區域環境風險物質擴散及預測模擬研究
——以清遠市為例

楊澤濤，陳佳亮，張佳琳，張路路，葉 脈

(廣東省環境科學研究院，廣東 廣州 510045)

1 概況

本文對清遠市工業企業環境風險源展開研究，研究出現突然性的水環境污染事件概率及可能引起的后果。模擬英德某化工企業主要生產的氰化鈉化學物質出現泄漏，直接排放到北江之中，分析對北江水質造成的污染。根據清遠市各區縣的企業環境風險排查及可能發生的大氣環境事件情景分析，并選取英德市某玻璃企業為大氣環境風險物質進行模擬，對企業可能發生大氣污染物泄漏造成大氣環境污染事件進行模擬及預測。

2 環境風險物質擴散及預測模型

2.1 一維對流擴散模型

假設此次研究過程中的污染物在進入水中之后，順著水流的方向以較快的速度進行擴散，因此本次研究主要應檢測污染物進入水體后濃度與時間之間的變化關系，從而以此來預測污染段的長度，通過比對本區與下游受體位置之間污染物濃度的關系來確定暴露系數。

2.2 風險擴散預測模型

本次研究主要應用多煙團模式來進行危險物質的泄露量預測，及其可能因此引起的危害。

3 水環境污染模擬

本文基于清遠市典型工業企業風險源的梳理，選擇英德某化工企業作為水環境污染物擴散的模擬對象，分析企業發生突發環境事件衍生的水污染物泄漏進入北江，進而對水質污染情況進行模擬。

3.1 模擬情景設定

英德某化工企業位于北江流域，其所屬區域為中游段干流。據統計，其河流長度為173 km，河道的坡降為0.125‰。根據企業現有的資料分析可知，英德某化工企業所屬的位置不在集中式飲用水水源地范圍內。北江流域主要位于企業的東南方位，其廢水排放口進入北江位置處上游7.5 km主要為沙口鎮居民飲用水源地。結合企業現有的環評及環境應急預案資料可知，企業的環境風險物質分別為氰化鈉、二甲苯、氯甲酸苯酯等。通過對環境風險物質的儲存量與臨界量比值、化學品的毒性物質性質以及對水質的環境污染影響后果等因素，最終選擇氰化鈉為模擬目標，模擬氰化鈉泄漏后進入西江，對西江水質的污染影響情況。

3.2 模擬結論

通過將上述分析的基礎數據導入EIAW1.1的一維瞬時對流擴散模塊，最終模擬氰化鈉泄漏進入到北江的污染物遷移擴散情況。在EIAW1.1中初步假定泄漏擴散的時間步長1200 s，假定的距離步長100 m。擴散模擬結果顯示，環境風險物質氰化鈉泄漏進入到北江后，初期形態與北江河水進行均勻混合，在泄漏擴散的1200 s時，距離為2610 m時氰化鈉污染物的濃度達到293.2801 mg/L(最大濃度)，超出《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)三類水質標準(0.02 mg/L)。在泄漏擴散的4800 s時，距離為10110 m時氰化鈉污染物的濃度為86.7300 mg/L，其環境污染影響范圍大于10 km。英德某化工企業位于清遠英德市，其北江境內的長度約98 km，擴散模擬結果顯示，在泄漏擴散的43200 s時，氰化鈉濃度為3.09 mg/L，均超出《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)三類水質標準，因此會造成對下流的區縣流域的水質污染，影響到北江流域清城區范圍。

4 大氣環境污染模擬

根據清遠市各區縣的企業環境風險排查及可能發生的大氣環境事件情景分析，選取英德市某玻璃企業為對象進行模型，采用《建設項目環境風險評價技術導則》(HJ 169—2018)中推薦的大氣環境污染預測模型進行估算，企業的環境風險評估結果為較大等級(大氣風險物質為液氨、氫氣等，其中液氨的最大儲存量50 t)。

4.1 模擬情景設定

參考《建設項目風險評價技術導則》可知，企業發生事故到應急處置完畢后，其化學品的泄漏時間選定為30 min，預測煙團擴散時間設定為30 min。經過查詢英德市的氣象數據資料，英德市的風向主要為偏南風，年平均風速1.7 m/s。本次選定的氣象參數分別為：①D穩定度，風速1.7 m/s；②F穩定度，風速1.5 m/s；③D穩定度，風速3.0 m/s。在應用氣體擴散模型確定泄漏毒氣的影響范圍時，綜合查找氨的毒理性質等評價標準，將氨的評價標準定為毒性終點濃度-1、毒性終點濃度-2，其標準如表1所示。

表1 模擬情景的終點濃度標準

4.2 模擬結論

對大氣環境中的風險物質擴散情況進行模擬計算，獲得不同裂口面積下的泄露量和泄露速度，具體數據如表2所示。假設液氨在出現泄露之后，在較短時間內實現完全性蒸發，由此可模擬計算出不同裂縫面積下的蒸發速度，造成的擴散影響具體分析如下。

表2 液氨儲罐裂口面積及泄漏量

對液氨儲罐100%管徑發生泄漏事故，在S，1.7 m/s，D氣象條件下，發生泄漏事件后，液氨的最高濃度為144,192.9334 mg/m3，毒性終點濃度-1超標范圍為797 m，毒性終點濃度-2超標范圍為2297.3 m。在S，1.5 m/s，F氣象條件下，發生泄漏事件后，液氨的最高濃度為155,345.6547 mg/m3，毒性終點濃度-1超標范圍為1877.5 m，毒性終點濃度-2超標范圍為2129.0 m。在S，3.0 m/s，F氣象條件下，發生泄漏事件后，液氨的最高濃度為157,361.0229 mg/m3，毒性終點濃度-1超標范圍為576.9 m，毒性終點濃度-2超標范圍為1766.1 m。

對液氨儲罐20%管徑發生泄漏事故，在S，1.7 m/s，D氣象條件下，發生泄漏事件后，液氨的最高濃度為5,773.9289 mg/m3，毒性終點濃度-1超標范圍為122.8 m，毒性終點濃度-2超標范圍為385.8 m。在S，1.5 m/s，F氣象條件下，發生泄漏事件后，液氨的最高濃度為6,220.5182 mg/m3，毒性終點濃度-1超標范圍為269.8 m，毒性終點濃度-2超標范圍為875.0 m。在S，3.0 m/s，F氣象條件下，發生泄漏事件后，液氨的最高濃度為6,301.2197 mg/m3，毒性終點濃度-1超標范圍為83.7 m，毒性終點濃度-2超標范圍為278.2 m(表3)。

表3 泄漏事故氨擴散預測結果表

5 結論與建議

環境風險物質氰化鈉泄漏進入到北江后，初期形態與北江河水進行均勻混合，在泄漏擴散的43200 s時，氰化鈉濃度為3.09 mg/L，會造成對下流區縣流域的水質污染，影響到北江流域清城區范圍。因此應當重點考慮北江上下游的水質環境污染，建立北江跨界聯合應急防控體系，共同應對水環境污染事件。當區域內的工業企業發生大氣環境風險物質泄漏的情況下，通常不會引起跨界的環境污染。因此，在發生區域性的大氣環境污染事件情況下，應當重點疏散周邊的人員，特別是在有毒有害氣體擴散影響的范圍，應及時做好受害人員的醫療救護工作。