-группы (конце вые);

2860-2870 см-1, 1440-1470 см-1 — СН-связи алифатического характера;

1720-1750 см-1 - С=0 карбонильная группа;

1600 см-1 — ароматические струк туры бензольного ряда;

1220,1160,1120 см-1 - алифатические эфиры [17, 18].

Используя данные о характеристичности в совокупности с данными эле ментарного анализа и другими химическими данными, можно определить структуру соединения.

Принцип действия спектрофотометра основан на двухлучевом методе из мерения с электрическим формированием отношений.

В спектрофотометре ИКС-40 реализован трехтактный метод модуляции потока излучения, при котором носители информации о коэффициенте пропус кания является фаза гармонического сигнала на выходе измерительной систе мы.

Радиация от источника излучения направляется двумя пучками, в одном из которых помещается образец, в другом образец сравнения. Фотометриче ские свойства пучков одинаковы. Оба пучка направляются на трехсекционный модулятор. Секторы модулятора равны 1200 и представляют собой зеркало, просвет и поглощающую зону. Таким образом, при вращении модулятора в мо нохроматор поступает последовательно излучение, прошедшие через иссле дуемый образец, излучение, происшедшие через образец сравнения, и фон от поглощающей поверхности модулятора (отсутствие оптического сигнала). С термоэлемента снимается переменные электрический сигнал, частота которого равна частоте вращения модулятора. Фаза сигнала зависит от соотношения ин тенсивности излучения, прошедшего через исследуемый образец, и излучения.

прошедшего через образец сравнения, и пропорциональна коэффициенту про пускания.

После усиления сигнал поступает на широтно-импульсный модулятор (ШИМ), который преобразует гармонический сигнал в импульсы с длительно стью, пропорциональной фазовому сдвигу сигнала. В регистрирующей системе ШИМ - импульсы переводятся в цифровой код, который поступает на вход ЭВМ. ЭВМ производит обработку цифрового сигнала и рассчитывает коэффи циент пропускания.

2.3. Линейно-колористические методы В то же время существует группа методов, сочетающих в себе экспресс ность, высокую точность и избирательность определения в широком диапазоне температур с простотой в использовании и простотой обработки получаемых результатов. Это линейно-колористические методы индикации. Существенным является то, что они обеспечивают совмещение пробоотбора анализируемого воздуха с качественным или количественным анализом, то есть с возможно стью принимать конкретное решение по результатам анализа можно сразу же на месте ввиду экспрессности метода.

Экспрессные методы в зависимости от техники определения подразделя ются на три группы:

I. Колориметрия растворов по стандартным шкала •'2' П. Колориметрия с применением реактивных бумаг III. Линейно-колористический метод с применением индикаторных трубок (ИТ) Первая группа методов основана на колористическом определении ве ществ в растворе и представляет собой ускоренные вследствии применения стандартных шкал модификации обычных методов, широко применяемых в практике анализа воздушной среды.

Приготовление стандартной шкалы, содержащей определяемое вещество в строго известных количествах, в полном соответствии с принятой методикой, является очень сложной и длительной операцией. Поэтому при экспрессных методах определения применяют растворы веществ, имеющих окраску, анало гичную окраске колориметрируемого соединения. С применением имитирую щих стандартов многие обычные методы превратились в экспрессные.

Экспресс методы определения пожароопасных концентраций с помощью реактивных бумаг и индикаторных трубок значительно функциональнее. Их действие заключается в протекании количественной аналитической реакции между реагентами, иммобилизованными на носителе и анализируемыми веще ствами воздуха. В результате непосредственно в ходе анализа изменяется цвет тест-бумаги или содержимого трубки и по длине цветового перехода можно судить о концентрации в воздухе анализируемого вещества.

Коренное отличие реактивных бумаг и ИТ состоит в конструктивном оформлении. В первом случае это бумажные полоски с нанесенными на них реагентами, а во втором - трубки, заполненные носителем с иммобилизованны ми на нем реагентами. По принцип действия одинаков. В зависимости от пара метров конкретного производственного процесса приоритетным является ис пользование той или иной конструкции колористического газоанализатора.

Для открытия или полуколичественного определения веществ чаще ис пользуют тест-бумаги, которые экспонируют в исследуемом воздухе. Искомые концентрации при этом определяются на основании учета времени, прошедше го до изменения цвета бумаги. Это статический вариант. При динамическом подходе исследуемый воздух с определенной скоростью протягивают вдоль полоски реактивной бумаги, помещенной в трубку, или через туже бумагу, по мещенную в специальный патрон.

К третьей группе относятся линейно-колористические методы определе ния с применением индикаторных трубок. Удачное конструктивное решение сделало этот метод наиболее часто используемым, паров нефтепродуктов, рас творителей.

Экспрессные методы в зависимости от техники определения подразделя ются на три группы[32,33]:

I. Колориметрия растворов по стандартным шкала II. Колориметрия с применением реактивных бумаг III. Линейно-колористический метод с применением индикаторных трубок (ИТ) Первая группа методов основана на колористическом определении ве ществ в растворе и представляет собой ускоренные вследствии применения стандартных шкал модификации обычных методов, широко применяемых в практике анализа воздушной среды.

Приготовление стандартной шкалы, содержаш,ей определяемое веш;

ество в строго известных количествах, в полном соответствии с принятой методикой, является очень сложной и длительной операцией. Поэтому при экспрессных методах определения применяют растворы веществ, имеющих окраску, анало гичную окраске колориметрируемого соединения. С применением имитирую щих стандартов многие обычные методы превратились в экспрессные.

Экспресс методы определения пожароопасных концентраций с помощью реактивных бумаг и индикаторных трубок значительно функциональнее. Их действие заключается в протекании количественной аналитической реакции между реагентами, иммобилизованными на носителе и анализируемыми веще ствами воздуха. В результате непосредственно в ходе анализа изменяется цвет тест-бумаги или содержимого трубки и по длине цветового перехода можно судить о концентрации в воздухе анализируемого вещества.

Коренное отличие реактивных бумаг и ИТ состоит в конструктивном оформлении. В первом случае это бумажные полоски с нанесенными на них реагентами, а во втором - трубки, заполненные носителем с иммобилизованны ми на нем реагентами. По принцип действия одинаков. В зависимости от пара метров конкретного производственного процесса приоритетным является ис пользование той или иной конструкции колористического газоанализатора.

Для открытия или полуколичественного определения веществ чаще ис пользуют тест-бумаги, которые экспонируют в исследуемом воздухе. Искомые концентрации при этом определяются на основании учета времени, прошедше го до изменения цвета бумаги. Это статический вариант. При динамическом подходе исследуемый воздух с определенной скоростью протягивают вдоль полоски реактивной бумаги, помещенной в трубку, или через туже бумагу, по мещенную в специальный патрон.

К третьей группе относятся линейно-колористические методы определе ния с применением индикаторных трубок. Удачное конструктивное решение сделало этот метод наиболее часто используемым, паров нефтепродуктов, рас творителей [33].

Ведущие производители и разработчики дозиметров данного типа, на пример: Analitikal Laboratory of the Dow Chemikal Co, Midland Michigan, Dragerwerk AG, Dulek, Deutchland, Auergeselschaft GmbH, Frankfurt, Deutchland.

Предпочтение отдается дозиметрам на основе хемосорбентов с распростране нием фронта окраски пропорционально концентрации определяемого вещества, оформленным в виде индикаторных трубок и пассивных щелевых дозиметров и тест-билетов.

2.4. Динамические методы измерения изотерм сорбции Для определения величин сорбции и коэффициентов диффузии исполь зовали вакуумно-сорбционный метод.

В отличие от статических, в динамических методах измерения изотерм установление сорбционного равновесия происходит в условиях контакта по ристого тела с движущимся потоком адсорбтива. Динамические методы спо собствуют поддержанию высокого градиента концентрации, обеспечивая тем самым высокую скорость адсорбционного процесса и сокращая время дости жения сорбционного равновесия. К динамическим относят методы: медленного натекания адсорбтива, последовательного изменения концентрации адсорбтива в потоке и газохроматографический[34,35,37].

Перемещение образца, подвешенного на спирали, относительно началь ного положения в процессе адсорбционно-десорбционных циклов контролиру ется с помощью оптических измерителей линейных перемещений или специ альных следящих устройств с автоматической записью.

Чувствительность измерительного узла зависит от размеров спирали.

Спираль из кварцевой нити толщиной 0,2 мм, с диаметром витка 15—^20 мм и числом витков от 20 до 40 обладает удельной константой растяжения от 2 до мг/мм. При предельной рабочей нагрузке такой спирали 0,5—1 г и точности измерений линейного перемещения навески 0,01 мм ее относительная чувстви тельность составит 10~4—10~5 г/г.

