Июл 10 2001

ЭКОЛОГО – ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ВЗРЫВОВ ПЫЛИ И ПОЖАРОВ КОМОВОЙ СЕРЫ, СОПРОВОЖДАЮЩИЕ ЕЁ ПЕРЕГРУЗКУ В ПОРТУ МАРИУПОЛЬ

Опубликовано в 16:48 в категории Экология Черного моря

ЭКОЛОГО – ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ВЗРЫВОВ ПЫЛИ И ПОЖАРОВ КОМОВОЙ СЕРЫ, СОПРОВОЖДАЮЩИЕ ЕЁ ПЕРЕГРУЗКУ В ПОРТУ МАРИУПОЛЬ

Е.П. Белобров1, А.В. Сидоров2

1Украинский научно-исследовательский институт морской медицины

(филиал в г. Ильичёвске)

1Центральная СЭС водного транспорта Украины, г. Ильичёвск

2Мариупольский морской торговый порт, Украина

Нарастание объёма перегружаемой в морских портах комовой серы, является одной из характерных тенденций долгосрочных прогнозов грузооборота портов Украины. Так, в порту Мариуполь перегрузка серы за три последних года (1998 - 2000 гг.) увеличилась более чем в 2,5 раза и достигла порядка 2 млн.т. [1]. Это сопровождается значительной эколого-гигиенической нагрузкой на докеров и работников порта, а также на население примыкающих к порту жилых районов [2,3]. Немногочисленные литературные источники, освещающие динамику сложных процессов опасного и вредного воздействия на окружающую среду пыли и летучих компонентов серы при её перегрузках в портах, отражают лишь обычные эксплуатационные условия грузовых операций [4,5], в то время как, судя по имеющимся научным работам, за редким исключением изучение действия летучих компонентов взрывов пыли и пожара комовой серы не проводилось [6].

Поэтому целью настоящих исследований было изучение причин и механизмов пылеобразования, взрывов пыли и пожаров комовой серы в ж/д полувагонах и в трюмах судов, выявление эколого-гигиенических последствий влияния токсических, летучих компонентов серы, сопровождающих перегрузку в порту Мариуполь, разработка на этой основе рекомендаций по предупреждению и исключению взрывов и пожаров комовой серы, профилактика токсического воздействия продуктов горения серы на условия труда докеров и моряков, сохранение их жизни и здоровья.

Материалы и методы. Для решения поставленных в работе задач были использованы санитарно-химические и гигиенические методы эколого-гигиенического контроля перегрузки комовой серы [7]. Исследования

включали анализ фоновых проб в ж/д полувагонах и трюмах судов до начала перегрузки и опытных проб воздуха в период разгрузки этих вагонов и погрузки серы в трюм. Замеры концентраций пыли серы в воздухе проводили градиметрическим методом, основанном на весовом определении массы дисперсной фазы аэрозолей, выделенной из измеренного объёма воздуха с использованием электроаспиратора "Тайфун" (Украина).

Анализ газовоздушного состава летучих компонентов взрыва пыли и пожара серы (кислород, сернистый газ, сероводород, угарный газ, диоксид углерода) проводили с использованием переносного малогабаритного прибора элетрохимического анализа "Multiwarn-2 -SEP-O2/Ex/H2S/SO2/CO" немецкой фирмы "Дрегер" (Сертификат ГОСТ Украины Серия В № 000887, № UA- M 1/2-599-2001, № Госреестра Украины У 786-01), а также универсального мультигаздетектора "Accuro" (Сертификат ГОСТ Укравины № UA -M 1/2 604-2001 и индикаторных трубок (Сертификат ГОСТ Украины № UA - M 1/2 -603-2001) той же фирмы. Замеры в зоне взрыва пыли и пожара серы производили в средствах защиты органов дыхания – панорамной газ-маски "Panorama Nova Standart" и комбинированного газ-фильтра фирмы "Дрегер".

