液氯泄漏的環(huán)境風險評價——以自來水廠為例

福建華大環(huán)保工程有限公司 任 鋒

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液氯泄漏的環(huán)境風險評價——以自來水廠為例

福建華大環(huán)保工程有限公司 任 鋒

以某自來水廠為例，采用風險識別、源項分析和風險后果計算等方法對液氯泄漏進行環(huán)境風險評價，計算風險值，了解其環(huán)境風險的可接受程度，提出減少風險的對策、措施及應急預案。

液氯 環(huán)境風險評價 風險值

環(huán)境風險突發(fā)性污染事故是指無固定排污方式突然發(fā)生難以控制的惡性事故，這種事故具有極大的破壞性和影響的長期性，并常常造成人員傷亡。建設項目的環(huán)境風險評價是指建設項目建設和運行期間發(fā)生的可預測突發(fā)性事故（一般不包括人為破壞及自然災害）引起有毒有害物質、易燃易爆等物質泄漏，或突發(fā)事件產(chǎn)生新的有毒有害物質，所造成的對人身安全與環(huán)境的影響和損害，進行評估，提出防范、應急與減緩措施。

氯氣是用途極為廣泛的重要化工原料，屬于毒性危險物質?；S、自來水廠的氯氣泄漏事件時有發(fā)生，造成人員傷亡和經(jīng)濟損失。研究液氯泄漏的環(huán)境風險評價，對防范液氯泄漏事故的發(fā)生具有實際意義。本文以某自來水廠為例，對自來水廠的液氯泄漏進行環(huán)境風險評價，了解其環(huán)境風險的可接受程度，提出減少風險的對策、措施。

1 風險識別

1.1 物質風險識別

自來水廠涉及的化學藥劑中，具有毒性和腐蝕性的物質為氯。

1.1.1危險物質及其特性

氯的特性詳見表1。

表1 氯特性一覽表

1.1.2毒性及火災爆炸危害

表2 氯的危險性和毒性分類結果表

氯的危險性和毒性分類見表2。氯屬于Ⅱ類高度危害物質。對照《建設項目環(huán)境風險評價技術導則》(HJ/T169-2004)，氯屬于導則規(guī)定的一般毒性危險物質，不屬于易燃物質。

1.1.3識別結果

自來水廠主要危險物質為氯，危害類別為毒性。

1.2 生產(chǎn)設施風險識別

1.2.1工藝過程危險性識別。自來水廠的加氯生產(chǎn)工藝不屬于危險工藝。

1.2.2儲運過程風險識別。該自來水廠液氯庫有3組氯瓶。

每組8個氯瓶，每瓶貯量為1噸，氯氣庫液氯總貯存量為24噸。氯氣鋼瓶用汽車運輸，在運輸和儲存過程中因操作不當、鋼瓶碰撞、傾覆等原因引起泄漏，將污染大氣環(huán)境，造成人員中毒。

綜上所述，本項目生產(chǎn)設施的風險主要來源于儲運系統(tǒng)的液氯泄漏風險。

1.2.3風險識別結果

1.2.3.1液氯庫。本項目的液氯貯存量小于貯存區(qū)臨界量，不構成重大危險源。氯屬于有毒物質，液氯鋼瓶為風險分析對象、液氯泄漏列為預測分析內容。

表3 本項目Cl2貯存數(shù)量

1.2.3.2物質運輸。由于運輸過程中環(huán)境條件的不確定性，本文不分析液氯運輸過程的風險源項，只介紹運輸過程中的風險防范措施。

2 源項分析

2.1 最大可信事故

自來水廠風險最大可信事故為液氯鋼瓶閥門發(fā)生泄露事故。

2.2 風險概率分析

2.2.1事故類比調查

（1）2004年8月11日，江蘇省金壇市自來水廠發(fā)生氯氣泄漏；（2）2004年8月6日，四川省峨眉山市一自來水廠500公斤的液氯氣罐泄漏；（3）2005年7月12日，江蘇江丹徒區(qū)高資自來水廠發(fā)生氯氣泄漏；（4）2006年8月6日，湖南省永州東安縣自來水公司500公斤的液氯罐發(fā)生泄漏。

2.2.2風險概率的確定

事故概率主要通過對國內外同類工藝、裝置歷史事故資料的調查、分析和類比獲得。國外常見的典型泄漏孔徑分類、以及用于重大危險源定量風險評價的泄漏概率摘錄于表4[1]，根據(jù)表4，氯氣鋼瓶小孔泄露孔徑為50mm時，泄露概率為5.00×10-6次/年。

表4 用于重大危險源定量風險評價的泄漏概率表

2.3 事故源項

通常發(fā)生鋼瓶泄漏事故后，通過報警、噴淋等措施，10分鐘后即可控制泄漏。液氯的閃蒸率F為0.195。根據(jù)經(jīng)驗，當F≥0.2時,一般不會形成液池；當F<0.2時，F(xiàn)與帶走液體之比存在線性關系[2]。通過計算可知液氯泄露時形成液池的量很小，可視為全部被蒸發(fā)。因此氯的揮發(fā)速度可近似等于其泄漏速度。液氯泄漏速率采用液體流速計算方程(即柏努利方程)計算。源強參數(shù)和預測源強計算結果詳見表5。

