石油石化裝置突發(fā)環(huán)境風險等級評估方法研究*

謝 諺，楊洋洋，王昕喆，周志國，閆 茜，段安琪

(1.中國石化青島安全工程研究院，山東青島 266071 2.中國石化銷售有限公司華南分公司，廣東廣州 510000)

在過去的幾十年里，石油石化行業(yè)的一些突發(fā)環(huán)境事件造成了嚴重的后果。如2010年4月的美國墨西哥灣漏油事件，是美國歷史上“最嚴重的一次”漏油事故，超過160 km的海岸受到泄漏原油的污染，墨西哥灣沿岸生態(tài)環(huán)境遭遇“滅頂之災(zāi)”。2005年吉化公司雙苯廠爆炸，污染物隨消防污水通過雨水系統(tǒng)排入松花江，對江水及流域生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染，影響哈爾濱等城市用水，并引發(fā)俄羅斯政府關(guān)注。針對石油石化行業(yè)生產(chǎn)和管理特點，開展環(huán)境風險評估方法研究，有利于預(yù)防污染事件、減少生態(tài)破壞，為企業(yè)管理人員實施風險管控提供技術(shù)支撐。

本文從環(huán)境風險評估構(gòu)架、環(huán)境風險源特點、風險防控手段與措施、環(huán)境受體情況等方面研究出發(fā)，探討石油石化裝置環(huán)境風險評估方法，并給出風險管控的思路和建議。

1 環(huán)境風險評估方法概述

1.1 歐美的做法

環(huán)境風險指發(fā)生突發(fā)環(huán)境事件的可能性及可能造成的危害程度。環(huán)境風險源指可能對環(huán)境產(chǎn)生危害的源頭，其存在是環(huán)境風險事件發(fā)生的先決條件[1]。歐美等發(fā)達國家環(huán)境風險管理研究開展較早，已形成較完善的環(huán)境風險管理法律、法規(guī)及標準，對作為風險管理核心部分的風險評估研究較多。美國環(huán)境保護局(EPA)頒布的《化學品事故防范法規(guī)》，要求生產(chǎn)、使用、存貯特定種類物質(zhì)并超過臨界量標準的企業(yè)必須提交并實施風險管理計劃，且企業(yè)需依據(jù)風險分析、辨識情況，選擇合適的模型對風險源導致事故發(fā)生的可能性和嚴重程度進行定性和定量評價，并基于風險源可能導致的事故后果對企業(yè)風險按3個等級劃分。評估流程具體如圖1所示[2]。

圖1 風險水平等級劃分流程

歐盟主要以《Seveso Ⅱ》(96/82/EC)和《Seveso Ⅲ》(2003/105/EC)為基礎(chǔ)對企業(yè)重大事故進行管理[3]。指令中的風險評估方法主要包括兩方面的內(nèi)容：一是甄別企業(yè)主要風險并制定相應(yīng)的防治措施，包括：建立企業(yè)外部風險因素清單(例如企業(yè)周邊的學校、水廠、公共設(shè)施等外部影響因素)防止企業(yè)事故發(fā)生后引起周邊次生災(zāi)害的發(fā)生；建立企業(yè)內(nèi)部風險因素清單，包括工業(yè)生產(chǎn)過程、設(shè)備、工業(yè)原料、主要產(chǎn)物、工業(yè)廢棄物等；采用經(jīng)驗和模型結(jié)合的方法對企業(yè)風險進行定量表征，常用模型包括HAZOP、FMEA/FMECA、What-if等；對企業(yè)信息進行歷史比對。二是進行安全分析，包括：可能性分析，一般分析危害發(fā)生的前提條件、故障樹分析；企業(yè)主要事故分析，對可能發(fā)生的主要事故進行場景描述并進行計算機模擬；制定應(yīng)急預(yù)案。

1.2 國內(nèi)的情況

我國的風險評價研究起步于20世紀90年代，早期主要以介紹和應(yīng)用國外的研究成果為主。國家安監(jiān)總局在GB18218《危險化學品重大危險源辨識》中，基于涉及危險化學品數(shù)量及其臨界量關(guān)系，規(guī)定了危險化學品重大危險源評估方法，但未考慮外界環(huán)境因素。2011年發(fā)布的《危險化學品重大危險源分級方法(國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令 第40號)》，在考慮廠外暴露人員等因素基礎(chǔ)上又將重大危險源進一步評估為4個等級，但仍未充分考慮可能對廠外河流、湖泊等環(huán)境風險受體的影響。

