Bezpečnost chemických výrobků a procesů

Bezpečnost chemických výrobků a procesů 1. Úvod – terminologie 2. Přenos a přeměny látek v životním prostředí 3. Mezinárodně sledované skupiny chemických látek 4. Zdroje rizika v chemickém průmyslu 5. Zařazení výroben do rizikových skupin 6. Legislativa 7. Ochranné služby pro případ nehod

Úvod – O ekologii V původním významu je ekologie biologická věda, která se zabývá vztahem organismů a jejich prostředí a vztahem organismů navzájem. V roce 1866 tak nazval a definoval tento vědní obor Darwinův žák, Ernst Haeckel.

Samotné slovo pochází z řečtiny: v překladu znamená „studium bydliště“. Dále se ekologie užívá v širokém smyslu jako ochrana životního prostředí nebo dokonce místo pojmu přírodní prostředí. Například ekologický výrobek = výrobek šetrný k životnímu prostředí.

Termín enviromentální znamená „změřený na ochranu životního prostředí“.

Úvod – Biosféra a životní prostředí Biosféra (geobiosféra) je oblast Země obývaná živými organismy. Skládá se z horní části pevné zemské kůry (litosféry), půdy (pedosféry), vodního obalu (hydrosféry) a dolní vrstvy ovzduší (atmosféry). Životní prostředí je vše, co vytváří přirozené podmínky existence organismů včetně člověka a je předpokladem jejich dalšího vývoje. Jeho složkami jsou zejména ovzduší, voda, horniny, půda a samotné organismy. Jiná definice říká, že životní prostředí je soubor všech činitelů, s kterými přichází do styku živý subjekt, a kterými je obklopený. Vše, na co subjekt přímo a nepřímo působí. Subjektem může být organismus, populace, člověk nebo celá lidská společnost. Většinou se pojem životní prostředí chápe jako životní prostředí člověka.

Hodnocení dopadů na životní prostředí Složkový přístup:

  

Ovzduší. Pozorování spalin z elektráren a tepláren, odpadních plynů z průmyslu. Registr emisí do ovzduší. Vody. Odpadní voda komunální a průmyslová. Registr emisí do vody. Půda. Tuhé odpady vyvážené na skládky, úniky prachu. Registr nebezpečných odpadů.

Složkový přístup bývá kritizován, neboť jsou problémy přenášeny z jedné složky životního prostředí na jinou. Integrovaný přístup k ochraně životního prostředí. Hodnocení všech emisí nezávisle na jejich formě.

Přenos a přeměna látek v životním prostředí Způsob vstupu xenobiotik do prostředí:

  

přímý vstup – těkavá rozpouštědla z nátěrových hmot, pesticidy, insekticidy; vstup po použití – prací a úklidové prostředky; vstup po likvidaci – plasty, textil, papír.

Místo vstupu xenobiotik do prostředí:

  

domácnosti a místnosti v domech – kosmetika, těkavá rozpouštědla z nátěrových hmot a lepidel, desinfekce, insekticidy; ulice v obcích a místní vodní toky – výfukové plyny, nátěrové hmoty, emise z továren, posypová důl v zimě; biosféra – emise z elektráren a velkých továren, oxid uhličitý, perzistentní látky (PCB, dioxiny).

Přenos a přeměna látek v životním prostředí Životnost xenobiotika v životním prostředí se podle velmi zjednodušené představy řídí diferenciální rovnicí:

dc  kc dt kde c je okamžitá koncentrace látky v čase t a k je rychlostní konstanta daná reaktivitou (stabilitou) látky. Integrací od času 0 do času t dostaneme:

c(t )  c(0) exp( kt) kde c(0) je počáteční koncentrace. Poločas životnosti, t, je doba, za kterou klesne koncentrace látky v prostředí na polovinu, t.j. c(t) = c(0)/2. Úpravou rovnice dostaneme pro poločas životnosti t = k-1 ln 2.

