化學(xué)事故中的典型泄漏物質(zhì)篩選方法研究

■ 史飛天 甘肅省公安消防總隊(duì)金昌市公安消防支隊(duì)

危險(xiǎn)化學(xué)品是具有易燃、易爆、有毒、有害及腐蝕特性的化學(xué)品，能夠?qū)θ藛T、設(shè)施、環(huán)境造成傷害或損傷。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，危險(xiǎn)化學(xué)品的種類越來(lái)越多，規(guī)模越來(lái)越大，危險(xiǎn)特性越來(lái)越復(fù)雜。危險(xiǎn)化學(xué)品在生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)然顒?dòng)中，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)和生存環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。這些物質(zhì)一旦泄漏，將會(huì)產(chǎn)生化學(xué)事故，導(dǎo)致人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失，甚至破壞環(huán)境。近年來(lái)，化學(xué)事故已經(jīng)引起人們的高度重視，尤其是2015年的天津“8·12”特別重大火災(zāi)爆炸事故以后，更是引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。

在化學(xué)事故救援中，首先需要確定泄漏物質(zhì)的種類和分布范圍，然后才能正確地進(jìn)行處置。近年來(lái)，由于傅立葉變換紅外光譜技術(shù)（FTIR）具有靈敏度高，能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)多種物質(zhì)和遠(yuǎn)距離遙測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、化學(xué)偵檢等方面得到應(yīng)用。在FTIR偵檢泄漏危險(xiǎn)化學(xué)品時(shí)，需要建立物質(zhì)的紅外光譜數(shù)據(jù)庫(kù)。危險(xiǎn)化學(xué)品紅外光譜的測(cè)量和光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的建立是FTIR偵檢的基礎(chǔ)。

危險(xiǎn)化學(xué)品種類繁多，目前世界上已知的化學(xué)品有1000多萬(wàn)種，在市場(chǎng)上流通化學(xué)品的就有8萬(wàn)種之多。在這些化學(xué)品中，85%以上屬于危險(xiǎn)化學(xué)品。我國(guó)的危險(xiǎn)化學(xué)品也非常多，其中列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)貨物品名表》（GBl2268-2012）中的危險(xiǎn)貨物就有近3500種；2015年國(guó)家頒布的《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄（2015版）》中確定了2800余種種危險(xiǎn)化學(xué)品。

對(duì)這些種類繁多的危險(xiǎn)化學(xué)品，都進(jìn)行紅外光譜數(shù)據(jù)測(cè)量，所花費(fèi)的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)將相當(dāng)大，有時(shí)也是不可能的。因此需要從這些種類繁多的危險(xiǎn)化學(xué)品中，使用一定的方法，篩選出典型的危險(xiǎn)化學(xué)品物質(zhì)，建立典型的危險(xiǎn)化學(xué)品紅外光譜數(shù)據(jù)，逐步開(kāi)展FTIR偵檢的研究和應(yīng)用工作，以便建立起FTIR偵檢系統(tǒng)。

一、篩選原則

危險(xiǎn)化學(xué)品的篩選在FTIR偵檢中是建立紅外光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)性工作。在篩選典型危險(xiǎn)化學(xué)品時(shí)，需要符合代表性、實(shí)用性和準(zhǔn)確性3個(gè)原則，以保障FTIR偵檢系統(tǒng)在事故處置中能有效地發(fā)揮作用。

1.代表性

危險(xiǎn)化學(xué)品種類繁多，需要建立光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的物質(zhì)也就比較多。但是在FTIR偵檢中，紅外光譜的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)目不是越多越好。這主要涉及兩個(gè)原因：一是若危險(xiǎn)化學(xué)品種類篩選得太多，則需要測(cè)量紅外光譜的工作量太大；二是在實(shí)際的偵檢中，若數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)目過(guò)大，計(jì)算機(jī)通過(guò)比對(duì)確定事故現(xiàn)場(chǎng)泄漏物質(zhì)的時(shí)間也將較長(zhǎng)。因此，篩選的危險(xiǎn)化學(xué)品種類不能太多。為了使得FTIR能夠盡可能多地應(yīng)用于事故現(xiàn)場(chǎng)，篩選所得的危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)該具有廣泛的代表性，能夠基本涵蓋應(yīng)急救援過(guò)程中所涉及到的危險(xiǎn)化學(xué)品。

