液氯泄漏的環境風險評價——以自來水廠為例

福建華大環保工程有限公司 任 鋒

?

液氯泄漏的環境風險評價——以自來水廠為例

福建華大環保工程有限公司 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境風險評價，計算風險值，了解其環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 環境風險評價 風險值

環境風險突發性污染事故是指無固定排污方式突然發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。建設項目的環境風險評價是指建設項目建設和運行期間發生的可預測突發性事故（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，或突發事件產生新的有毒有害物質，所造成的對人身安全與環境的影響和損害，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。化工廠、自來水廠的氯氣泄漏事件時有發生，造成人員傷亡和經濟損失。研究液氯泄漏的環境風險評價，對防范液氯泄漏事故的發生具有實際意義。本文以某自來水廠為例，對自來水廠的液氯泄漏進行環境風險評價，了解其環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《建設項目環境風險評價技術導則》(HJ/T169-2004)，氯屬于導則規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，將污染大氣環境，造成人員中毒。

綜上所述，本項目生產設施的風險主要來源于儲運系統的液氯泄漏風險。

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貯存數量

1.2.3.2物質運輸。由于運輸過程中環境條件的不確定性，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，江蘇江丹徒區高資自來水廠發生氯氣泄漏；（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。根據經驗，當F≥0.2時,一般不會形成液池；當F<0.2時，F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。因此氯的揮發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。源強參數和預測源強計算結果詳見表5。

表5 源強參數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：工業場所有害因素職業接觸限值（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，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，對設定事故狀態下的Cl2在不利氣象條件下（靜小風、D和F類穩定度）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；大氣穩定度選擇中性D和穩定F類兩種情況。各氣象條件下事故發生后, 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泄漏風險事故發生后，F類穩定度、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，包括事故的發生概率和事故的危害程度。結合風險影響預測結果和區域人群分部特征，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8.33×10-5的風險可接受水平。因此在設定的事故狀態下，Cl2泄漏的環境風險是可接受的。

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。

根據預測計算結果，當發生最大可信事故時，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（包括廠區職工）至上風向安全區域。同時在14000m范圍內根據氣象、地理等條件，進行Cl2的應急監測。

7 結論

自來水廠風險最大可信事故為液氯鋼瓶閥門發生泄露事故。事故發生后，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。風險事故發生后，應根據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域。同時在14000m范圍內根據氣象、地理等條件，進行Cl2的應急監測。

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

[2] 汪元輝.安全系統工程[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.