CC BY
92
dr Tomasz W^SIERSKI1
st. kpt. mgr inz. Malgorzata MAJDER-LOPATKA2
Szkola Glowna Sluzby Pozarniczej
WYKOLEJENIE SI^ WAGONOW KOLEJOWYCH Z CHLOREM W BIALYMSTOKU. ANALIZA ZDARZENIA I MOZLIWYCH SCENARIUSZY
Derailment of the tanks with chlorine in Bialystok. The analysis of event and possible scenarios.
Streszczenie
Chlor ze wzgl^du na skal§ jego wykorzystania przemyslowego, agresywnosc chemiczn^. oraz toksycznosc stanowi substanj mog^c^. potencjalnie spowodowac awarie przemyslow^. o znacznych rozmiarach. 9 marca 1989 r o godz. 2:22 ze stacji Bialystok Fabryczny wyruszyl poci^g tranzytowy nadany z ZSRR do zakladow "Buna Werke" (NRD). W jego sklad wchodzily 32 wagony z ktorych 6 stanowily cysterny o pojemnosci 46 m3 zawieraj^cych skroplony chlor.
O godz. 2:25 na wysokosci ul. Poleskiej nast^pilo wykolejenie si§ skladu poci^gu w odleglosci 100 m. za wiaduktem przy ul. Sienkiewicza. W wyniku zdarzenia 3 cysterny z chlorem przewracaj^. si§ a jedna wypada z szyn, natomiast 2 puste wagony osuwaj^. si§ w kierunku ul. Poleskiej. W artykule zawarto analiz§ zagrozen zwi^zanych z uwolnieniem si§ chloru. Zalozono scenariusz natychmiastowego uwolnienia si§ calosci medium na skutek urazu mechanicznego podczas wykolejenia si§ oraz uwolnienie ci^gle o przykladowej intensywnosci w warunkach cz^sciowej utraty szczelnosci zaworow wyladowczych. Okreslone strefy zagrozenia odniesiono do decyzji podejmowanych przez Sztab Akcji.
Summary
Chlorine due to the scale of its industrial use, chemical aggressiveness and toxicity might potentially lead to industrial accidents of considerable size. At 2:22, 9-th March 1989 from Bialystok Fabryczny station departed transit train from the Soviet Union designed for the Buna Werke " factory (GDR). It consisted of 32 wagons of which 6 were tanks with a capacity of 46 m3 containing liquefied chlorine.
As a result of derailment at height of Poleska Street at 2:25, three chlorine tanks roll over, one falls out of the rails, while the two empty wagons subside toward the street. The article is the case study analysis of the risks associated with the release of the chlorine. Scenario assumes the immediate release of the whole medium as a result of mechanical damage during the derailment and release of chlorine with constant intensity with
1 Wklad merytoryczny w powstanie artykulu - 50%
2 Wklad merytoryczny w powstanie artykulu - 50%
assumption of partial loss tightness of the discharge valve. Determined danger zones were related to decisions made by the Staff Action.
Slowa kluczowe: chlor, wypadki z udzialem chloru, wykolejenie si? cysterny z chlorem; Keywords: chlorine, chlorine events, chlorine tank derailment;
Chlor ze wzgl?du na wielkosc swego wykorzystania przemyslowego stanowi substancj?, z ktor^. stosunkowo cz?sto dochodzi do zdarzen o charakterze zagrozen chemicznych. Na przestrzeni 10 lat (2000-2009) na terenie Polski doszlo do 53 zdarzen z jego udzialem co wskazuje, iz przeci?tnie dochodzi do 5 przypadkow rocznie (tabela 1).
Tabela 1.
Statystyka zdarzen z udzialem chloru na terenie Polski w latach 2000-2009 r.
(na podstawie analizy danych z EWTD)
Table 1.
Chlorine accidents statistics in Poland (period: 2000-2009)
Rok Ilosc zdarzen
2000 2
2001 10
2002 8
2003 6
2004 4
2005 5
2006 2
2007 4
2008 5
2009 7
Agresywnosc chemiczna chloru powoduje, iz zanotowano wiele przypadkow smiertelnych w wyniku niekontrolowanego uwolnienia si? tej substancji. W styczniu 2005 roku w Poludniowej Karolinie (USA) na skutek kolizji dwoch poci^gow towarowych uwolnilo si? natychmiastowo 11500 galonow (43500 dm3) chloru powoduj^c smierc 9 osob [1]. Niecaly rok wczesniej (czerwiec 2004) przy zaistnieniu podobnych okolicznosci zdarzenia w Teksasie (USA) uwolnilo si? 90000 funtow (41000 kg) chloru powoduj^c dwa wypadki smiertelne wsrod mieszkancow budynkow mieszkalnych znajduj^cych si? niedaleko miejsca zdarzenia [1]. Natomiast w czasie uwolnienia Cl2 podczas katastrofy kolejowej na Florydzie (luty 1978) smierc ponioslo 8 osob [1]. W 2005 r. podczas wycieku skroplonego
chloru z cysterny samochodowej (autostrada Pekin-Szanghaj niedaleko miasta Hui'an)
o pojemnosci 30 t. zgin?lo 27 osob, a 285 doznalo zatrucia. Przeprowadzono rowniez ewakuacj? 10 tysi?cy osob zamieszkuj^cych glownie tereny wiejskie, gdyz nie udalo si? zatrzymac wycieku gazu.
