VESZÉLYES IPARI ÜZEMEKBEN BEKÖVETKEZŐ KATASZTRÓFÁK ÉS BALESETEK IPARBIZTONSÁGI SZEMPONTÚ VESZÉLYEI
2
Tartalom Megelőzést és elhárítást szabályozó jogi normák: ..................................................................... 3 A hatályos jogi szabályozók:.................................................................................................. 4 Kémiai/ipari veszélyek típusai: .................................................................................................. 4 Veszélyességi zónák ............................................................................................................... 4 Ipari katasztrófák: ................................................................................................................... 5 Kiemelten veszélyes események: ........................................................................................... 6 A veszélyes ipari üzemek tevékenységéből származó legfőbb veszélyek: ............................ 6 Robbanás .................................................................................................................................... 7 Kémiai robbanás ................................................................................................................. 8 Fizikai robbanás ................................................................................................................. 8 BLEVE, (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) [4] .................................................. 9 Gőz/gázfelhő Robbanások (VCE) [5] .................................................................................. 11 Tűz [2] ...................................................................................................................................... 12 Szilárd anyagok égése: ......................................................................................................... 13 A folyadékok égése: ............................................................................................................. 13 A gázok égése: ..................................................................................................................... 13 Flash fire [6] ......................................................................................................................... 14 Jet Fire [7] ............................................................................................................................ 15 Tócsa tűz [7] ......................................................................................................................... 16 Másodlagos tűzek ................................................................................................................. 16 Mérgezés [8] ............................................................................................................................. 17 A mérgezések felosztása ...................................................................................................... 17 A méreg támadási pontja: ..................................................................................................... 18 Légzés mérgek...................................................................................................................... 18 FULLASZTÓ GÁZOK: ................................................................................................... 18 A VÍZBEN OLDHATÓ GÁZOK .................................................................................... 19 BÓDÍTÓ GÁZOK ............................................................................................................ 19 VEGYES HATÁSÚ GÁZOK .......................................................................................... 19
3
Megelőzést és elhárítást szabályozó jogi normák: A hivatásos katasztrófavédelem szerv feladata a veszélyes anyagokkal kapcsolatos súlyos balesetek veszélyeinek ellenőrzéséről szóló 1996. december 9-i 96/82/EK tanácsi irányelv (Seveso II. Irányelv) szabályozás végrehajtása és végrehajtatása, különösen a jogalkalmazási területen meghatározó szerep hárul a katasztrófavédelem iparbiztonsági szakterületére. A Kat. tv. IV. fejezete és végrehajtási rendelete rögzíti a hatóság veszélyes anyagokkal kapcsolatos súlyos balesetek megelőzésére, a lehetséges balesetek következményeinek csökkentésére történő felkészülésre és azok elhárítására vonatkozó feladatait és hatáskörét. Az Ipari Baleseti Helsinki ENSZ EGB Egyezmény szakmai és nemzetközi együttműködési feladatainak az ellátásáért az OKF mint illetékes hatóság a felelős. A 2012. január 1-én hatályba lépett katasztrófavédelmi törvény alapján megalakuló egységes iparbiztonsági hatóság a preventív munka keretében hatósági felügyeletet lát el. Az új szabályozás kiszélesíti azon veszélyes anyagokkal foglalkozó ipari vállalatok körét, melyek fokozott hatósági felügyelet alá tartoznak a jövőben, és meghatározza a velük szemben támasztott követelményeket, az engedélyezés és ellenőrzés szabályait, a védelmi tervezés és lakossági tájékoztatás feladatait. A súlyos balesetek elleni védekezésről szóló szabályozás meghatározza a Kat. IV. fejezet szerint veszélyes anyagnak minősülő: • • • • • • • •
veszélyes anyagokat, és azok küszöbértékeit, az ipari tevékenységek és a küszöbérték alatti üzemek körét, a veszélyes anyagokkal kapcsolatos súlyos baleset elleni védekezés, tervezés rendszerét és követelményeit, a katasztrófavédelmi hatósági engedélyezés és felügyelet rendjét, az üzemeltetői kötelezettségeket, a biztonsági jelentés, biztonsági elemzés és a súlyos káresemény elhárítási terv célját, tartalmi és formai követelményeit és az azok elkészítésére kötelezettek körét. a lakossági tájékoztatással és a nyilvánosság biztosításával kapcsolatos követelményeket, a veszélyes anyagokkal foglalkozó üzemekre vonatkozó hatósági koordináció szabályait.
A katasztrófavédelmi hatóság az engedélyezési tevékenysége mellett szakmai felügyeletet is ellát az üzemeltetők és az önkormányzatok tevékenysége felett, melynek keretén belül hatósági jogosítványaival élve juttathatja érvényre a jogszabályi előírásokat.