Для определения "живучести" пыле-газо-дымного облака, элементов миграции и степени его рассеивания под действием микроклиматических условий использовали существующую схему точек отбора проб (5, 10, 20, 40, 80 м) в зависимости от направления ветра, а также на границе санитарно-защитной зоны порта. Результаты исследований обрабатывали методом математической статистики на персональной ЭВМ с помощью набора стандартных программ.

Результаты исследований и их обсуждение. Исследование причин пылеобразования при перегрузке серы показали, что комовая сера представляет собой химическое вещество весьма сложного гранулометрического состава, включающего 12 типоразмеров частиц. Содержание пыли серы с размером частиц менее 63 мкм колеблется в диапазоне 3,5 – 4,5 %, поэтому количество витающей пыли в общей массе комовой серы в ж/д полувагоне (60 000 кг) составляет: 60 000 · 0,035 = 2100 кг .

Причина пылеобразования при выгрузке серы из вагона состоит в следующем. Опускание раскрытых челюстей грейфера и захват серы происходит в период полного слияния грейфера и груза. В момент одно-двухсекундного извлечения 10-тонного грейфера на месте выемки серы образуется зона с высокой степенью разряжения типа "присоски". Сильные воздушные вихревые потоки, устремляющиеся в зону разряжения, создают облако с высокой плотностью пыли, концентрации которой колеблются в широком диапазоне от 379,6 + 21,6 мг/м3 до 991,7 + 34,7мг/м3. При переносе порции серы из полувагона к просвету трюма судна и при выгрузке её в трюм, количество пыли, поступающей в атмосферу, не превышает 10 % от общей массы пыли в полувагоне и составляет 2 100 кг · 0,1 = 210 кг, что представляет известную эколого-гигиеническую проблему.

Пылеобразование в трюме судна вызывается другими причинами. При сбрасывании многотонного груза с высоты 5-15 и более метров падающая масса серы, встречаясь с воздухом трюма, активно выделяет большое количество пыли, тем самым, увеличивая её концентрацию в трюме. В момент столкновения падающей массы серы с грузом в трюме её кинетическая энергия превращает наиболее мелкодисперсную часть груза в ещё более мощный поток мельчайшей пыли, которая увеличивает взрыво- и пожароопасность атмосферы трюма.

По данным В. Маршалла [8] пыль серы действительно относится к разряду взрывоопасных, но для того, чтобы облако взорвалось, необходима достаточно высокая концентрация пыли – порядка 20 г/м3 (20000мг/м3), – такая концентрация для человека практически не переносима (ПДК в воздухе рабочей зоны – 6 мг/м3). Взрывы пыли серы могут проявляться в двух формах: в виде сгорания взрывчатого вещества (вспышки) или детонации (истинного взрыва), для возникновения которой необходимо главное условие – замкнутое пространство, что не характерно для перегрузок серы в порту.

Многолетние исследования причин взрывов (вспышек) пыли серы показали, что необходимым условием для взрыва облака серы в вагоне или в трюме является обязательное наличие постороннего источника тепла, которыми при перегрузке серы могут быть: искры, образующиеся при ударе грейфера о борт вагона или комингс трюма; искры, возникающие при сдавливании частиц серы в блочной системе грейфера или раздавливании серы колесами вагонов; мощная тепловая энергия от трения челюстей и конструкций грейфера о днище, борта вагона или комингсы трюма; статическое электричество; пламя горящей серы от предыдущего взрыва, тлеющие от предыдущего взрыва артефакты в массе груза (пакля, тряпки, щепа, бумага) и др.

На практике побудителями взрыва пыли обычно выступают несколько причин одновременно.

