SKRYPT DO SZKOLENIA Z ZAKRESU RATOWNICTWA ..., Streszczenia z Fizyka

Pobierz SKRYPT DO SZKOLENIA Z ZAKRESU RATOWNICTWA ... i więcej Streszczenia w PDF z Fizyka tylko na Docsity!

WARSZAWA, 2019 r.

SKRYPT DO SZKOLENIA

Z ZAKRESU RATOWNICTWA CHEMICZNEGO

REALIZOWANEGO PRZEZ KSRG

W ZAKRESIE PODSTAWOWYM

Niniejszy Skrypt powstał na zlecenie Komendy Głównej Państwowej Straży Pożarnej

Nadzór nad opracowaniem : − nadbryg. Tadeusz Jopek

Opracowanie :

1. Ratownictwo chemiczne i ekologiczne realizowane przez ksrg w zakresie podstawowym mł. bryg. Artur Ankowski 2. Zagrożenia powodowane przez materiały niebezpieczne bryg. Marek Poterek, st. kpt. Dawid Kręciwilk, Michał Łupiński 3. Środki ochrony indywidualnej kpt. Adam Derda 4. Urządzenia i techniki pomiarowe mł. bryg. Piotr Chruściel 5. Techniki kontrolowania emisji substancji niebezpiecznych mł. bryg. Artur Ankowski 6. Działania ratownicze bryg. Marek Poterek, mł. bryg. Mariusz Przygoda, mł. bryg. Artur Ankowski 7. Dekontaminacja bryg. Marek Poterek

Konsultacje merytoryczne: − mł. ogn. Marcin Glinka − Michał Łupiński − przedstawiciele jednostek organizacyjnych Państwowej Straży Pożarnej

Opracowanie redakcyjne : − mł. bryg. Artur Ankowski

W skrypcie wykorzystano fotografie i rysunki autorów poszczególnych rozdziałów. W przypadku obrazów z publikacji zewnętrznych i stron internetowych – źródła znajdują się pod zapożyczonym materiałem. Zawarte treści są zgodne z programem szkolenia.

Spis treści

 - podstawowym................................................................................................................... 1. Ratownictwo chemiczne i ekologiczne realizowane przez ksrg w zakresie 

• 2. Zagrożenia powodowane przez materiały niebezpieczne
  • 2.1 Podstawowe pojęcia z chemii ogólnej............................................................................
  • 2.2 Gazy
  • 2.3 Palność i wybuchowość
  • 2.4 Reaktywność
  • 2.5 Toksyczność - 2.5.1 Klasyfikacja substancji chemicznych i ich mieszanin - 2.5.2 Pojęcie trucizny, toksyczność, dawka - 2.5.3 Drogi wchłaniania substancji toksycznych przez organizm - (awarii) 2.5.4 Stężenia i natężenia czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy - 2.5.5 Sposoby działania i przykłady trucizn
  • 2.6 Promieniotwórczość - 2.6.1 Dawki promieniowania i ich jednostki - 2.6.2 Skutki promieniowania jonizującego dla organizmu ludzkiego - 2.6.3 Zasady ochrony przed promieniowaniem
• 3. Środki ochrony indywidualnej
• 4. Urządzenia i techniki pomiarowe
• 5. Techniki kontrolowania emisji substancji niebezpiecznych
• 6. Działania ratownicze
• 7. Dekontaminacja
     • 7.1 Dekontaminacja ratowników
       • 7.1.1 Metody dekontaminacji
       • 7.1.2 Strefa dekontaminacji wstępnej
     • 7.2 Dekontaminacja osób poszkodowanych
     • 7.3 Doraźne metody dekontaminacji.......................................................................................................... - masowych……………………………………………………………………………………………………………… 7.4 Dekontaminacja w warunkach skażenia środkami cbrn w przypadku zdarzeń
• 8. Literatura