Přenos a přeměna látek v životním prostředí Atmosféra – látky ve formě plynů, aerosolů a prachu

  

volná konvekce, tj. proudění vlivem rozdílu hustot tekutiny, větry,

Biochemické reakce jsou vedlejší.

srážky – přenos do půdy a vody

Hydrosféra – látky ve formě roztoků, kalů a v tělech organismů Biochemické  vodní toky, reakce jsou  proudění v oceánech a mořích, důležité. Půda – látky ve formě roztoků, kalů a v tělech organismů



pohyblivost vázána na podzemní vodu

Biochemické reakce jsou důležité.

Cesty vstupu látek do potravních řetězců V živých organismech má rozhodující úlohu voda, je pro způsob přenosu rozhodující vztah látky k vodě:





 

Hydrofilní látky. Rozpustné ve vodě, přijímány s vodou. Příklad dusičnany a dusitany. Lipofilní (hydrofobní) látky. Rozpustné v nepolárních organických látkách, např. v tucích a olejích. Mohou vstupovat s vodou ve velmi nízkých koncentracích nebo ve formě kapiček stabilizovaných povrchově aktivními látkami (emulgátory). Povrchově aktivní látky. Látky mající v molekule hydrofilní a lipofilní skupiny, například prací prostředky. Nerozpustné ve vodě a oleji. Například prach. Působením trávicích šťáv se může rozpustnost změnit.

Některé mezinárodně sledované skupiny látek

   



Chemické zbraně a jejich prekursory. Omamné a psychotropní látky a jejich prekursory. Těkavé organické sloučeniny (VOC). Přechod na výrobky a přípravky, které jsou prosté nebo obsahují pouze málo VOC. Látky poškozují ozónovou vrstvu Země. Ozón vzniká ve stratosféře (12-50 km) působením slunečního záření na kyslík. Mezi hlavní látky ničící ozón ve stratosféře patří chlorfluorderiváty uhlovodíků. Užívány v chladících systémech a jako hnací plyny ve sprejích. Persistentní (stabilní) látky. DDT, PCB, dioxiny

Zdroje rizika v chemickém průmyslu Základem zvyšování bezpečnosti výroben je analýza rizika.





Požár. Nejběžnější typ havárie v chemickém průmyslu. Velké zásobníky hořlavin jsou hlavním zdrojem rizika. Vytvoření toxického nebo hořlavého oblaku plynů nebo par. Příčiny:

    

Plyny stlačené na vysoký tlak. Zkapalnělé plyny udržované pod tlakem. Kapaliny zahřívané pod tlakem Exotermní chemické reakce. Nežádoucí exotermní reakce v zásobnících.

Zdroje rizika v chemickém průmyslu Chování oblaku plynů a par určují hlavně jeho hustota a složení:





 

Nízká koncentrace hořlaviny. Směs nehoří ani nevybuchuje. Složení směsi přibližně odpovídá stechiometrické rovnici pro úplnou oxidaci, tj. vznik H2O, CO2, N2 aj. Směs vybuchuje. Ničivý účinek spočívá v tlakové vlně. V místech se špatnou výměnou vzduchu se projeví úbytek kyslíku a přítomnost toxických spalin. Ve směsi je přebytek hořlaviny. Směs pomalu hoří, projevem je ohnivá koule. Ničivý účinek spočívá v sálavém teplu. V místech se špatnou cirkulací vzduchu vzniká nedostatek kyslíku a jsou přítomny toxické spaliny. Hustota určuje směr pohybu – oblak buď stoupá nebo klesá.

Zdroje rizika v chemickém průmyslu Kapaliny zahřáté na teplotu vyšší než je teplota vary při aktuálním atmosférickém tlaku jeví při poklesu tlaku adiabatický var:

 

Teplo pro odpařování je akumulováno v kapalině. Podle velikosti a polohy únikového otvoru uniká ze zařízení:

  

pára, směs páry a kapek kapaliny, kapalina, která se vlivem přehřátí rozstřikuje vlivem vnitřního tlaku par a mžikově odpařuje.