4
A hatályos jogi szabályozók: 1. 1996. évi CXVI. Törvény 1996. évi CXVI. törvény az atomenergiáról 2. 2000. évi XXV. törvény a kémiai biztonságról 2000. évi XXV. törvény a kémiai biztonságról 3. 112/2011. (VII. 4.) Korm. Rendelet 112/2011. (VII. 4.) Korm. rendelet az Országos Atomenergia Hivatal nukleáris energiával kapcsolatos európai uniós, valamint nemzetközi kötelezettségekkel összefüggő feladatköréről, az Országos Atomenergia Hivatal hatósági eljárásaiban közreműködő szakhatóságok kijelöléséről, a kiszabható bírság mértékéről, valamint az Országos Atomenergia Hivatal munkáját segítő tudományos tanácsról 4. 190/2011. (IX.19.) Korm. Rendelet 190/2011. (IX.19.) Korm. rendelet az atomenergia alkalmazása körében a fizikai védelemről és a kapcsolódó engedélyezési, jelentési és ellenőrzési rendszerről 5. 219/2011. (X. 20.) Korm. Rendelet 219/2011. (X. 20.) Korm. rendelet a veszélyes anyagokkal kapcsolatos súlyos balesetek elleni védekezésről 6. 51/2011. (XII. 21.) BM rendelet 51/2011. (XII. 21.) BM rendelet a veszélyes anyagokkal kapcsolatos súlyos balesetek elleni védekezés hatósági eljárásaiban az igazgatási szolgáltatási díj fizetési körébe tartozó hatósági eljárásokról, igazgatási jellegű szolgáltatásokról és bejelentésekről, továbbá a fizetendő díj mértékéről, valamint a fizetésre vonatkozó egyéb szabályokról 7. 208/2011. (X. 12.) Korm. Rendelet 208/2011. (X. 12.) Korm. rendelet a katasztrófavédelmi bírság részletes szabályairól, a katasztrófavédelmi hozzájárulás befizetéséről és visszatérítéséről 8. 44/2000. (XII. 27.) EüM rendelet 44/2000. (XII. 27.) EüM rendelet a veszélyes anyagokkal és a veszélyes készítményekkel kapcsolatos egyes eljárások, illetve tevékenységek részletes szabályairól
Kémiai/ipari veszélyek típusai: Ebbe a kategóriába azok az események sorolhatók, amelyek kialakulásának előfeltétele a civilizáció léte, a tudomány, a technika, az ipari és mezőgazdasági termelés, a közlekedés és szállítás meghatározott szintje. Közvetett módon azonban a természet erői is előidézhetik ezek bekövetkezését. Egy, egyébként hibátlanul működő vegyi üzemből veszélyes anyag szabadulhat ki földrengés, árvíz, tűzvész, villámcsapás, szélvihar stb. hatására. Ezen szempontok alapján a civilizációs katasztrófák kategóriájába sorolható.
Veszélyességi zónák Egy esetlegesen bekövetkező ipari baleset hatásainak (tűz, robbanás, mérgezés) kezelése szempontjából fontos a legmagasabb, közepes és alacsony veszélyeztetettségű területeket kijelölni, és értékelni a területeken várható károkat és az értékelésnek megfelelően végrehajtani a védelmi tervezést. Általában a legmagasabb, közepes és alacsony veszélyeztetett területeket a szakirodalom úgy ábrázolja, mint a vörös, narancs és kék zónákat. A zónákban különböző szintű károk keletkeznek, az alábbi ábra bemutatja a zónák tűz, robbanás és a mérgezőanyag besorolási értékeit.
5 1-es ábra: zóna besorolások
Forrás: Disaster Management Institute, Bhopal
Ipari katasztrófák: •
•
•
•
Robbanás az ipari vagy mezőgazdasági üzemekben előállított, tárolt vagy feldolgozott, tűz és robbanásveszélyes anyagok detonációja. Katasztrofális hatása lehet a lőszer vagy robbanóanyag raktárakban, illetve a lakóhelyen és környezetében bekövetkező földgáz, propánbutángáz vagy más anyagok felrobbanásának is. Veszélyes hulladék keletkezése az ipari, mezőgazdasági vagy feldolgozó üzemekben keletkező, további feldolgozásra alkalmatlan maró, mérgező, sugárzó vagy fertőző anyagokat nevezzük veszélyes hulladéknak. Ezek helytelen kezelése, tárolása vagy megsemmisítése súlyos környezetszennyezést vagy egészségkárosodást okozhat. Veszélyes anyagok kiáramlása az ipari, mezőgazdasági üzemekben tárolt, előállított vagy felhasznált mérgező, maró, tűz vagy robbanásveszélyes, illetve fertőző anyagok jelentős mennyiségben történő szabadba jutása. Radioaktív anyagok szabadba jutása az atomerőművekben, kutató vagy egészségügyi intézményekben tárolt, előállított vagy felhasznált sugárzó anyagok kiszabadulása
2-es ábra: Azonnali, rövid távú és hosszú távú hatás
Forrás: Disaster Management Institute, Bhopal
6
A veszélyes ipari tevékenységek következtében előforduló balesetek esetén a veszélyek általában nem önmagukban fordulnak elő, hanem több veszély párhuzamosan vagy esetlegesen egymást gerjesztve (dominóhatás) következik be.[2]
Kiemelten veszélyes események: • •
Szivárgás, a gyúlékony anyag keveredése a levegővel, gyúlékony párafelhő esetleges lakott területre sodródása. A mérgező anyagok szivárgása, kialakulása egy mérgező felhőnek, valamint a felhő, esetleges lakott területre sodródása.