Методика определения изотерм на пружинных кварцевых весах, согласно которой методике кварцевую спираль предварительно градуируют для расчета ее константы удлинения. Определенную на аналитических весах на веску образца переносят в чашечку измерительного устройства и подвеши вают на спирали. Наблюдаемое при этом относительное удлинение спирали да ет второе независимое определение навески. После вакуумной откачки об разца с прогревом до остаточного давления «10~2—10~3 Па адсорбцион ные трубки термостатируют при рабочей температуре с погрешностью ±0,05°С и фиксируют начальное положение указателя удлинения спирали относительно репера 4. Дозирование адсорбтива — пара производится путем постепенного повышения температуры предварительно охлажденной ампу лы-дозатора 9. Если в качестве адсорбтива используют газ, то его дозируют, осторожно соединяя адсорбционную систему с емкостью, содержащей очи щенный адсорбтив. Равновесные давления легкоконденсируемых адсорбти вов измеряют манометрами некомпрессионного типа[36,38].

2.5.Математическоз моделирование и статистический анализ Постановка задачи моделирования становится проблемой, которую надо решать специальными методами или подходами. В таких случаях необходимо определить область проблемы принятия решения: выявить факторы, влияющие на ее решения;

подобрать приемы и методы, которые позволят сформулировать или поставить задачу таким образом, чтобы решение было принято.

Т.е. для принятия решения необходимо получить выражение, связывающее цель со средствами ее достижения. Такие выражения носят различные назва ния: функции цели, критерий функциональности, критерий эффективности, це левая или критериальная функция и т.п.

Если получить такое выражение, то задача будет практически решена. Эти выражения могут быть получены в виде простых соотношений, а так же могут быть представлены в форме составных критериев эффективности. Получить та кие выражения легко, если известен закон, связывающий цель со средствами.

Если закон неизвестен, то стараются определить закономерность на основе ста тистических исследований, или исходя наиболее часто встречающихся зависи мостей. Если это не получается, то выбирают или строят теорию, в которой со держится ряд утверждений и правил, позволяющих конструировать процесс принятия решений. Если такой теории нет, то выдвигается гипотеза, а на ее ос нове создаются модели, на которых "проигрываются" варианты решения.

При исследовании возникло множество факторов, которые трудно оценить, особенно оценить степень их влияния на достижение цели, то возникает слож ность получить критерий эффективности в аналитической форме. Для проблем принятия решения в таких условиях характерно использование сочетания коли чественных и качественных методов.

В качественных методах основное внимание уделяется организации поста новки задачи, новому этапу ее формализации, формированию вариантов, выбо ру подхода к оценке вариантов, использованию опыта человека, его предпочте ний, которые не всегда могут быть выражены в количественных оценках.

Количественные методы связаны с анализом вариантов, с их количествен ными характеристиками корректности, точности и т. п. Для постановки задачи Э И методы не имеют средств, почти полностью оставляя осуществление этого Т этапа за человеком.

Постановка задачи заключается в том, чтобы перевести ее из словесного (вербального) описания в формальное. В случае простых задач этот переход происходит в сознании человека, который не всегда может объяснить, как он это сделал. Если полученная формальная модель опирается на фундаменталь ный закон или подтверждается экспериментом, то этим доказывается ее адек ватность, и такая модель рекомендуется к рещению задачи.

Методы моделирования можно разделить на два больщих класса:

- методы формализованного представления систем (МФПС) - методы, направленные на активацию использования интуиции и опыта специалистов (МАИС) Любую систему можно представить в виде сложной структуры, элементы которой тесно связаны и влияют друг на друга различным образом. Связи меж ду элементами могут быть разомкнутыми и замкнутыми (или контурными), ко гда первичное изменение в одном элементе, пройдя через контур обратной свя зи, снова воздействует на этот же элемент. Так как реальные системы, обладают инерционностью, в их структуре имеются элементы, определяющие запаздыва ния передачи изменения по контуру связи.

В нащем случае постоена модель, адекватно отображающая внутреннюю структуру моделируемой системы. Затем поведение модели можно проверяеть на компьютере на сколь угодно продолжительно время вперед.

Первым этапом исследования любого объекта является этап разработки некоторой модели ее функционирования, обладающей всеми основными каче ствами объекта, но значительно более простой, дещевой и приспособленной для анализа современными методами. Моделирование процессов имеет целью формализованное воспроизведение подлежащих исследованию частных свойств объекта с последующим решением на его основе задач анализа либо синтеза. Пеобходимость этапа формального моделирования объекта исследо вания определяется высокой себестоимостью физических (натурных) моделей, а успешность решения этого этапа существенно влияет на качество принимае мых проектных и эксплуатационных решений.

Математическая модель процесса функционирования на физическом и канальном уровнях должна адекватно (с требуемой точностью) отражать ос новные его свойства, подлежащие исследованию, а также быть минимально избыточной и согласованной с эффективными математическими методами ре шения последующих задач анализа и синтеза. Классификация люделей совпада ет с основными классами процессов, поддерживающих информационный обмен в ИТКС и управление (оптимизацию) ее ресурсами, параметрами и режимами работы. В связи с этим основными классами математических моделей являют ся: детерминированные, вероятностные, нечеткие. Так как с одной стороны ве роятностные модели являются некоторым обобщением детерминированных, а с другой имеют преимущества перед нечеткими моделями в конструктивизме ве роятностных методов анализа и синтеза, то особое внимание будет уделено ве роятностным моделям.

При статистическом анализе массивов экспериментальных данных выяв ляли ведущие факторы, а также факторы, имеющие с ними наиболее значимую связь. Модели строили путем последовательного приближения при уменьше нии числа статистически незначимых и малозначимых факторов.

Для проведения анализа и поиска зависимости использовался метод кор реляции. Простейшей, но информативной характеристикой связи двух случай ных величин X и Y является коэффициент корреляции. [38] Эта величина опре деляется в теории вероятностей с помощью других вероятностных числовых характеристик. Три важнейших свойства коэффициента корреляции, которые доказаны в теории вероятностей.

1. Всегда р j, т.е. абсолютная величина коэффициента корреляции не пре XY вышает единицы.

2. Для независимых величин 3. Если величины X и У связаны функциональной линейной зависимостью то = 1. Иначе говоря, если = 1,то XY (3) = К'Х+В^ где К и В — некоторые постоянные.

Коэффициент корреляции является удобной характеристикой взаимосвя зи двух переменных величин X и У. Чем ближе к нулю величина |р, тем XY больше нерегулярный разброс значений величины Y при любом фиксирован ном значении X. Напротив, если коэффициент Р^^у близок к единице, то зави симость У(Х) можно приближенно считать линейной.

Кроме того, знак коэффициента корреляции однозначно определяет ха рактер зависимости Y(X). Если р О ^ то величины X и У одновременно воз растают или убывают (с точностью до случайных погрешностей). Если то с ростом X величина У убывает или с уменьшением X величина У растет.

Таким образом, численное значение коэффициента корреляции характе ризует, насколько взаимосвязь между исследуемыми величинами X и У близка к линейной зависимости. Следовательно, использование коэффициента корре ляции эффективно для исследования таких зависимостей, чья близость к ли нейной заранее обоснована теоретически.

Целесообразность применения коэффициента корреляции связана также с тем, что в первом приближении многие сложные зависимости полагаются ли нейными.

Наилучшим приближенным значением коэффициента корреляции, кото рое можно вычислить с помощью результатов измерений, является величина R, выражаемая следуюш,ей формулой:

Rzz——=M===== V.=1 (5) где X и У — средние статистические результаты измерений Xj и yi соответст венно:

I Л',.V (6) Nh'-' Nh'' где Л''- количество измерений величины х.

Как видно из формулы коэффициент корреляции может быть недостовер ным, в случае если количество Y не соответствует количеству X. Другими сло вами если окажется что в ходе серии опытов, в каких то опытах будет произво диться измерения по одним величинам, а в каких то нет, коэффициент корреля ции будет недостоверным.

Глава 3. Классификация источников химической опасности возникнове ния ЧС 3.1. Источники ВВ на морских судах;

Многолетний опыт эксплуатации морских судов, исследования воздуш ной среды судовых помещений позволяют сделать вывод, что практически все образцы техники, неметаллические материалы и технические жидкости, нахо дящиеся на судне, в большей или меньшей степени являются источниками вы деления вредных химических веществ (вредных веществ).

Наиболее характерными на морских судах источниками вредных веществ являются холодильные машины, системы объемного пожаротушения, энерге тические установки и оборудование, органическое топливо, минеральные и синтетические масла, гидравлические жидкости, аккумуляторные батареи, кам бузное оборудование, различные синтетические полимерные материалы (лако красочные, теплоизоляционные, электроизоляционные, вибродемпфирующие, резинотехнические и др.) [1,2].

Так, например, на многих эксплуатируемых судах неблагоприятная хи мическая обстановка обусловлена работой компрессорных холодильных машин.

Опыт эксплуатации холодильных машин показывает, что даже в «хорошем»

герметичном исполнении они способны терять до 10-11% (масс.) хладогента (хладона-12). При эксплуатации систем объемного полсаротушения при нару шении герметичности системы утечки хладона-227 могут составлять 0.1-1. мг/ч на 1м^ обьема помещения [1].