Bardzo tragiczne w skutkach uwolnienie mialo miejsce rowniez w San Luis Potosi (Meksyk, sierpien 1981), w wyniku ktorego smierc ponioslo 14 osob. Jednakze do najbardziej katastroficznych w skutkach zdarzenia doszlo na terenie Rumunii w roku 1939 [1]. W nast?pstwie rozsadzenia zbiornika, smierc na skutek zatrucia ponioslo sumarycznie 68 osob.
W Polsce takze dochodzilo do powaznych zdarzen z udzialem chloru. W 1968 roku w poblizu Jackowic doszlo do katastrofy kolejowej w wyniku ktorej nast^pilo wybicie w dennicy jednej z cystern otworu wielkosci zderzaka kolejowego. W wyniku zdarzenia smiertelnemu zatruciu uleglo kilka osob [2].
Jednakze do potencjalnie najbardziej niebezpiecznego zdarzenia na terenie Polski doszlo 9 marca 1989 r., gdy o godz. 2:22 ze stacji Bialystok Fabryczny ruszyl poci^g tranzytowy nadany z ZSRR do zakladow "Buna Werke" (NRD). Skladal si? z 32 wagonow, z ktorych: 6 cystern o pojemnosci 46.000 l zawieralo skroplony chlor, 3 cysterny - parafin? techniczn^, pozostale wagony byly puste z przeznaczeniem do oslony cystern. O godz. 2:25 na wysokosci ul. Poleskiej nast^pilo wykolejenie si? poci^gu w odleglosci 100 m. za wiaduktem przy ul. Sienkiewicza. W wyniku zdarzenia 3 cysterny zawieraj^ce skroplony chlor przewrocily si? natomiast jedna ulegla wykolejeniu z toku szyn. Calkowicie zostal zniszczony nasyp kolejowy na odcinku ok. 120 metrow. Zwazywszy na miejsce zdarzenia, odbilo si? ono szerokim echem w owczesnej Polsce. Efektem tego byla interpelacja poselska pol^czona z interwenj wojewody bialostockiego, celem uzyskania calkowitego zakazu transportu chloru przez miasto. Zakaz ten uzyskano wyrokiem s^du z dnia 27 grudnia 1989 roku [3].
Przebieg zdarzenia
Przebieg zdarzenia maj^cego miejsce w Bialymstoku przedstawiono w formie tabelarycznej w tabeli 2 oraz 3 [4];
Tabela 2.
Przebieg podjptych dzialan w pierwszym dniu zdarzenia (9 marca 1989)
Table 2.
The course of actions taken on the first day of the event (March 9, 1989)
Godzina Opis podjptych dzialan. Dzien pierwszy - 9 marca 1989
2:30 Przekazanie do Dyzurnego Ruchu PKP przez maszynist? poci^gu informacji o zdarzeniu. W dalszej kolejnosci zostaj^ zawiadomione podstawowe sluzby PKP m.in.: Kierownik Rejonu, Dyrektor, Sluzba Wagonowa i Trakcji, Kolejowe Pogotowie Techniczne (miejscowe i w Warszawie);
2:50 Powiadomiono Zakladow^. Straz Pozarn^ PKP Bialystok (straznica przy ul. Sosnowej), ktora wyjechala do zdarzenia 2 samochodami: GBA-2,5/16 i SRT na samochodzie Zuk
3:05-3:10 Rejonowe i Wojewodzkie Stanowiska Kierowania drog^. radiow^. otrzymuj^. informacje o wyniku rozpoznania wykonanego przez ZZSP PKP tj. o lez^cych cysternach i wagonach, zniszczonym torze i nasypie oraz sprawdzeniu listow przewozowych z ktorych wynikalo ze w cysternach przewozony jest chlor o czystosci 99,9 %. Stwierdzono niewielkie wycieki chloru z zaworow bezpieczenstwa.
3:10 Rejonowe i Wojewodzkie Stanowiska Kierowania zgodnie z obowi^zuj^cymi zasadami powiadamiaj^. dowodztwo Komendy Rejonowej oraz Komendy Wojewodzkiej. Dysponowanie do zdarzenia oficerow dyspozycyjnych.
3:10 Przej?cie koordynacji dzialan przez Wojewodzkie Stanowisko Kierowania Strazy Pozarnej, ktore informuje Glowne Stanowisko Kierowania Strazy Pozarnej w Warszawie oraz m.in.: pelnomocnika wojewody ds. nadzwyczajnego zagrozenia srodowiska, dyzurnego WUSW. Zgodnie z kompetencjami, Glowne Stanowisko Kierowania Strazy Pozarnej informuje Centraln^ Stacj? Ratownictwa Chemicznego w Plocku.
do 3:45 Na miejsce zdarzenia przybywaj^. zadysponowani oficerowie dyspozycyjni Komendy Rejonowej i Wojewodzkiej Strazy Pozarnej oraz Komendant ZZSP PKP. Przejmuje on dowodztwo nad calosci^. dzialan i wraz z przybylymi funkcjonariuszami oraz kierownictwem pionu technicznego PKP tworzy sztab
akcji.
