PODMÍNKY ŠÍŘENÍPODMÍNKY ŠÍŘENÍ NEBEZPEČNÝCHNEBEZPEČNÝCH LÁTEKLÁTEK Pavel ČastulíkPavel Častulík CB 050 Vojenská chemie, toxikologie ochrana před vysoce toxickýmiCB 050 Vojenská chemie, toxikologie ochrana před vysoce toxickými látkamilátkami Přírodovědecká fakulta Masarykovi university BrnoPřírodovědecká fakulta Masarykovi university Brno Jaro 2011Jaro 2011 Liniový chemický útok chlorem zaLiniový chemický útok chlorem za I.SVI.SV Použití chemických zbraní vPoužití chemických zbraní v KurdistánuKurdistánu BHOPALBHOPAL-- UNION CARBIDEUNION CARBIDE PRŮMYSLOVÁ NEHODAPRŮMYSLOVÁ NEHODA  Přibližně ve 12:15 místního času 3.Přibližně ve 12:15 místního času 3. prosince 1984, explodoval skladovací tankprosince 1984, explodoval skladovací tank s metyl isokyanátem vlivem vniknutís metyl isokyanátem vlivem vniknutí velkého množství vody.velkého množství vody.  Voda reagovala exotermicky s metylVoda reagovala exotermicky s metyl isokyanátem za vzniku oxidu uhličitého aisokyanátem za vzniku oxidu uhličitého a metylaminu, což způsobilo přetlak ježmetylaminu, což způsobilo přetlak jež otevřel pojistný ventil, kterým uniklootevřel pojistný ventil, kterým uniklo následně 40 tun metyl isokyanátu donásledně 40 tun metyl isokyanátu do atmosféry.atmosféry. BHOPALBHOPAL-- UNION CARBIDEUNION CARBIDE PRŮMYSLOVÁ NEHODAPRŮMYSLOVÁ NEHODA  Oficiálně bylo oznámeno, že přibližněOficiálně bylo oznámeno, že přibližně 3800 lidí zemřelo, 11000 bylo3800 lidí zemřelo, 11000 bylo zneschopněno a 250000 muselozneschopněno a 250000 muselo vyhledat lékařskou pomoc.vyhledat lékařskou pomoc.  Neoficiální odhady byly až 8000 lidíNeoficiální odhady byly až 8000 lidí usmrceno, 30000 zneschopněno ausmrceno, 30000 zneschopněno a 500000 ošetřeno500000 ošetřeno.. BHOPALBHOPAL-- UNION CARBIDEUNION CARBIDE isokoncentráty metyl isokyanátuisokoncentráty metyl isokyanátu >50 ppm >15 ppm >1.5 ppm <1.0 ppm Ohrožení zdravíOhrožení zdraví  Ohrožení zdraví únikem chemických látek je určovánoOhrožení zdraví únikem chemických látek je určováno rozsahem vytvořené chemické koncentrace, chemickourozsahem vytvořené chemické koncentrace, chemickou toxicitou a délkou trvání expozice. Ohrožení je děleno do třítoxicitou a délkou trvání expozice. Ohrožení je děleno do tří úrovní závažnosti, minimální, značné a vážné.úrovní závažnosti, minimální, značné a vážné.  Minimální úroveňMinimální úroveň je vzdušná koncentrace, nad kterouje vzdušná koncentrace, nad kterou vznikají ne zneschopňující, ale přechodné a vratné efekty,vznikají ne zneschopňující, ale přechodné a vratné efekty, pokud vůbec nějaké.pokud vůbec nějaké.  Značná úroveňZnačná úroveň je vzdušná koncentrace nad kterouje vzdušná koncentrace nad kterou pokračující expozice po dobu 1 hodiny může způsobitpokračující expozice po dobu 1 hodiny může způsobit nevratné, stálé nebo vážné zdravotní účinky, které mohounevratné, stálé nebo vážné zdravotní účinky, které mohou způsobit pokles výkonnosti a zneschopnění u malého částizpůsobit pokles výkonnosti a zneschopnění u malého části osob.osob.  Vážná úroveňVážná úroveň je vzdušná koncentrace nad kterou trvajícíje vzdušná koncentrace nad kterou trvající expozice 1 hodinu může způsobit život ohrožující neboexpozice 1 hodinu může způsobit život ohrožující nebo smrtelné účinky u malého počtu osob.smrtelné účinky u malého počtu osob. Atmosférická disperzeAtmosférická disperze  Atmosférická disperze je kombinací pohybuAtmosférická disperze je kombinací pohybu oblaku kontaminantu ve směru větru a difúzí, tj.oblaku kontaminantu ve směru větru a difúzí, tj. mícháním kontaminantu s okolním vzduchemmícháním kontaminantu s okolním vzduchem zejména vlivem turbulence.zejména vlivem turbulence.  