خطرات مواد شیمیایی

خطرات مواد شیمیایی  

 

1- مقدمه

رشد و توسعه روزافزون علوم و صنایع، سیر تکاملی تکنولوژی و کشف و به‌کارگیری هزاران نوع ترکیب شیمیایی در صنایع، در عین اینکه بسیاری از نیازهای جوامع بشری را در ابعاد مختلف تامین نموده است، عوارض سوء و پیامدهای مصیبت بار آن منجر به تخریب منابع اقتصادی، ‌انسانی و زیست محیطی در قالب انفجار و آتش‌سوزی یا نشت و پراکنده شدن مواد گشته است. برای نمونه می‌توان به حوادثی نظیر Pasadena(USA) (ماده شیمیایی درگیر: ایزوبوتان، 23 کشته، 103 مجروح و بیش از 623500000 دلار خسارت اقتصادی)، Fllixborough(UK) (ماده شیمیایی: سیکلو هگزان، 28 کشته، 104 مجروح و بیش از 635900000 دلار خسارت اقتصادی)، Beek(Holland) (ماده شیمیایی: پروپیلن، 14 کشته و بیش از 114700000 دلار خسارت اقتصادی) و بوپال در هندوستان(اعتقاد بر این است که تعداد تلفات این حادثه در نهایت بیش از تعداد تلفات انسانی در طول جنگ جهانی دوم خواهد بود) اشاره کرد.

به منظور مقابله با خطرات یاد شده و کسب اطمینان از اینکه کلیه ریسک‌های موجود شناسایی شده و واکنش‌های لازم در برابر آنها پیش‌بینی شده است، استفاده از اصول و تکنیک‌های ارزیابی خطرات مواد شیمیایی امری اجتناب ناپذیر است.

انسان از قرن‌ها پیش با بعضی خصوصیات مواد شیمیایی آشنا بوده و از این اطلاعات محدود در راستای اهداف مختلف استفاده کرده است. برخی از گازهای سمی مانندCO2 ، CO و همچنین SO2از مدتها قبل شناخته شده و سمومی از ترکیبات جیوه و ارسنیک(سوبلیمه و مرگ موش) از صدها سال قبل مورد استفاده قرار گرفته است. با وجود این به‌جرات می‌توان گفت تنها از نیمه دوم قرن بیستم بود که در نتیجه پژوهش‌های علمی گسترده، دهها عنصر جدید، صدها ماده معدنی و هزاران ترکیب آلی در اختیار انسان قرار گرفت. کاربرد مواد جدید در کنار اینکه منافع بیشماری برای نسل بشر بدنبال آورد، به همان نسبت او را درگیر معضلات جدیدتر ساخت. در کنار کاربردهای غیر انسانی مواد شیمیایی به‌صورت گازهای جنگی،‌ بروز حوادث متعدد شیمیایی یکی از مهمترین پیامدهای سوء کاربرد این مواد محسوب می شود که نه تنها باعث تحمیل خسارات اقتصادی و زیست محیطی شدید بر جوامع انسانی می گردد، بلکه امنیت مردم را نیز در گستره محلی، منطقه ای، ملی و حتی بین المللی به‌شدت تهدید می‌نماید.

 

2- خطرات مواد شیمیایی

خطرات مواد شیمیایی را می‌توان در دو سطح خرد و کلان مورد بررسی قرار داد. خطرات خرد شامل مواردی می‌شود که در آن حوادث مرتبط با مواد شیمیایی، سلامتی و اقتصاد تعداد محدودی از افراد را تحت تاثیر قرار داده و قادر است منجر به خسارات اقتصادی کوچک، آلودگی‌هایی زیست‌محیطی محدود و موارد مشابه گردد. اما خطرات کلان شامل آن دسته حوادث مرتبط با مواد شیمیایی می‌گردد که هر چند احتمال وقوع آنها کمتر از حوادث دسته قبلی است، ولی با توجه به گستره تلفات و خسارات، می‌توان آنها را در طبقه حوادث فاجعه‌بار قرار داد.

خطرات کلان مواد شیمیایی در دو دسته کلی جای می‌گیرند:

الف) نشت مواد شیمیایی قابل اشتعال و ترکیب آنها با هوا و تشکیل یک توده ابر قابل اشتعال که در اثر تماس با منبع جرقه منجر به آتش‌سوزی یا انفجار در تاسیسات می‌شود و احتمالا محل‌های پر جمعیت را در معرض خطر قرار می‌دهند(خطرات ایمنی).