Po analizie i ocenie sytuacji sztab akcji wydal nast?pujyce decyzje: a. 2 sekcje ZZSP PKP b?dyce na miejscu katastrofy - przygotowane do prowadzenia doraznych dzialan w ubraniach gazoszczelnych majy zabezpieczyc odholowanie lokomotywy oraz nieuszkodzonych wagonow, b. maszynista ma odjechac lokomotywy - po uzgodnieniu z milicjantami zostaje zwolniony ze wst?pnych przesluchan c. przygotowanie do ewakuacji Jednostki Wojskowej z tzw. W?glowki -informacj? o decyzji Dowodcy Akcji do JW przekazalo Rejonowe Stanowisko Kierowania. Oficer dyzurny JW przybyl na miejsce katastrofy i zameldowal, ze decyzja o ewakuacji jednostki musi zapasc w Warszawie, d. zamkni?cie ruchu drogowego na ul. Poleskiej oraz zabezpieczenie terenu katastrofy w promieniu min. 200 m. przed osobami postronnymi - zadanie przeznaczone do realizacji przez funkcjonariuszy MO, e. postawienie w stan gotowosci bojowej sil i srodkow Strazy Pozarnej wojewodztwa m.in. samochodow ratownictwa technicznego i Pgaz-dym, 7 sekcji gasniczych ci?zkich, ktore otrzymaly polecenie sprawdzenia ubran gazoszczelnych i aparatow ochrony drog oddechowych, przecwiczenia kierowania samochodami w maskach i aparatach powietrznych oraz podawania rozproszonych prydow wody z dachu samochodu w czasie ruchu, e. rozpoznac zaklady, w ktorych stosowany jest chlor oraz mozliwosc pozyskania masek i pochlaniaczy, f. wyznaczone sily i srodki do godz. 10,00 skoncentrowac na terenie Zawodowej Strazy Pozarnej w Bialymstoku.
8:25 Samochodem osobowym przybywa grupa 4 ratownikow z Centralnej Stacji Ratownictwa Chemicznego w Plocku. Grupa dysponowala wyposazeniem w postaci aparatow oddechowych, odziezy ochronnej i dwoch systemow do uszczelniania niewielkich uszkodzen cystern
9:00 Sztab akcji udaje si? na narad? do Prezydenta Bialegostoku w ktorej uczestniczy rowniez Szefowie RUSW i Miejskiego Inspektoratu OC. Podczas narady Strazacy zapoznajy jej uczestnikow z: a. charakterystyky fizyko-chemiczny i wlasciwosciami niebezpiecznymi chloru
b. rodzajem niezb?dnych srodkow ochrony pracujycych przy usuwaniu skutkow katastrofy (aparaty oddechowe, ubrania gazoszczelne oraz maski z pochlaniaczami na chlor dla pracownikow pociygu ratowniczego PKP do ewakuacji w przypadku uszkodzenia cysterny podczas jej podnoszenia c. wypracowany koncepcjy uzycia sil i srodkow strazy pozarnej w przypadku uszkodzenia cysterny podczas podnoszenia i stawiania przewroconych cystern tj. izolowanie miejsca katastrofy rozproszonymi prydami w przypadku wycieku chloru, kierowanie i rozpraszanie chmury chloru poprzez nadmuch powietrza agregatami oddymiajycymi, wspomaganie grupy Ratownictwa Chemicznego z Plocka podczas uszczelniania cystern d. wylyczenie z ruchu dzielnicy miasta, zamkni?cie sklepow, zlobkow, przedszkoli i szkol, ewakuacja mieszkancow z partem i I kondygnacji na wyzsze kondygnacje, opracowanie komunikatu o katastrofie i podaniu go do publicznej wiadomosci ze wskazowkami post?powania w przypadku wycieku chloru, postawienie w stan ostrego dyzuru pogotowia ratunkowego i wszystkich ZOZ-ow na terenie miasta, wprowadzenie ostrych dyzurow wszystkich szpitali, Koncepcje zostaly zaakceptowane. Rozwazano rowniez mozliwosc przepompowania chloru do pustych cystern, jednak skomplikowane aspekty techniczne, operacyjne i czasowe podstawienia pustych cystern uniemozliwial realizacj? tego zamiaru.
9:55 Przyjezdza z Warszawy specjalny pociyg Ratownictwa Technicznego z dzwigiem 125 t. (od. godz. 4,00 w gotowosci byl pociyg ratowniczy z w?zla PKP Bialystok, ze wzgl?du na mniejsze parametry dzwigu pozostal w odwodzie)
W trakcie spotkania sztabu akcji z Prezydentem Miasta do pracy przygotowywala si? ekipa pociygu ratowniczego z Warszawy wspoldzialajyca z pracownikami PKP Bialystok, naprawiajyc uszkodzony odcinek toru umozliwiajycy dojazd dzwigu do pierwszej przewroconej cysterny; Natomiast jednostki taktyczne strazy pozarnej b?dyce w rejonie koncentracji sprawdzaly sprz?t, kierowcy samochodow bojowych cwiczyli jazd? samochodami w aparatach powietrznych, cwiczono podawanie prydow wody z samochodow w ruchu.
10:00 Teren katastrofy podzielony zostal na III Odcinki Bojowe z odwodem.
Zaangazowane sumarycznie sily i srodki strazy pozarnej z terenu wojewodztwa stanowilo: 13 samochodow w tym 8 gasniczych ci?zkich, 2 ratownictwa technicznego, 1 Pgaz-dym, 2 operacyjne specjalne, 2 agregaty oddymiajyce, 16 ubran gazoszczelnych i 80 aparatow izolujycych drogi oddechowe.
11:00 Radio na II, III i IV programie nadaje pierwszy komunikat o wyst?pujycym zagrozeniu w zwiyzku z katastrofy
12:40 Osiygni?to pelny gotowosc w zabezpieczeniu terenu akcji, Ustalono rodzaj znakow gestowych, po ktorych: a. nast?powaloby stawianie oslony wodnej z samochodow strazy pozarnej i izolowanie terenu katastrofy, b. ewakuacja - ucieczka obslugi pociygu ratowniczego (w trakcie operacji tylko 3 pracownikow PKP), Bezposrednio przed podniesieniem cysterny, wszyscy strazacy znajdujycy si? w bezposrednim rejonie zagrozenia zakladali ubrania gazoszczelne i aparaty oddechowe, celem maksymalnego wykorzystania zapasu powietrza w butlach.