胡二邦等[4]在研究國外方法基礎(chǔ)上，認為石油工業(yè)的環(huán)境風險評價，包括風險識別、風險分析、后果計算、風險評價、風險管理和防范措施及應(yīng)急計劃等內(nèi)容。我國當前研究多從企業(yè)生產(chǎn)工藝和受體特征識別企業(yè)環(huán)境風險[5-11]，如從突發(fā)性環(huán)境風險和選址敏感性等方面入手選取了石化企業(yè)環(huán)境風險分級評價指標，從物料和工藝兩方面的危險性評價了企業(yè)環(huán)境風險[12]，也有研究從化學物質(zhì)風險防范入手評估企業(yè)環(huán)境風險等[13]。

2004年國家環(huán)境保護部發(fā)布HJ/T169《建設(shè)項目環(huán)境風險評價技術(shù)導則》，2018年生態(tài)環(huán)境部(原環(huán)境保護部)對標準進行了修訂。標準通過定性(類比、加權(quán)等)、定量(指數(shù)法、概率法、事故樹法)等方法確定最大可信事故及其概率，借助于大氣、水體等計算模型預(yù)測事故影響范圍及程度，為建設(shè)項目可能發(fā)生的突發(fā)性事故的環(huán)境風險評價提供了技術(shù)依據(jù)。該標準的評估對象為建設(shè)項目，利用的技術(shù)方法專業(yè)、復(fù)雜，不適用于企業(yè)管理人員對在役生產(chǎn)設(shè)施的風險評估和管理。

2014年，國家環(huán)境保護部發(fā)布了《企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件風險評估指南》，2018年該指南經(jīng)修訂作為標準HJ941-2018《企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件風險分級方法》頒布實施。標準運用環(huán)境風險物質(zhì)數(shù)量與其臨界量的比值(Q)、生產(chǎn)工藝過程與環(huán)境風險控制水平(M)和環(huán)境風險受體敏感程度(E)，分別評估企業(yè)突發(fā)大氣環(huán)境事件風險和突發(fā)水環(huán)境事件風險。該標準的評估對象為可能發(fā)生突發(fā)環(huán)境事件的企業(yè)，利用生產(chǎn)管理中的指標矩陣進行風險評估分級，有利于企業(yè)開展在役生產(chǎn)設(shè)施的風險評估和管理。但該標準在指導石油石化企業(yè)開展裝置級別的風險評估時存在以下問題：①由于企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模大、原料和產(chǎn)品易燃易爆，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，評估結(jié)果為重大的比例超過90%，不利于企業(yè)進一步開展風險管控；②標準適用于企業(yè)的環(huán)境風險評估，在參照其進行裝置級別的風險控制水平評價和受體識別時范圍過于寬泛，導致各裝置的區(qū)分度低；③標準不適用于石油天然氣長輸管道、城鎮(zhèn)燃氣管道，對石油天然氣開采設(shè)施、加油(氣)站及港口、碼頭等設(shè)施的適用性不強；④石油石化行業(yè)突發(fā)環(huán)境風險絕大多數(shù)同時涉及大氣和水環(huán)境，針對裝置分別開展大氣和水風險評估，意義不顯著但工作量增大。

2 石油石化裝置環(huán)境風險評估構(gòu)架

參考美國EPA和歐盟Seveso指令對環(huán)境風險的管理和評估的思路，結(jié)合國家對已建成投產(chǎn)或處于試生產(chǎn)階段企業(yè)的突發(fā)環(huán)境事件評估方法，建立針對石油石化行業(yè)裝置的環(huán)境風險評估構(gòu)架。

由于石油石化行業(yè)涉及油氣開采、運輸、煉制、銷售等一系列生產(chǎn)經(jīng)營過程，各類型裝置(設(shè)施)的環(huán)境風險物質(zhì)種類數(shù)量特征、建設(shè)(管理)標準和方式、環(huán)境受體連通方式存在差別，因此評估時宜先就環(huán)境風險源類型進行分類識別。根據(jù)石油石化行業(yè)不同類型生產(chǎn)經(jīng)營裝置(設(shè)施)的特點，將石油石化裝置環(huán)境風險源劃分為陸上油氣田井場、海(水)上油氣田系統(tǒng)、油氣田站場、裝置及儲運設(shè)施、加油加氣站、陸域管道、海底管道、碼頭8個類型。在確定評估對象和范圍的基礎(chǔ)上，利用層次分析法對環(huán)境風險源環(huán)境風險物質(zhì)情況、裝置風險管控水平和環(huán)境風險受體情況進行矩陣評估，確定裝置環(huán)境風險源等級，進而制定風險管理計劃。評估構(gòu)架見圖2。

