Оцінка ризиків техногенних аварій та їх вплив на довкілля

Abstract

Актуальність теми. Експлуатація промислових, енергетичних, транспортних і нафтогазових об’єктів супроводжується постійним ризиком виникнення техногенних аварій, наслідки яких можуть виходити далеко за межі підприємства й завдавати тривалої шкоди компонентам навколишнього природного середовища та здоров’ю населення. Для техногенно навантажених територій Прикарпаття, насичених об’єктами зберігання та обігу нафтопродуктів, завдання своєчасної ідентифікації небезпек, кількісного оцінювання ризиків та обґрунтування заходів їх зниження є особливо актуальним. Це визначило вибір теми, мету й завдання роботи. The object of the study is man-made accidents at high-risk facilities and their impact on the components of the natural environment. The subject of the study is the methods and indicators of assessing man-made and environmental risks, as well as measures to reduce them using the example of a stationary gas station. The purpose of the work is to assess the risks of man-made accidents and their impact on the environment and to justify a set of measures to reduce the level of man-made and ecological danger of the object. Завдання роботи: проаналізувати теоретичні основи техногенних аварій та екологічних ризиків (поняття, ознаки, класифікацію, рівні прийнятності ризику); - систематизувати методи оцінювання ризику й охарактеризувати етапи ідентифікації небезпек, оцінювання ймовірності аварій та їх наслідків; - дослідити вплив техногенних аварій на атмосферне повітря, водні ресурси, ґрунти, біоту, екосистеми та населення; - виконати кількісну оцінку ризику техногенної аварії на прикладі обраного об’єкта; - розробити та обґрунтувати комплекс заходів зі зниження ризиків. 5 Методи дослідження - аналіз і узагальнення нормативно-правових та літературних джерел; якісні, кількісні, експертні, статистичні та матричні методи оцінювання ризику; метод «що-якщо» (What-If) у поєднанні з аналізом дерева подій (Event Tree Analysis); розрахункові методи визначення уражувальних чинників (висота полум’я за формулою Томаса, інтенсивність теплового випромінювання, тротиловий еквівалент і надлишковий тиск ударної хвилі) згідно з чинною Методикою визначення ризиків для декларування безпеки об’єктів підвищеної небезпеки та ДСТУ EN ISO 18278- 1:2022; побудова F–N-кривої та матриць ризику; розрахунок екологічних збитків і математичного сподівання еколого-економічних втрат. У першому розділі розкрито теоретичні основи техногенних аварій та екологічних ризиків: визначено поняття й основні ознаки техногенної аварії, наведено її класифікацію за джерелом виникнення та характером небезпечного чинника (аварії на промислових, хімічних, нафтогазових об’єктах, транспортні, гідротехнічні, радіаційні аварії, пожежі й вибухи), охарактеризовано екологічну небезпеку та основні джерела забруднення під час аварій. Розкрито сутність ризику, техногенного й екологічного ризику, розмежовано індивідуальний і соціальний ризик, а також прийнятний, допустимий і неприйнятний рівні ризику. У другому розділі систематизовано методи оцінювання ризику (якісні, кількісні, експертні, статистичні, матричні) з аналізом їх переваг та обмежень, обґрунтовано доцільність їх комплексного застосування. Детально розглянуто етапи ідентифікації небезпек на техногенних об’єктах, оцінювання ймовірності виникнення аварій з урахуванням технічних, природних, технологічних та організаційних чинників, а також оцінювання наслідків аварій для довкілля. У третьому розділі проаналізовано вплив техногенних аварій на окремі компоненти довкілля: атмосферне повітря (аварійні викиди, утворення газових і димових хмар, роль метеорологічних умов і температурної інверсії), поверхневі й підземні води (розливи нафтопродуктів, аварійні скиди, загроза 6 питному водопостачанню, біоакумуляція), ґрунтовий покрив (накопичення важких металів і нафтопродуктів, зміна фізико-хімічних властивостей, зниження родючості, вторинне забруднення), біоту та екосистеми (порушення угруповань, зменшення біорізноманіття, порушення трофічних ланцюгів), а також на населення (ризики для здоров’я, евакуація, соціально-економічні та психологічні наслідки). У четвертому розділі виконано практичну кількісну оцінку ризику техногенної аварії на типовій стаціонарній автозаправній станції, розташованій у межах техногенно навантаженої території Прикарпаття. Наведено вихідні дані об’єкта та реципієнтів потенційного впливу. Як ініціювальну подію прийнято розгерметизацію зливного обладнання з проливом бензину марки А-95. Методом «що-якщо» та аналізом дерева подій сформовано сценарії розвитку аварії: пожежа протоки (С1), вибухова дефлаграція паро-повітряної хмари (С2), флеш-пожежа (С3) та безпечне розсіювання (С4). Розраховано частоти сценаріїв, уражувальні чинники, потенційний територіальний, індивідуальний і соціальний ризик, побудовано F–N-криву, а також виконано окремий розрахунок екологічного ризику й збитків від забруднення ґрунту та підземних вод. У п’ятому розділі обґрунтовано комплекс організаційних, технічних, природоохоронних та управлінських заходів зі зниження ризиків техногенних аварій, описано систему екологічного моніторингу (контроль повітря, поверхневих і підземних вод, ґрунтів, біологічних показників, застосування ГІС-технологій) та сформульовано рекомендації щодо підвищення екологічної безпеки об’єкта. Основні результати. Розрахунками встановлено, що висота полум’я пожежі протоки сягає ≈ 18,2 м, а летальна зона теплового ураження (q ≥ 10,5 кВт/м²) – до 12 м від центру протоки. За вибуху паро-повітряної хмари (приведена маса ≈ 38,6 кг ТНТ) зона смертельного ураження ударною хвилею (ΔP ≥ 53 кПа) сягає 13 м, а зона легких ушкоджень – до 60 м. Потенційний територіальний ризик знижується до прийнятного для населення рівня 10⁻⁶ 7 1/рік на відстані 70–80 м від зливного майданчика; індивідуальний ризик оператора (≈ 9,0·10⁻⁵ 1/рік) близький до гранично допустимого рівня, а соціальний ризик перебуває в перехідній (ALARP) області. Установлено, що розлив 5 м³ бензину спричиняє забруднення близько 667 т ґрунту з досягненням водоносного горизонту та потенційним забрудненням до 6,25·10⁵ м³ підземних вод понад ГДК; сумарні екологічні збитки сягають ≈ 412,5 тис. грн, а екологічний ризик – близько 9,3 тис. грн/рік, що відповідає високому (неприйнятному) рівню. Обґрунтовано, що запропоновані заходи (герметичне покриття зливного майданчика з нафтовловлювачем, швидкороз’ємні муфти із системою відсікання, газосигналізація та автоматичне пожежогасіння, дотримання протипожежних розривів, регламентація операцій і навчання персоналу) дозволяють знизити територіальний ризик у кілька разів, а індивідуальний ризик оператора – більш ніж на порядок, забезпечуючи прийнятний рівень техногенно-екологічної безпеки об’єкта. Практичне значення. Отримані результати та запропонована методика поетапного оцінювання ризику можуть бути використані під час розроблення декларацій безпеки, планів локалізації та ліквідації аварій, обґрунтування протипожежних і санітарно-захисних розривів, а також у навчальному процесі за спеціальністю 183 «Технології захисту навколишнього середовища».