اینگونه خطرات که می‌تواند به شکل انفجار و آتش سوزی وسیع ظاهر شود، محدوده جغرافیایی خاصی ندارد و کشور ما نیز شاهد اینگونه حوادث در صنایع،‌انبارهای ذخیره مواد شیمیایی، جایگاه‌های سوخت و غیره بوده است. گفتنی است برای مثال انفجار ناشی از گاز در یک مخزن 50 تنی پروپان می‌تواند حداقل سبب آسیب و جراحات سوختگی درجه 3 در فاصله 200 متری و ایجاد تاول شدید در فواصل 400 متری گردد. در جدول 1 مثال‌هایی از اینگونه حوادث ارایه شده است:

 

جدول شماره1 : مثالهایی از حوادث بزرگ شیمیایی در جهان

ردیف

محل

ماده درگیر

سال وقوع

تعداد کشته

1

2

3

4

5

6

Nudwigshafen, آلمان

Pernis, هلند

Flixbrorough, انگلستان

Pasadena,TX, آمریکا

San Carlos, اسپانیا

Mexico city, مکزیک

اتیل اتر

مواد نفتی

سیکلو هگزان

ایزو بوتان

پروپیلن

پروپان

1948

1968

1974

1989

1978

1984

209

85

104

103

211

500

 

ب) نشت مواد شیمیایی در اشکال مختلف که آسیب پذیری در مقابل این خطر شامل انسانها و محیط زیست می‌شود(خطرات بهداشتی).

اثرات مواد شیمیایی سمی بر روی افراد شامل اثرات کوتاه مدت و بلند مدت است که با یکدیگر متفاوت می‌باشند. نگهداری و مصرف مواد شیمیایی به مقدار زیاد همواره این خطر را به همراه دارد که در صورت رها شدن آن همراه با جریان هوا منتشر شده و تا شعاع چند صد متری اطراف محل حادثه، افرادی را که قادر به فرار از محوطه نشده در معرض خطر مرگ یا مسمومیت قرار می‌دهد.

بررسی حوادث شیمیایی در برخی کشورها نشان می‌دهد که در میان مواد، گازهای شناخته شده‌ای نظیر کلر و آمونیاک به‌علت استفاده فراوان، تاریخچه طولانی از نظر ایجاد حوادث بزرگ داشته‌اند. گاز کلر در غلظت 10 تا  ppm20 در عرض 30 دقیقه باعث ایجاد مسمومیت شده و در غلظت های 100 تا ppm 150 در عرض 5 تا 10 دقیقه سبب مرگ انسان‌ها می‌شود. با این حساب در شرایط عادی اگر 10 تن کلر در هوا منتشر شود، در محدوده 2 کیلومتری از منبع غلظتی برابر ppm 140 و در محدوده 5 کیلومتری غلظتی در حدود ppm 15 ایجاد خواهد کرد.

 

3- ارزیابی خطرات بهداشتی

ماهیت خطرات امروزی به‌صورتی است که دیگر همانند سابق نمی‌توان منتظر بروز حادثه‌ای شد که با درس گرقتن از آن به ارایه راهکارهای پیشگیرنده در مورد حوادث آتی پرداخت. به‌عبارت دیگر توسعه و گسترش تکنولوژی‌های پیچیده در کنار استفاده از مواد فوق العاده خطرناک، باعث شده است که فلسفه ایمنی در یک چرخش آشکار از رویکرد واکنشی (After the Fact ) به یک رویکرد پویا و پیشگیرانه (Before the Fact) بپردازد که رویکرد اخیر بر اساس شناسایی و کنترل خطر قبل از تبدیل به حادثه است.

به‌طور کلی پنج مرحله لازم برای ارزیابی اثرات بهداشتی ناشی از آزاد شدن مواد شیمیایی به شرح زیر است:

بررسی خصوصیات مواد شیمیایی مورد نظر

بررسی شدت انتشار

تعیین سمیت مواد شیمیایی

تخمین میزان مواجهه  افراد در تماس با مواد شیمیایی

تعیین ریسک

 

3-1 بررسی خصوصیات مواد شیمیایی مورد نظر

اولین گام در بررسی اثرات بهداشتی انتشار مواد شیمیایی، تعیین خصوصیات فیزیکی مواد شیمیایی مورد نظر می‌باشد که اطلاعات به‌دست آمده از این مرحله می‌تواند نحوه رفتار مواد شیمیایی را تحت شرایط خاص تعیین کند. خصوصیات فیزیکی شامل حالت فیزیکی، فشار بخار، دانسیته بخار، حلالیت، نقطه ذوب و جوش، محصولات ناشی از تجزیه، پتانسیل احتراق و قابلیت اشتعال آن است که هر کدام کاربردهای خاص خود را دارا می‌باشد.

 

3-2 بررسی شدت انتشار

در این مرحله مقادیر مواد رها شده برآورد می‌شود. برای تعیین نرخ آزاد شدن مواد شیمیایی می‌توان از پروتکل‌های موجود در راهنمای اداره حمل و نقل آمریکا1 (DOT) و یا سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا2 (EPA) استفاده کرد.