圖2 石油石化裝置環(huán)境風險評估構(gòu)架

3 環(huán)境風險源類型特點與物質(zhì)風險評估

8個類型的環(huán)境風險源的評估單元劃分方法和環(huán)境物質(zhì)風險評估方法各不相同，但評估思路一致，即依據(jù)風險源的物質(zhì)種類和物質(zhì)量，將代表環(huán)境物質(zhì)風險的Q或R值分為3～4個等級。環(huán)境物質(zhì)風險級別劃分的量化指標，通過對同一類型環(huán)境風險源的生產(chǎn)規(guī)模和所涉及的環(huán)境風險物質(zhì)量統(tǒng)計確定。

陸上油氣田井場往往較為集中，周圍環(huán)境敏感受體相同的獨立的油(氣)井場、井組、井群、油基泥漿(巖屑)設(shè)施可定為一個獨立的環(huán)境風險源。開采過程中主要涉及的環(huán)境風險物質(zhì)為油類物質(zhì)的混合物，井場采出液、油基泥漿(巖屑)按照絕對物質(zhì)存量納入環(huán)境物質(zhì)風險評估Q，由于物質(zhì)存量小，等級劃分按照10，50 t分為3個等級。

海(水)上油氣田系統(tǒng)包括海上油氣開發(fā)的中心平臺、井組平臺、單井平臺，灘海陸岸油氣開發(fā)的井臺，和水上油氣開發(fā)的井臺，以平臺(井臺)作為一個環(huán)境風險源。海(水)上油氣田系統(tǒng)涉及的環(huán)境風險物質(zhì)與陸上類似，以絕對物質(zhì)量作為環(huán)境物質(zhì)風險評估指標Q，等級劃分按照10，100，500 t分為4個等級。

油氣田站場指聯(lián)合站、接轉(zhuǎn)站、污水站、集氣站等生產(chǎn)設(shè)施，評估時應(yīng)以相對獨立的一個(套)裝置或設(shè)施作為一個環(huán)境風險源，如原油處理單元、原油罐區(qū)、高濃度有機廢液處理儲存設(shè)施、高礦化度污水罐區(qū)、天然氣(伴生氣)處理單元、輕烴處理單元、采油氣污水處理單元等。由于環(huán)境風險物質(zhì)種類多，引入臨界值的概念評估環(huán)境物質(zhì)風險R，臨界值取值主要參照HJ941-2018《企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件風險分級方法》。

裝置及儲運設(shè)施包括油氣田企業(yè)成品原油庫、天然氣凈化廠，煉油、化工企業(yè)裝置、設(shè)施，管道儲運及銷售企業(yè)站場，煉油、化工、銷售、管道儲運各類油品、化學品、高濃度污水集中儲存設(shè)施等。評估對象盡量選取獨立的一個(套)裝置、罐組或中間站場作為一個單元。裝置由于涉及的環(huán)境風險物質(zhì)復(fù)雜，利用物質(zhì)量與臨界量比值的和代表環(huán)境物質(zhì)風險R。罐組由于規(guī)模大且同時發(fā)生事故的概率低，選取物質(zhì)量與臨界量比值最大的罐代表罐組環(huán)境物質(zhì)風險R，指標的選擇使裝置和罐組的環(huán)境物質(zhì)風險R之間具備了比較的可能。

加油加氣站類型以一個加油(氣)站作為一個環(huán)境風險源，陸上加油(氣)站和水上加油站的環(huán)境風險物質(zhì)評估方法不同。陸上加油(氣)站可直接參照GB 50156-2012《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》，利用絕對物質(zhì)量確定環(huán)境物質(zhì)風險Q；水上加油站則考慮最大油艙容量，以絕對量50，100 t將環(huán)境物質(zhì)風險Q劃分為3個等級。

陸域管道指油氣長輸管道、油氣田集輸管道，以及煉油、化工企業(yè)廠際管道，評估時以相鄰兩個切斷閥之間的管道作為一個環(huán)境風險源。油品輸送管道以物質(zhì)絕對量100，1 000，10 000 t將環(huán)境物質(zhì)風險Q劃分為4個等級，天然氣及化學品輸送管道利用物質(zhì)量與臨界量比值代表環(huán)境物質(zhì)風險R，物質(zhì)量以管道中物質(zhì)存量和管線截斷之前的輸送量的加和計算。