2.實(shí)用性

數(shù)據(jù)庫(kù)中的危險(xiǎn)化學(xué)品種類也不能太少，否則有些關(guān)鍵的危險(xiǎn)化學(xué)品沒(méi)有入庫(kù)，對(duì)于這些物質(zhì)的泄漏事故現(xiàn)場(chǎng)，F(xiàn)TRI在偵檢中就無(wú)法進(jìn)行比對(duì)，得不到偵檢的目的。因此所篩選的危險(xiǎn)化學(xué)品要與實(shí)際中可能發(fā)生的事故之間有一定的相關(guān)性，以確保紅外光譜數(shù)據(jù)庫(kù)具有較強(qiáng)的實(shí)用性。實(shí)用性還要求在當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)條件下能夠獲得其紅外光譜數(shù)據(jù)，以滿足化學(xué)事故現(xiàn)場(chǎng)偵檢的需要。

3.準(zhǔn)確性

在篩選時(shí)要涉及到統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)必須來(lái)源可靠，必須是對(duì)真實(shí)發(fā)生的化學(xué)事故總結(jié)。因此所選用案例數(shù)據(jù)必須是權(quán)威的數(shù)據(jù)，必須是真實(shí)發(fā)生的事故案例。

二、篩選方法與步驟

1.篩選方法

危險(xiǎn)化學(xué)品種類多，危險(xiǎn)性質(zhì)差異大，需要篩選出危險(xiǎn)性大、事故發(fā)生頻率高的危險(xiǎn)化學(xué)品，可作為FTIR偵檢的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，縮小事故現(xiàn)場(chǎng)偵檢的范圍。同時(shí)為了滿足篩選的原則，本文選用案例統(tǒng)計(jì)法、問(wèn)卷調(diào)查法和專家會(huì)議法來(lái)篩選危險(xiǎn)化學(xué)品種類。

（1）案例統(tǒng)計(jì)法

主要是通過(guò)直接搜集案例，從消防年鑒、化學(xué)事故處置報(bào)告、公開(kāi)出版的案例集等各種文獻(xiàn)中獲取案例數(shù)據(jù)，分析泄漏的物質(zhì)，從中挖掘出危險(xiǎn)化學(xué)品在事故中出現(xiàn)的頻次。

（2）問(wèn)卷調(diào)查法

為了提高案例統(tǒng)計(jì)法篩選數(shù)據(jù)的可靠性，根據(jù)案例統(tǒng)計(jì)結(jié)果擬好調(diào)查問(wèn)卷表，并發(fā)放和分析調(diào)查問(wèn)卷，得到更實(shí)用的數(shù)據(jù)。調(diào)查問(wèn)卷的發(fā)放對(duì)象應(yīng)是從事化學(xué)事故應(yīng)急救援工作的一線專家和科研院所的學(xué)者。

（3）專家會(huì)議法

整理案例統(tǒng)計(jì)和問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果，邀請(qǐng)專家，對(duì)篩選結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出篩選意見(jiàn)。

2.篩選步驟

按照由大到小、由淺入深的方式，逐步篩選出典型的危險(xiǎn)化學(xué)品，具體實(shí)施步驟如下：

第1步：初步確定物質(zhì)種類。通過(guò)查閱《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄匯編》《危險(xiǎn)貨物品名表》和《中國(guó)消防手冊(cè)》等文獻(xiàn)，依據(jù)危險(xiǎn)化學(xué)品的危險(xiǎn)性，確定入選的危險(xiǎn)化學(xué)品種類。

第2步：案例統(tǒng)計(jì)與分析。以所收集的141例化學(xué)事故案例為基礎(chǔ)，對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品的種類和數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到每種危險(xiǎn)化學(xué)品發(fā)生事故的次數(shù)，并按發(fā)生事故的次數(shù)進(jìn)行排序。

第3步：初步篩選結(jié)果。結(jié)合前兩步所得數(shù)據(jù)，綜合處理，初步篩選出典型的危險(xiǎn)化學(xué)品氣體。

第4步：?jiǎn)柧碚{(diào)查與分析。向化學(xué)事故應(yīng)急處置專家和科研院所學(xué)者發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷，對(duì)初步篩選的危險(xiǎn)化學(xué)品進(jìn)行再篩選，確定出事故發(fā)生率高、偵檢難度大的危險(xiǎn)化學(xué)品種類。