Двигатели внутреннего сгорания являются источниками выделения угле водородов, окислов азота и окиси углерода. Наибольшую химическую опас ность они представляют, если выхлопные газы двигателей внутреннего сгора ния попадают во внутренние помещения через систему вентиляции. Кроме то го, при работе двигателей в результате испарения в воздушную среду могут по ступать до 100 мл/ч, топлива.

Выделения вредных веществ при работе различных вспомогательных ме ханизмов, систем и устройств, в основном, обусловлены применением сма зочных масел, гидравлических жидкостей, дизельного топлива, хладонов. Го довой расход гидравлических жидкостей, масел на судах составляет десятки и даже сотни тонн в год [1]. При этом имеет место тенденция к увеличению их расхода.

Аккумуляторные батареи рассматриваются как одни из серьезных ис точников загрязнения воздуха судовых помещений. При их работе в воздуш ную среду поступают различные вредные вещества, появление которых обу словлено присутствием в конструкционных элементах аккумуляторов серы, сурьмы и других элементов. Из свинцово-кислотных аккумуляторов выделяют ся: туман серной кислоты, сернистый газ, сероводород, озон, сурьмянистый во дород, окислы азота и хлор (при попадании морской воды в электролит). Ско рости выделения стибина при зарядке аккумуляторов находится на уровне 1,5 2,5 мг/ч, а аэрозоля серной кислоты - 4 мг/ ч [1].

В аккумуляторных газах щелочных серебряно-цинковых аккумуляторов установлено наличие окиси углерода, окислов азота, щелочи, органические ве щества из полимерных материалов сепараторов и корпуса аккумуляторов.

Серьезные загрязнения воздушной среды происходит при приготовлении пищи. При подгорании пищевых продуктов образуются окись углерода, акле роины, масляный туман, дым. В процессе восстановления законсервированного хлеба из него отгоняется этиловый спирт до 10 г/сут на человека.

Одними из наиболее значительных источников выделения вредных при месей являются синтетические полимерные материалы. В настоящее время в судостроении используется около тысячи наименований различных по составу и физико-химическим свойствам синтетических материалов, рецептур и мас тик. Количество синтетических полимерных материалов на судне постоянно возрастает [1].

Состав и характер выделения вредных веществ из полимерных материа лов определяется процессами деструкции полимеров под воздействием темпе ратуры, кислорода и других факторов, десорбцией в воздушную среду летучих продуктов деструкции и не прореагировавших при полимеризации исходных продуктов. Суммарная скорость выделения, углеводородов пластмассами и по лимерными материалами при нормальных условиях эксплуатации может со ставлять 0.1-0.2 мг/ч-м^ [1].

Наличие на морских судах большого количества горючих материалов и жидкостей, а также насыщенность их электрооборудованием является причи ной пожаров.

В результате горения в воздушную среду попадает большое количество токсичных веществ, которые являются основной причиной гибели людей при пожарах на судне. Полимерные материалы являются наиболее опасными ис точниками выделения вредных веществ. При пожарах, в отличие от природных материалов, они выделяют приблизительно в 500 раз больше токсичных газов.

Общими для всех полимерных материалов продуктами горения и пироли за являются окись углерода, цианистый водород, окислы азота, хлористый и фтористый водород, галогены, окислы серы, фосген и др. В образующейся сложной смеси токсичных продуктов горения неметаллических материалов оп ределяющей является окись углерода.

В таблице 2 приведены данные по поступлению окиси углерода при раз личных видах пожара. Наибольшее количество пожаров приходится на долю машинных отделений и электротехнических помещений, что обусловлено на сыщенностью их электрооборудованием, являющимся примерно в половине всех случаев пожаров основным источником возгорания.

При нормальной эксплуатации основными источниками загрязнения воз душной среды являются системы объемного пожаротушения и холодильные машины, выделяющие хладоны при нарушении их герметичности, синтетиче ские материалы, в первую очередь лаки и краски.

Таблица Количество окиси углерода, поступающее в помещения судна при пожаре Характеристики пожара Тип пожара III II I 0,3-0, Масса окиси углерода, поступающая 0,8-4,0 Более 4, в воздушную среду аварийного по мещения, кг Время достижения предельной кон- 5,0-20,0 0.3-5,0 Менее 0. центрации, мин Доля пожаров, ликвидируемых с ис- 28,0 87,0 100, пользованием систем объемного по жаротушения, % Частота возникновения пожара, % 63,0 16,0 21, При герметичных системах, содержащих хладоны, на долю лакокрасоч ных покрытий приходится 60-70 % (об.) всех выделений вредных веществ, на работающие механизмы - 30-40% (об.), а продукты жизнедеятельности людей менее 0.5 % (об.).

3.2 Классификация источников ВВ Источники вредных веществ на судне могут быть классифицированы по трем основным признакам:

- по способности выделять вредных веществ в окружающую среду (дейст вующие и потенциальные);

- длительности и характеру функционирования (постоянно, периодически и эпизодически действующие);

- интенсивности выделения вредных веществ (с постоянной и переменной интенсивностью).

Предложенная классификация источников химической опасности пред ставлена на рис. 1.

К потенциальным относятся источники, которые в нормальных (штат ных) условиях не представляют особой опасности, но выделяют вредных ве ш,еств при нарушении правил их эксплуатации или при аварии (пожаре) на суд не.

Такими источниками являются технические средства, системы, содержа ш,ие вредных веществ в качестве техлологических компонентов или хранимых запасов, а также материалы, технические жидкости, элементы конструкций и оборудования судна, выделяющие при горении вредных веществ. При аварий ных повреждениях, а также при пожарах, потенциальные источники могут вы делять в окружающую среду значительные количества вредных веществ в тече ние короткого времени и поэтому представляют большую опасность для лично го состава судна.

Источники химической опасности \ Потенциальные Действующие I Эпизодически Постоянно Периодически действующие действующие действующие С переменной С постоянной интенсивностью интенсивностью Рис. 1. Классификация источников химической опасности К действующим относятся источники, которые выделяют вредных ве щества в нормальных (штатных) условиях эксплуатации технических средств и оборудования.

Ими являются энергетические установки, системы гидравлики, аккуму ляторные батареи, холодильные установки, камбузное оборудование, синтети ческие полимерные материалы, химические, в том числе бытовые отходы, эки паж, находящийся длительное время в герметизируемом помещении. Обычно интенсивность выделения вредных веществ из этих источников небольшая. На растание концентрации вредных веществ в помещениях судна происходит от носительно медленно. Эти источники представляют опасность только при дли тельной герметизации и выходе из строя систем вентиляции.

В свою очередь действующие источники химической опасности могут быть постоянно, периодически и эпизодически действующие, а также иметь пе ременную интенсивность выделения вредных веществ.

Следует отметить, что приведенная на рис. 1 классификация источников вредных веществ достаточно условна. Все зависит от того, в каких условиях и в течение какого времени функционируют источники (табл.3).

Таблица Систематизация причин возникновения источников химической опасности в судовых помещениях Причины возникновения Формы нарущения работы су- Условия № источника химической п/п довых помещений опасности 1. Герметизация отдельных Накопление ВВ при отсутст- Штатные судовых помещений вии достаточного воздухооб- Аварий ные мена Насыщенность помещений Высокие суммарные интен 2. Штатные различными источниками сивности выделения ВВ Аварий ные ВВ Малые объемы помещений Возникновение за короткое Аварий 3.

время опасных концентраций ные ВВ Большая плотность разме- Негативное воздействие ВВ 4. Штатные щения экипажа и пассажи- Высокий риск поражения Аварий ные ров Например, полимерные материалы в нормальных штатных условиях эксплуатации являются действующими источниками, так как постоянно вы деляют в воздушную среду углеводороды, спирты и другие органические вещества. С другой стороны, при пожаре в воздушную среду могут выде ляться большие количества оксида углерода, фосгена и других продуктов термической деструкции полимерных материалов. Поэтому они могут быть отнесены также к группе потенциальных источников в части выделения этих вредных веществ.

В то же время полимерные материалы в штатных условиях эксплуата ции, являясь постоянно действующими источниками, могут рассматривать ся как источники с постоянной интенсивностью, если рассматриваются не большие промежутки времени или при стабильном температурном режиме в помещении.

Например, сразу после покраски судовых поверхностей в течение не скольких часов наблюдаются максимальные интенсивности выделения вредных веществ. Но после образования на поверхности лакокрасочного покрытия полимерной пленки интенсивность выделений вредных веществ начинает резко снижаться и через некоторое время становится практически постоянной. Ноэтому в первые часы после покраски лакокрасочные покры тия могут рассматриваться, как источники с переменной интенсивностью, а через несколько суток, они могут быть отнесены к источникам с постоянной интенсивностью.

К источникам с постоянной интенсивностью выделения вредных ве ществ могут быть отнесены холодильные машины, системы пожаротушения при штатном их функционировании.

Кроме рассмотренной выше классификации все источники вредных веществ могут быть разделены на две группы: первичные и вторичные ис точники химической опасности.