13:05 Rozpocz?cie stawiania pierwszej cysterny (w trakcie podnoszenia nastypilo oderwanie si? blachy stanowiycej gorny oslon? cysterny)
14:28 Podniesienie pierwszej cysterny i ulozenie na platformie wagonu. W trakcie tej operacji pop?kaly podklady kolejowe ktorymi zabezpieczono.
14:30 Zaloga pociygow ratowniczych PKP przystypila do odbudowy nast?pnego odcinka toru do podjazdu dzwigu kolejowego. Cykl przygotowania i odbudowy zniszczonego toru, podnoszenia kolejnych cystern przy kazdorazowej pelnej gotowosci strazakow (zakladanie aparatow oddechowych i ubran gazoszczelnych) powtarzany jest do momentu podniesienia ostatniej cysterny. W okresach przygotowania do kolejnych operacji podnoszenia cystern wkolejono dwie cysterny, ktore wypadly z torow, stosujyc specjalne zestawy hydrauliczne do wkolejania taboru kolejowego,
19:30 Rozpocz?to proces ci?cia palnikiem acetylenowo-tlenowym wygi?tych i zakleszczonych zlycz cystern. Operacj? ci?cia zabezpieczono 2 prydami wody celem zabezpieczenia cysterny przed nagrzewaniem a takze pozarem zaoliwionych podkladow kolejowych od padajycych iskier.
20:00 Dostarczenie 20 pochlaniaczy na chlor do masek przez OC
21:05 Podniesiono drugy cystern? i o godz. 21:43 polozono jy na wozki jezdne
Plaszcz trzeciej cysterny jest uszkodzony i tu wystypily najwi?ksze obawy o jej szczelnosc przy podnoszeniu - w trakcie operacji odrywa si? blacha stanowiyca oslon? cysterny.
Tabela 3.
Przebieg podj§tych dzialan w drugim dniu zdarzenia (10 marca 1989)
Table 3.
The course of actions taken on the second day of the event (March 10, 1989)
Godzina Opis podjgtych dzialan. Dzien drugi - 10 marca 1989
01:50 Zakonczenie operacji wstawiania i podnoszenia cystern
03:00 Zakonczenie zabezpieczenia terenu akcji przez jednostki strazy pozarnej. Na miejscu pozostal samochod gasniczy z ZZSP PKP do zabezpieczenia czynnosci stawiania 2 pustych wagonow.
Analiza zagrozen zwi^zania z uwolnieniem chloru
1. Sposob transportu medium
Cysterny ktore ulegly wypadkowi w Bialymstoku stanowily wagony produkcji radzieckiej model 15-1556 b?dyce w produkcji seryjnej od 1975 roku (rys. 1). Ten typ wagonu posiada zbiornik o srednicy 2400 mm i maksymalnej dlugosci 10616 mm. przy maksymalnej wysokosci wagonu 4446 mm. liczonej od kraw?dzi glowki szyny. Obj?tosc calego zbiornika wagonu wynosi 46 m3. Cisnienie robocze zbiornika wynosi 1,5 MPa przy maksymalnej dopuszczalnej temperaturze wynoszycej 50oC.
-----‘12020'-----------------------------A
Ryc. 1 Model wagonu 15-1556 [5]. Fig. 1. Chlorine tank model 15-1556 [5]
Zaklada si?, ze wzgl?du na wysoky rozszerzalnosc temperaturowy chloru, zaladunek 1,25 kg Cl2 na kazdy 1 dm3 obj?tosci cysterny. A zatem wagony mogly maksymalnie przewozic 57,5 tony skroplonego medium.
Bioryc pod uwag?, ze cysterny zostaly wywrocone bokiem jako wysokosc emisji (przy rozwazaniu wariantu uwolnienia ciyglego) zalozono polow? srednicy cysterny, a wi?c
1,2 metra w przypadku uszkodzenia zaworow wyladowczych.
2. Warunki meteorologiczne
Rozwazone zostany warunki, jakie panowaly w pierwszym dniu prowadzenia akcji. Wynika to z faktu, iz przewazajycy wi?kszosc czynnosci ratowniczych prowadzono wlasnie 9 marca. Dodatkowym aspektem jest rowniez fakt, iz najwi?ksze prawdopodobienstwo zajscia zdarzenia o skutkach katastroficznych wyst?powalo w fazie samego wykolejenia si? wagonow, a wi?c o godzinie 2:25 w nocy.
W dniu 9 marca panowala temperatura w przedziale od 0oC do 4,4oC przy sredniej temperaturze wynoszycej 1,6oC [6]. Wilgotnosc powietrza wynosila 84%. Obserwowano opady deszczu oraz sniegu z deszczem. Maksymalna pr?dkosc wiatru dochodzila do 10,7 km/h przy jego przeci?tnej wartosci 4,1 km/h, z wartosciy nieco nizszy w porze nocnej. Wiatr byl w porywach slaby, charakteryzujycy si? duzy zmiennosciy kierunku, z tendencjy spadku pr?dkosci. Cisnienie bylo wysokie, osiygajyce 1021 hPa z tendencjy wzrostowy.
