Поражающее воздействие техногенных взрывов
Техногенные взрывы, происходящие в промышленной зоне ИСК, способны воздействовать на производственный персонал, здания, сооружения, техногенные устройства, население соседней жилой зоны и другие компоненты окружающей среды. В зависимости от того, как распределится энергия во взрывном процессе, поражающее воздействие может быть связано:
· с воздушной ударной волной;
· движущимися осколками, обломками и предметами;
· скоростным напором воздушного потока, создаваемого ударной волной;
· температурой и инфракрасным излучением высокотемпературной зоны взрыва;
· продуктами взрыва.
Как показывают результаты исследований, приведённые в [8], факторами воздействия, характеризующими поражающую способность воздушной ударной волны, являются избыточное давление на фронте ударной волны, импульс фазы сжатия.
Сжимающее (барическое) воздействие вызывается давлением воздуха окружающей среды, увеличившимся при подходе фронта ударной волны. Части организма, имеющие существенную разницу в плотностях соседних тканей, наиболее поражаемы. Лёгкие содержат множество альвеол, которые обладают меньшей плотностью, чем ткани бронхов или кровеносных сосудов, и, следовательно, очень чувствительны к действию взрывной волны. В результате имплозии стенок брюшной полости, грудной клетки и движения диафрагмы вверх под действием взрывной волны происходит сжатие альвеол. Если движение стенок грудной клетки и плевры внутрь происходит слишком быстро и с большой амплитудой, то лёгкие заметно деформируются. Происходит сдвиг и перемещение менее плотного вещества лёгких относительно более плотных бронхов и лёгочных артерий.
Повреждения лёгких являются причиной многих патофизиологических эффектов, среди которых: лёгочные кровотечения и отёк, разрыв лёгких, закупорка кровеносных сосудов воздухом, потеря дыхательного запаса, образование мелких рубцов на лёгких. «Кривые» выживания при поражении органов дыхания приведены на рис.2. Данные результаты предполагают, что «приёмник» (тело человека), на который набегает взрывная волна, расположен в свободном пространстве на плоской ровной поверхности земли в положении стоя. За исключением ситуаций, когда возникают отражённые волны, указанное состояние отвечает наиболее опасным условиям воздействия.
|
| Рис.2.Поражение органов дыхания человека |
– относительное избыточное давление,
– относительный импульс
m – масса тела человека.
К другим последствиям барического воздействия взрыва относятся повреждения гортани, трахеи, брюшной полости, нервных окончаний спинного мозга и т.д.
Слуховой анализатор человека также проявляет высокую чувствительность к изменению давления. Ухо может откликаться на очень низкие (10-12 Вт/м2) величины потока акустической энергии, которые вызывают отклонение барабанной перепонки на расстояние, меньшее диаметра молекулы водорода. Однако оно не способно правильно реагировать на импульсы, период которых меньше 0,3 мс. При значительной величине потока акустической энергии такие импульсы вызывают отклонение барабанной перепонки большой амплитуды. Именно такая реакция может стать причиной разрыва барабанной перепонки, повреждений среднего уха и т.п.
«Кривые» поражения слухового анализатора при нормально падающей волне приведены на рис.3.
|
| Рис.3.Поражение органов слуха человека |
При достаточно длительном акустическом воздействии границей временной потери слуха при нормально падающей волне является уровень звукового давления в 160 дБ, нижний предел разрыва барабанной перепонки наблюдается при 185 дБ; 50%-вероятности разрыва барабанной перепонки соответствует значение в 195 дБ.
Динамическое действие взрыва связано с образованием осколков и обломков, переносом предметов и тел. Осколки возникают при разрушении твёрдой оболочки взрывной системы. Их характеристиками, определяющими степень поражения, являются: масса, форма, плотность, площадь миделева сечения, скорость и угол падения при ударе. К патофизиологическим последствиям действия осколков относятся рваные раны кожи, проникающие ранения внутренних органов, грубые травмы, переломы черепа и проломы костей. Скорость, м/с, осколка, при которой в 50% случаев кожный покров пробивается насквозь, определяется по следующему выражению:
,
где FОСК – миделево сечение осколка, м2; МОСК – масса, кг.
Пороговой скоростью для осколка массой 4,54 кг, при которой наблюдается пролом черепа, является значение – 4,57 м/с, поражающей на 100% – 7,01 м/с.
Поражения человека происходят также вследствие переноса тела и последующего тормозящего удара. Под действием избыточного давления фронта волны возникает воздушный поток. Скоростной напор этого потока может оторвать тело от твердой опоры и перенести его на определённое расстояние. Повреждения возникают либо на стадии ускорения, либо во время тормозящего удара о твёрдую преграду. Степень повреждения при тормозящем ударе более значительна. Она определяется изменением скорости тела в момент удара.
При ударах о твердую преграду более уязвимой оказывается голова человека. Данные для оценки возможности летального исхода приведены на рис. 4.
|
| Рис.4.Поражение при тормозящем ударе головой |
1 – порог допустимого повреждения, соответствующий относительной скорости при ударе головой о твёрдую преграду uT = 3,96 м/с; 2 – 50% вероятность летального исхода, uT = 5,46 м/с; 3 – 100% вероятность летального исхода, uT = 7,01 м/с;
– приведённый импульс фазы сжатия
При тормозящем ударе возможны также переломы костей и травмы других жизненно важных органов. Данные для оценки возможности летального исхода приведены на рис.5.
|
| Рис.5.Поражение при тормозящем ударе другими частями тела |
1 – порог летального исхода uT = 6,4 м/с; 2 – 50% вероятность летального исхода, uT = 16,46 м/с; 3 – 100% вероятность летального исхода, uT = 42,06 м/с
Если при взрыве образуются высокотемпературные продукты, то они становятся источником теплового воздействия, вызывающего поражение при соприкосновении с ними или при инфракрасном излучении. Токсичные продукты взрыва становятся причиной ингаляционного воздействия.
Защита населения ИСК от поражающего действия взрывов заключается в следующем: соблюдении правил безопасности при работе с взрывоопасными веществами; соблюдении правил безопасной эксплуатации сосудов под давлением и техногенных устройств с высокотемпературными расплавами; соблюдении безопасных расстояний при размещении взрывоопасных производств; использовании, при необходимости, специальных защитных укрытий и т.п. Эффективную защиту людей от поражающего воздействия при опасных быстротекущих процессах обеспечить практически невозможно, поэтому основные усилия должны быть направлены на предотвращение чрезвычайно опасных техногенных происшествий.