A veszélyes ipari üzemek tevékenységéből származó legfőbb veszélyek: 1. Tűz 2. Robbanás 3. Mérgezés 3-as ábra: Veszélyek és következményeik Veszélyek
Következmények
Robbanás
Lökéshullám és szétrepülő repeszek, valamint magas hő-terhelés
Mérgezés
Mérgező anyagok kerülhetnek a szervezetbe belégzéssel vagy bőrön keresztül
Tűz
Hő-terhelés, amely égési sérüléseket okozhat
Oxidáció
Az égés folyamatát felgyorsítja. és égési sérüléseket okozhat
Marás, irritálás
Savakkal és lúgokkal való érintkezés miatt a bőr, a szem és a nyálkahártya sérülhet
Fagyás
Mélyhűtött folyadékok, nyomás alatti gázok szabadba jutása fagyást okozhat
Fertőzés
A szervezet megfertőződése
Fulladás
A füst illetve egyéb gázok miatt oxigén hiányos állapot alakulhat ki
A környezetet veszélyek Saját készítésű ábra [3]
érő
A víz, a talaj és a levegő szennyeződésének veszélye
7
4-es ábra: Meghatározó események, okaik, és következményeik Eseménysor
Oka
Sugárláng (jet)
A nyomás alatt kiáramló éghető A környezet hő-terhelése gőz/gáz azonnal begyullad
Gőz/gáz felhőrobbanás VCE
A nyomás alatt kiáramló éghető gáz/gőzfelhő késleltetéssel gyullad Léglökési hullám, hő-terhelés be
Gőz/gáz felhőtűz (deflagráció)
Az éghető gőz/gáz felhő távoli A környezet hő-terhelése, visszaégés gyújtóforrástól gyullad be. a kiszabadulás forrásáig
Tócsatűz dinamikus)
(korlátolt
Következmények
és A felszínen az éghető folyadék A környezet hő-terhelése szétterül
Forrásban lévő folyadék A gőz/gázrobbanást forrásban lévő A környezet hő-terhelése, léglökési gőzrobbanása (BLEVE) folyadék okozza. hullám, (tűzgömb) Mérgezőanyag másodlagos terjedése) Robbanó anyag felrobbanása
(elsődleges, Gőz/gáz kiáramlása a tartályból, Az emberek (állatok), környezet felhőjének vagy folyadék tócsa párolgása. mérgezése. egészének A robbanás feltételeinek létrejötte Léglökési hullám, (iniciálás) másodlagos tüzek
repeszhatás,
Saját készítésű ábra
Főbb kémiai/ipari veszélyek típusai
Robbanás A robbanás nem más, mint az energia mennyiségének szélsőséges módon történő, gyors növekedése, és felszabadulása. A heves hőfelszabadulás következtében a felrobbanó anyag és a környezetében lévő levegő is nagyon felmelegszik, nyomása megnövekszik. Ez hozza létre azt a léglökési hullámot, amely valójában felelős a robbanás pusztításáért. A robbanás főként gyúlékony anyag gyors égés miatt következik be, de előfordulhat, hogy kémiai reakciók kémiai reakció következtében szabadul fel nagy mennyiségű energia. Ezek a kémiai reakciók például a polimerizáció, instabil anyagok bomlása és sokféle exoterm kölcsönhatás. Robbanások osztályozása • • • •
Kémiai robbanás Fizikai robbanás Gáz/Gőzköd robbanás BLEVE
8
Kémiai robbanás Ez tulajdonképpen egy rendkívül gyorsan lezajló égési folyamat. A robbanásban résztvevő anyagok (pl.: gőzök, gázok, porok) összekeverednek a levegővel, amit valamilyen gyújtóforrás (pl.: nyílt láng, elektromos szikra) meggyújt. Például: a levegőbe földgáz jut, majd a szomszédasszony becsönget, a lakás pedig felrobban. A robbanás csak meghatározott éghetőségi határok között képes bekövetkezni. Ez az érték a levegőhöz viszonyított térfogat %-ában van meghatározva. A különböző anyagoknak más, és más az alsó és felső éghetőségi határértéke. Magyarul, ha túl kevés, vagy túl sok éghető anyag van a levegőben, nem fog bekövetkezni a robbanás. Fizikai robbanás Akkor következik be, ha az anyagok fizikai állapota hirtelen megváltozik, és nagy mennyiségű energia szabadul fel, de az anyagok között nem történik kémiai reakció. Például: a gázpalackban tárolt anyag nagy hőmérsékletváltozás hatására hirtelen kitágul, és a palack felhasad, vagy a cserépkályhában lévő parázsra nedves szenet dobunk.[3] 5-ös ábra: nyomás értékek a zónákban nyomásérték bekövetkező sérülés Ablak becsapódás, amely betörhet erős szél következtében 6,7 mbar kék zóna Házak megremegnek 48 mbar kék zóna Házak falai megrepednek 67 mbar kék zóna Házak részleges sérülése 134 mbar kék zóna A nyomás beszakítja a dobhártyát, az épületek nyílászáróit beszakítja 200 mbar narancs zóna Könnyűszerkezetű épületek lerombolódása 267 mbar narancs zóna Beton és téglaépületek lerombolódása 345 mbar vörös zóna Teli vasúti tartálykocsik felborulása 482 mbar vörös zóna Épületek lehetséges teljes pusztulása, nehéz 670 mbar berendezések súlyos sérülése vörös zóna Az érték fölött nem marad értékelhető nyom 20100 mbar vörös zóna Forrás: Disaster Management Institute, Bhopal
9
