Оценка существующих технических решений и тактических приёмов направленных на ликвидацию чрезвычайных ситуаций связанных с розливом химически опасных веществ в условиях низких температур Арктической зоны- Классификация, физико-химические и токсические свойства плавиковой кислоты (фтороводоро́дная кислота (НF)
Внешний вид: Бесцветная жидкость с характерным резким запахом
Растворимость: Полностью растворима в воде
- Температура замерзания:
чистая HF - 86С
сильный раствор (на водной основе) - 40-50С
растворы послабее приближаются к 0С
- Температура кипения 19,5С
- Плотность 0,989 т/м3
- Пороговая токсодоза мг*мин/лит
Бесцветная легкоподвижная жидкость с резким запахом и обжигающим «уксусным» вкусом. Растворение фтористого водорода в воде сопровождается довольно значительным выделением тепла (59,1 кДж/моль). Жидкость и пары не горючи, вступает в реакции с большинством металлов, образуя соли — фториды.
Плавиковая кислота — кислота довольно слабая (средней силы) (константа диссоциации составляет 6,8⋅10−4, степень диссоциации 0,1 н. раствора 9 %), однако она разъедает стекло[5] и другие силикатные материалы, поэтому плавиковую кислоту хранят и транспортируют в полиэтиленовой таре.
При попадании на кожу: Вызывает отёк, боль, химический ожог и общеядовитое действие
Риски при вдыхании: может вызвать ожог дыхательных путей
В соответствии с ГОСТ 12.1.007.76 плавиковая кислота является токсичным высокоопасным веществом по воздействию на организм (2-го класса опасности). Второй класс - вещества преимущественно общего токсического ядовитого действия. Эти вещества делятся на яды крови и тканевые яды, которые при попадании в организм человека в смертельных дозах, вызывают острые нарушения энергетического обмена, клинически проявляясь в виде клонико-тонических судорог, резкого цианоза,острой сердечно-сосудистой недостаточности, вплоть до остановки дыхания.
Как видно из рисунка 1 давление насыщенного пара при низких температурах (от -60С до - 40С) практически равно 0, это может означать, что испарение протекает медленно и при таких условиях не возникает насыщенных ядовитых облаков газа.
Из рисунка 2 видно, что чем слабее кислота (доля воды в растворе больше) тем меньше концентрации HF в паре.
Рис. 1. Средний молекулярный вес (сплошная линия) и давление насыщенного пара (пунктирная линия) фтористого водорода.
Рис. 2. Концентрация HF в газовой фазе над плавишь вой кислотой.
2. Защитные мероприятия связанных с разливом плавиковой кислоты
Основа ведения аварийно-спасательных работ на химически опасных объектах и при разливах и выбросах АХОВ отражены в [1, 2, 3, 4]. Защитные мероприятия затрагивают следующие аспекты:
- Использование средств индивидуальной защиты
- Использование коллективных средств защиты
- Определение параметров зон планирования (проведения) защитных мероприятий при авариях на химически опасных объектах
- Нейтрализация проливов химически опасных веществ
- Эвакуация населения
При авариях на химически опасных объектах могут возникнуть ЧС четырех основных типов:
Первый тип – возникают в случае мгновенной разгерметизации (взрыва) емкостей или технологического оборудования
Второй тип – возникают при аварийных выбросах или проливах, используемых в производстве, хранящихся или транспортируемых сжиженных ядовитых газов
Третий тип - возникают при проливе в поддон (обвалование) или на подстилающую поверхность
Четвертый тип – возникают при аварийном выбросе (проливе) значительного количества малолетучих жидких АХОВ, с температурой кипения значительно выше температуры окружающей среды.
В условиях арктических температур проливы фтороводорода и растворов плавиковой кислоты будут мало летучими, что делает первый и второй тип маловероятным.
Ликвидация загрязнения в результате разлива АХОВ требует комплексного подхода, локализация и обеззараживание источников химического заражения делится на этапы:
1. Локализацию парогазовой фазы первичных и вторичных облаков АХОВ;
2. Обеззараживание первичных и вторичных облаков АХОВ;
3. Локализацию проливов АХОВ;
4. Обеззараживание (нейтрализация) проливов АХОВ.