Bioryc pod uwag? powyzsze parametry oraz nocny por? wykolejenia si? pociygu do symulacji zostany wzi?te nast?pujyce zalozenia pogodowe: wilgotnosc wzgl?dna H=84%, cisnienie p = 1021 hPa, pr?dkosc wiatru v=3,6 km/h (1 m/s), temperatura 1oC. Zwazywszy na zmienny kierunek wiatru zakladac si? b?dzie maksymalna wielkosc strefy w kazdym kierunku.
3. Tryb przeprowadzenia do analizy
Analiza podstawowa zostanie przeprowadzona z wykorzystaniem oprogramowania ALOHA 5.4.1.2. Mimo, iz jest to oprogramowanie bezplatne, w zupelnosci wystarczy do przeprowadzenia analizy maksymalnego zasi?gu stref oraz okreslenia profilu st?zeniowego w obr?bie czasowym nie dluzszym niz 1 godzina. Okreslenie skutkow toksykologicznych zostanie wykonane mi?dzy innymi z wykorzystaniem rownania funkcji probitowej okreslonej dla smiertelnych wypadkow z udzialem chloru. Zalozone zostany dwa scenariusze:
• natychmiastowe uwolnienie si? medium z pojedynczego zbiornika powstale na skutek uszkodzenia mechanicznego w momencie wykolejenia. Przypadki takie sy znane
i opisane we wczesniejszej cz?sci artykulu.
• uwolnienie ciygle w warunkach zabudowy miejskiej o intensywnosci Q=1 kg/s. Schemat ten odpowiada nieszczelnosciom jakie mogly powstac na skutek wykolejenia si? wagonow zwiyzanych np. z cz?sciowym rozszczelnieniem zaworow wyladowczych.
W toku analizy ocenie poddane zostany niektore decyzje podj?te w czasie prowadzenia dzialan np. decyzja nakazujyca ewakuacj? mieszkancow z terenow potencjalnie zagrozonych na wyzsze kondygnacje czy tez decyzja o promieniu zabezpieczenia terenu akcji.
Natychmiastowe uwolnienie si§ medium
W przypadku uwolnienia natychmiastowego zwazywszy na ilosc uwolnionego medium (57,5 tony dla pojedynczej cysterny) rozwazeniu ulegnie zasi?g w jakim mozna byloby spodziewac si? skutkow smiertelnych uwolnienia si? substancji. Rozwazanie zasi?gu strefy wzgl?dem wartosci NDS, NDSCh, NDSP, ERPG-1, ERPG-2 nie jest brane pod uwag? ze wzgl?du na fakt, iz szacowanie skutkow dla odleglosci wi?kszej niz 10 km obarczone jest duzym bl?dem niezaleznie od ograniczen zwiyzanych z oprogramowaniem ALOHA. Bioryc pod uwag? zasi?g strefy wzgl?dem wartosci AEGL-З (dla 10 min = 50 ppm; З0 min = 28 ppm; 60 min = 20 ppm [7]) ekspozycja teoretycznie mogyca powodowac zagrozenie dla zycia wyst?powalaby odpowiednio w promieniu 5,6 km; 6,8 km; 7,6 km (rys. 2). Jednakze ryzyko w tak duzym promieniu dotyczyloby osob znajdujycych si? na zewnytrz. Zwazywszy na nocny por? wypadku, ilosc osob znajdujyca si? poza budynkami bylaby na szcz?scie stosunkowo niewielka. Zdecydowanie lepiej sytuacja przedstawialaby si? dla osob znajdujycych w budynkach. Obliczenia wskazujy, iz przy duzych st?zeniach chloru, wewnytrz budynkow nalezaloby si? spodziewac st?zen nawet dwa rz?dy mniejszych niz na zewnytrz (tabela 4), przy czym jednak, jak przedstawiono przykladowo na rys. З, czas utrzymywania si? st?zenia wewnytrz jest zdecydowanie dluzszy (profil czasowy krzywej B wzgl?dem A). Utrzymywanie si? chmury chloru na zewnytrz przy duzych odleglosciach trwaloby od kilku do maksymalnie З0 minut, natomiast wewnytrz czas ten moglby wynosic nawet kilka godzin. Charakterystyka funkcji zewn?trznej ekspozycji (rys. З, krzywe A) wyraznie wskazuje, iz czas ekspozycji przy maksymalnych st?zeniach wynosi zaledwie kilka minut. Zatem strefa
mozliwosci osiygni?cia efektow toksycznych zagrazajycych zyciu najlepiej charakteryzowana bylaby przez AEGL-3 10 minutowy (50 ppm), co wskazuje, iz realne zagrozenie zycia przy natychmiastowym uwolnieniu istnialoby w promieniu 5,6 km.
10
10
[km] / s \
! / i 1 / ; N 1 X \ 1
\ \ \ v y.
\ \ / y [Ion]
10
0
10
Ryc. 2. Zasi?g strefy toksycznej przy natychmiastowym uwolnieniu si? chloru okreslony dla wartosci AEGL-3 A) 50 ppm (10 min.) B) 28 ppm (30 min.) C) 20 ppm (60 min.). Warunki atmosferyczne: T = 1oC; v = 1m/s; H = 84%; p=1021 hPa.
Fig. 2. Toxic zone range determined for AEGL-3 value for sudden chlorine release A) 50 ppm (10 min.) B) 28 ppm (30 min.) C) 20 ppm (60 min.). Atmospheric conditions: T = 1oC;
v = 1m/s; H = 84%; p=1021 hPa.
Tabela 4.
Charakterystyka st§zeniowa chloru na zewnqtrz oraz wewnqtrz obiektow w odleglosci X
od miejsca natychmiastowego uwolnienia
Table 4.