第5步：確定最終篩選結(jié)果。邀請(qǐng)專家，對(duì)篩選的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。綜合匯總專家意見(jiàn)，得出最終的篩選結(jié)果，即典型的危險(xiǎn)化學(xué)品，并整理搜集物質(zhì)的理化性質(zhì)、危險(xiǎn)特性以及滅火、救援、防護(hù)措施等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

三、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

1.數(shù)據(jù)來(lái)源

（1）危險(xiǎn)化學(xué)品種類的確定

確定典型的危險(xiǎn)化學(xué)品，主要依據(jù)有3個(gè)，一是《?；钒踩芾?xiàng)l例》（2011版）、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《化學(xué)品分類和危險(xiǎn)性公示通則》（GB13690-2009）以及《首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品目錄》和《第二批重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》，二是化工園區(qū)涉及到的危險(xiǎn)化學(xué)品，三是危險(xiǎn)化學(xué)品在燃燒分解時(shí)產(chǎn)生的危險(xiǎn)化學(xué)品。

（2）事故案例的來(lái)源

事故案例為1980年至2017年國(guó)內(nèi)發(fā)生的重大化學(xué)事故，共計(jì)141例。其中選自《化學(xué)事故案例》的有27例，選自《國(guó)內(nèi)外?；返湫褪鹿拾咐治觥返挠?9例，選自《中國(guó)消防年鑒》（2009-2012）的有13例，選自《突發(fā)環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)案例》的有30例，選自《中外搶險(xiǎn)救援典型戰(zhàn)例精選》的有5例，選自2013～2017“公安消防部隊(duì)滅火搶險(xiǎn)救援戰(zhàn)例研討班資料匯編”的有27例。

統(tǒng)計(jì)的141例案例主要為危險(xiǎn)化學(xué)品氣體泄漏事故案例，以及揮發(fā)性強(qiáng)、危險(xiǎn)特性高的危險(xiǎn)化學(xué)品液體泄漏事故案例。

2.物質(zhì)初選

按照《危化品安全管理?xiàng)l例》（2011版）和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《化學(xué)品分類和危險(xiǎn)性公示通則》（GB13690-2009），危險(xiǎn)化學(xué)品按其主要危險(xiǎn)特性分為理化危險(xiǎn)、健康危險(xiǎn)以及環(huán)境危害三大類。在這些物質(zhì)中，有的是有毒有害物質(zhì)，有的是易燃易爆化學(xué)品。常見(jiàn)的有液化石油氣、汽油和原油以及氯、氨、一氧化碳、光氣、硫化氫、二氧化硫、氰化氫、氯化氫、氮氧化物、氟化氫、氯乙烯、苯、硫酸二甲脂、甲苯、丙烯腈、甲醛、苯乙烯、溴甲烷、二硫化碳等。

另外，化工園區(qū)主要產(chǎn)業(yè)類型有石油化工、精細(xì)化工、生物化工等，涉及到的危險(xiǎn)化學(xué)品主要有二氧化硫、硫化氫、氨氣、氮化物以及乙烯、苯、甲苯和甲硫醇、二硫化碳等。

還有，危險(xiǎn)化學(xué)品在燃燒分解時(shí)也能夠產(chǎn)生對(duì)人體有危害的有毒氣體，如氯氣、氨氣、一氧化碳、硫化氫、氫氰酸等10余種。

依據(jù)這種方法，從化學(xué)事故偵檢工作需要出發(fā)，初步確定?；窔怏w或者易揮發(fā)液體60種，如液化石油氣、天然氣、汽油、氯氣、氨氣、一氧化碳、硫化氫等。

3.案例統(tǒng)計(jì)

以入選的60種危險(xiǎn)化學(xué)品為基礎(chǔ)，對(duì)搜集的141例化學(xué)事故案例分類整理，按照危險(xiǎn)物質(zhì)發(fā)生事故的次數(shù)統(tǒng)計(jì)處理，并按降序排列，得到危險(xiǎn)化學(xué)品發(fā)生事故案例次數(shù)統(tǒng)計(jì)情況。

根據(jù)此步，確定初步篩選的危險(xiǎn)化學(xué)品有30種，見(jiàn)表1。

表1 化學(xué)事故案例泄漏物質(zhì)統(tǒng)計(jì)