В условиях низких температур (ниже 40С) может не возникать облака АХОВ для плавиковой кислоты.
2.1 Рекомендации по нейтрализации разливов плавиковой кислоты
Разливы рекомендуется засыпать порошками, содержащими щелочной компонент (известняк, доломит, сода). Затем продукты реакции снять с верхним слоем снега или почвы. В условиях низких температур возможна кристаллизация раствора плавиковой кислоты, в таком случае необходимо определить глубину проникновения в снег и снять верхний слой снежного покрова. Поверхности подвижного состава промыть большим количеством воды, моющими композициям (мыльный раствор).
Для низких температур характерна низкая скорость протекания реакции. Растворы на водной основе могут замерзать вовсе. Для этого следует рассмотреть в первую очередь порошковые составы.
- Первый способ включает нейтрализации включает смешивание с негашеной известью. При этом смешивание ведут путем смешивания порошка негашеной извести (СаО) с раствором плавиковой кислоты, в качестве которой используют суспензию содержащую 1 5-2,0-кратный избыток гашеной извести
2HF+CaO→CaF2+H2O
В результате реакции получается Фторид кальция является соль (Фторид кальция) и вода. СаF2 не вызывает химические ожоги на коже, однако следует избегать продолжительного воздействия.
2. Второй способ - это реакция с гидроксидом натрия (гранул или порошка), который является сильным основанием и эффективно нейтрализует плавиковую кислоту: HF+NaOH→NaF+H2OHF + NaOH. Гидроксид натрия (NaOH), также известный как едкий натр или каустическая сода, является сильным основанием и обладает высокой коррозийной активностью. При попадании на кожу или слизистые оболочки он может вызвать серьёзные повреждения.
3. Бикарбонат натрия (пищевая сода) также может использоваться для нейтрализации плавиковой кислоты. Реакция с бикарбонатом натрия приведет к образованию фторида натрия (NaF), углекислого газа (CO₂) и воды
(HF+NaHCO3→NaF+CO2+H2O)
Этот метод может быть менее эффективным при очень низких температурах, но всё же полезен в аварийных ситуациях. Фторид натрия (NaF) представляет собой соль.
2.2 Удаление загрязнения
Удаление снежного покрова наиболее действенный способ ликвидации очага загрязнения.
Смывание горячей водой (для летних периодов) - этот метод может быть эффективен, с помощью направленных струй можно направить и сократить площадь разлива АХОВ, кроме того плавиковая кислота разбавляется в воде и теряет кислотные качества.
Использование биохимических препаратов: Некоторые специальные биологически активные препараты могут разлагать химические загрязнители в более безопасные соединения. Это метод часто используется в экстремальных условиях, таких как в Арктике.
Примеры бактерий, работающих с фторорганическими соединениями:
Pseudomonas putida: Некоторые штаммы Pseudomonas putida способны разлагать фторсодержащие органические соединения, такие как фторбензоаты. Эти бактерии могут использовать такие соединения как единственный источник углерода и энергии, благодаря наличию специфических ферментов, которые могут разрывать фторорганические связи.
Bacillus megaterium: Некоторые штаммы Bacillus megaterium также способны перерабатывать фторсодержащие органические вещества. Эти бактерии обладают устойчивостью к токсичным соединениям и могут быть использованы в биоремедиации.
Streptomyces sp.: Бактерии рода Streptomyces известны своей способностью к биодеградации различных органических соединений, включая фторсодержащие. Они обладают мощным ферментным аппаратом, который может быть адаптирован для разложения фторорганических веществ.
Polaromonas spp. (Betaproteobacteria) [7] — это грамотрицательные, хемоорганотрофные бактерии. На данный момент в этот род включены девять видов, и только некоторые из них подробно описаны. Среди них есть штаммы, обладающие биотехнологической ценностью, например, Polaromonas hydrogenivorans, которая использует водород и углекислый газ в качестве единственных источников энергии и углерода при автотрофном росте данный род включает множество психрофильных или психротолерантных бактерий, хорошо адаптированных к низким температурам.