Disperze je určována primárně dvěma elementy:Disperze je určována primárně dvěma elementy:  Zdrojem a meteorologiíZdrojem a meteorologií  ZdrojZdroj určuje jaké množství a druh materiálu a vurčuje jaké množství a druh materiálu a v jakém čase bylo uvolněno do atmosféry a jakjakém čase bylo uvolněno do atmosféry a jak velký region je zasažen. Ve své podstatě zdrojvelký region je zasažen. Ve své podstatě zdroj určuje naléhavost problému a velikosturčuje naléhavost problému a velikost zasaženého regionu.zasaženého regionu.  MeteorologieMeteorologie má vliv na rozsah zasaženéhomá vliv na rozsah zasaženého regionu, ale mnohem důležitěji stanovuje polohuregionu, ale mnohem důležitěji stanovuje polohu rizikových oblastí.rizikových oblastí. Stabilita atmosféryStabilita atmosféry KategorieKategorie disperzedisperze Stav atmosféryStav atmosféry AtmosférickéAtmosférické podmínkypodmínky 11 Velmi nestáláVelmi nestálá Silná konvekceSilná konvekce 22 NestáláNestálá KonvekceKonvekce 33 Mírně nestáláMírně nestálá IzotermieIzotermie 44 NeutrálníNeutrální Izotermie/neutrálníIzotermie/neutrální 55 Mírně stáláMírně stálá IzotermieIzotermie 66 StáláStálá InverzeInverze 77 Velmi stáláVelmi stálá InverzeInverze Stabilita atmosféryStabilita atmosféry  Nestálý stavNestálý stav atmosféryatmosféry způsobuje nižšízpůsobuje nižší koncentrace a slabékoncentrace a slabé pokrytí cílepokrytí cíle  Stálý stavStálý stav atmosféryatmosféry způsobuje vyšší stabilituzpůsobuje vyšší stabilitu chemické látky a vyššíchemické látky a vyšší koncentracekoncentrace  Disperzní kategorie,Disperzní kategorie, rychlost a směr větru arychlost a směr větru a teplotateplota jsou nedůležitějšíjsou nedůležitější meteorologické parametrymeteorologické parametry mající vliv na disperzimající vliv na disperzi oblaku par chemickýchoblaku par chemických láteklátek  Nižší rychlost větruNižší rychlost větru vyvolávyvolá vyšší koncentrační dávky,vyšší koncentrační dávky, pokrytí menší rozlohy a tímpokrytí menší rozlohy a tím ve svých důsledcích většíve svých důsledcích větší toxický účinek.toxický účinek.  Faktory jako jsouFaktory jako jsou toxicitatoxicita použité látky, zranitelnostpoužité látky, zranitelnost cíle a množství rozptýlenécíle a množství rozptýlené chemické látkychemické látky budebude určovat aktuální dávky,určovat aktuální dávky, počet a rozsah obětí.počet a rozsah obětí.  Příklad 1:Příklad 1: Při disperzníPři disperzní kategorii 4 byla zkategorii 4 byla z bodového zdroje uvolněnabodového zdroje uvolněna toxická látka, která natoxická látka, která na délce 7 km vytvoří šířkudélce 7 km vytvoří šířku oblaku přibližně 2.3 kmoblaku přibližně 2.3 km  Příklad 2:Příklad 2: Při disperzníPři disperzní kategorii 2 byla z liniovéhokategorii 2 byla z liniového zdroje o šířce 100 mzdroje o šířce 100 m postřikem nasazena látka,postřikem nasazena látka, která na délce 0.5 kmkterá na délce 0.5 km vytvoří šířku oblakuvytvoří šířku oblaku přibližně 0.85 kmpřibližně 0.85 km Vertikální rozdělení větru a jeho vliv na šíření škodlivého oblaku 100 m-západní vítr 40km/h 75 m-jižní vítr 30km/h 50 m-západní vítr 20km/h 25 m-severní vítr 10km/h 1 m-východní vítr 5 km/h 4 m-východní vítr 6 km/h Statistika změn směru a rychlostiStatistika změn směru a rychlosti větruvětru RYCHLOST VĚTRU m/sRYCHLOST VĚTRU m/s SS TT AA BB II LL II TT AA 11 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 1111 1212 1313 1414 1515 11 22 33 44 55 66 77 HRANIČNÍ PODMÍNKY VHODNÉ PODMÍNKY NEVHODNÉ PODMÍNKY 4,54,5 4,04,0 3,53,5 3,03,0 