BLEVE, (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) [4] BLEVE, Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion, a katasztrofális meghibásodásnak egy robbanás a következménye olyan nyomástartó edényben, amely e cseppfolyósított gáz vagy gyúlékony folyadékot tartalmaz. A külső hőhatásnak kitett tartály a nyomásnövekedés következtében felhasad. A hirtelen nyomáscsökkenés nagysebességű párolgáshoz vezet a tartályon belüli folyadék hirtelen vált át gáz vagy gőz állapotba. Az így képződött gyú-képes elegy begyulladása robbanási sebességű (több száz m/s-os) a létrejövő térfogat-növekedés akár 2000-szeres értéket is elérheti. A lökéshullám pusztító hatással van a környezetre és az emberi szervezetre, továbbá a fellépő hő-terhelés, valamint a repeszek okoznak sérüléseket. A fizikai erő, amely hatására a BLEVE bekövetkezik, a folyadék gőztágulása a tartályban. Az LPG térfogat növekedése 250-szeres a folyadék állapot térfogatának, a víz 1700-szorosára tágul az eredeti térfogatának. Ez az expanziós folyamat, amely szétfeszíti a tartályt, és biztosítja a gyors keveredést a tartályból kiáramló gőz és a levegő között, ami a jellegzetes tűzgolyó kialakulásához vezet. • •
a fizikai robbanás a folyadék forráspontja és gőz expanzió, (pl.: vízgőzrobbanás) kémiai robbanás a gyúlékony folyadék, amelyet erősít a folyadék forráspontja és gőz expanzió. (pl. benzintartály robbanás)
A BLEVE kialakulásához a következő négy feltételnek jelen kell lennie: •
folyékony anyag. A legtöbb romboló BELEV gyúlékony folyadékok és cseppfolyósított tűzveszélyes gázok által következik be. BLEVE előfordulhat bármely folyadék esetén, még víz is alkalmas lehet. Az egyetlen különbség az, hogy a nem éghető folyadékok esetén nem alakul ki tűzgolyó. Azonban még mindig lesz káros hatás, ideértve a nyomás okozta szervezeti és szerkezeti károkat és a repeszhatást.
•
A folyadékot egy tartályba kell helyezni, ami lehet, rögzítet vagy hajóra, vasútiközúti tartálykocsira szerelt.
•
A tárolt folyadék hőmérsékletének meg kell haladni a normál forráspontot. A tartály belsejében a nyomás mértéke a légköri nyomás feletti értéket kell, elérjen, a folyadék a tartályban a forráspont feletti értéken is folyékony állapotban marad, mind addig a pontig, amikor bekövetkezik a tartály hasadása. Ez a térfogat növekedés és nyomás csökkenés felveti folyadékot (szinte azonnal elpárolog).
•
A meghibásodás vagy baleset ténye. A tartálynak és tartályba zárt folyadéknak, mint technológiai egységnek az alábbiakra van szüksége a BLEVE kialakulásához: A láng ütközését és hő-terhelés, a tartály belső szerkezeti gyengesége, Elégtelenül működő vagy helytelenül megtervezett túlnyomás védelem
10 1-es képsorozat: Egy BLEVE kialakulása és hatása, a nem megfelelő beavatkozás esetén
11
Forrás: U.S. Chemical Safety Board
Gőz/gázfelhő Robbanások (VCE) [5] A legveszélyesebb és pusztító hatású robbanás a gáz/gőzfelhő-robbanás (VCE). Amikor a létrejövő gázfelhő nincs a gyulladási határon belül, vagy amikor nincs begyújtó forrás, a gázfelhő egyszerűen eloszolhat, eltűnhet. Ha gyulladás történik, az égés hatására létrejövő nyomásváltozás mértéke függ a lángterjedési sebességtől és a tágulási tértől. A gázrobbanások következményei eltérő nagyságú károk lehetnek, a semmilyen gyakorlati kártól egészen a teljes pusztításig. A robbanás által kifejtett nyomásnövekedés anyagi és személyi károkat okozhat, vagy balesetekhez és tűzesetekhez vezethet, láncreakciót indíthat el. A gázrobbanásokat nagyon gyakran tűz követi. Amikor az éghetőgáz-felhő begyullad, a lángterjedés két fajtája lehetséges, deflagráció vagy detonáció. A deflagráció gyakoribb, mint a detonáció. Ilyenkor a tűz hangsebességnél lassabban terjed 1-től 330 m/s-os lángterjedési sebességgel. Detonáció folyamán a lángterjedés hangsebességnél gyorsabban történik, 1500-2000 m/s-os jellemző sebességgel, amit lökéshullám jellemez. A szénhidrogének és levegő keverékének gyenge szikra hatására történő robbanásakor a lángterjedés lassú, lamináris áramlású, 3-4 m/s-es terjedési sebességgel. Valóban lezáratlan körülmények között, ahol sem épület, sem egyéb eszközök nem állják útját a gázfelhő tágulásának, a robbanás terjedésének sebessége nem haladja meg a 20-25 m/s-ot, a nyomásnövekedés pedig elhanyagolható mértékű. Amennyiben viszont a robbanás épületben, vagy feldolgozó egységeken belül következik be, a lángterjedés elérheti a több száz m/s-os sebességet. A gáz égése során a hőmérsékletnövekedés és gyakran a keletkező reakció következményeként beálló térfogat-növekedés miatt a nyomásnövekedés akár 8-9-szeres is lehet. Ilyenkor a láng maga előtt tolja a még el nem égett gázt, turbulens áramlási mezőket kialakítva. Amikor a láng a turbulens területekre ér, az effektív égési ráta növekszik, ezzel láncreakciószerűen tovább növelve a turbulencia mértékét. Az ilyen erős pozitív visszacsatolási mechanizmus okozza a nagy lángterjedési gyorsulást, az erőteljes nyomásváltozást, ami deflagrációból detonációba lép át.