Взрыв пыли серы в ж/д полувагоне характеризуется внезапностью, отсутствием звуковых эффектов, появлением густого, плотного быстро улетучивающегося дыма чёрно-фиолетового цвета, переходящего в белесоватый дым перед полным рассеиванием и исчезновением. Время "живучести" облака дыма и газообразных продуктов горения пыли серы изменяется от 3,8 + 0,17 до 7,9 + 1,4 секунд. В этот период может сгорать разное количество пыли в зависимости от объёма надгрузового пространства в вагоне, как указано выше: 50 м3 · 991,7 = 49,9 г мелкодиперсной пыли (в среднем 30,6 - 57,2 г). При этом в процесс горения вовлекается и пыль серы, распределённая на вертикальных и горизонтальных конструкционных поверхностях вагона.

В период вспышки пыли выделяется большое по объёму и различное по номенклатуре количество токсических продуктов горения, о чём свидетельствуют данные электронного экспресс-анализа газового состава облака дыма, представленные в таблице.

Как видно из представленных в таблице данных, в довзрывной период атмосфера в полувагоне характеризуется чрезвычайно высоким содержанием пыли в надгрузовом пространстве, в то время как газовый состав находится в пределах существующих гигиенических требований. После взрыва отмечается быстрое (почти в 53 раза) снижение концентрации пыли и столь же стремительное возрастание высоко токсичных соединений SO2, H2S, CO, (в 250,5, 268,4 и 185,7 раз соответственно) при снижение процентного содержания кислорода на 0,6 об. %. В этот период докеры (особенно крановщики и уборщики остатков серы в вагонах) отмечают резкий запах, раздражающее действие слизистых глаз и верхних дыхательных путей, слезотечение и резь в глазах, першение в горле, затруднённое дыхание. Весьма короткое время жизни пыле-газо-дымного облака серы объясняет и относительно малое его распространение в воздухе производственной зоны причала, не превышающее 20-50 м от вагона: содержание сероводорода, сернистого ангидрида и угарного газа определялись в указанных зонах на уровне ПДК воздуха рабочей зоны или не обнаруживались вовсе. Повышенное же содержание вредных газов в полувагоне, как видно из таблицы, объясняется, во-первых, возникшими после взрыва (вспышки) пыли микро- и макро- очагами горения серы, во-вторых, замкнутым бортами вагона пространством.

Для погашения видимых очагов горения серы в вагоне использовали струи воды, которые разбрызгивал докер, а если этого было недостаточно, – заливали морской водой с помощью грейфера. Следует особо отметить, что в зависимости от сезона разгрузки серы и погоды наблюдалось в среднем 20 – 35 случаев вспышек пыли серы; эта цифра увеличивалась в летние и сухие часы суток.

Таблица

Место взрыва пыли и

горения серы

Период

замера проб

Концентрация пыли

и продуктов горения серы,

 мг/м3

Время

жизни облака пожара

Пыль,

6 мг/м3*

О2,

18 об.%*

СО,

20 мг/м3*

SO2

10 мг/м3*

H2S

10 мг/м3*

1.

Ж/д полувагон

До взрыва пыли

916,3+12,3

20,3+0,2

4,2+0,2

2,9+0,3

1,6+0,2

После взрыва в облаке дыма

17,8+3,6

19,7+0,2

780,3+31,9

726,7+23,3

429,5+3,1

7,9+1,4

сек

Горение серы

3,8+1,6

20,0+0,2

14,6+1,5

17,8+0,7

16,1+1,3

1,5-2,0

мин

2.

Трюм судна типа "Panamax", "Ion"

До взрыва пыли

483,1+15,9

20,1+0,1

9,7+1,1

12,8+0,7

15,3+3,4

После взрыва в облаке дыма

24,3+5,1

19,3+0,2

574,3+27,0

691,4+36,2

355,4+ +30,8

49,4+3,7

сек

Горение серы

2,9+0,7

19,6+0,1

60,63+1,9

86,67+2,3

51,77+4,1

1,5-2.0

часа

* - значения ПДК р. з. химических веществ продуктов горения серы

На основе вышеизложенного можно констатировать, что процессы взрывов (вспышек) пыли и горения серы в ж/д полувагонах сопровождаются мощными и кратковременным выделениями в воздух производственной зоны работы докеров на причале токсических продуктов горения серы (сероводорода, сернистого газа, угарного газа), распространение которых ограничивается в пределах 20-50 метров. Эти явления не влияют на экологическую ситуацию примыкающих к порту жилых посёлков и потому могут расцениваться как санитарно-гигиеническая проблема условий труда докеров, не выходящая за пределы территории порта Мариуполь.