Zakres podstawowy ratownictwa chemicznego i ekologicznego obejmuje: − rozpoznanie i zabezpieczenie miejsca zdarzenia oraz wyznaczenie strefy zagrożenia, − podjęcie próby identyfikacji zagrożenia – źródło informacji np.: kierowca, konwojent, maszynista, pracownicy zakładu, oznakowanie pojazdów i opakowań, dokumenty przewozowe, dokumentacja techniczno-ruchowa, plany ratownicze itp., − ewakuację poszkodowanych i zagrożonych ludzi oraz zwierząt poza strefę zagrożenia, − ostrzeganie i alarmowanie o zagrożeniu oraz informowanie o zasadach zachowania się, − przeprowadzenie pomiarów za pomocą dostępnych przyrządów, − ograniczanie skutków wycieku substancji ropopochodnych, − stawianie kurtyn wodnych, − prowadzenie czynności w zakresie dekontaminacji wstępnej ludzi na granicy strefy zagrożenia przy użyciu dostępnego sprzętu, − kwalifikowaną pierwszą pomoc poza strefą zagrożenia, − współdziałanie z innymi podmiotami ratowniczymi, w tym z SGR CHEM-EKO lub ZRCHEM, − wykonywanie innych czynności wg posiadanego sprzętu oraz wiedzy w danym zakresie.

W przypadku jednostek, które nie spełniają standardu wyposażenia w zakresie podstawowym, a także OSP oraz innych podmiotów ratowniczych współpracujących z ksrg, które nie zadeklarowały w gotowości operacyjnej zdolności do realizacji zadań ratownictwa chemicznego i ekologicznego, pierwszy zastęp przybyły na miejsce zdarzenia realizuje następujące zadania: − określenie warunków zewnętrznych zdarzenia, w tym zjawiska towarzyszące zdarzeniu np.: pożar, wybuch, opary, efekty dźwiękowe, stan nasycenia infrastrukturą techniczną, itp., − podejmuje próbę identyfikacji substancji chemicznej – źródło informacji np.: kierowca, konwojent, maszynista, pracownicy zakładu, oznakowanie pojazdów i opakowań, dokumenty przewozowe, dokumentacja techniczno-ruchowa, plany ratownicze, itp., − zabezpiecza miejsce zdarzenia i wyznacza strefę zagrożenia, − ustala liczbę osób poszkodowanych i zagrożonych (bez wchodzenia w strefę zagrożenia), − realizuje co najmniej pierwszą pomoc poza strefą zagrożenia, − ostrzega ludność o zagrożeniu i w razie konieczności ewakuuje ludzi, zwierzęta i mienie poza strefę zagrożenia, − wykonuje inne czynności według posiadanego sprzętu oraz wiedzy w danym zakresie, − przekazuje informacje do właściwego Stanowiska Kierowania KM/P PSP.

Zasady bezpieczeństwa zostały określone w Rozporządzeniu Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 16 września 2008 roku w sprawie szczegółowych warunków bezpieczeństwa i higieny służby strażaków Państwowej Straży Pożarnej (Dz. U. poz. 1115)

• rozdział czwarty – szkolenie oraz rozdział piąty – bezpieczeństwo i higiena służby podczas akcji ratowniczych, a także w wytycznych organizacji ratownictwa chemicznego.

Poniżej opisano elementarne zasady bezpieczeństwa strażaków lub ratowników w ratownictwie chemicznym (również specjalistycznym).