12 A gázrobbanás következményei az alábbi szempontoktól függenek: • • • • • •
éghetőanyag és oxidátor típusától, a gázfelhő méretétől és koncentrációs viszonyaitól, a gyújtási pont helyétől és erősségétől, tartály esetén a rajta levő nyílás helyétől, méretétől és alakjától, a berendezés belső strukturális felépítésétől, a csillapítástól.
A gázrobbanások mértéke erősen függ a fentiektől, így elég nehéz előre megbecsülni egy robbanás lefolyását és mértékét. 2-es képsorozat: VCE bekövetkezése propántartály baleset esetén
Forrás: U.S. Chemical Safety Board Főbb kémiai/ipari veszélyek típusai
Tűz [2] Az égés legáltalánosabb értelemben oxidáció (kémiai szempontból a levegő oxigénjével történő egyesülés). Minden tűz égés, de nem minden égés tűz. A tűz nem irányított égés, általában káros következményekkel jár együtt. ha a kályhából kiesik a parázs és az égés átterjed a szobára, akkor tűz. Az égés irányítható és hasznos, ha a kályhán belül marad a folyamat, addig égés.
13 Az égéshez (és így a tűzhöz is) 3+1 feltétel együttes megléte szükséges: 1. éghető anyag, 2. oxigén, 3. gyulladási hőmérséklet, 4. gyújtóforrás. A különböző anyagok különbözőképpen égnek, legcélszerűbb a halmazállapot szerinti csoportosításuk.
Szilárd anyagok égése: A legváltozatosabb módon viselkednek, de a végtermék minden esetben gáz a szilárd anyagok meggyulladása a gyulladásponton következik be.
A folyadékok égése: Diffúz égéssel égnek a jelenség lobbanásponton következik be (van nyílt- és zárttéri lobbanáspont), ha a lobbanáspont felett emeljük a folyadék hőmérsékletét, akkor elérjük a folyadék gyulladási hőmérsékletét Tűzveszélyes folyadéktároló tartályoknál keletkezett tüzek a tartály belsejében lévő folyadékot is átmelegítik. Ennek két következménye lehet: a kiforrás (habformában kifut a tartályból) és a kivetődés (a tartály alján leülepedett víz hirtelen, robbanásszerűen felforr),
A gázok égése: Diffúz és kevert égéssel egyaránt égnek. Az égési sérülések súlyossága a hő intenzitása és az expozíciós időtől függ. Általánosságban a bőr ellenáll 10kw/m2 hőenergiának körülbelül 8 másodpercig, 30kw/m2 esetén 0,4 másodperc eltelik, mielőtt a fájdalom érezhetővé válik. Különböző hősugárzás hatása az alábbi táblázatban szerepel. A tűz különböző formáival találkozhatunk úgymint: • • • •
lángra-lobbanás vagy tűzgömb (Flash fire) Fáklya tűz (Jet fire) tócsatűz (Pool Fire) Másodlagos tűz (Secondary fire)
14 6-os ábra: hő-terhelés a zónákban Hő terhelés szintje (kW/m2) 37,5 kW/m2 Vörös zóna 25 kW/m2 Vörös zóna 12,5 kW/m2 Narancs zóna 10 kW/m2 Narancs zóna 4,7 kW/m2 Narancs zóna 4 kW/m2 Kék zóna 1,6 kW/m2
Hatások bemutatása Harmadfokú égés 10 sec. múlva, a textíliák spontán gyulladása 10 perc múlva, a folyékony gázzal töltött tartályok felrobbanása és az éghető anyagok hűtés ellenére történő gyulladása A fák öngyulladása, másodfokú égés 10 sec. múlva Elsőfokú égési sérülés 10 sec. múlva a tartályokat hűteni kell A beavatkozóknak speciális védőruhát kell felvenni Hólyagok megjelenése a bőrön Elegendő ahhoz, hogy fájdalmat, okozzon, ha vagyunk védett helyen 20 másodpercen belül, ekkor bőrhólyagosodás (másodfokú égési sérülések) valószínűleg előfordulhatnak nincs elhalás. Károsodás nélkül elviselhető
Saját készítésű ábra [3]
Flash fire [6] 3-as számú kép: lángra lobbanás
Forrás: U.S. Chemical Safety Board
15 Ennél a típusú tűznél kulcskérdés a különbség, más tűz és a flash tűz között, az éghetőanyag és annak mennyisége (az ellátás folyamatossága). Atűz, az éghetőanyagra koncentrálódik (tócsa tüzek, jet tüzek, stb), ennél a típusú tüzeknél nem jelentős korlátozó tényező az égés időtartama, éghet percekig vagy órákig, vagy akár napokig (lásd: Zsana vagy Pusztaszőllős gázkitörések), ha tüzelőanyag ellátás nem szűnik meg és az égéshez szükséges feltételek folyamatosan fennállnak. Ezzel szemben a flash tűznél az éghetőanyag szétszóródik a levegőben (gázszivárgás, gőz felhő, gyúlékony por, stb), ami azt jelenti, hogy égés során nagyon gyorsan felemésztődik, a láng nagyon gyorsan mozog a gyulladási pont felöl a felhő határ felé (a jelenség a deflagráció ilyenkor a tűz a hangsebességnél lassabban terjed, (tipikusan 1-től 330 m/s-os lángterjedési sebességgel.). Kiégeti a rendelkezésére álló tüzelőanyagot és a tűz időtartama nagyon rövid, az általa okozott károk hősugárzásból és oxigénelvételből származnak.