海底管道主要運輸油類物質(zhì)，包括海上平臺與陸岸聯(lián)通的集輸管道和原油等原料類油品的海底輸送管道，其評估單元確定為具有截斷功能設(shè)備之間的管段，環(huán)境物質(zhì)風險Q以10，100，500 t油類物質(zhì)絕對量劃分為4個等級。

碼頭類型以相對獨立的泊位(躉船)作為一個風險源，包含泊位至最近一處截斷閥之間的裝卸管線。在評估環(huán)境物質(zhì)風險時，將油品裝卸碼頭和化學品裝卸碼頭進行區(qū)分，油品碼頭以物質(zhì)最大可能泄漏量Q評估，化學品碼頭則利用物質(zhì)最大可能泄漏量與臨界量比值R評估。最大可能泄漏量的確定以輸送管道中物質(zhì)存量和管線截斷之前的輸送量的加和計算。

4 環(huán)境風險防控水平

在環(huán)境風險物質(zhì)存在量一定的情況下，環(huán)境風險防控水平越高，可能對環(huán)境受體造成的損害越低。環(huán)境風險防控水平將生產(chǎn)工藝、安全及設(shè)備質(zhì)量管理和環(huán)境風險防控3方面要素作為一級指標，并根據(jù)各類環(huán)境風險源的生產(chǎn)工藝、設(shè)備特點和管理水平進行二級指標的選用和權(quán)重的設(shè)置。

考慮到石油化工行業(yè)突發(fā)環(huán)境事故中設(shè)備或安全事故次生事故的比例高，環(huán)境風險防控水平引入與環(huán)境安全直接相關(guān)的設(shè)備和安全因素作為一級指標。環(huán)境風險控制手段是環(huán)境風險防控水平的基礎(chǔ)，因此是一級指標的必選項。而生產(chǎn)工藝指標設(shè)置，須首先分析風險源的生產(chǎn)特點，對于同一風險源類型中工藝差別低、影響不顯著的，取消生產(chǎn)工藝指標設(shè)置，如碼頭、管道類別。一級指標的權(quán)重設(shè)置，也與風險源類型息息相關(guān)，在環(huán)境通道上可設(shè)置環(huán)境風險防控措施的風險源類型，設(shè)備和安全的權(quán)重可減小，如裝置及儲運設(shè)施類型；而直接臨近敏感目標或環(huán)境通道難以設(shè)置風險防控措施的，設(shè)備和安全的權(quán)重可以增加，如管道類型、井場和海水上油氣田系統(tǒng)類型。在進行二級指標賦分時，宜明確具體的要求內(nèi)容，如安全隱患的級別及整改情況、設(shè)備的建設(shè)標準、檢驗周期及檢驗結(jié)果、緊急關(guān)斷措施的設(shè)置及類型、污染物監(jiān)測項目、監(jiān)測設(shè)備安裝及使用情況、事故污染物收集處置措施、環(huán)境應(yīng)急管理情況等，判別標準主要借鑒HJ 941-2018《企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件風險分級方法》、GB 50156-2012《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》、GB 50160-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準》、GB 50351-2014《儲罐區(qū)防火堤設(shè)計規(guī)范》、GB 50483-2009《化工建設(shè)項目環(huán)境保護設(shè)計規(guī)范》、GB 50737-2011《石油儲備庫設(shè)計規(guī)范》、GB 50747-2012《石油化工污水處理設(shè)計規(guī)范》、QSH0729-2018《石化企業(yè)水體環(huán)境風險防控技術(shù)要求》等國家、企業(yè)規(guī)范文件。

具體評估時，采用評分法對環(huán)境風險源的各個指標進行評估匯總，總分100，各項指標分數(shù)加和后，按照15，30，50將風險源環(huán)境風險控制水平M分為4個等級。

5 環(huán)境風險受體的類型及特點

環(huán)境風險受體指在突發(fā)環(huán)境事件中可能受到危害的企業(yè)外部人群、具有一定社會價值或生態(tài)環(huán)境功能的單位或區(qū)域等。環(huán)境風險受體按照環(huán)境風險物質(zhì)可能影響的環(huán)境要素，分別進行敏感性判別。環(huán)境風險源正常生產(chǎn)及事故狀況下次生的環(huán)境風險物質(zhì)為氣態(tài)并可能僅對大氣環(huán)境產(chǎn)生污染的，在判別環(huán)境受體敏感性時可不考慮水環(huán)境風險受體。環(huán)境風險源正常生產(chǎn)及事故狀況下次生的環(huán)境風險物質(zhì)為液態(tài)或固態(tài)并可能僅對水環(huán)境產(chǎn)生污染的，可在判別環(huán)境受體敏感性時不考慮大氣環(huán)境風險受體。