1) ZASADA I – Na etapie dojazdu do miejsca zdarzenia oraz wstępnego ustawienia pojazdów ratowniczych stosować poniższe zasady: a) w miarę możliwości dojechać do miejsca zdarzenia oraz ustawić pojazdy z wiatrem oraz w górnych partiach terenu, b) przestrzegać minimalnej odległości od miejsca zdarzenia: ✓ dla gazów oraz dla substancji, przedmiotów lub obiektów tworzących zagrożenie wybuchem – nie mniej niż 150 m, ✓ dla substancji, przedmiotów lub obiektów tworzących zagrożenie promieniowaniem jonizującym – nie mniej niż wstępny promień strefy awaryjnej (3 m, zalecane 30 m), ✓ dla pozostałych substancji, przedmiotów lub obiektów tworzących zagrożenie – nie mniej niż 50 m, c) w przypadku dokładniejszego rozpoznania okoliczności zdarzenia lub określenia wielkości strefy przyrządami pomiarowymi lub przeprowadzenia analizy substancji niebezpiecznej, minimalna odległość określona w ppkt. b) może zostać zmieniona, d) zapewnić możliwość wycofania sił i środków, e) uwzględniać warunki meteorologiczne (temperaturę, opady, wyładowania atmosferyczne i inne), f) uwzględniać dynamikę sytuacji, g) uwzględnić obecną infrastrukturę, ukształtowanie oraz inne właściwości terenu. 2) ZASADA II – Stosować odpowiedni sprzęt ochrony osobistej strażaków lub ratowników, adekwatny do zagrożenia i okoliczności zdarzenia. Dobór sprzętu powinien uwzględniać m.in.: a) stężenia wybuchowe tlenu oraz substancji toksycznych w otoczeniu, b) właściwości substancji niebezpiecznej, c) odporność chemiczną sprzętu. 3) ZASADA III – Rozpoznać substancję chemiczną i miejsce zdarzenia oraz wyznaczyć strefę zagrożenia (stosować dostępne przyrządy służące do detekcji i pomiarów). 4) ZASADA IV – Stosować absolutne pierwszeństwo działań dla ratowania zagrożonych ludzi. 5) ZASADA V – Bezpieczeństwo strażaków lub ratowników: a) działania w strefie zagrożenia muszą być prowadzone przez minimum 2 strażaków lub ratowników, b) strażacy lub ratownicy pracujący w strefie zagrożenia muszą być asekurowani minimum przez dwóch ratowników wyposażonych w sprzęt ochronny o takim samym stopniu zabezpieczenia, jak ratownicy pracujący w strefie,

Szczegółowe zasady dysponowania zawarte są w „Ramowych wytycznych Komendanta Głównego PSP do opracowania procedur dysponowania sił ksrg oraz zasad doraźnego zabezpieczenia operacyjnego terenu powiatu po zadysponowaniu zasobów ratowniczych” i będących narzędziem pomocniczym dyżurnych dyspozytorów SKKP i SKKM.

Współdziałanie z SGR CHEM-EKO na miejscu działań realizowane jest w oparciu o możliwości techniczno-operacyjne zastępów realizujących podstawowe czynności ratownicze. Oprócz wiedzy i umiejętności ratowników, zakres współpracy ograniczony jest minimalnym normatywem sprzętowym. Współdziałanie to dotyczyć może przede wszystkim przygotowania sprzętu do działań, realizacji dekontaminacji ludzi i sprzętu, udzielenia pomocy poszkodowanym i dostarczania wody.

Do realizacji zadań z zakresu podstawowego, zgodnie z wytycznymi, niezbędne są: − standardowy sprzęt i pojazdy ratownicze do realizowania podstawowych czynności ratowniczych, − ubranie specjalne chroniące przed czynnikami chemicznymi minimum typ 3, wg normy PN-EN 14605+A1:2009, wraz z rękawicami i butami zapewniającymi odporność chemiczną – 6 kpl.,

Fot. 1. Ubranie ochrony chemicznej wraz z rękawicami i butami. Źródło własne

− aparat ochrony układu oddechowego – 6 kpl.,

Fot. 2. Aparat ochrony układu oddechowego. Źródło: J. Maleszko

− sprzęt do wytwarzania kurtyny wodnej – 1 szt.,

Fot. 3. Sprzęt do wytwarzania kurtyny wodnej. Źródło własne

− zestaw przyrządów umożliwiających pomiar: stężeń wybuchowych, tlenu, tlenku węgla i siarkowodoru (dopuszcza się przyrządy wielofunkcyjne) i urządzenie wykrywające promieniowanie jonizujące (nie jest obowiązkowy w OSP) – 1 szt.,

Fot. 4. Zestaw przyrządów umożliwiających pomiar: stężeń wybuchowych, tlenu, tlenku węgla i siarkowodoru i urządzenie wykrywające promieniowanie jonizujące. Źródło własne

Teren działań SGR CHEM-EKO stanowi odcinek bojowy, którego dowódcą jest Dowódca SGRChem-Eko inny niż KDR, a siły i środki z zakresu podstawowego realizują pomocnicze czynności ratownicze oraz współpracują w zakresie możliwości sprzętowych i zadań przewidzianych do tego poziomu ratownictwa.