Jet Fire [7] 4-es számú kép: fáklyatűz (jet fire)
Forrás: U.S. Chemical Safety Board A jet vagy fáklyatűz egy turbulens diffúziós lángeredő elégetésével folyamatosan szabadul fel a keletkezett sérülés által adott irányban vagy irányokban. Jet tüzek eredete lehet gáznemű éghetőanyag, éghető folyadék. A jet tűzek jellemzője, hogy a magas hő terhelés elnyelődik a környező tárgyakban és ez vezethet szerkezeti meghibásodásokhoz a tartályok és csővezetékekben, és ez által esetlegesen a baleset tovább eszkalálódhat. A jet tüzek tulajdonságai: • • • • •
függ az üzemanyag összetételétől, kibocsátási körülményektől (zárt vagy nyílt tér), nyomás mértékétől, kibocsájtás geometriájától, kibocsájtás irányától és a környezeti és meteorológiai viszonyoktól.
16
Tócsa tűz [7] A tócsatűz egy turbulens diffúziós tűz, vízszintes medence feletti égés, az égés a kezdeti intenzitásstagnálást követően hirtelen erősödik fel a turbulens diffúzió következtében. Tüzek a szabadban jól égnek (tüzelőanyag-vezérelt), de szellőző belső térben (szellőztetés vezérelt) is képesek tartósan fennmaradni. A tócsatüzek lehetnek statikusak (például ha egy medence tartalmazza az éghetőanyagot), vagy "futó" tüzek (szállítási balesetek). 5-ös számú kép: tócsatűz
Forrás: U.S. Chemical Safety Board
Másodlagos tűzek A másodlagos tűz magában foglalja azon anyagok égését melyek a bekövetkezett tűzeset következtében a hő terhelés hatására gyulladtak be. Például: • • •
A tárolt nyersanyagok és a termékek, beleértve a csomagolóanyagokat, Csővezetékek, tartályok éghető szigetelése, és elektromos kábelek, Éghető építőanyagok és a berendezések éghető részei.
17 Főbb kémiai/ipari veszélyek típusai
Mérgezés [8] Egy esetlegesen bekövetkező mérgezőanyag kibocsájtás esetén számolhatunk a mérgező felhő lakott területre vagy más tömegtartózkodási helyre sodródásával. A 7-es ábra szemlélteti azokat az élettani eseményeket, melyeket a zónák kialakításánál figyelembe kell venni.
A mérgezések felosztása Súlyosságuk szerint: •
•
•
Könnyű lefolyású mérgezés A szervezet tűrőképességét alig meghaladó mennyiségű méreg jut a szervezetbe. A tünetek enyhék, gyakran bizonytalanok, nehezen felismerhetők. A méreghatás után a mérgezés tünetei általában gyorsan és maradéktalanul eltűnnek. középsúlyos, A mérgező anyagra jellemző, kifejezett, de nem életveszélyes tünetek észlelhetők életveszélyes és halálos mérgezés Percek, órák, vagy napok alatt következhet be. A túlélt mérgezést követő utóbetegség halált okozhat.