در این مرحله یکی دیگر از موارد مهم توجه به خصوصیات دموگرافیک افراد تحت تاثیر است که در این میان کودکان، پیرمردان، بیماران و در نتیجه محل تجمع آنها نظیر مدارس، بیمارستان‌ها، خانه سالمندان و موارد مشابه از جایگاه ویژه‌ای برخوردار است.

علاوه بر این توجه به شرایط اتمسفری نیز حائز اهمیت است. به‌عنوان مثال در تعیین غلظت آلودگی‌ها در نقاط مختلف، سرعت و جهت بادها نقش برجسته ای را ایفا می‌کند.

 

 3-3 تعیین سمیت مواد شیمیایی

سومین مرحله ارزیابی، تعیین سمیت مواد شیمیایی مورد نظر می‌باشد. منظور از سمیت، توانایی یک ماده در ایجاد اثرات سوء‌ بهداشتی بر روی موجود زنده است که در این امر علاوه بر نوع ماده، راه‌های ورود به بدن،‌ شکل فیزیکی، ابعاد، ‌مدت مواجهه و غیره نیز دخالت دارند.

برای برآورد سمیت مواد می‌توان از شاخص‌هایی نظیر  IDLH, LD50, LC50 و موارد مشابه استفاده کرد.

 

3-4 تخمین میزان مواجهه افراد در تماس با مواد شیمیایی

چهارمین مرحله ارزیابی تخمین میزان مواجهه افراد است. مواجهه می‌تواند به دو شکل حاد و مزمن رخ دهد که در حوادث مربوط به انتشار مواد شیمیایی، مواجهه‌های حاد از اهمیت بیشتری برخوردارند. مواجهه در هر دو حالت بر اساس غلظت ماده شیمیایی در هوا و حالت مواجهه تعیین می‌شود.

«سطح اهمیت» خود ماده شیمیایی نیز یک فاکتور مهم در تعیین مواجهه است. سطح اهمیت، غلظتی از یک ماده فوق‌العاده خطرناک در هوا است که در غلظت‌های بالاتر از آن، در یک مواجهه آنی یا بسیار کوتاه احتمال آسیب‌های بسیار شدید یا حتی مرگ وجود دارد. در حال حاضر هیچ قاعده کلی برای محاسبه سطح اهمیت وجود ندارد و محقق می‌تواند آن را بر اساس یک پایه دلخواه بدست آورد. برای مثال سطح اهمیت می‌تواند یک‌صدم LD50برای یک ماده شیمیایی خاص در نظر گرفته شود.

 

3-5 تعیین ریسک

مرحله پایانی برآورد عملی از اثرات بهداشتی برروی افراد تحت تاثیر است. یک روش معمول در این مرحله مقایسه میزان غلظت مواد شیمیایی در حوادث با سطح اهمیت مواد می‌باشد. مثلا درصورتی‌که غلظت بالاتر از میزان سطح اهمیت مواد باشد، مقررات سازمان‌های مسوول به‌منظور تخلیه اضطراری محل اجرا می‌گردد.

یک روش اختصاصی‌تر، بدست آوردن دوز دریافتی افراد در محل آلوده است. این دوز خود در ارتباط با راه ورود ماده شیمیایی به بدن است. برای مثال در صورتی‌که ورود از طریق استنشاق باشد می‌توان از فرمول زیر استفاده کرد:

IEX: مواجهه استنشاقی تخمینی(میلیگرم/ کیلوگرم روز)

d: مدت زمان رویداد(ساعت/رویداد)

i: نرخ متوسط استنشاق فرد در معرض(مترمکعب/ساعت)

c: غلظت هوای آلوده(میلی گرم/مترمکعب)

BW: وزن بدن(کیلوگرم)

f: فراوانی مواجهه(رویداد بر طول عمر)

پاسخ فرد به دوز دریافتی را می‌توان از مقایسه نتایج بدست آمده با اطلاعات موجود از منحنی‌های دوز-پاسخ مواد شیمیایی مورد نظر بدست آورد.

باید توجه داشت که هدف روش فوق تخمین اثرات بهداشتی یک ماده شیمیایی قبل از آزاد شدن آن بوده، به‌طوری‌که از نتایج بدست آمده از بررسی ریسک می‌توان برای طرحریزی پیشگیرنده استفاده کرد.

 

مرجع:

1.  U.S. Environmental Protection Agency, Superfund Exposure Assessment Manual, 122. 1998.

2.  Harris. R. G. and Joseph J.C, Risk Assessment and Risk Management for the Chemical Process Industry, New York, Van Nostrand Reinhold. 1991.

 

 

1. US Department of Transportation

2. US Environmental Protection Agency.