Взрыв пыли серы в грузовом трюме судна также как и в полувагоне проходит в форме вспышки, и за весь период трёхлетних наблюдений не было отмечено случаев детонационных взрывов пыли. Как видно из продемонстрированных в таблице данных, хотя довзрывные концентрации пыли в трюме судна были почти в 2 раза ниже, чем содержание пыли в полувагоне (483,1 мг/м3 и 916,3 мг/м3 соответственно), исходные величины определяемых токсичных газов во много раз превышали таковые в ж/д полувагоне, что объясняется наличием скрытых зон горения груза серы в трюме. Состояние пыле-газо-воздушной среды в трюме после вспышки пыли серы характеризуется довольно низкими по сравнению с данными исследований атмосферы в полувагоне концентрациями, хотя и превышают допустимые гигиенические критерии ПДК.

Условия оседания пыли серы, и её распределение в трюме судна являются главным объяснением формирования очагов пожара серы после взрыва пыли. При этом горение пыли серы на вертикальных поверхностях трюма характерно отличаются от горения пыли на поверхности груза. С учётом специфического плавления серы при горении под действием сил тяжести горящего потока происходит стекание расплавленной серы вниз и в стороны и как следствие – распространение на большой поверхности переборок трюма. Достигая мест соединения потока расплавленной серы с грузом серы в трюме на границе "переборка – груз", процесс горения серы резко увеличивается, переводя очаговое возгорание серы в пожар серы по "ковровому типу". В период горения пыли серы на переборках в трюме отмечались также случаи растекания серы по подволоку трюма и падение капель расплавленной серы вниз. Возникший пожар тушили силами докеров с применением 1-2-х пожарных стволов судовой пожарной системы. Полная несостоятельность подобного способа тушения горящей серы, отсутствие профессиональных навыков у докеров и современных средств индивидуальной защиты приводили к тому, что время ликвидации аварии увеличивалось до 2 и более часов.

С момента возникновения пожара серы и до его ликвидации отмечалось постоянное выделение токсических продуктов горения из трюма в виде редкого беловатого дыма и газов. Так, содержание в воздухе рабочих мест докеров, занятых тушением пожара с грузовой палубы, опасных и вредных веществ было следующим: сернистый ангидрид - 5-9 ПДК, сероводород - 3-6 ПДК, угарный газ - 1,5-3 ПДК, при неснижаемом уровне кислорода в зоне дыхания.

Анализ механизма распространения газового облака из трюма судна во время тушения пожара серы и оценка эколого-гигиенической опасности продуктов горения серы показал: при скорости ветра 5-7 м/с происходит быстрое рассеивание газов, поэтому с увеличением расстояния от источника газовыделения и уже в 20-30 метрах от борта судна на причале концентрации токсических продуктов горения не превышали уровень санитарно-гигиенических требований для воздуха рабочей зоны морских и речных портов.

Заключение. Проведенные исследования по изучению причин и механизмов пылеобразования, взрывов пыли и пожаров комовой серы в ж/д полувагонах и трюмах судов показали:

- проблема выделения токсических продуктов пиролиза пыли и серы (сернистый ангидрид, сероводород, угарный газ) до настоящего времени практически не изучалась;

- в период взрыва и пожара комовой серы при её перегрузке в порту Мариуполь образуются мощные кратковременные источники газовыделения, характеризующиеся быстрым рассеиванием пыле-газо-дымового облака в пределах производственной зоны причалов порта, что больше относится к санитарно - гигиенической, а не к экологической проблеме;

- основные причины взрывов пыли и пожаров серы заключаются в процессах пылеобразования, сопутствующих перегрузке серы из полувагонов в трюм судна - исключение из технологического процесса пылеобразования или приведение его к минимуму является главной задачей предупреждения взрывов и пожаров серы, а также мощной профилактикой возможных эколого-гигиенических последствий перегрузки комовой серы в портах.