Méreg: • viszonylag kis mennyiségben is a szervezetbe jutva annak károsodását vagy halálát okozza Krónikus mérgezés: • foglalkozási ártalom közé sorolják. A szervezetbe naponként rendszeresen bejutó kis mennyiségű mérgező anyag nem azonnal, hanem hosszabb-rövidebb idő után fejti ki hatását, pl. ólom, higany Akut mérgezés: • Egyszeri nagyobb mennyiségű mérgező anyagnak az emberi szervezetbe való bejutása után azonnal vagy rövidebb lappangási idő után észlelhető. Letális dózis: • halálos adag mg/kg Toxicitás: • mérgezőképesség, méregerősség Koefficiens együttható: • változó mennyiségek állandó értékű szorzószáma
18
A méreg támadási pontja: •
A szervezet azon pontja (sejtje, szövete, szerve, szervrendszere), amelyre a méreg kifejti hatását. • • • • • •
Idegméreg: zsírban jól oldódó vegyületek, a központi és környéki idegrendszerre egyaránt hat Sejtméreg: a szervezet valamennyi sejtjét károsítja Enzimbénító: a szervezet működéséhez szükséges enzimek valamelyikét bénítja Vérméreg: a vér festékanyagaihoz kötődve az oxigénszállítást gátolja, vagy a véralvadás folyamatát zavarja Izomméreg: a harántcsíkolt izmok sejtjeit károsítja Immunrendszerre ható méreg: az immunrendszer működését gátolja vagy stimulálja
A méreganyag szervezetbe jutása: • • •
Bőrön át, Szembe kerülve, Tüdőbe, illetve emésztőrendszerbe jutó méreg.
7-es ábra: A vegyi anyagok méregerősség szerinti osztályozása.
Forrás: Dr Sohár Pálné Környezet kémia ELTE egyetemi jegyzet
Légzés mérgek FULLASZTÓ GÁZOK: A tüdőben, illetve a sejteknél az oxigénfelvételét meggátolják. • Egyszerű fullasztó gázok: kiszorítják a tüdőből az oxigént pl.: nitrogén, hidrogén, széndioxid. • Vegyileg fullasztó gázok: pl.: szén-monoxid, aceton-cián- hidrin, akrilnitrilgázok, ciánhidrogén. A hidrogén-cianid-gáz, vagy annak sói sajátos fojtó hatást gyakorolnak a szervezetre. A cián a sejtek oxigénfelvételét teszi lehetetlenné, így un. “belső” fulladást okoz. Nagy mennyiségű cián percek alatt halálhoz vezet. Kisebb mennyiséggel való mérgezés esetén fulladásérzés, mellkasi szorítás, nyálkahártya –izgalom stb. A betegnek a ciántól keserű mandulaszaga lesz. A szemek karikásak, a köröm és a szájszél lila.
19
Kén-dioxid, klór, bróm és jód gőzei, akrolein, hidrogén-szulfid: erős fulladásszerű érzést váltanak ki, az érintett személyt a helyszín elhagyására késztetik. Ezek az úgynevezett belélegezhetetlen gázok. Foszfor-tri- és penta-klorid, arzén-triklorid, dimetil-szulfát, foszgén, nitrózus gázok. A foszgén az iparban különösen a kloroform és szén-tetraklorid bomlásakor képződhet. A nyálkahártyán a foszgénből sósav fejlődik, ez erős izgató hatást kelt. A foszgénmérgezés tünetei a nitrózus gázokéhoz hasonló. A nitrózus gázok akkor képződnek, amikor pl. salétromsav szerves anyagokkal kerül érintkezésbe, salétromsav melegítésekor stb. a légutakban a nitrózus gázok reagálnak a légutak szöveteivel, ez izgató hatású, a keletkező termékek közül pedig a nitritek felszívódva, értágulást és vérnyomás csökkenést hoznak létre. Lényeges, hogy ez a behatás alattomos, védőreflexek nincsenek, halálos mennyiséget is be lehet lélegezni figyelmeztető tünet nélkül. Jellemző a több óra múlva kialakuló cianózis: az ajkak, fülcimpák kékes elszíneződése. Később: véres köpet, magas láz, tüdőgyulladás jelentkezik. A VÍZBEN OLDHATÓ GÁZOK A kötőhártyát és a felső légutakat támadják meg. A vizben rosszul oldódók a mélyebb légutakat és a tüdőt károsítják. Ammónia, kénsav, sósav, formaldehid: köhögést, könnyezést okoznak, így a hörgők összehúzódnak, a gégefő elzáródik. Ezek a tünetek a szervezet védelmét szolgálják, vagyis védőreflexek. BÓDÍTÓ GÁZOK Hatásuk érzéstelenségben, bódulatban /narkózis/ nyilvánul meg. A belélegzett gázt, gőzt a vér az agysejtekbe szállítja, felborul a sejt biokémiai egyensúlya. Ehhez a mérgező anyagnak egy bizonyos koncentrációt kell elérnie a sejtben. Pl.: metil-bromid, metil-klorid, szén-tetraklorid, tetraklór-etán, triklór-etilén, szén-diszulfid, benzol, toluol, xilol, A bódulat izgalmi tünetekkel kezdődik, majd szédülés, fülzúgás, kábultság, izgatottság jelentkezik. A részegséghez hasonló állapot lép fel, a halálos mérgezések ritkák. VEGYES HATÁSÚ GÁZOK Élettani hatása az előző három csoport egyikével sem egyező. Pl.: ólom-tetraetil, arzén-hidrogén, hidrogen-szulfid stb. Ólom-tetraetil: gyorsan felszívódó és gyorsan elbomló vegyület. Mérgezése más mint a fémólomé. Elsősorban a bőrön keresztül szívódik fel. Általában agyi tüneteket idéz elő. A hidrogen-szulfid és etil-merkaptán mérgezési tünetei hasonlóak. Gyors pulzus, emelkedő vérnyomás és hőmérséklet, szájkiszáradás, bőrviszketés stb. Nagyobb mennyiségben bénulásokat-pl.:légzésbénulást okozhat.