表5 源強參數(shù)和預測源強計算結果

3 風險事故評價指標

以LC、IDLH、MAC作為液氯泄漏的風險事故評價指標。LC為致死濃度，LC50為半致死濃度。IDLH為立即危害生命和健康濃度，由美國國家職業(yè)安全與健康研究所（NIOSH）在《危險化學物質指南手冊》中提出；IDLH定義為有害環(huán)境中空氣污染物濃度達到某種危險水平，如可致命，或可永久損害健康，或可使人立即喪失逃生能力。MAC為最高允許濃度，定義為在工作地點、在一個工作日內、任何時間有毒化學物質均不應超過的濃度。本文提出的風險評價相關指標見表6。

表6 環(huán)境風險評價指標（單位：mg/m3）

注1：表中Cl2的致死濃度值為人吸入10min致死濃度。

注2：IDLH值來源：呼吸防護用品的選擇、使用與維護（GB/T18664-2002）。

注3：MAC值來源：工業(yè)場所有害因素職業(yè)接觸限值（GBZ2.1-2007）。

表中Cl2的各致死濃度值參照文獻[3]的相關內容確定：當事故發(fā)生后，有毒氣體造成的致死百分率與有毒氣體的性質、毒氣濃度及接觸時間有關。通過人們在一定時間接觸一定濃度所造成影響的概率（Y）來表征，Y與有毒氣體濃度及接觸時間的關系由下式計算:

式中：At、Bt、n為物質系數(shù)，取決于毒物的性質；C為有毒氣體濃度；te為接觸時間，本評價取10min。概率Y與致死百分率的關系見文獻[3]。

4 風險后果計算與分析

4.1 預測模式

按最大可信事故源項設定，Cl2在大氣中的擴散采用風險評價導則中的多煙團模式，對設定事故狀態(tài)下的Cl2在不利氣象條件下（靜小風、D和F類穩(wěn)定度）的濃度分布進行計算。預測各評價范圍內污染物濃度隨時間和空間的分布（詳略）。

4.2 后果計算與分析

預測時，選取風速為靜風、小風；大氣穩(wěn)定度選擇中性D和穩(wěn)定F類兩種情況。各氣象條件下事故發(fā)生后, Cl2達各評價指標最遠距離預測結果見表7。

表7 Cl2預測結果

Cl2泄漏風險事故發(fā)生后，F(xiàn)類穩(wěn)定度、1.5m/s風速條件下，在風險源下風向超過1%、10%、50%致死濃度和IDLH的范圍最大，分別為791m、455m、183m和1074m，無超90%致死濃度范圍。在F類穩(wěn)定度、1.5m/s風速條件下，下風向超MAC濃度范圍最大，為13911m。

5 風險后果綜述及可接受水平分析

風險值是風險評價表征量，包括事故的發(fā)生概率和事故的危害程度。結合風險影響預測結果和區(qū)域人群分部特征，計算最大可信事故的風險值。

液氯鋼瓶閥門發(fā)生泄露事故后，計算得各致死概率下的最大風險值2.5×10-5，小于化工行業(yè)8.33×10-5的風險可接受水平。因此在設定的事故狀態(tài)下，Cl2泄漏的環(huán)境風險是可接受的。

6 風險管理及應急預案

加氯間和倉庫采用封閉式建筑，并設置機械引風設施和氯氣堿吸收裝置。泄漏應急處理和儲運注意事項見表1。

根據(jù)預測計算結果，當發(fā)生最大可信事故時，下風向超IDLH最遠的距離為1074m；超MAC濃度的最遠距離為13911m。因此，當本項目發(fā)生Cl2泄漏時，應在30min之內組織疏散風險源周邊1100m范圍內人員，撤離無關人員（包括廠區(qū)職工）至上風向安全區(qū)域。同時在14000m范圍內根據(jù)氣象、地理等條件，進行Cl2的應急監(jiān)測。

7 結論

自來水廠風險最大可信事故為液氯鋼瓶閥門發(fā)生泄露事故。事故發(fā)生后，各致死概率下的最大風險值為2.5×10-5，小于化工行業(yè)8.33×10-5的風險可接受水平，風險是可以接受的。風險事故發(fā)生后，應根據(jù)事故嚴重情況采取相應的應急措施，疏散風險源周邊1100m范圍內人員至上風向安全區(qū)域。同時在14000m范圍內根據(jù)氣象、地理等條件，進行Cl2的應急監(jiān)測。

[1] 胡二邦.環(huán)境風險評價實用技術、方法和案例[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,2009.

[2] 汪元輝.安全系統(tǒng)工程[M].天津:天津大學出版社,1999.

[3] 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究所.石化裝置定量風險評估指南[M].北京:中國石化出版社,2007.