К первичным источникам следует отнести те технические средства, системы, механизмы и материалы, в процессе функционирования которых происходит непосредственное загрязнение воздушной среды корабельных помещений вредными химическими веществами. В принципе, к ним следует отнести практически все рассмотренные выше источники вредных веществ.

Вторичными же являются технические средства, системы, механизмы и материалы, которые стали таковыми в результате функционирования пер вичных источников.

К этой категории источников следует отнести судовые поверхности и оборудование, загрязненное вредными веществами в результате проливов различных технических жидкостей, конденсации паров вредных веществ на холодных поверхностях, сорбции паров и газов пористыми материалами.

Проведенный анализ показывает, что большинство источников можно рассматривать как объекты, имеющие множество состояний. Каждое состояние характеризуется определенным набором вредных химических веществ, дли тельностью и интенсивностью их поступления в окружающую среду.

Переход источника из одного состояния в другое имеет вероятност ный характер, так как зависит от внутренних характеристик источника, т.е.

от надежности тех элементов источника, которые определяют выход вред ных веществ за пределы источника, а также от внешних воздействий (дей ствий личного состава, аварийных воздействий, и т.п.).

Исходя из этого, количественными характеристиками i-ro источника химической опасности являются:

- множество вероятностей перехода в j-ые состояния (вероятности на чала функционирования), Pi,j ;

- множество интенсивностей выделения п-ых вредных веществ в функ ции времени для каждого j-ro состояния, q(t)n,i,j.

Большинство источников химической опасности имеет два основных состояния:

Состояние, характерное для нормальных условий эксплуатации. В этом состоянии происходит относительно стабильное в заданном интервале времени (время автономного плавания и т.п.) выделение вредных веществ (Pi,j=l). Интенсивность выделения вредных веществ постоянна и относи тельно не велика. Поэтому в помещениях судна обычно концентрация вред ных веществ находится на уровне ПДК. Общее количество вредных веществ (mq), поступающих во внешнюю среду за период плавания от одного такого источника, варьируется в широких пределах. Верхний предел может состав лять от одного кг (например, система объемного пожаротушения, из кото рой при штатной эксплуатации допускаются небольшие протечки хладона) до нескольких десятков кг (синтетические материалы). Источники в этом состоянии относятся к постоянно действующим.

Состояние, характерное для экстремальных, аварийных условий экс плуатации. В этом состоянии в течение короткого времени (минуты, десят ки минут) происходит обычно большой выброс вредных веществ (mq). В помещениях судна создаются высокие концентрации вредных веществ (уг рожающие здоровью и жизни, а также смертельные). Переход в это состоя ние носит случайный характер, поэтому величина Pi,j много меньше. При мером является несанкционированный пуск системы объемного пожароту шения, содержащей хладон-227. Обычно в этом состоянии во внешнюю сре ду поступает одно из вредных веществ. Исключением является пожар, когда в результате термической деструкции во внешнюю среду попадает множество вредных химических веществ. Однако и здесь веществами, ока зывающими основное токсическое воздействие на личный состав являются два вредных вещества: окись углерода и огнегаситель. Источники в этом состоянии относятся к действующим или аварийным (табл. 4).

Таблица Перечень ВВ, выделяющихся в воздушную среду судовых помещений при штатных и аварийных ситуациях Ориентировоч- Источники Причины Наименование ВВ ная масса. г/м' Штатные ЧС Углеводороды ГСМ, силовые Испарение, (предельные, цик- установки проливы лические) циклогексан 1,4 0, гексанон 4, Ароматические уг- ГСМ Проливы, испарения лкм леводороды с поверхности 0,03 пкм фенол 0, бензол 1, 0, 6, 0, толуол Холодильные Утечки через неплот Галоидорганичес кие соединения установки. ности систем пожаро хладоны 125, 227 10 100 системы по- тушения и при экс хладон 12 10 100 жаротушения плуатации холодиль ных машин Камбузное Проливы, испарения Эфиры монопропиловый 0,5 5,0 оборудование с поверхности изобутиловый 0,3 3,0 и складское помещение Камбуз, Испарения при при Альдегиды, кетоны формальдегид 0,003 0,03 ПКМ готовлении пищи Камбузное Испарение, проливы Спирты этиленгликоль 0,5 5,0 оборудование этанол 30 300 и складское помещение Па уровне технических средств-источников вредных веществ целью обеспечения химической безопасности является предотвращение или сни жение попадания вредных веществ за пределы источника.

Уменьшением массы вредных веществ т^, поступающим из источника во внешнюю среду, либо уменьшением вероятности его этого поступления Ра, либо сочетанием двух этих путей.

В качестве показателя химической опасности материала предлагается использовать сумму произведений величин т^ — массы вредных веществ и Ра ~ вероятности этого поступления, то есть усредненную массу вредных веществ, поступающего из единицы массы материала:

М = mgiPal + mq2 Ра2 + •• + ГП^п Pan •. (7) Данный показатель позволяет сравнивать различные виды материалов, выделяющие одинаковые вредные вещества, между собой по степени хими ческой опасности.

Большинство источников химической опасности имеют два состояния.

Первое состояние характерно для нормальных условий эксплуатации, ко гда Рд = 1 (постоянно действующие источники). Второе состояние характерно для аварийных условий, величина Ра существенно меньше 1 (мгновенно дейст вующие источники). Тогда выражение (7) упрощается:

(8) М=тд,„ + Шд^аРа, где гпд^н, rriq^a - массы вредных веществ, поступающие из источников в нор мальных и аварийных условиях;

Ра - вероятность перехода источника в ава рийное состояние.

Можно также выразить показатель химической опасности вещества через величины ^c^.н^ Tqa - индексов токсичности при нормальных и аварийных усло виях [1] М = rriqj, Tq, „ + rriq^a Tq. a Pa- (9) Если материалы выделяют разные вещества, то в качестве показателя це лесообразно использовать приведенную массу вредных веществ, поступающую из источника химической опасности:

(10) М„ = М,/Сх,у, +M2/C2,y, +...+MJCm,yr, где М], М2... М „ - массы различных вредных веществ, рассчитанные по форму лам (1) или (2);

С/,эт? С2,-зт-- Ст,ух —эталонные значения концентраций вредных веществ (ПДК, МДК и др.).

Таким образом, рассмотренные показатели позволяют сравнивать раз личные материалы между собой по степени химической опасности и в соответ ствии С Э И принимать первичные решения о возможности их использования и ТМ варианте размещения на судне [2, 3].

Согласно полученным данным, одним из основных источников ВВ, функционирующим как в условиях ЧС, так и в условиях нормальной эксплуа тации является эмиссия низкомолекулярных соединений из полимерных мате риалов.

Глава 4. Исследование эмиссии низкомолекулярных соединений из по лимерных материалов для оценки химической опасности судов 4.1. Оценка химической и пожарной безопасности полимерных материалов Потенциальная пожарная опасность полимерных материалов связана с тем, что они могут являться источником выделения в контактирующие с ними среды низкомолекулярных химических соединений, не входящих в структуру полимерной матрицы [60,61].

Стандартный подход в обеспечении требований экологической и пожар ной безопасности материалов применительно к нормальным условиям их при менения в замкнутых отсеках судов состоит в проведении сравнительных сани тарно-химических исследований для качественной и количественной иденти фикации мигрирующих из материалов химических соединений в воздущную среду в моделируемых условиях их эксплуатации при экстремальных значениях эксплуатационных факторов (максимальные температура и насыщенность, ми нимальные кратность обмена воздушной среды и время с момента изготовле ния материала до начала применения) и сопоставлении их с предельно допус тимыми концентрациями (ПДК) для идентифицированных химических веществ в атмосферном воздухе. Отрицательные результаты экспертизы исследуемого материала приводят к существенным экономическим потерям и, как правило, не дают количественной информации о путях улучшения свойств материала.

Для создания материала с заданными свойствами применительно к нор мальным условиям эксплуатации необходимо прогнозировать величины скоро стей выделения низкомолекулярных токсичных веществ с единицы открытой поверхности материала и их возможной концентрации в объектах окружающей среды уже на стадиях разработки или совершенствования.

4.2. Прогнозирование уровня загрязнения окружающей среды низкомолеку лярными токсичными соединениями Решение задачи прогнозирования уровня загрязнения окружающей среды низкомолекулярными токсичными соединениями можно получить, в частности, из уравнения материального баланса примеси, выделяющейся из материала за время (t) в замкнутый объём, вентилируемый чистым воздухом [62]. Для ма териалов со скоростями выделения примесей, практически не изменяющимися в течение времени экспертизы, уровень их концентрации в замкнутом объёме при вентиляции чистым воздухом определяется соотношением где Кв - кратность воздухообмена в объёме помещения ( с "' );

KB = ( K U ) W ' ' (12) С - концентрация примеси в объёме, мг м '^;

Q - скорость выделения примеси из материала, мг с ~' м "^ и - объёмная скорость воздуха в объёме при вентиляции, м " с '';

^ W - величина замкнутого объёма, м '', К - коэффициент, учитывающий неоднородность перемешивания.

Суммарная скорость выделения примеси из материала пропорциональна величине его насыщенности объёма помещения д = дудЫ (13) где Qya - удельная скорость выделения примеси с единицы поверхности мате риала, мг с ' ' м '.