4.問(wèn)卷調(diào)查

在案例分析的基礎(chǔ)上，對(duì)事故案例中的30種危險(xiǎn)化學(xué)品，重新編排，制作調(diào)查問(wèn)卷。主要是調(diào)查該危險(xiǎn)化學(xué)品是否是容易泄漏的危險(xiǎn)化學(xué)品，以及在化學(xué)事故現(xiàn)場(chǎng)需要偵檢的重要性（重要、一般還是不重要）。我們?cè)陂L(zhǎng)期從事化學(xué)事故搶險(xiǎn)救援工作的一線專家和科研院所的學(xué)者間發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷100份，收回100份，回收率為100%。有效問(wèn)卷為100份，有效率為100%。

對(duì)調(diào)查問(wèn)卷的分析，主要包括下列3步：

第1步，統(tǒng)計(jì)危險(xiǎn)化學(xué)品種類。為了彌補(bǔ)我們初步篩選的不準(zhǔn)確性，在調(diào)查問(wèn)卷中，我們還建議調(diào)查對(duì)象根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，給出我們?cè)诮y(tǒng)計(jì)中遺漏的、也是容易泄漏的危險(xiǎn)化學(xué)品。通過(guò)統(tǒng)計(jì)，我們得到了專家認(rèn)可的30種危險(xiǎn)化學(xué)品。

第2步，統(tǒng)計(jì)危險(xiǎn)化學(xué)品的“常見(jiàn)”程度。對(duì)收回的100份調(diào)查問(wèn)卷分類整理，統(tǒng)計(jì)出調(diào)查對(duì)象認(rèn)為每種危險(xiǎn)化學(xué)品在化學(xué)事故中打鉤“常見(jiàn)”一欄的專家總數(shù)，再除以總的調(diào)查對(duì)象數(shù)，即可以得到該危險(xiǎn)化學(xué)品是否為“常見(jiàn)”。例如，百分之百的專家認(rèn)為氨氣是常見(jiàn)的危險(xiǎn)化學(xué)品。從事故案例分析，也可以知道，氨氣泄漏事故發(fā)生的可能性以及人員傷亡的比例都較高。

第3步，統(tǒng)計(jì)危險(xiǎn)化學(xué)品在偵檢中的重要程度。計(jì)算方法和第1步的統(tǒng)計(jì)方法基本相同，不同的是偵檢重要性按重要、一般和不重要3類分別統(tǒng)計(jì)計(jì)算，這樣就得出專家認(rèn)為每種危險(xiǎn)化學(xué)品偵檢重要程度的比例。例如，對(duì)于氨氣，100%的專家都選擇了“重要”一欄，即專家認(rèn)為在事故處置過(guò)程中對(duì)氨氣的偵檢是非常重要的。

按照同樣的方法，對(duì)其余的危險(xiǎn)化學(xué)品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 問(wèn)卷調(diào)查情況統(tǒng)計(jì)表

5.篩選結(jié)果

對(duì)于篩選的30種危險(xiǎn)化學(xué)品，邀請(qǐng)專家，請(qǐng)專家對(duì)篩選結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。專家根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)和事故發(fā)生率高以及偵檢的重要性等原則，綜合分析比對(duì)案例統(tǒng)計(jì)結(jié)果和調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果，最終確定氯、液化天然氣、汽油、液氨、液化石油氣、苯等20種典型的危險(xiǎn)化學(xué)品為篩選對(duì)象，具體情況見(jiàn)表3。

表3 典型危險(xiǎn)化學(xué)品

20 硫化氫

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)案例統(tǒng)計(jì)資料、調(diào)查問(wèn)卷和專家會(huì)議等方法，根據(jù)偵檢的重要性，綜合分析，最終確定20種典型的危險(xiǎn)化學(xué)品為篩選對(duì)象。這20種危險(xiǎn)化學(xué)品基本上是事故發(fā)生頻率和危險(xiǎn)性較大的，其中液氨、液化天然氣、液化石油氣和汽油等泄漏事故發(fā)生較為頻繁，氯氣、苯等泄漏事故危險(xiǎn)性較大。這些物質(zhì)的紅外光譜能夠?yàn)榛瘜W(xué)事故FTRI偵檢提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確保偵檢具有針對(duì)性。

另外，在這20種物質(zhì)中，由于氯氣是雙原子對(duì)稱分子，屬于非極性分子，沒(méi)有紅外特征光譜，需要用特殊的方法來(lái)偵檢。在實(shí)踐中，可以依據(jù)泄漏氣體的顏色、氣味以及動(dòng)植物等中毒狀況以及特種設(shè)備來(lái)分析。

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