!!!Для работы с неорганическими соединениями фтора требуется дополнительно добавить углерод.
Из снега можно сооружать обвалования и каналы для сбора и ограничения разлива АХОВ. В некоторых случаях можно установить барьеры, чтобы предотвратить распространение загрязнения.
В случае кристаллизации плавиковой кислоты на поверхности снежного покрова или ледяной корки, можно применять механические методы удаления, например, с помощью скребков.
2.2. Средства индивидуальной защиты
Для химразведки и руководителя работ - ПДУ-3 (в течение 20 минут). Для аварийных бригад - изолирующий защитный костюм КИХ-5 в комплекте с изолирующим противогазом ИП-4М или дыхательным аппаратом АСВ-2. Кислотостойкие перчатки, специальная обувь.
При отсутствии указанных образцов: защитный общевойсковой костюм Л-1 или Л-2 в комплекте с промышленным противогазом и патроном А.
2.3 Меры первой помощи
Немедленно вызвать квалифицированную помощь.
Необходимо быстро снять одежду, удалить с кожи химическое вещество (сухим тампоном, платком и т.д.). при ожоге кислотой пользоваться влажным тампоном опасно, так как вещество, смешавшись с водой, глубоко проникнет в кожу через поры.
Промывайте поверхность кожи в течение 15-20 минут раствор соды (1 чайная ложка на стакан воды) или холодную мыльную воду. Ожог плавиковой кислотой промывайте проточной водой 2-3 часа.
Закройте место ожога чистой сухой повязкой.
В условиях низких температур есть риск обморожения и переохлаждения, в связи с этим необходимо:
Укрыть пострадавшего, предложить теплое, очень сладкое питье. При
возможности дать 50 мл алкоголя (лучше водки или коньяка).
Доставить в теплое помещение, в теплом помещении – немедленно снять одежду,
поместить пострадавшего в ванну с водой, нагретой до 35-40С.
Либо приложить к телу грелки (стопы, подколенные ямки, внутренние поверхности бедер, поясничную область, подмышки, шею).
В качестве области исследования:
- Глубина проникания раствора фтороводорода в снежный покров (для разных концентраций и температур)
- Фактическая проверка скорости испарения и риска появления газовоздушного облака, концентрации, зона безопасности.
- Фактическая проверка возможности и выработка техники по оперативному управлению потоками разливающейся АХОВ
- Возможность удаления остаточных загрязнений с помощью биотехнологий
Список источников:
- Приказ МЧС России от 16 октября 2017 г. № 444 "Об утверждении Боевого устава....
- Пожарная тактика : Основы тушения пожаров : учеб. пособие / В. В. Теребнев, А. В. Подгрушный. – М. : Академия ГПС МЧС России, 2012. – 322 с.
- Учебное пособие В.Ф. Артёменко, Г.В. Артёменко ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ РАБОТ ПО ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ АВАРИЙ
- Основы безопасности при авариях на химически опасных объектах: учебное пособие / Н.Н. Рахимова : Оренбургский гос. ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2017. – 137 с.
- Растворение стекла в плавиковой кислоте Архивная копия от 29 ноября 2014 // цифровой образовательный ресурс Wayback Machine — сайт. - URL:https://web.archive.org/web/20141129072139/http://school-collection.edu.ru/catalog/res/767cf779-5f6f-832a-59f6-45a210e06e5c/
- Первая помощь: учебное пособие для лиц, обязанных и(или) имеющих право оказывать первую помощь. -М.: ФГБУ «ЦНИИОИЗ» Минздрава России, 2018
- Plasmids of Psychrotolerant Polaromonas spp. Isolated From Arctic and Antarctic Glaciers – Diversity and Role in Adaptation to Polar Environments (Плазмиды психротолерантного вида Polaromonas spp. Выделенные из ледников Арктики и Антарктики – разнообразие и роль в адаптации к полярным условиям) // ResearchGate: сайт - URL: https://www.researchgate.net/publication/325393140_Plasmids_of_Psychrotolerant_Polaromonas_spp_Isolated_From_Arctic_and_Antarctic_Glaciers_-_Diversity_and_Role_in_Adaptation_to_Polar_Environments/citation/download
