Экология/6. Экологический мониторинг

 

Магистрант 2-го курса 280700.68 «Прогнозирование и ликвидация проследствий чрезвычайных экологических ситуаций» Кишенкова Е.Ю.

ФГБОУ «Тольяттинский государственный университет», Россия

Мониторинг пожароопасной обстановки на ОАО «Фосфор» на территории г.о. Тольятти

 

На протяжении десятка лет остается неразрешенной проблема ликивдации прошлого экологического ущерба ОАО «Фосфор».

За время своего существования (1963 - 2003) предприятие специализировалось на производстве желтого фосфора, термической фосфорной кислоты, сложных фосфорных удобрений, жидких комплексных удобрений; кормового монокальция фосфата, различных фосфорных солей, синтетических моющих средств. Также были запущены цехи фосфорорганических соединений: цехи по производству пластификатов; по производству карбофоса; по производству тринонилфенилфосфата и фталофоса; по производству пятисернистого фосфора. Кроме указанных производств в составе завода было построено производство сернокислого алюминия – коагулянта, применяемого в системе очистки сточных вод, налажено производство литого щебня [1].

По оценкам экспертов на территории бывшего предприятия хранятся опасные отходы в общей сложности объемом порядка 7 000 тонн, в числе которых хлор, желтый фосфор, фосфорные отходы (шлам) на открытых площадках. Обнаружены участки, загрязненные ксилолом [2].

Отходы продолжают храниться также в бочках с истекшим сроком эксплуатации [3]. Они не рассредоточены по территории завода, а плотно сконцентрированы в определенных точках.

Помимо прямого загрязняющего эффекта атмосферы, почвы, грунтовых вод, данные отходы, представляя собой горючие вещества и окислители, повышают пожароопасную обстановку на территории «Фосфора».

Исходя из сказанного выше, сложилась цель исследования – определение направлений минимизации пожароопасной обстановки на территории бывшего ОАО «Фосфор» путем анализа профилактики и опыта ликвидации фосфорных пожаров на аналогичных предприятиях.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Анализ условий хранения фосфора и фосфорных отходов на предприятии и причин пожароопасных ситуаций.

2. Анализ пожарной профилактики и ликвидации пожаров на аналогичных предприятиях и их последствий.

3. Определение направлений минимизации пожароопасной обстановки на ОАО «Фосфор».

Определяя горение фосфора как сильноэкзотермический процесс с высокой степенью энтальпии и сопутствующими химическими реакциями, вспомним известные фосфорные пожары 80-х годов и их итоги: США, Массачусетс, непоправимые ошибки при тушении привели к тяжелым последствиям для населения, пожарных и окружающей природной среды, 1989 год – Литва, крупный пожар на фосфорных складах с дополнительным выбросом хлора. В не столь отдаленные годы: 2005 – пожар на Славянском заводе в Украине, в последующем -  пожар при транспортировке фосфорных отходов с этого предприятия в 2007.

Известно, что фосфор является очень опасным и ядовитым веществом, которое способно самовозгораться при контакте с воздухом. Горение фосфора - сильноэкзотермический процесс:

Р4 + 5О2 = Р4О10 + 24534,6 кДж.

Взаимодействие между фосфором и водой (при высокой температуре) может привести к образованию ядовитых веществ - фосфинов и фосфорных кислот. Образующийся при этом декаоксид тетрафосфора Р4О10 очень гигроскопичен. Кроме того, его взаимодействие с водяным паром

Р4О10 + 6Н2Огаз = 4Н3РО4

также является экзотермической реакцией, которая протекает с выделением большого количества тепла. Энтальпия ΔН298 для данного процесса, рассчитанная по термодинамическим данным, составляет - 4072,02 кДж/моль. Гидратация оксида фосфора может привести к дополнительному нагреванию зоны горения, увеличив тем самым риск появления новых возгораний. Одна из модификаций Р4О10 (а именно, Н-форма) поглощает воду даже со взрывом [4].

Фосфин ядовит (опасная концентрация, способная привести к летальному исходу, — 0,05 мг/л), а в концентрации 2000 мл/м3 (2 л/м3, или 2·10–3) он вызывает мгновенную смерть.