Podstawowe jednostki układu SI Układ SI zawiera 7 jednostek podstawowych:

1. metr [m] - długość
2. kilogram [kg] - masa
3. sekunda [s] - czas
4. kelwin [K] - temperatura
5. amper [A] - natężenie prądu elektrycznego
6. kandela [cd] - światłość
7. mol [mol] - liczność materii

Tab. 1. Przedrostki stosowane przy jednostkach Przedrostek Oznaczenie Mnożnik eksa E 1018 = 1 000 000 000 000 000 000 peta P 1015 = 1 000 000 000 000 000 tera T 1012 = 1 000 000 000 000 giga G 109 = 1 000 000 000 mega M 106 = 1 000 000 kilo k 103 = 1 000 hekto h 102 = 1 00 deka da 101 = 1 0 ------ --- 100 = 1 decy d 10 -^1 = 0, centy c 10 -^2 = 0, mili m 10 -^3 = 0, mikro μ 10 -^6 = 0,000 001 nano n 10 -^9 = 0,000 000 001 piko p 10 -^12 = 0,000 000 000 001 femto f 10 -^15 = 0,000 000 000 000 001 atto a 10 - 18 = 0,000 000 000 000 000 001

Przykładowe przeliczanie jednostek  temperatura

 ciśnienie (w przybliżeniu dla potrzeb obliczeniowych) 1atm (atmosfera fizyczna) = 1,01bar = 760mmHg = 760Tr = 10332,27mmH 2 O = 1 ,03 kG/cm^2 = = 101325 Pa = 101325 N/m^2 = 14,70 PSI (funt-siła na cal kwadratowy)

Tab. 2. Porównanie pierwiastka i związku chemicznego

Pierwiastek chemiczny Związek chemiczny substancja prosta substancja złożona nie daje się rozłożyć na prostsze substancje metodami chemicznymi

można ją rozłożyć na prostsze substancje metodami chemicznymi zbiór atomów o identycznych właściwościach chemicznych

zbiór cząsteczek (zbudowanych z dwóch lub więcej rodzajów atomów) o stałym składzie chemicznym i stałych właściwościach

Mieszanina – układ dwóch lub więcej pierwiastków lub związków chemicznych zmieszanych ze sobą w dowolnym stosunku i wykazujących swoje indywidualne właściwości, charakteryzujące się brakiem wiązań pomiędzy sobą.

Mieszaniny jednorodne (homogeniczne) – mieszaniny, których składniki są bardzo silnie rozdrobnione – najczęściej do pojedynczych cząsteczek (np. powietrze, niedestylowana woda, stal).

Mieszaniny niejednorodne (heterogeniczne) – mieszaniny, których składniki są słabo rozdrobnione i zawierają duże zespoły cząsteczek (np. mąka z makiem, piasek z wodą).

Mechanizmy transportu ciepła Są trzy podstawowe mechanizmy transportu ciepła: − przewodnictwo cieplne, − unoszenie (konwekcja), − promieniowanie cieplne (radiacja)

Przewodnictwo cieplne – wymiana energii drogą bezpośredniej styczności cząsteczek, przy czym przenoszenie energii w ciałach stałych odbywa się za pośrednictwem fal sprężystych, natomiast w gazach i cieczach drogą dyfuzji. Jest to najbardziej istotny sposób przenoszenia ciepła w ciałach stałych. Przewodzenie ciepła decyduje w początkowej fazie rozwoju pożaru o tym jak szybko materiał ogrzewa się, rozkłada termicznie itp.

Unoszenie ciepła (konwekcja) – przemieszczenie się masy cieczy lub gazu, w konsekwencji zmiany ciśnienia spowodowanej różnicami temperatury i gęstości między ośrodkiem propagacji, a rozchodzącym się gazem i cieczą. Konwekcja naturalna występuje np. w czasie

c) izochoryczną: V = const,

Rys.4. Przemiana izochoryczna. Źródło: E. Senderska, Repetytorium Fizyka, Kraków 2015

Gęstość – stosunek masy danego ciała do jego objętości.

m – masa ciała (cieczy) w [kg], V – objętość ciała (cieczy) w [m^3 ].