2,52,5 2,02,0 1,51,5 1,01,0 0,50,5 1,61,6 ++ 1,41,4 ++ 1,21,2 ++ 1,01,0 ++ 0,0,88 ++ 0,60,6 ++ 0,40,4 ++ 0,20,2 ++ 00 0,20,2 -- 0,0,44 -- 0,60,6 -- 0,80,8 -- 1,01,0 -- 1,21,2 -- 1,41,4 -- 1,61,6 -- VÍTR m/s ROZDÍL TEPLOT V 0,5 A VE 2 METRECH t 0,5m – t 2,0 m IZOTERMIE INVERZE KONVEKCE SILNÁ KONVEKCE VERTIKÁLNÍ STABILITA PŘÍZEMNÍCH VRSTEV ATMOSFÉRY Šíření 10000 tun amoniaku běhemŠíření 10000 tun amoniaku během 12 hodin12 hodin 18 km 18 km Šíření 2500kg chloru v průběhu 30Šíření 2500kg chloru v průběhu 30 minutminut 5 km5 km Stoupající proudění tepléhoStoupající proudění teplého vzduchuvzduchu Klesající proudění chladnéhoKlesající proudění chladného vzduchuvzduchu SEVER TEPLEJI CHLADNĚJI Charakter ohřevu terénuCharakter ohřevu terénu Vliv porostů na proudění vzduchuVliv porostů na proudění vzduchu Vliv porostů na proudění vzduchuVliv porostů na proudění vzduchu Vliv porostů na proudění vzduchuVliv porostů na proudění vzduchu Vliv konfigurace terénu na proděníVliv konfigurace terénu na prodění vzduchuvzduchu Vliv konfigurace terénu na proděníVliv konfigurace terénu na prodění vzduchuvzduchu Vliv konfigurace terénu na proděníVliv konfigurace terénu na prodění vzduchuvzduchu Vliv konfigurace terénu na proděníVliv konfigurace terénu na prodění vzduchuvzduchu Vliv budov na prodění vzduchuVliv budov na prodění vzduchu Horizontální a vertikální růstHorizontální a vertikální růst oblakuoblaku Vertikální růst oblaku tažnýmVertikální růst oblaku tažným efektemefektem Inverzní stav atmosféryInverzní stav atmosféry Inverze v dunáchInverze v dunách Mořské pobřežíMořské pobřeží Zástavba na mořském pobřežíZástavba na mořském pobřeží PoušťPoušť--písečné dunypísečné duny Horský terén v pouštiHorský terén v poušti Podvečerní poušťPodvečerní poušť DžungleDžungle Vysokohorská džungleVysokohorská džungle Pacifická džunglePacifická džungle Porost v džungliPorost v džungli Ostrovní džungleOstrovní džungle Zimní podmínkyZimní podmínky Vysokohorská izotermieVysokohorská izotermie Prostředky chemického útokuProstředky chemického útoku  Dělostřelectvo:Dělostřelectvo: --granáty, rakety, minygranáty, rakety, miny --exploze nad terénem ve výšce cca 60exploze nad terénem ve výšce cca 60--70 m70 m --exploze na terénuexploze na terénu  LetectvoLetectvo --pumypumy --kazetové pumykazetové pumy --rozstřikovačerozstřikovače  Raketové střelyRaketové střely --rozstřikovací a kazetové hlavicerozstřikovací a kazetové hlavice  Pozemní minyPozemní miny Šíření BOLŠíření BOL--Vzdušná explozeVzdušná exploze Primární oblakPrimární oblak Páry a aerosolPáry a aerosol Kontaminace terénuKontaminace terénu KapkyKapky Sekundární oblakSekundární oblak Páry pouzePáry pouze Primární oblak KapkyKapky Směr větru Šíření BOLŠíření BOL--Pozemní explozePozemní exploze Primární oblakPrimární oblak Páry a aerosolPáry a aerosol Kontaminace terénuKontaminace terénu KapkyKapky Sekundární oblakSekundární oblak Páry pouzePáry pouze KapkyKapky Směr větru Šíření chemických látek v urbanistickéŠíření chemických látek v urbanistické zástavbězástavbě Směr větru Příklad nasazení chemickéPříklad nasazení chemické dělostřelecké municedělostřelecké munice ZbraňZbraň PočetPočet hlavníhlavní ŠířkaŠířka explozeexploze mm Linie zásahuLinie zásahu mm 105 mm105 mm houfnicehoufnice 66 6060 360360 4.2 inch4.2 inch minometminomet 66 6060 360360 155mm155mm houfnicehoufnice 66 7070 420420 8 inch.8 inch. houfnicehoufnice 44 7070 280280 Parametry oblaku pro 100 kgParametry oblaku pro 100 kg nervové látkynervové látky 7 km 2.3km 0.5 km 0.85km Bodový zdroj-disperzní kategorie 4 Liniový zdroj-disperzní kategorie 2