Всё вышеизложенное послужило основой для разработки тактики и стратегии деятельности экологических и санитарно-эпидемиологических служб, направленной на обеспечение безопасности докеров и населения при перегрузке комовой серы в портах, способов и методов работы специализированных аварийно-спасательных и медицинских (типа ГЭМР) подразделений [9], а также пожарных отрядов портов. При этом, настоящее исследование может рассматриваться как научно-практическое решение вопроса по разработке и созданию современных и эффективных установок пылеобразования и пылеподавления применительно не только к перегрузкам комовой серы, но и других опасных навалочных пылящих грузов, направленное на исключение эколого-гигиенических последствий, сохранение жизни и здоровья работников портов и населения прилегающих к портам жилых районов города.

Литература

1. Дергаусов М.М., Минкина Н.В. Когда команда едина… / Порты Украины. - № 3. - 20001. - С.20 -21.

2. Оценка состояния экологической ситуации в районе Мариупольского морского торгового порта, сложившейся в результате перегрузки серы в 1995-1998 г.г./ Научно.тех.отчёт Укр. научн. центр экологии моря (УкрНЦЭМ). Дог. №17/98/381.- Одесса.. -75 с.

3. Мавров Д.И., Привалова Т.Г. гигиенические аспекты переработки серы комовой в Мариупольском государственном морском торговом порту./ Саннадзор на транспорте - 99: Мат-лы 2-й Междунар. научн.-практич. конф./ Редкол.: Е.П. Белобров и др. - Одесса: ОЦНТЭИ, 1999. - С. 170-172.

4. Сидоров А.В. и др. Опыт технологических, конструкционных и эколого-гигиенических решений проблемы образований некондиций и отходов при перегрузке опасных грузов в Мариупольском морском порту. Проблемы сбора, переработки и утилизации отходов./ В сб. научн. статей. - Одесса: ОЦНТЭИ, 2001. - С. 325-328.

5. Кузнецов А.В. Результаты гигиенического мониторинга комплекса по перегрузке минеральных удобрений в п. Южный./ Актуальные проблемы транспортной медицины: мат-лы 1-го Междунар. Симпозиума 25 лет УкрНИИ медицины транспорта./ Редкол.: А.М. Войтенко и др. - Одесса: Друк, 2000. - С. 145-149.

6. Сидоров А.В., Белобров Е.П., Росинский А.К. и др. Снижение токсичности комовой серы посредством технико-конструкционных мероприятий, проводимых в морскихьпортах./ Тези доповідей 1 з’їзду токсикологів України 11-13 жовтня 2001 р. - Київ - Україна. - С. 35.

7. Белобров Е.П. Метрологическое обеспечение экологического контроля переработки в портах опасных грузов./ Вода и здоровье - 98. Мат-лы междунар. науч.-практич. конф. - Одесса: Агропринт, 1998. - С.286-290.

8. Маршалл В. Основные опасности химических производств: пер. С англ. - М.: Мир. - С. 264-269.

9. Белобров Е.П., Голубятников Н.И., Примак В.А., Чайковский Л.П. Практика использования специализированного формирования санэпидслужбы водного транспорта в условиях ликвидации аварий с опасными грузами на судах и в портах Украины.// Санэпиднадзор на транспорте-99. Мат-лы II междунар. научн.- практич.конф./ Редкол.: Белобров Е.П., Войтенко А.М., Голубятников Н.И. и др. - Одесса: ОЦНТЭИ, 1999.- С. 157-159.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.