Gęstość czystej wody przy temperaturze 4°C wynosi 1000 [kg/m^3 ].

Ciężar właściwy (objętościowy) – stosunek ciężaru danego ciała do jego całkowitej objętości.

G – ciężar ciała (cieczy) w [N] lub [kG], V – objętość ciała (cieczy) w [m^3 ].

Ciężar objętościowy wody biorąc pod uwagę wartość przyśpieszenia ziemskiego g = 9, [m/s^2 ] wynosi 9810 [N/m^3 ].

Gęstość substancji lotnej w stosunku do powietrza Na podstawie stosunku gęstości danego płynu do powietrza (dp) określa się dla gazów i par cieczy sposób ich rozprzestrzeniania się w powietrzu.

dgaz – gęstość substancji dpow – gęstość powietrza M – masa molowa substancji V – objętość jaką zajmuje 1 mol substancji (w.n.) – warunki normalne p = 101325 Pa, T = 273,15 K

Gazy i pary cieczy dzielimy na: − gazy lżejsze od powietrza – unoszące się, o masie molowej mniejszej niż 23 g/mol (H 2 , NH 3 , CH 4 ), dp < 0, − gazy z gęstością zbliżoną powietrzu – rozchodzące się we wszystkich kierunkach (acetylen, CO, etan, etylen, HCN), 0, 8 ≤ dp < 1, − gazy cięższe od powietrza – opadające i pełzające przy podłożu o masie powyżej 32 g/mol i pary wszystkich cieczy (H 2 S, CO 2 ) dp ≥ 1,

Lotność Lotność – „łatwość” parowania danej substancji. Jest to iloraz ciśnienia cząstkowego danego składnika w parze nad cieczą do jego ułamka molowego w cieczy. Miara lotności dla stałej temperatury (układ izotermiczny) to ciśnienie pary nasyconej (prężność pary nasyconej) – im wyższe ciśnienie pary nasyconej, tym wyższa lotność. Miara lotności dla stałego ciśnienia (układ izobaryczny) to temperatura wrzenia – im wyższa temperatura wrzenia, tym niższa lotność.

Określenie to można stosować w celu porównania np.: − łatwości parowania różnych cieczy (alkohol i woda), − wielkości strefy w której będzie występowało zagrożenie toksyczne w skutek parowania (rtęć), − dla określenia parametrów ciał stałych sublimujących (lód, „suchy” lód).

Lepkość Lepkość (tarcie wewnętrzne cieczy) – opór przeciwstawiający się wzajemnemu przesunięciu sąsiednich warstewek cieczy.

Tlen (O 2 ) – gaz bezbarwny i bezwonny, nietoksyczny i niepalny, słabo rozpuszczalny w wodzie, jest gazem podtrzymującym proces spalania – podstawowy utleniacz w tych reakcjach (w powietrzu w stężeniu około 20,9 5 %). Jest on niezbędny do życia dla większości organizmów. Temperatura topnienia: - 219 °C, temperatura wrzenia: -183 °C.

2.3 Palność i wybuchowość

Czynnikami warunkującymi wystąpienie spalania płomieniowego jako reakcji ciągłej są: − materiał palny w odpowiedniej ilości, − utleniacz w odpowiednim stężeniu, − źródło ciepła o odpowiedniej energii, − obecność pośrednich produktów (wolnych rodników – katalizatorów spalania) warunkujących ciągłość spalania.

Zapłon – polega na zapaleniu mieszaniny palnej punktowym (pilotowym) bodźcem energetycznym, tylko w bardzo ograniczonej przestrzeni, wokół której powstaje czoło płomienia przemieszczające się następnie na całą pozostałość mieszaniny.

Temperatura zapłonu – najniższa temperatura cieczy ogrzewanej w ściśle określony sposób, której pary tworzą z powietrzem mieszaninę zapalającą się przy zbliżeniu źródła zapłonu.