20 6-os számú kép: Ammónia kiáramlás hűtőházi balesetnél.
Forrás: U.S. Chemical Safety Board 8-as ábra: mérgezési értékek a zónákban Koncentráció szintje
Kék zóna Rövid idejű ki expozíciós szint (STEL)
Narancs zóna Azonnali beavatkozás nélkül veszélyt jelent az életre és az egészségre (IDLH) Vörös zóna 50% halálozási arányú koncentráció (LC50) Vörös zóna Halálos szint (FL)
megfigyelt hatás A tizenöt perces TWA expozíció (megengedett koncentrációt, amelynek a munkavállalók ki lehetnek téve folyamatosan, napról napra, káros hatások nélkül, normál, nyolc órás munkanap és negyven órát dolgozik hetente), Kitettség ne legyen hosszabb, mint tizenöt perc, és ne haladja meg a négy alkalmat naponta. Legalább 60 percnek el kell telni az egymást követő exponálás esetén.
Az IDLH érték alapja az a képesség, hogy a munkavállaló képes menekülni, életvesztés nélkül, visszafordíthatatlan egészségügyi hatásai nincsenek, illetve egyéb egészségügyi hatások, mint például zavartság vagy koordinációs problémák, nem lépnek fel, amelyek megakadályozhatnák a menekülést. Ez az a maximális koncentráció, ami légzés védelem nélkül még elviselhető. A heveny mérgezőképesség LC50 értéke belélegzés esetén az a gőz, köd vagy porkoncentráció, amely egy órán át tartó folyamatos belélegzés esetén fiatal felnőtt, hím és nőstény, fehér patkányok csoportjának egyaránt felénél nagy valószínűséggel 14 napon belüli halált okoz. Az eredményt egységnyi térfogatú levegőre vonatkoztatva adják meg, por és köd esetén mg/liter-ben, gőz esetén milliliter/m3-ben (ppm-ben).
Azonnali halált okozó koncentráció
Forrás: Disaster Management Institute, Bhopal
21 1 számú folyamat ábra: Tűztípusok kialakulása alacsonynyomású rendszerekben:
Üzemen belül bekövetkező nem szabályozott esemény alacsonynyomású rendszerekben
Berendezés meghibásodása
Flash fire
Gáz
Folyadék Tócsatűz
Tartály hő terheléssel
Tartály, vezeték hő terhelés nélkül
Légkörben való terjedés
Folyadékpárologás
BLEVE Nem éghető
Éghető
Flash fire Nem Azonnali GázGőzköd robbanás
Gyújtó forrás Igen
Késleltetett
22 2 számú folyamat ábra: Tűztípusok kialakulása magasnyomású rendszerekben: Üzemen belül bekövetkező nem szabályozott esemény magasnyomású rendszerekben
BLEVE Folytonossági sérülés Tűzveszélyes folyadék és cseppfolyós gázszállító/tároló rendszerekben
Tartály
Csővezeték
Gyújtóforrás
Nem
Azonnali
Gyújtóforrás Közvetlen lánghatás vagy hő közlés a tartállyal
Késleltetet
Késleltetet
Jet fire
Nem
Igen
Igen
Azonnali
Jet fire Pool fire
VCE
23 Irodalom [1] http://www.katasztrofavedelem.hu/index2.php?pageid=iparbiztonsag_eljaras_index [2] Dr. Muzaffar Ahmad, Shri Manohar Dubey: National Action Plan on Chemical Indrustrial Disaster Manegmant (CRF Norms) No.32-34/2005-NDM-I Government of India, Ministry of Home Affairs (Disaster Management – I Division) 2007 [3] Anandita Sengupta: Industrial Hazard, Vulnerability and Risk Assessment for Landuse Planning A Case Study of Haldia Town, West Bengal, India 2007 [4]J. Casal, J. Arnaldos, H. Montiel, E. Planas-Cuchi, and J. A. Vílchez: MODELING AND UNDERSTANDING BLEVEs Universitat Politecnica de Catalunya—Institut d’Estudis Catalans, Barcelona, Catalonia, Spain [5] Samuel Seamore Chamberlain: DEVELOPMENT OF A PHYSICS OF FAILURE MODEL AND QUANTITATIVE ASSESSMENT OF FIRE FATALITY RISKS OF COMPRESSED NATURAL GAS BUS CYLINDERS Dissertation Submitted to the Faculty of the Graduate School of the University of Maryland, College Park in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy 2004 [6] Scott Margolin: FLASH FIRE Westex Ltd. Houston 2013 [7] Natalja Pedersen: Modeling of jet and pool fires and validation of the fire model in the CFD code FLACS Department of Physics and Technology University of Bergen Bergen Norway 2012 [8] KÖRNYEZETKÉMIA Egyetemi jegyzet Szerkesztő:Salma Imre egyetemi tanár, Kémiai Intézet ÉLELMISZER- ÉS KÖNYEZETI TOXIKOLÓGIA Dr Sohár Pálné Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar 2012