N - насыщенность полимерным материалом обитаемого помещения (от ношение площади открытой поверхности материала (в м^) к объёму помещения (в м^), в котором он применяется), (м ').

Аналитическое решение задачи определения удельной скорости выделе ния можно получить из известных решений уравнения нестационарной диффу зии примеси из материала [63]. В частности, для наиболее распространенной формы строительных и машиностроительных полимерных материалов - пла стины (тела конечной толщины с относительно большими размерами в двух других измерениях), если время с момента изготовления « т » (с) материала О толщиной « L » (м) определяется соотношением [ т T C L ( 6 4 D ) ], ТО удельная скорость выделения в окружающую среду определяется соотношени ем Qy^=Ao[D (тст)-']°-^ (14) где Ао - содержание низкомолекулярного вещества в материале в момент изготовления изготовления, кг м '^.

Если время с момента изготовления определяется соотношением [ т тс' L^ ( 64 • D) "' ], то скорость удельного выделения равна Оуд = 2 Ао- D L"' [ ехр ( 0,1257Г -SDU^x )]. (15) Для того, чтобы оценить скорость выделения низкомолекулярного веще ства из материала необходимо знание содержания примеси в материале ( Ао ) и величины её коэффициента диффузии ( D ).

Для определения остаточного содержания примеси в полимерных мате риалах имеются хорошо разработанные в химии полимеров методы газовой и жидкостной экстракции [64-66].

Для расчетной оценки величины коэффициента диффузии нами была сформулирована, экспериментально обоснована и подтверждена гипотеза о том, что диффузионная проницаемость полимерной матрицы в широком диапа зоне изменения параметров главным образом определяется её вязко-упругими свойствами.

Исследование зависимости проницаемости полимерных матриц от их фи зико-химических и физико-механических свойств проводили с использованием в качестве реперного диффузанта не пластифицирующего полимер - диоксида углерода [67,69], который является легко доступным газом с хорошо изучен ными свойствами. Определение величин сорбции и коэффициентов диффузии диоксида углерода в полимерных матрицах проводили вакуум-сорбционпым методом на весах Мак-Бена с кварцевой спиралью [68,70].

Исследования показали, что статистически значимо величина проницае мости по отношению к не пластифицирующему полимер диоксиду углерода ( Рсо2 ), определяемая как произведение величины сорбции ( Гсо2 ) на величину коэффициента диффузии ( Dco2) [71], коррелирует с изменением значения мо дуля упругости при растяжении ( Е ), который, в свою очередь, наиболее экс прессно определяется для стержневых образцов полимерных матриц неразру шающими резонансным и ультразвуковым методами, как произведение плотно сти полимерной матрицы ( р ) на квадрат величины стержневой скорости рас пространения в ней ультразвука (С) [72].

Экспериментальные данные (например, рисунок) статистически адекват но в широком диапазоне изменения параметров аппроксимируются зависимо стью lg (РС02) = - 14,74 - 0,0018 С (16) где С — скорость распространения ультразвука в полимерной матрице, м с''.

Рсо2 - коэффициент диффузионной проницаемости полимерной матрицы по диоксиду углерода, м '^' с ' ' ' н ' '.

Зависимость (3.7) позволяет определить величину коэффициента диффу зии диоксида углерода в полимерной матрице Dco2 = Pco2 (Гсоз)"' (17) где Гсо2 - коэффициент сорбции диоксида углерода полимерной матрицей, м^' н"'.

Коэффициент сорбции ( Гсо2) можно определить экспериментально на начальном участке изотермы сорбции ( АС02/А0 0,5 ) [68] или надежно оце нить расчетным путем в зависимости от величины температуры стеклования (Тс ) полимерной матрицы.

Известно [71], что для полимерных матриц, имеющих температуру стек лования Тс 298 °К, коэффициент сорбции постоянен Гсо2 = 1, 8 1 0 " ^ м ^ н ~'.

При Тс 298°К, величина коэффициента сорбции зависит от температуры стеклования Гсо2= 1,8 • 10 "^ ехр [ 3170 ( 298 '' - Т с ' ' ) ].

Используя величину коэффициента диффузии диоксида углерода в поли мерных матрицах как реперную, нами проведены исследования по сравнитель ному измерению величин коэффициентов диффузии молекул органических растворителей.

Коэффициенты диффузии ( D ) растворителей вычисляли с помощью кривых сорбции, полученных гравиметрическим методом [73], Рис. 2.

с, м/с 500 1000 1500 - - 3 Lg{Pco2) = - 0,0018C -14, -15 = 0, - - - - L м-*(с Рис. 2. Зависимость величины проницаемости по диоксиду углерода (Рсог) от величины стержневой скорости распространения ультразвука (С) в полимерных матрицах (1 - полиизобутилен, 2 - полиуретановый эластомер, 3 - полиэтилен низкой плотности, 4 — полипропилен, 5 - отвержденная полиэфирная смола, 6 - отвержденная полиэфирная смола пониженной горючести, 7 - отвержден ная эпоксидная смола).

Статистический анализ результатов экспериментальных измерений показал, что величина коэффициента диффузии молекул растворителей по отношению к аналогичной величине диоксида углерода наиболее значимо коррелирует с изменением величины соотношений их мольных объёмов в зависимости от селективности проницаемости, зависяш;

ей от вязко упругих характеристик полимерной матрицы. При температуре 293- °К экспериментальные данные статистически адекватно аппроксимируют ся зависимостью Lg(D) = lg(Dco2) + Кс (VC02-V) (18) где Dco2 - коэффициент диффузии диоксида углерода в полимерной матрице, м ^ с "' ;

V и Vco2 - соответственно, мольный объём примеси и диоксида углерода, см ' моль"' ;

Кс - коэффициент селективности проницаемости:

Кс = 2 10"^ С + 0,0058 (19) Величина мольного объёма молекул различных химических соеди нений поддается надежной расчетной оценке на основе известных вели чин атомных объёмов [74].

Оценка применимости полученных экспериментально статистических моделей проведена при сопоставлении результатов про гноза и независимых результатов экспериментальных измерений коэффи циентов диффузии, найденных в научно-технической литературе для диа пазона изменения температур от О до 80 ^С, величин мольных объёмов диффузантов от 18,9 до 325,5 см ^ ' моль'', модулей Юнга полимерных матриц от 49 до 3654 МПа.


Практическое применение комплекса математических моделей (3.1 3.9) показано в табл.5 на примере выполнения расчета параметров эколо гической и пожарной безопасности с целью определения максимально допустимой насыщенности объема обитаемых помещений полимерным композиционным материалом.

Как видно из данных табл.5 результаты прогноза уровня загрязне ния воздуха для величины донустимой насыщенности помещения мате риалом равной 2,5 м ^ м "^ через 2 месяца после изготовления при темпе " ратуре 40 ^С и воздухообмене 2 ч'' адекватно подтверждены результатами экспертных испытаний в специализированной лаборатории аккредитован ной в системе Госстандарта и Госкомсанэпиднадзора РФ с выдачей Ги гиенического сертификата.

Поскольку известно, что погрешность экспериментального определе ния величин коэффициентов диффузии не более 20% при длительности установления сорбционного равновесия от месяцев до года, полученные данные позволяют сделать вывод об удовлетворительной для выполнения инженерных расчетов точности при очевидной экспрессности величин коэффициентов диффузии и практически применять разработанную ме тодику для оценки химической безопасности с целью определения мак симально допустимой насыш,енности объема обитаемых помещений ПКМ.

Таблица Результаты расчетного прогнозирования и экспериментального подтверждения уровня загрязнения воздуха обитаемого помещения плавсредства Эксперименталь ная оценка испы Экспери- Справочные Расчетные па- тательной мент данные раметры лаборатории Госсанэпиднад зора РФ Скорость выделения, Химическое Концентрация в воздухе, мг' м "^ Концентрация в Соединение воздухе модели Состав мг' м '^ • с'' помещения: экстраги- V, ^С, воздухооб ПДК, руемых СМ''' мен 2 ч •', через мг' м '^ веществ, моль'' месяца после из %масс.

готовления мате риала 0, 0,310-^ 0, 1,05 133,0 0, Стирол Метилэтил 0, 1,47 90,2 1,310'^ 0, 0, кетон 106,4 0,910-^ Толуол 2,26 0,6 0,004 0, Перекись 5,5'10-^ 2,510-^ менее 0, 4,40 225,6 0, МЭК Пропилен 0,3 2,310'^ 0, 2,51 88,8 менее 0, гликоль Этилен 1,810-' 0, 0,68 0,3 менее 0, 66, гликоль Фталевая 0,84 0,01 0,210-^ 2,710-^ менее 0, 188, кислота Дибутил 11,32 232,1 1,0'10-^ 0,510-^ менее 0, 0, фталат Хлорпара 1,0 10^^ 0,510-^ 271,2 менее 0, 75,27 0, фины C10H20CL 4.3. Оценка токсичности продуктов горения полимерных материалов при пожарах на судах В практике современного судостроения при отделке внутренних помещений судов используются разнообразные полимерные материалы. В подавляющем больщинстве они относятся к группе горючих веществ, и, хотя для снижения по жарной опасности в полимерные композиции вводят антипирены, пластмассы ос таются достаточно горючими и при термической деструкции выделяют высокоток сичные продукты термоокислительной деструкции, состав которых зависит от эле ментного состава и особенностей термолиза полимерной композиции [75].