Chlorine concentration characteristics outside and inside of the buildings in distance X
from the place of sudden release
Odleglosc od St?zenie maksymalne St?zenie maksymalne £ O P o C
miejsca uwolnienia panujyce na zewnytrz panujyce wewnytrz
budynkow budynkow
X [m] Cout [ppm] Cin [ppm]
100 135000 1020 132
200 103000 898 115
300 42700 454 94
400 23500 318 74
430 20000 293 68
500 14800 249 59
700 7510 175 43
1000 3850 117 33
1500 1630 79 21
2000 833 45 19
3000 294 23 13
4000 133 13 10
5000 71 7 10
t [min] t [min]
Ryc. 3. St?zenie chloru w funkcji czasu dla czterech wybranych odleglosci od miejsca natychmiastowego uwolnienia si? medium: 1) X = 0,5 km 2) X = 1 km 3) X = 2 km 4) X = 3 km.; A - krzywa odpowiadajyca st?zeniu na zewnytrz; B - krzywa odpowiadajyca st?zeniu wewnytrz obiektow mieszkalnych. Warunki atmosferyczne: T = 1oC; v = 1m/s;
H = 84%; p=1021 hPa.
Fig. 3. Chlorine concentration as a function of time for 4 selected distances from place of sudden release 1) X = 0,5 km 2) X = 1 km 3) X = 2 km 4) X = 3 km.; A- curve corresponding to outside concentration B) curve corresponding to inside concentration. Atmospheric
conditions: T = 1oC; v = 1m/s;
H = 84%; p=1021 hPa.
Dla ludzi mieszkajycych na parterze przekroczenie LC50 wynoszycej dla 1 godzinnego czasu ekspozycji 293 ppm [8] nastypiloby juz ponizej 430 metra od miejsca uwolnienia, zakladajyc odpornosc czlowieka co najmniej na poziomie szczura. Badania na myszach wykazaly natomiast nizsze LC50 przy 1 h ekspozycji [9]. Wartosc odpowiadajycy 173 ppm zostaje osiygni^ta jeszcze na 700 metrze od miejsca uwolnienia. Czas ekspozycji wewnytrz, jak wspomniano wczesniej, bylby dostatecznie dlugi. W warunkach calkowitego zaskoczenia, dla osob nie ewakuowanych pozostajycych jedynie w zabudowaniach, ekspozycja zagrazajyca zyciu bylyby mozliwa praktycznie do odleglosci 4,5 km (AEGL-3; 10 ppm przy 4h ekspozycji [7]).
Analizujyc funkcj? probitowy dla chloru w granicach czasu ekspozycji (Pr = -8,29 + 0,92ln|C2dt) wyraznie mozna zauwazyc, iz przyj^cie dawki toksycznej L = 3107 [ppm2min] powoduje praktycznie 100% smiertelnosC narazonych (rys 4) [10,11]. W warunkach zewn^trznej ekspozycji ladunek toksyczny chloru powodujycy calkowity smiertelnosc populacji zostalby przekroczony w odleglosci wi^kszej niz 1 km (rys 5).
L=c2t [ppm2min]
Ryc 4. Zaleznosc procentu zgonow na skutek dzialania chloru w funkcji ladunku toksycznego Fig. 4. Precentage share of casualties as a function of toxic load for chlorine
Ryc. 5. Wykres zaleznosci C2=f(t) wraz z wyliczonymi wartosciami dawki toksycznej dla wybranych odleglosci X od miejsca natychmiastowego uwolnienia si? chloru: 1) X = 0,5 km, smiertelnosc 100% 2) X = 1 km, smiertelnosc 100% 3) X =2km, smiertelnosc 72% 4) X = 3 km, smiertelnosc 16 %. Warunki ekspozycji zewn?trznej dla osob nie mogycych znalezc schronienia w czasie dzialania medium. Warunki atmosferyczne: T = 1oC; v = 1m/s;
H = 84%; p=1021 hPa.
Fig. 5. C2=f(t) dependence with toxic loads calculated for selected distances X form place of sudden release of chlorine. 1) X = 0,5 km, 100% of casualties 2) X = 1 km, 100% of casualties 3) X =2km, 72% of casualties 4) X = 3 km, 16 % of casualties. Values determined for external conditions for people who can not find refuge. Atmospheric conditions: T = 1oC;
v = 1m/s; H = 84%; p=1021 hPa.
Wyplyw ci^gly o intensywnosci 1 kg/s
Rozwazajyc wyplyw ciygly gazu o intensywnosci 1 kg/s niezaleznie od jego g?stosci wzgl?dem powietrza mozemy uzyc modelu Gaussa w celu okreslenia skutkow toksycznych jakie b?dy mialy miejsce w przypadku uwolnienia si? medium. Z wykorzystaniem tego modelu wartosci st?zenia w odleglosci X metrow od rozszczelnienia podano w tabeli 5. Okreslone wartosci dawki toksycznej zalozono dla czasu ekspozycji 1 godziny. Przy stalej szybkosci uwolnienia po pewnym czasie st?zenie wewnytrz i na zewnytrz osiygnie porownywalny wartosc. Zalozenie to jest sluszne bioryc pod uwag? mozliwosci interwencyjne jednostek strazy pozarnej w tamtych latach. Przybycie jednostek Centralnej Grupy Ratownictwa Chemicznego z Plocka zdolnej podjyc dzialania zapobiegawcze nastypilo w szostej godzinie po wykolejeniu si? skladu pociygu.
Tabela 5.
