Проливами или разлитиями можно назвать распределённое по подстилающей поверхности жидкое вещество. Они возникают в условиях площадки промышленного предприятия при истечении из технологических установок из-за нарушения их целостности [1].
В отличии от пожаров и взрывов аварийные проливы возникают, как правило, при относительно небольшой скорости поступления токсиканта в окружающую среду и поэтому имеют локальный ограниченный характер. При аварийном выбросе токсиканта из герметичного объёма с повышенным давлением в окружающую среду из-за разницы физических условий в средах происходит мгновенное частичное испарение продукта, а оставшаяся жидкость вытекает из емкости и образует пролив. В конечной стадии этого процесса на месте инцидента возникает атмосферный выброс токсичных паров и на подстилающей поверхности относительно медленно испаряющаяся «лужа». Время формирования парового выброса и его геометрические характеристики можно оценить, например, при использовании работ [1, 16, 52].
Массовые, динамические, геометрические и концентрационные характеристики испарительного выброса отравляющего вещества со свободной поверхности пролива оцениваются при совместном рассмотрении молекулярно-кинетической теории испарения и уравнения турбулентной диффузии в атмосфере [86]. Параметрами модели испарения являются массовые и геометрические характеристики пролива, температуры продукта и воздуха, состояние атмосферы, включая скорость ветра, степень турбулентности и класс устойчивости воздуха,а также индивидуальные физические характеристики испаряющегося продукта — такие, как давление насыщенных паров,коэффициент молекулярной диффузии и энтальпия испарения. Кроме того, поведение пролива отравляющего вещества после утечки зависит от рельефа местности в месте аварии. Интенсивность испарения при этом зависит от площади разлития и конвективного движения воздуха в помещении или ветра на открытой местности. Эти вопросы подробно рассмотрены, например, в [52, 84 — 86]. Необходимо отметить, что проливы или разлития являются важным источником поступления токсикантов в природные среды, так как испаряющийся продукт теряет свои отравляющие свойства в минимальной степени.
В общем случае ландшафтного пролива отравляющего вещества его поведение будет очевидно таким же, как любого химически активного продукта, например, компонентов жидких ракетных топлив [123], различаясь лишь в числовых значениях. На первом этапе, продолжающемся в зависимости от скорости испарения токсиканта, глубины пролива и его площади от нескольких минут до нескольких часов, происходит интенсивное испарение вещества и перенос паров в направлении среднего ветрового потока. Одновременно с этим продукт впитывается в подстилающую поверхность (если она проницаема). Для реципиента, располагающегося с подветренной стороны, концентрация паров в точке наблюдения увеличивается до достижения определённого максимального значения, затем плавно снижается до нулевого значения, соответствующего оканчанию времени действия источника. Этот этап характерен чрезвычайно высокими значениями концентраций токсикантов на протяжении некоторого относительно небольшого временного интервала; затем концентрации загрязнителя уменьшаются и становятся сравнимы с фоновыми значениями.
Второй этап загрязнения атмосферы парами токсиканта характеризуется меньшей интенсивность испарения и значительно большей продолжительностью процесса. Испарение продукта в атмосфере происходит с площади пролива за счёт вещества, поступающего из подстилающей поверхности посредством капиллярного эффекта. Этот этап характеризуется концентрациями на уровне долей ПДК и продолжается многие годы (для отдельных отравляющих веществ — десятилетия).
Запишем соотношения, определяющие в общем случае физические и динамические параметры пролива. Если обозначить массу испарившегося токсиканта М (кг), удельную скорость его испарения w (кг/м2/с), максимальное значение площади пролива — S (м2) и время его существования t, то продолжительность су
где:
т = a t; D — коэффициент диффузии рассматриваемого вещества в воздухе; р — давление насыщенных паров вещества при температуре окружающей среды; а, А — коэффициент поверхностного натяжения и безразмерный коэффициент турбулентной диффузии; R — газовая постоянная ; х — молекулярная масса вещества; коэффициенты А, а, к приводятся в работах [123] и [124] для подстилающих поверхностей разной проницаемости.
Причиной возникновения проливов могут быть стихийные явления, сопровождающиеся интенсивным выделением механической энергии, такие как смерчи или ураганы, сейсмические подвижки земной коры при землетрясениях . Динамический напор воздушного потока мощного урагана или смерча способен разрушить деревянную крышу хранилища и нарушить целостность ёмкостей с жидким продуктом.
Землетрясения составляют серьёзную угрозу для безопасности больших ёмкостей с жидкими наполнителями [1], находящихся в сейсмически активных районах и спроектированных без учёта требований сейсмоустойчивости. Такими объектами являются крупные цистерны с отравляющими веществами, смонтированные на кирпичных фундаментах внутри хранилищ. Например, территория арсенала хранения химического оружия «Марадыковский», расположенного в Кировской области в 15 км от г. Котел ьнич, находится в сейсмически активной зоне. Здесь на базе хранения химического оружия ВВС более полувека содержатся [4] ипритнолюизитыые смеси, зарин, зо-ман в авиабомбах, блоках к универсальным контейнерам и выливных приборах. Отмечается [115], что в районе расположения арсенала периодически наблюдаются землетрясения силой до 7 баллов, которые способны разрушить строения хранилищ и разгерметизировать емкости с токсикантами.
Другие опасности поступления токсикантов в окружающую среду могут появиться при катастрофическом падении летательного аппарата на химически опасный объект или при его диверсионном подрыве террористами. Эти происшествия будут сопровождаться взрывом и пожаром с последующим проливом отравляющих веществ из ёмкостей и их поступлением в природные среды.