Zařazení výroben do rizikových skupin Smyslem „Zákona o prevenci závažných havárií způsobených vybranými nebezpečnými chemickými látkami a chemickými přípravky“ je snížit pravděpodobnost havárie a případně omezit její důsledky. Rozlišují se tři skupiny výroben:

  

bezriziková skupina, riziková skupina A (nižší riziko), riziková skupina B (vyšší riziko).

Řazení do rizikových skupin podle kriterií zádrže:

 

individuální chemické látky (chlór, bróm, vodík, ...), pro obě skupiny jsou dána kritická množství; skupiny nebezpečných látek (výbušné, extrémně hořlavé, ...), opět jsou stanovena kritická množství.

Zařazení výroben do rizikových skupin Povinnosti společné pro skupiny A a B:

     

zajistit pojištění z odpovědnosti za škody z havárie, zpracovat hodnocení rizika závažné havárie, oznámit zařazení objektu správnímu orgánu, zajistit účast veřejnosti na projednávání, provozovatel je povinen seznámit s dokumenty zaměstnance v objektu, provozovatel, v jehož objektu vznikla závažná havárie, je povinen ji neprodleně oznámit správnímu orgánu.

Povinnosti rozdílné pro skupiny A a B:

 

A: bezpečnostní dokumenty jen pro objekt výrobny, B: bezpečnostní dokumenty pro výrobnu a okolí.

Prevence a omezování znečištění Odpovídající zákon (číslo 76/2002 Sb.) je v ČR označován mezinárodní zkratkou IPPC (Integrated Prevention and Pollution Control). Účelem je dosáhnout vysoké úrovně ochrany životního prostředí v souladu s EU. Týká se i jiných odvětví průmyslu. Vztahuje se dále na hluk, vibrace, vyzařování tepla, ... Naplňuje se prostřednictvím:

  

integrovaných povolení, systému výměny informací o nejlepších dostupných technologiích, integrovaného registru znečišťování životního prostředí.

Integrovaná povolení Rozhodnutí stanovující podmínky provozu výrobny, tj, limity emisí a jiných nepříznivých vlivů na okolí a životní prostředí. Provozovatel žádá o povolení:

      

předpokládané množství emisí do jednotlivých složek životního prostředí, popis metod použitelných k předcházení vzniku a omezení emisí, opatření pro měření a monitorování emisí, porovnání zařízení s nejlepšími dostupnými technologiemi, opatření k předcházení haváriím a omezování jejich následků, bezpečnostní program prevence závažné havárie, stručné shrnutí pro veřejnost.

Povolení schvaluje MŽP ČR, které vytvořilo Agenturu integrované prevence.

Systém výměny informací o nejlepších technologiích Výrobek by měl být vyráběn způsobem co nejšetrnějším k životnímu prostředí. Navržené limity jsou porovnávány s nejlepší dostupnou technologií. Hlediska:

    

použití technologie dávající málo odpadů, použití látek méně nebezpečných, podpora recyklace, nižší spotřeba surovin a energií, omezení dopadů emisí na životní prostředí a prevence havárií.

EU vydává anglicky psané dokumenty o nejlepších dostupných technologiích. Označují se zkratkou BREF (Best available techniques Reference)

Ochranné služby pro chemické nehody v dopravě Při nehodě mimo areál továrny se s látkami setkávají laici, kteří nevědí jak s uniklou látkou nejlépe naložit. V kritických situacích je důležité:

   

Rychle získat kvalifikované informace o tom, jak si počínat. Rychle navázat kontakt s výrobcem. Povolat kvalifikované zásahové jednotky.

Navázat kontakty se specialisty, kteří mají zkušenosti s daným výrobkem a nehodami.

V ČR bylo zřízeno servisní centrum s názvem Dopravní informační a nehodový systém chemického průmyslu ČR – TRINIS se sídlem v Litvínově.