Чистый фосфин РН3 (без примесей) воспламеняется при температуре 150°С, сгорает с образованием токсичной фосфорной кислоты, но при наличии примесей дифосфина Р2Н4 или газообразного фосфора Р4 может и самопроизвольно воспламеняться на воздухе. Реакция фосфина с кислородом (как, впрочем, и окисление похожих на него метана — СН4 и силана — SiH4) относится к разветвленным цепным химическим реакциям, т. е. протекает все быстрее и может привести к взрыву. Окисление фосфина происходит при комнатной температуре, но при низкой температуре газ может быть устойчивым. Его самовоспламенение на воздухе возможно при концентрациях 1,7–1,9% (17–19 л/м3), или 26–27 г/м3 [5].

Имея способность переходить в агрегатное состояние – пыль, а затем аэрозоль в больших концентрациях особенно в дневное время теплого времени года (июль - совпадает с подтвержденными и установленными климатическими параметрами теплого периода года для Самарской области и г.о. Тольятти в частности [6, 7], они приводят к воспламенению и пожару, а продукты сгорания с удвоенной силой вносят вклад в общую тревожную экологическую ситуацию.

Анализируя способы пожаротушения оптимальным явилось тушение комбинированным порошковыми составами, пенами, пересыпание известью, песком, землей, локализация огня [8]. Отсюда первостепенным представляется исследование и внедрение не столько мер борьбы с огнем, сколько меры предупреждения и профилактики.

Учитывая предыдущий отечественный и зарубежный опыт способы нейтрализации и предотвращения ЧС предполагаются такие:

1. На основании исследования средств и методов нейтрализации фосфора и его соединений - заблаговременная химическая нейтрализация сыпучего фосфора на открытых площадках и грунте (пересыпание антиреагентами);

2. Герметизация/организация помещения – «саркофага» из числа бывших заводских цехов для длительного хранения бочек с фосфором и ксилолом.

4. Разработка оптимального и недорогого биологического способа нейтрализации.

5. С целью снижения рисков для пожарных и населения города - разработка эффективной тактики пожаротушения фосфорных отходов на ОАО «Фосфор».

По степени новизны проект относится к результатам улучшений инноваций. Разрабатываемая технология нейтрализации фосфора и тактика пожаротушения фосфорных отходов позволят улучшить экологическую обстановку на территории г.о. Тольятти, дадут социальный эффект. Внедрение результатов исследования в учебный процесс для направлений подготовки бакалавров и магистров 280700 «Техносферная безопасность».

 

Литература:

1. http://www.tgl.ru/tgl/history/prom/detal.htm?id=10324985@cmsArticle – официальный портал Мэрии г.о. Тольятти.

2. http://ponedelnik.info/money/dtsp-dlya-byvshego-fosfora - Деловая газета Тольятти «Понедельник».

3. ГОСТ 13950-91. Бочки стальные и закатные с гофрами на корпусе. Техничсекие условия.

4. Ощаповский, В.В. (кандидат химических наук; Львовский государственный университет безопасности жизнедеятельности, г. Львов (Украина)). Фосфорный пожар (Ожидов, Украина): уроки и новый подход к управлению рисками возникновения пожаров и возгораний / В.В. Ощаповский, М.С. Коваль, А.Л. Мирус // Пожаровзрывобезопасность. – 2011. - № 8 – С. – 38-41.

5. Э.С. Илларионова, агрохимик, кандидат сельскохозяйственных наук (Дом ученых Пущинского научного центра РАН), «Экология и жизнь» №6 (79), 2008. С. 48-53.

6. СНиП 23-01-99 "Строительная климатология". Building climatology (с изменениями от 24 декабря 2002 г.). утв. постановлением Госстроя России от 11 июня 1999 г. N 45.

7. ТСН 23-346-2003 Строительная климатология Самарской области.

8. Семехин Ю.Г. Пожар. Способы и средства пожаротушения / Ю.Г. Семехин. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 90, [1] с. – (Справочник). С. 56-58.