К сожалению, вопросу токсичности горения полимеров не уделяется должно го внимания. Между тем, больщинство пожаров на судах являются внутренними, а значит, наиболее опасными с точки зрения воздействия токсичных продуктов горе ния на человека. Поэтому, для минимизации действия опасных факторов пожара на экипажи судов и кораблей целесообразным является создание базы данных токсич ности при горении наиболее щироко применяемых полимерных материалов.

Для этого были исследованы базовые полимеры, щироко используемые в качестве химической основы и перспективные полимерные матрицы для строи тельных и машиностроительных материалов различного назначения.

В качестве базовых высокомолекулярных соединений полимеров исследо ваны поливинилхлорид (ПВХ), полиметилметакрилат (ПММА), полиамид (ПА), полистирол ударопрочный (УПМ), политетрафторэтилен (ФП), полиэтилен низкой (ПЭЬШ) и высокой (ПЭВП) плотности, полипропилен (1111), поликарбонат (ПК), поливинилацетат (ПВА), полиуретаны и пенополиуретаны эластичные (ПУЭ) и жесткие (ПУЖ), эластомеры, синтетический каучук (CKPi), компаунды на основе эпоксидиановых (ЭД), ненасыщенных полиэфирных (ПН), пентафталевых (ПФ), новолачных фенолоформальдегидных (ФФ) и резольных (СФ), карбамидоформаль дегидных (КС) и фурфуролацетоновых ФФА) смол, а также сополимеры полиэти лена и полипропилена (СЭП), акрилонитрилбутадиенстирола (АБС), триоксана с диоксаланом (СТД), полиформальдегида с диоксаланом (СФД), стирола, метилме такрилата и акрилонитрила (МСН), промыщленные материалы на их основе и пер спективные термостойкие полимеры - полиарамид (фенилон), полиимид (ПИ), по лифениленоксид (ПФО), сополимер стирола с дивинилбензолом (ДС).

Токсичность при горении базовых полимеров и материалов на их основе исследовали методами химико-аналитической расшифровки состава продуктов горения и методами прямой токсикометрии [76] с использованием лаборатор ных животных (по ГОСТ 12.1.044-89).

При прямой токсикометрии в качестве интегрального показателя сравни тельной токсичности Нлк5о использовали экспериментально определяемую массу материала в граммах, продукты сгорания которой в течение 60 минут в 1 м'^ воз душной среды специальной испытательной установки вызывают летальность 50% подопытных животных. Классификацию материалов по разрядам сравнительной токсичности проводили по показателю Нлк5о при условии достижения наибольшей токсичности продуктов горения при температуре тления или пламенного горения.

По классификации (ГОСТ 12.1.044-89) условно вьщелены материалы чрез вычайно токсичные (Нлк5010), высокотоксичные (10 Нлк5о^ 30), умеренно токсич ные (30 Нл1с5090) и малотоксичные (Нлк5о 90) (табл. 6). За рубежом, как правило, материалы подразделяют на менее и более токсичные при горении, чем древесина.

В табл. 6. заштрихованной областью охарактеризован диапазон изменения параметров токсичности исходных полимерных матриц и показан диапазон поло жительного и отрицательного влияния введения антипиренов и наполнителей в полимерную матрицу с целью изменения её огнестойкости: N, Р, S, С и Г - хими ческие элементы и галогены в составе неорганических антипиренов;

R-CL, R-N, R-P, R-Г - химические элементы и галогены в составе органических антипиренов;

SiO2 - наполнители на основе стекла;

SiMe - природные силикаты металлов.

Из полученных данных (табл. 6.) следует, что подавляющее большинство базо вых полимерных матриц относится к разряду чрезвычайно токсичных и высокоток сичных при горении, а их интегральные показатели П^кбо находятся в пределах, офа ниченных соответствующей величиной для шерсти (относящейся к разряду чрезвы чайно токсичных материалов при горении) и показателем токсичности для вискозы и сахарозы (относящихся к разряду умеренно токсичных материалов при горении). При Э О древесрша и пиломатериалы (относящиеся к разряду высокотоксичных при горе ТМ нии) в представленной классификации занимают среднее положение.

Таблица Сравнительная токсичность продуктов горения природных и синтетических по лимеров и антипирированных композиций на их основе 4.3.1. Состав полимерных материалов при термическом разложении При введении антипиренов на органической основе вне зависимости от их химического состава и состава полимерной основы токсичность при их го рении как правило увеличивается. Это связано с появлением в составе продук тов горения дополнительных высокотоксичных соединений в результате тер моокислительной деструкции самих антипиренов и изменения в их присутствии химизма термоокислительной деструкции полимерной матрицы, а также с про явлением эффектов комбинированного действия.

Благоприятное однонаправленное изменение сравнительных характери стик горючести и токсичности при горении, как правило, достигается при ис пользовании антипиренов на основе неорганических соединений (солей, окси дов и гидроксидов), а также стекла (стеклосферы, стеклоткань, стеклонить) и природных минералов.

Для выявления ведущих химических соединений, определяющих токсич ность полимерных материалов при горении проводили регрессионный анализ в матричной форме и методом Брандона [77] массивов экспериментальных дан ных по определению одновременно Нлк50 и количеств летучих химических со единений (в миллиграммах вещества на 1 грамм сжигаемого материала), для которых индекс токсичности (отнощение концентрации токсиканта в смеси продуктов сгорания к его средне летальной концентрации) превышала 0,05.

При статистическом анализе массивов экспериментальных данных выяв ляли ведущие факторы, а также факторы, имеющие с ними наиболее значимую связь. Модели строили путем последовательного уменьшения числа статисти чески незначимых и малозначимых факторов[77,78].

Статистический анализ показал, что из соединений, характеризующихся наибольшими значениями индексов токсичности, только наличие в продуктах сгорания оксида углерода, цианистого и хлористого водорода значимо корре лирует с изменением интегрального показателя токсичности Нлк5о синтетиче ских материалов на основе полимеров, элементный состав которых характери зуется в основном наличием атомов углерода, водорода, кислорода, азота и хлора.

4.3.2. Методы исследования токсичности при горении полимерных материалов Повышение точности прогнозирования показателя Нлк50 ДО необходимого уровня по выходу ведущих по токсичности соединений оказывается возмож ным при выделении групп полимерных материалов, характеризующихся одно родным элементным составом. Последнее обстоятельство дало возможность перехода к более простым феноменологическим моделям токсичности материа лов при горении по ведущему компоненту - оксиду углерода при одновремен ном действии в продуктах сгорания цианистого и хлористого водорода, имею щим вид [80] Плк50 = CLeo50( ^i Ki Ql f (20) где CLco5o - эффективная средне летальная концентрация ведущего по токсич ности компонента смеси - оксида углерода в составе продуктов сгорания поли мерных материалов, мг/м^;


Qi - выход при сгорании материала i- компонента, мг/г;

Ki - безразмерный коэффициент вклада i-компонента в средне летальный эф фект токсичности оксида углерода в составе продуктов сгорания.

Для синтетических материалов на основе полимеров, в элементный со став которых входят только углерод, водород и кислород, величина Плк5о стати стически адекватно прогнозируется по уравнению:

Плкзо = 3200 (Qco)"' (21) Если же в состав материала, кроме того, входят азот или хлор, величина Нлк5о может быть вычислена по выходу при горении оксида углерода и циани стого или хлористого водорода, соответственно, по уравнениям (22) и (23).

= 2500 (Qco + 10,8QncN )'' (22) = 3100 (Qco + 0,07Q,,CL)"' (23) Для подтверждения применимости моделей (21) - (23) в широком диапа зоне изменения состава и свойств полимерных материалов в условиях горения Проводили сопоставление результатов расчетов с независимыми эксперимен тальными данными, в том числе полученными во ВНИИ Противопожарной обороны МВД РФ.

В качестве примера в табл.7 сопоставлены результаты оценки токсично сти продуктов горения по ГОСТ 12.1.044-89 для 30 минутной экспозиции с ре зультатами расчета по (21) - (23) для 60 минутной экспозиции. В соответствии с известным правилом доз в табл. 6 и 7 сопоставлены произведения величин Нлк50 на величину времени экспозиции[80-83].