環(huán)境風險受體等級根據(jù)敏感性分為3個等級，受體類型主要參照HJ 941-2018《企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件風險分級方法》，同時兼顧社會關(guān)注度高的受體，如長江非生態(tài)功能區(qū)、城市景觀水體等。指標設(shè)置考慮到裝置(設(shè)施)類型與受體連通的方式，和所涉及環(huán)境風險物質(zhì)的擴散特性。如陸上油氣田井場，宜以井場所在匯水區(qū)內(nèi)的水環(huán)境受體識別為主，而裝置和儲運設(shè)施則關(guān)注排水口與水環(huán)境受體的位置關(guān)系，管道在進行風險受體識別時不僅要考慮穿跨越水體和穿跨越方式，還需考慮管道與其他管道、溝渠的交叉、立面設(shè)置情況。在識別大氣環(huán)境受體時，一方面考慮受體的重要性和敏感程度，另一方面考慮受體與風險源的遠近關(guān)系，對于物質(zhì)毒性小或揮發(fā)性低的裝置(設(shè)施)重點識別500 m范圍內(nèi)受體，對于物質(zhì)毒性高且擴散性強的裝置(設(shè)施)需擴大范圍進行受體識別。

6 環(huán)境風險源等級確定

環(huán)境風險源等級的確定利用風險矩陣法實現(xiàn)。首先按照環(huán)境受體等級情況選擇適用的矩陣表，利用Q/R和M等級情況查詢確定環(huán)境風險源的等級，一級表示風險度最高，二級、三級的風險度依次降低。風險受體敏感性高的風險矩陣中，一級占比高于二級、三級，隨著受體敏感性的降低，一級在風險矩陣中的占比逐漸降低，例如裝置及儲運設(shè)施類型的風險矩陣表(圖3)。不同類型的環(huán)境風險源的風險矩陣表并不完全相同，應(yīng)急措施有效性低的裝置(設(shè)施)類型的風險矩陣中，一級占比相對較高，如海底管道類型、海(水)上油氣田系統(tǒng)類型，而環(huán)境風險普遍較低的裝置(設(shè)施)類型的風險矩陣中，三級占比較高，如加油加氣站類型。為鼓勵企業(yè)提高環(huán)境風險水平，環(huán)境風險控制水平為M1(即環(huán)境風險控制水平最好的情況)時，等級不設(shè)置一級環(huán)境風險源。

圖3 裝置及儲運設(shè)施類型的風險矩陣

7 典型石油石化裝置(設(shè)施)評估情況

根據(jù)以上研究的石油石化裝置環(huán)境風險評估方法，對4×104余個石油石化裝置(設(shè)施)的環(huán)境風險進行了評估，評估涉及8個環(huán)境風險源類型。結(jié)果表明，一級環(huán)境風險源占比6.6%，二級環(huán)境風險源占比14.4%，三級環(huán)境風險源占比79.0%。

一級環(huán)境風險源中，陸域管道類型占比59.3%，海底管道類型占比11.3%，裝置及儲運設(shè)施類型占比10.6%，陸上油氣田井場類型占比8.7%，油氣田站場類型占比6.8%，海(水)上油氣田系統(tǒng)類型占比1.3%，碼頭類型占比1.3%，加油加氣站類型占比0.7%。

8類環(huán)境風險源中海底管道的一類源占比最高，為84.6%；其次為海(水)上油氣田系統(tǒng)類型，一類源占比25.3%；碼頭類型一類源占比18.5%；陸域管道類型一類源占比16.6%；陸上油氣田井場類型一類源占比11.5%；裝置及儲運設(shè)施類型一類源占比7.3%；油氣田站場類型一類源占比6.9%；加油加氣站類型一類源占比0.1%。

8 結(jié)語

隨著社會發(fā)展，石油石化項目的環(huán)境風險受到社會關(guān)注，企業(yè)與周圍社會的矛盾日益突出，企業(yè)環(huán)境風險的管理亟需提高完善。本文研究的石油石化裝置環(huán)境風險評估方法依據(jù)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營裝置(設(shè)施)特點將環(huán)境風險源劃分為8個類型，并分析了各類型環(huán)境風險源的物質(zhì)特征和生產(chǎn)、管理特點，提出環(huán)境風險管控的要求及環(huán)境風險受體識別的方法，可對企業(yè)內(nèi)的環(huán)境風險源進行分類分級評估和管理，明確企業(yè)環(huán)境風險管理重點和管理措施，有針對性地開展企業(yè)環(huán)境風險源的識別和監(jiān)管。