Samozapłon – samoistny zapłon mieszaniny palnej w całej jej objętości po osiągnięciu granicznej, charakterystycznej dla danej mieszaniny temperatury bez udziału zewnętrznego bodźca energetycznego.

Temperatura zapalenia – najniższa temperatura materiału, który ogrzewany strumieniem ciepła dostarczonym z zewnątrz w wyniku rozkładu termicznego wydziela palną fazę lotną o stężeniu umożliwiającym jego zapalenie się, tzn. samorzutne pojawienie się płomienia.

Piroliza – nieodwracalny chemiczny rozkład materiału bez utleniania spowodowany wzrostem temperatury.

Dolna granica wybuchowości (DGW) – najniższe stężenie materiału palnego w mieszaninie z uleniaczem, poniżej którego nie jest możliwy jej zapłon pod wpływem czynnika inicjującego (bodźca energetycznego), w określonych warunkach badania.

Górna granica wybuchowości (GGW) – najwyższe stężenie materiału palnego w mieszaninie z uleniaczem, powyżej którego nie jest możliwy jej zapłon pod wpływem czynnika inicjującego (bodźca energetycznego), w określonych warunkach badania.

Granice wybuchowości są zmienne i zależne głównie od: − ciśnienia, − temperatury, − wielkości i rodzaju energii zapłonu,

− stężenia w mieszaninie gazów obojętnych (gazów chemicznie obojętnych, nie uczestniczących w przebiegu reakcji chemicznej np:. azot , dwutlenek węgla, argon), − stężenia tlenu w mieszaninie, − składu chemicznego mieszaniny, − parametrów przestrzeni określającej obszar spalania.

Minimalna energia zapłonu – najmniejsza energia, która jest wystarczająca do spowodowania zapłonu najłatwiej zapalnej atmosfery wybuchowej w określonych warunkach.

Wybuch fizyczny – składniki mieszaniny nie ulegają reakcjom chemicznym, tylko zmianom parametrów fizycznych, np. wybuch butli ze skroplonym gazem spowodowany promieniowaniem cieplnym. Po wybuchu substancja, w wyniku której wybuch nastąpił, jest tą samą substancją.

Wybuch chemiczny – szybko przebiegająca reakcja spalania, której towarzyszy powstanie dużej ilości gazowych produktów spalania lub wydzielanie się bardzo dużej ilości ciepła.

Spalanie deflagracyjne: − związane jest z wymianą ciepła i masy w obszarze spalania, − znajdująca się przed frontem płomienia świeża mieszanina jest ogrzewana ciepłem wywiązującym się w strefie spalania, − wymiana ciepła następuje w wyniku przewodnictwa cieplnego, promieniowania i konwekcji (mechanizm rozprzestrzeniania oparty jest o wymianę ciepła), − przebiega z prędkościami w zakresie od kilku cm/s do prędkości dźwięku.

Spalanie detonacyjne (w przedziałach węższych niż granice wybuchowości): − strefa reakcji przemieszcza się z prędkością najczęściej od 1000 m/s do 8000 m/s, − mechanizm polega na gwałtownym adiabatycznym sprężaniu występującym w fali uderzeniowej, co powoduje ogrzanie reagentów powyżej ich temperatury zapłonu powodując dalsze spalanie, − nie występuje zjawisko wyprzedzania strefy reakcji przez falę ciśnienia, stąd nie ma możliwości użycia tej fali jako sygnału ostrzegającego o nadchodzącym zagrożeniu.

Wybuchy gazów i pyłów – rozróżnienie pomiędzy wybuchem gazu lub pyłu odbywa się na podstawie fizycznego określenia eksplodującego materiału.

Wybuchy gazu mogą nastąpić w wyniku oddziaływania bodźca energetycznego na uformowaną wcześniej mieszaninę materiału palnego w postaci gazowej najczęściej z powietrzem, której stężenie zawarte jest w granicach wybuchowości. Wybuchy pyłu mają miejsce wtedy, gdy palne materiały są intensywnie mieszane z powietrzem. Rozproszony materiał stały występuje w postaci proszku/pyłu o bardzo małej wielkości cząsteczek. Wybuch może następować po wydarzeniach inicjujących,