Таблица Экспериментальные и расчетные параметры сравнительной токсичности материалов при горении Эксперимент Расчет Продукты сгорания, мг/г Фор мула Материал Нлк50 Плк50' 0, HCN HCL СО С02 NOx - - Древесина сосны 166,3 1200 17,8 19,2 - Фанера березовая 193 16,0 16,6 998, Пенополиуретан 98 11,8 1023 12,0 11, 7,7 ППУ- Пенополиуретан 121 5,2 944 12,2 13,0 14, ППУ- - 100 46,6 29,2 30, Линолеум ПВХ 1067 Из полученных результатов следует, что знание только выхода при горе нии оксида углерода, цианистого и хлористого водорода является необходимым и достаточным условием оценки величины интегрального показателя токсично сти материала на основании (3.11)-(3.13), при этом имеются адекватные моде ли, позволяющие прогнозировать величины выхода токсикантов при горении с использованием стандартных параметров, характеризующих элементный со став полимерных материалов и процесс термолиза [84-86].

В заключение следует отметить, что разработанные модели позволяют для выше указаных групп материалов проводить количественное сопоставление параметров, характеризующих тесты на токсичность по ГОСТ 12.1.044-89 и Международному Кодексу по применению методов огневых испытаний, при нятому 5 декабря 1996 года Резолюцией 61(67) Комитета по безопасности на море ИМО[87-89].

Глава 5. Методика оценки химической безопасности эксплуатируемых и проектируемых судов 5.1. Анализ конструкционных и технологических особенностей плавсредств В жилых и служебных помещениях на судах для оценки химической опас ности необходимо учитывать особенности конструкции судна в целом, способы изоляции и обстройки помещения, количественные и качественные характери стиками насыщенности горючими материалами. Большая часть морских судов, как известно, построена из стали. Все жилые и служебные помещения распо ложены внутри корпуса, надстроек и рубок и представляют собой разветвлен ную систему помещений, связанных между собой коридорами, трапами или шахтами трапов. Количество выходов на открытую палубу ограничено. Наи большее число их устраивается на шлюпочной палубе. Размеры иллюминато ров и их количество ограничены. В условиях эксплуатации, особенно при нали чии на судне системы кондиционирования воздуха, большая часть иллюмина торов закрыта[90-92].

В качестве зашивки применяют доски, фанеру и древесностружечные плиты. На современных судах применяют зашивку из плиточных негорючих материалов. В качестве отделки используют краски, лаки и эмали, слоистые пластики. Из аналогичных материалов изготовляют судовую мебель.

В качестве несущих конструктивных элементов применяют стальной и алюминиево-магниевый профиль. Металлическая мебель и оборудование нахо дится в основном в служебных помещениях.

На судах покрытия полов прилегают вплотную к металлической палубе.

Зашивка бортов, переборок и подволоки образуют вместе с металлической ос новой воздушные пространства. В них расположены различные коммуника ции: трубопроводы, электрокабели, воздуховоды систем вентиляции и др. Жи лые и служебные помещения размещаются в межпалубных пространствах, вы сота которых практически постоянна для всех судов и составляет 2,4-2,6 м.

Однако отдельные общественные помещения могут иметь большую высоту (кинозалы, рестораны, кают-компании и т.д.) [93].

5.2. Основные факторы, оказывающие влияние на формирование химиче ского состава воздушной среды судна Анализ показывает, что основными факторами оказывающими влияние на формирование химического состава воздушной среды судна являются [94-95]:

- поступление газов, паров и аэрозолей вредных веществ из источников в воздушную среду;

- поступление жидких вредных веществ из источников химической опас ности и загрязнение ими судновых поверхностей и оборудования;

- вентиляция судовых помещений атмосферным воздухом;

- занос вредных веществ в другие помещения судна при вентилировании аварийного помещения;

- воздухообмен между судовыми помещениями и системой общесудовых запасов воздуха;

- сорбция (десорбция) вредных веществ на судовых средствах очистки воздуха;

- конденсация вредных веществ на судовых поверхностях;

- испарение вредных веществ с судовых поверхностей;

- воздухообмен между судовыми помещениями;

- разнос экипажем вредных веществ в другие помещения (на одежде, при выносе загрязненного оборудования и т.п.), попадание вредных веществ в соседние помещения по общесудовыми системам и др.;

- С Ы вредных веществ в акваторию при проведении дегазации.

МВ Математическое описание формирования воздушной среды в помеш,ени ях судна основано на материальном балансе веш,еств в замкнутой экосистеме.

Сложность решения системы дифференциальных уравнений, которые бы учи тывали все перечисленные выше факторы, затрудняют создание математиче ской модели максимально отражающей реальные процессы, происходящие при формирования химического состава воздушной среды на судне. [96-97] (рис.3).

Атмосфера Судовое помещение Воздущная среда ДрЗД-ие судовые Источник химической помещения опасности 16 Система сбора судовые и дегазации поверхности поверхностей 15 Акватория Рис. 3. Схема формирования состава воздушной среды судна Уровень химической опасности технических средств, систем и материалов на судне зависит от состояния обитаемой среды судна, возможностей комплекса специальных средств обеспечения химической безопасности, условий размещения экипажа и пассажиров на судне, конструктивных особенностей судна и других факторов. Так, например, при увеличении температуры резко возрастают выделения вредных веществ из полимерных материалов, увеличивается интенсивность испарения вредных веществ с загрязненных корабельных поверхностей [97].

Необходимо учитывать работу комплекса средств, обеспечивающих химическую безопасность на судне: систему вентиляции, средства газового контроля, индивидуальной защиты личного состава, а также эффективность удаления вредных веществ с конденсатом влаги, находящейся в воздушной среде помещений, на отпотевающих холодных поверхностях или воздухоохладителях системы кондиционирования воздуха, при сорбции на окрашенных поверхностях, тканях, ворсовых покрытиях и других пористых материалах, при дыхании людей и др.

Степень опасности источников выделения вредных веществ во многом определяется их размещением на судне относительно рабочих мест экипажа и кают, продолжительностью пребывания людей в зоне функционирования ис точников.

Распространение вредных веществ по помещениям судна происходит главным образом в результате воздухообмена между помещениями при мигра ции людей и работе системы вентиляции и кондиционирования воздуха, а так же за счет естественного воздухообмена между помещениями.

Величины воздухообменов между помещениями можно оценить по до пустимым нормам утечек воздуха из различных помещений судна при испыта нии их на герметичность.

Таким образом наиболее действенным средством обеспечения химиче ской безопасности судов на уровне технических средств-источников ВВ являет ся предотвращение или снижение выхода ВВ за их пределы. Распространение ВВ по помещениям судна происходит, главным образом, в результате воздухо обмена между помещениями при перемещении членов экипажа и работе систем вентиляции и кондиционирования воздуха, а также за счет естественного возду хообмена между помещениями. Иллюстрацией этих положений служат резуль таты изучения соотношение концентраций ВВ между смежными судовыми отсе ками в случае функционирования постоянно действующего источника ВВ (табл. 8).

Расчетными методами исследовано соотношение концентраций вредных веществ между смежными помещениями (Cr/Cr+i) судна в случае функциониро вания в г-м помещении постоянно действующего источника [98-100].

Как видно из таблицы 8, чем дальше помещения находятся от помещения с источником, тем больше отношение Cr/Cr+i. Но это наблюдается только в пер вые сутки герметизации.

Таблица Соотношения концентраций ВВ при различной длительности герметизации и воздухообмене отсеков судна Время Скорость Номера соседних отсеков герметизации, воздухооб- 1-2 3- 2-3 4-5 5-6 6-7 7- сут мена.

5м'/ч 6,0 8,0 14,9 17, 8,3 11,7 11, 4 3,6 4,6 6,2 7,7 8, 4,5 5, 6 3,4 4, 2,8 4,3 6, 3,4 5, 12 2,0 2,6 2,3 3,3 2, 2,3 3, 30 1, 1,5 1,6 1,7 1,8 1,7 1, 60 1, 1, 1,3 1,4 1, 1,4 1, 2 2, 25 м'/ч 2,2 2,9 2, 2,5 3,5 3, 4 1, 1,8 1,8 2,2 2, 1,7 1, 6 1,5 1,6 1,6 1,7 1, 1,7 1, 12 1,3 1, 1,3 1,3 1,3 1,3 1, 30 1,2 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1, 60 1,0 1,0 1, 1,1 1,1 1, 1, с увеличением времени концентрации вредных веществ во всех гермети зируемых помещениях выравниваются. При воздухообмене между помещения ми более 25 и^/ч практически полное выравнивание концентраций происходит на 30 сутки, а при воздухообмене около 5 м^ч - на 60 сутки.

В таблице 9 показано снижение концентрации вредных веш,еств в ава рийном помещении в результате воздухообмена с соседними помещениями. Из таблицы видно, что снижение концентрации вредных веществ в аварийном по мещении быстрее происходит после мгновенного выброса, чем при длительном выбросе. Однако разница не велика и не превышает 20%. Более существенное влияние на концентрацию вредных веществ в воздушной среде оказывают воз духообмен между помещениями и продолжительность герметизации аварийно го помещения. При увеличении воздухообмена с 1 м^ч (минимальный воздухо обмен) до 25 м^ч (максимальный воздухообмен) концентрация уменьшается в 1,5-2 раза, а при увеличении длительности герметизации — в 2-4 раза.