St^zenia C, dawki toksyczne L oraz prawdopodobienstwo zgonu w zaleznosci od wysokosci na ktorej odbywala si£ ekspozycja. Dane z indeksem 1: kondygnacja parter (podloga: h= 0 m) ; dane z indeksem 2: kondygnacja - II pi^tro (podloga: h= 8 m). Uwolnienie ci^gle Q = 1 kg/s z wysokosci H = 1,2 m; obliczenia wg. modelu Gaussa. Warunki atmosferyczne: T = 1oC; v =
1m/s; H = 84%; p=1021 hPa.
Table 5.
Concentration C, toxic load L and lethality as a function of height (h) at which have place an exposition. Data with 1-index: first floor (floor: h=0 m.). Data with 2-index: third floor (floor: h=8 m.). Continuous release Q=1kg/s, height of release H=1,2 m; calculation model: Gaussian. Atmospheric conditions: T = 1oC; v = 1m/s; H = 84%;
p=1021 hPa.
x [m] C1[ppm] C2[ppm] C1/C2 L1 [ppm2min] L2 [ppm2min] %1 zgonow %2 zgonow
100 3064 632 4,85 5,6E+08 2,4E+07 100,0 99,0
200 1029 566 1,82 6,4E+07 1,9E+07 100,0 98,3
300 538 383 1,40 1,7E+07 8,8E+06 93,9 92,1
400 339 270 1,26 6,9E+06 4,4E+06 88,2 78,2
500 236 200 1,18 3,3E+06 2,4E+06 69,6 59,0
600 176 155 1,14 1,9E+06 1,4E+06 50,0 39,4
700 137 124 1,10 1,1E+06 9,2E+05 31,3 25,2
800 111 102 1,09 7,4E+05 6,2E+05 19,6 15,3
900 91 85 1,07 5,0E+05 4,3E+05 11,4 8,9
1000 77 72 1,07 3,6E+05 3,1E+05 6,7 5,0
1500 40 39 1,03 9,6E+04 9,1E+04 < 1% < 1%
2000 25 25 1,00 3,8E+04 3,8E+04 < 1% < 1%
3000 13 13 1,00 1,0E+04 1,0E+04 < 1% < 1%
4000 8 8 1,00 3,8E+03 3,8E+03 < 1% < 1%
9000 2 2 1,00 2,4E+02 2,4E+02 < 1% < 1%
Przeprowadzono analiz? porownawcz^. skutkow dla osob znajduj^cych si? w roznych odleglosciach od miejsca uwolnienia oraz dla osob ewakuuj^cych si? z kondygnacji zerowej (parter) na kondygnacj? drugiego pi?tra. Analizuj^c dane wyraznie widac, iz najwi?ksze roznice st?zen przy ewakuacji potencjalnych poszkodowanych na wyzsze pi?tra odnotowuje si? dla odleglosci najblizszych miejscu uwolnienia. Jednakze patrz^c pod k^tem skutkow szkodliwych okazuje si?, iz najbardziej wymierne skutki ucieczki na wyzsze kondygnacje obserwuje si? przy st?zeniach powoduj^cych mi?dzy 25 a 80% zgonow. Wynika to
z wlasnosci funkcji probitowej przedstawionej na rys. 4. Stan ten doskonale obrazuje roznica pomi?dzy procentem zgonow dla osob pozostajycych na miejscu w stosunku do osob udajycych si? na wyzszy kondygnacj? %1-%2 (tabela 6). Okazuje si?, iz najwi?kszy efekt przy zalozonych warunkach poczytkowych wyplywu (Q=1 kg/s) obserwuje si? mi?dzy 400 a 700 metrem od miejsca uwolnienia. Dla analizowanego przykladu przejscie mi?dzy parterem a drugim pi?trem powinno spowodowac przeci?tnie okolo 5% mniejszy smiertelnosc.
Interesujyco przedstawia si? sytuacja porownania zmiany % zgonow (A%1) od odleglosci (kolumna 3; tabela 6; A%1/100m) . Okazuje si?, iz oddalenie si? poszkodowanego o kazde 100 metrow od miejsca rozszczelnienia spowodowaloby przeci?tnie o okolo 10,4% mniejszy smiertelnosc, a zatem byloby 2,2 razy bardziej efektywne od przejscia z parteru na drugy kondygnacj?. Jednak podanie komunikatu radiowego dotyczycego ucieczki przed skazeniem spowodowaloby chaos i prawdopodobnie skutki bardziej zgubne wynikajyce z niekontrolowanego zachowania si? tlumu [12]. Organizacja sil i srodkow niezb?dnych do kontrolowanej ewakuacji bylaby na tak duzej przestrzeni, o stosunkowo duzej g?stosci zaludnienia, zagadnieniem niezwykle trudnym.
Tabela 6.
Roznice procentowe w ilosci zgonow. %i-%2 - roznica smiertelnosci pomigdzy osobami ewakuowanymi a nieewakuowanymi z parteru na drugq kondygnacj^; A%1/100m -roznica w smiertelnosci na kazde dodatkowe oddalenie si§ o 100 metrow od miejsca rozszczelnienia (rozwazane dla osob znajdujqcych si§ na poziomie ulicy rownej
poziomowi pierwszej kondygnacji).
Table 6.
Precentage differences in lethality. %1-%2 - lethality difference between people evacuated and not evacuated from first to third floor. A%1/100m - lethality difference for each 100-meter additional moving away from place of release (determined for people
that are on the level of the first floor).
X [m] %1-%2 A%1/100m (A%1/100m)/(%1-%2)
100 1,0 - -
200 1,7 0,0 0,0
300 1,8 6,1 3,4
400 10,0 5,7 0,6
500 10,6 18,6 1,8
600 10,6 19,6 1,8
700 6,1 18,7 3,1
800 4,3 11,7 2,7
900 2,5 8,2 3,3
1000 1,7 4,7 2,8
srednia= 5,0 10,4 2,2
Podsumowanie
Ze wzgl?du na miejsce, charakterystyk? toksykologiczn^. medium przewozonego oraz jego ilosc, zdarzenie jakie mialo miejsce 9 marca 1989 roku w Bialymstoku niew^tpliwie stanowilo potencjalnie bardzo powazne zagrozenie dla mieszkancow miasta. W przypadku natychmiastowego uwolnienia si? zawartosci pojedynczej cysterny z chlorem okreslono, iz warunki zewn?trznej ekspozycji zagrazaj^cej zyciu bylyby spelnione w promieniu 5,6 km od miejsca zdarzenia. Dla osob pozostaj^cych w budynkach i nie uciekaj^cych na wyzsze kondygnacje promien zagrozenia zycia wynosilby 4,5 km. 50% ryzyko zaistnienia wypadkow smiertelnych istnialoby na 430 metrze (700 metrze) od miejsca natychmiastowego uwalniania przy zalozeniu odpornosci czlowieka odpowiednio na poziomie szczura lub myszy.
Bardzo ryzykowne bylo prowadzenie operacji logistycznych podnoszenia cystern ze wzgl?du mozliwosc istniej^cych niewidocznych uszkodzen mechanicznych powstalych w samym momencie wypadku. A zatem zabezpieczenie jedynie ul. Poleskiej oraz terenu zaledwie w promieniu 200 metrow od katastrofy czy tez wyl^czenie z ruchu dzielnicy miasta, zamkni?cie sklepow, zlobkow, przedszkoli i szkol wydaje si? byc dzialaniami zdecydowanie niewystarczaj ^cymi.
Wykazano, iz zarz^dzenie ewakuacji z parteru na drug^. kondygnacj? przy zalozeniu przykladowej wartosci uwolnienia ci^glego na poziomie Q=1kg/s oszcz?dzilaby przeci?tnie o 5% wi?cej istnien ludzkich. Jednakze oddalenie si? od miejsca rozszczelnienia o kazde dodatkowe 100 metrow daloby rezultat przeci?tnie dwa razy lepszy zakladaj^c, iz nast^piloby po czasie wyrownania si? st?zenia na zewn^trz i wewn^trz obiektow przy skrajnie niekorzystnym zalozeniu czasowym. Warunki takie moglyby jednak zostac teoretycznie osi^gni?te zwazywszy na 6 godzinny czas do przybycia ratownikow Centralnej Stacji Ratownictwa Chemicznego i osi^gni?ciu pelnej gotowosci zabezpieczenia terenu akcji o godzinie 12:40 a wi?c 10 godzin od momentu wypadku.
Rozpatruj^c mozliwosc ewakuacji zewn?trznej nalezy wzi^c jednak pod uwag? trudnosci zwi^zane z osi^gni?ciem spokojnego przebiegu ewakuacji, zwlaszcza w przypadku dzialania uwalniaj^cego si? gazu. Zagadnienie zwi^zane z masow^. ewakuacji powinno byc
zatem tematem szczegolnej uwagi zwlaszcza w aspekcie istniejycych obecnie standardow bezpieczenstwa.
Literatura
1. http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp172-c3.pdf;
2. Jaloszynski S.K., Ratownictwo chemiczne, PPU EKOS, Gdansk 1990 r.;
3. Strzelecki S., Czas milosierdzia, 3 (143) 2002;
4. Materialy operacyjne KM PSP w Bialymstoku;
5. Dokumentacja techniczna wagonu 15-1556 (materialy wlasne Instytut Kolejnictwa w Warszawie);
6. http://www.tutiempo.net/en/Climate/BIALYSTOK/03-1989/122950.htm;
7. http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp172-c8.pdf ;
8. Karta charakterystyki substancji niebezpiecznej. Chlor, The Linde Group, 2010;
9. Hazardous Substances Data Bank. MEDLARS Online Information Retrieval System, National Library of Medicine. June, 1994;
10. Borysiewicz M., Furtek A., Potempski S., Poradnik metod ocen ryzyka zwiqzanego z niebezpiecznymi instalacjami procesowymi, Instytut Energii Atomowej Otwock - Swierk 2000;
11. Khan F. I., Abbasi S.A., Techniques and methodologies for risk analysis in chemical process industries, Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol 11 Issue 4 (1998) 261;
12. Kolodziej-Saramak A., Przyszlosc systemow wczesnego ostrzegania ludnosci o zagrozeniach. „Cell Broadcast for Public Warning”, Bezpieczenstwo i Technika Pozarnicza, 19 (2010) 59.
dr Tomasz Wgsierski, absolwent studiow magisterskich i doktoranckich na Wydziale Chemii UAM w Poznaniu. W strukturach PSP od 2008 roku. Obecnie pelni sluzb? jako adiunkt w Zakladzie Ratownictwa Chemiczno-Ekologicznego SGSP.
st. kpt. mgr inz. Malgorzata Majder-Lopatka, absolwentka Szkoly Glownej Sluzby Pozarniczej (rocznik 2002). Obecnie pracuje w Zakladzie Ratownictwa Chemicznego. Jest kierownikiem Pracowni Pomiaru Parametrow Srodowiska.
Recenzenci
dr inz. Adam Majka
Vladas Praniauskas, PhD