Таблица Кратность снижения концентрации вредных веществ в 1 (аварийном) помеще нии при постоянных воздухообменах между помещениями Интервал Воздухообмен между помещениями, м^/ч времени, су 1 5 15 тки Мгновенный выброс вредных веществ 1,24 2, 1 1,05 1, 1,47 2,82 5, 10 4, 1,88 3,94 6,58 7, 6,58 7, 60 3,08 8, Постоянное поступление вредных веществ 1,00 1,10 1, 1 1, 1,30 1,72 2,56 3, 20 1,40 2,19 3,40 4, 2,50 5, 60 3,45 5, При конденсации влаги на отпотевающих холодных поверхностях или воздухоохладителях системы кондиционирования воздуха происходит раство рение в конденсате вредных веществ, содержащихся в воздухе.

Постоянная скорости выделения вредных веществ из воздущной среды при конденсации влаги (Кк) зависит от влаговыделения на единицу свободного объема помещения (Vr) [2]:

К, = Гр-у, (24), где Гр - коэффициент, равный отношению концентрации вредных веществ в конденсате к концентрации в воздухе.

В случае физического растворения в электролите практически достига ется равновесное насыщение конденсата и Гр близок к коэффициенту распреде ления вещества между водой и воздухом. При данном механизме растворения Гр = (0.01 -10000). В случаях, когда при растворении в конденсате происходят химические реакции, количество поглощенного вещества может значительно превышать рассчитанное по коэффициенту распределения[101-104].

Таблица Эффективность очистки воздуха конденсатом атмосферной влаги судовым воздухоохладителем Коэффициент очистки воздуха в Вредные химические вещества воздухоохладителе, % Углеводороды (предельные, цикли ческие, непредельные), водород, (2.0-40.0) 10'^ окись углерода (6.0-100) Ю-' Ароматические углеводороды Галоидорганические соединения (1.4-40.0)'10"^ (8.0-30.0) Ю-' Эфиры (2.5-8.0) Ю-' Альдегиды Кетоны 0.16-0. Спирты (этиловый, пропиловый) 1.2-3. В таблице 10 приведены данные по эффективности очистки воздуха от вредных веществ в судовых воздухоохладителях. Из данных таблицы видно, что поглощение вредных веществ конденсатом атмосферной влаги сравнитель но невелико. Следовательно, при проведении практических расчетов этот про цесс может не приниматься во внимание.

Удаление вредных примесей происходит и при дыхании человека. Пре дельные возможности по удалению вредных веществ определяются объемом легочной вентиляции (1 м^ч). Эффективно удаляются (60-100%) только хими чески активные газы (хлористый и фтористый водород, сернистый газ, окислы азота, хлор и т.п.). Постоянная скорости выделения из воздушной среды со ставляет по данным, приведенным в 0.06-0.1 обмена (менее 500 м^ч на все суд но), что значительно меньще, чем для вентиляции и с конденсатом влаги.

Удаление вредных веществ из воздушной среды происходит также за счет сорбции на судовых окрашенных поверхностях, тканях и других пористых материалах. Данный процесс эффективен в течение ограниченного времени, пока не будет исчерпана сорбционная емкость материалов. Папример, для сорбции сернистого газа свежей эмульсионной краской при площади её по верхности 1 MVM'' дает эффект, равноценный вентиляции с кратностью возду хообмена 0.7-4.7 ' /ц.

Сорбция вредных веществ на судовых поверхностях слабо изучена. При нормальных условиях эксплуатации этот процесс имеет значение только при эпизодическом загрязнении воздушной среды или при прерывистой работе средств очистки воздуха. Тем не менее, как было показано в работе, в аварий ных условиях, при нормализации химической обстановки в судовых помеще ниях, загрязненных вредных веществ с высокой температурой кипения, сорб ция вредных веществ на различных пористых материалах должна учитываться обязательно [105].

Большое влияние на интенсивность поступления вредных веществ оказы вает температура. С ее ростом выделения вредных веществ из источников хи мической опасности, как правило, возрастает. Это связано с увеличением ско рости химических и биохимических процессов, а при испарении и десорбции с увеличением летучести, уменьшением коэффициента распределения в систе ме газ - твердое тело (газ-жидкость), увеличением коэффициента диффузии. В таблице 11 дана приближенная оценка влияния температуры в возможных для судна интервалах на отдельные процессы и параметры[106].

Таблица Влияние температуры на процессы выделения вредных веществ Процессы или определяю- Увеличение с ростом температуры щие факторы На 10" С На 20" С Химические реакции в 2.0-3.0 раза в 4.0-9.0 раза в 1.5-2.0 раза Летучесть в 3.0-4.0 раза Выделение из полимерных в 1.5-2.0 раза в 2.0-4.0 раза материалов Выделение продуктов жиз- 3.0-5.0 раза в 1.6-2.5 раза недеятельности людей Эффективным способом нормализации химической обстановки при хи мически опасных авариях является вентилирование помещений атмосферным воздухом. При вентилировании загрязненного помещения концентрация вред ных веществ может снизиться достаточно быстро (десятки минут - часы) до требуемых уровней[107-108].

Концентрация вредных веществ в помещении, вентилируемым чистым воздухом, может быть рассчитана по уравнению [108]:

С = [q /(Ко Vr)] [1 - ехр (- Ко t ) ], (26), где: q - скорость поступления вредные веществ, мг/ч;

Vr - объем помещения, м^;

t — длительность поступления вредных веществ, ч;

Ко - кратность воздухообмена, ч"'.

Остальные процессы практически не оказывают существенного влияния на снижение концентрации вредных веществ в воздушной среде судна[109].

5.3. Влияние характеристик источников вредных химических веществ на хи мическую обстановку в судовых помещениях По полученным данным была предложена модель изменения динамики концентраций ВВ в помещениях судна. Принято, что концентрация Сп^г веще ства b в помещении г объемом Vr :

(27) Z - количество помещений на судне;

ШЬ г - масса вредного вещества в г-ном помещении;

mb,r=mob г + Amb,q,r - ASmb,r,j - А ть,с,г, (28) где ШОЬ г - начальная масса Ь-го вещества в помещении г, г ;

АШЬ,я,г — масса вещества, поступившая в воздушную среду помещения г от всех источников с общей производительностью С[п,г;

Amb,q,r = qb,r At (29) Amb,j - массы вещества, поступившие из помещения г в соседнее j-тое поме щение или из этого помещения в помещение г:

А mb,rj = (СЪ,г - Cb,j) Wrj At (30) где Wrj- воздз^сообмен помещения г с соседним j-тым помещением;

А ШЬ,с,г - масса вещества, удаляемая из воздушной среды за счет ее самоочищения.

Модель была проверена при расчете концентраций ВВ в последовательно со единенных отсеках судна на различное время с момента начала функционирования источника с интенсивностью эмиссии 5 мг/ч [110-113] Поскольку члены экипажа судна в соответствии с судовым расписанием посе щают различные помещения судна. Зная время нахождения членов экипажа в поме щениях судна и концентрации ВВ в этих помещениях, рассчитывается токсодо за, получаемая к-тым членом экипажа по формуле:

J Тк (31), j=l То где Сь,г - концентрация Ь-ш вещества в г-ом помещении судна;

То, Тк - время начала и окончания работы члена экипажа в j-том помещении.

Тк=Тр + 1б+1г + 1з, (32) где Тр — время срабатывания средства химического контроля (время, когда кон центрация вредных веществ в помещении достигла величины чувствительности средства химического контроля);

IQ - быстродействие средства химического контроля;

tr - время, необходимое на передачу информации от средства хими ческого контроля, ее анализ, принятие решения и оповещение;

t^ — время, необ ходимое для надевания средства индивидуальной защиты[114-116].

К числу основных характеристик источников химической опасности мо гут быть отнесены: токсические и физико-химические свойства вредных ве ществ, а также вероятность и интенсивность их поступления в воздушную сре Одна и та же токсодоза у разных людей вызывает различный эффект по ражения. Поэтому токсодоза рассматривается как случайная величина D, кото рая характеризуется функцией распределения :

P =P(DD), (33).

Величина Р (D D) представляет собой математическое ожидание доли экипажа, получившего поражение не ниже заданной степени тяжести при ток содозеО [117].

Функция Р зависит от типа вредных веществ, степени тяжести поражения и путей воздействия на организм, то есть существует семейство соответствую щих кривых, которые на практике трудно использовать[117-118].

Для устранения этих трудностей вводится безразмерная доза, равная от ношению переменного значения дозы к ее медианному значению:

Т = D / D50, (34).

Функция распределения Р(Т) рассматривается как зависимость между до лей экипажа, получившего поражение не ниже заданной степени тяжести и ве личиной создаваемого при этом токсоэффекта и рассчитывается по формуле:

Р= 0.5 [1 + erf (1.02 In Т)], (35) Закон токсичности позволяет рассчитывать вероятность поражения при одновременном воздействии нескольких вредных веществ:

Р(Тсум) = Р(Т,+ Т2+...Т„), (36), где Ть Тг... Тп - токсоэффекты от различных вредных веществ;

Тсум- суммар ный токсоэффект.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.