化工建设项目环境风险评价探讨
袁业畅，汪金福
（湖北省气象环境评价中心，武汉
430074）
环境风险评价是化工建设项目环境影响评价中必须涉及的一项重要内容。该文以某化工建设项目为例，首先通过危害识别，指出了该化工项目的主要危害源是甲醛和乙醛；其次通过风险源识别，找出了该化工项目最可能出现的风险事故，即装罐过程中化学物品的泄漏；然后，通过预测风险事故下主要危害源在地表水及环境空气中的释放浓度，明确了该项目风险事故对周围环境的影响程度；最后，在分析导致风险事故发生原因的基础上，提出了具有针对性的风险减缓及应急措施。这些研究结果为化工建设项目环境风险评价专题提供了一个初步的基本框架、基本原则和评价方法。
关键词:化工建设项目；环境风险评价；环境影响评价
化工建设项目环境风险评价探讨
袁业畅，汪金福
（湖北省气象环境评价中心，湖北
武汉
430074）
摘 要：环境风险评价是化工建设项目环境影响评价中必须涉及的一项重要内容。本文以某化工建设项目为例，从风险识别、风险预测及评价、风险减缓及应急措施等方面，对化工建设项目环境风险评价的特点、工作内容、工作方法等进行了初步探讨。
关键词：化工建设项目，环境风险评价，环境影响评价
环境风险是指由自然原因或人类行为引起的，通过环境介质传播，能对人类社会及自然环境产生破坏、损害及毁灭性作用等不良事件的发生概率及其后果。建设项目环境风险评价旨在辨识与项目连在一起的产生突发性灾难事故的危险源，评估危险源产生突发性灾难事件的风险概率，以及事故发生后的环境影响，并制定应急方案及防治对策。
我国对建设项目进行环境风险评价始20世纪90年代。1990年国家环保局下发第057号文，要求对重大环境污染事故隐患进行环境风险评价。此后，少数评价单位在建设项目环境影响评价过程中，尝试引进项目环境风险评价[1]，但由于《环境影响评价技术导则》（HJ/T2.1～2.3-93）中没有提供环境风险评价的方法指南，因此目前国内的环境风险评价方法还很不完善，对风险事故的发生条件及其影响程度的揭示还很不深入，环境风险评价内容难以满足建设项目环境审查的技术要求。本文在风险识别的基础上，对某拟建化工项目的工程风险事故概率进行了分析，预测评价了典型事故的环境影响，提出了应对环境污染突发事故的防范和应急措施。
1 风险识别
1.1 危害源识别
某拟建化工项目的原料和产品中含有多种化学物质，主要有甲醛、乙醛、甲醇、甲酸、甲酸钠等。其中甲醛、乙醛和甲酸具有一定的挥发性、毒性或腐蚀性，事故排放时，会对水体和环境空气造成一定的污染。
表1为以上各种化学物质危害识别分析矩阵。而且甲醛、乙醛是该产品生产的主要原料：年耗37%的甲醛28000t，年耗99.8%乙醛3700t。所以，本拟建项目的危害源主要为甲醛和乙醛。
1.2 风险源识别
根据生产工艺及装置情况分析，该项目生产过程均为液相和固相反应，无废气产生，原料和产品也均为液态或固态物质，蒸发过程产生的含甲醛、乙醛水蒸汽冷却后直接配送到原料液中回收利用，主生产装置产生废水、废气的风险事故性的可能性很小。事实上该企业现有同类生产装置投产6年来，未发生过污染事故。
结合同类行业污染事故情况的调查，造成该项目事故性污染的因素主要有以下两类：
表1
各主要化学品的风险识别一览表[2]
|
品名 |
性质 |
毒性及环境行为 |
环境标准 |
|
甲醛 |
工业甲醛为40%的甲醛水溶液，俗称福尔马林，是一种无色刺激性液体，沸点101℃，具有强还原作用，其蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限7～73%。 |
Ⅱ级（高度危害）职业毒物，液体与皮肤接触，能使蛋白质凝固，局部组织坏死，在高浓度甲醛环境中停留，会产生催泪效应以及支气管炎、肺水肿、结膜炎等。排入水体，会对水环境产生污染；挥发进入环境空气中，会对环境空气造成污染。 |
工作场所最高容许浓度为0.5mg/m3（GBZ2-2002），居住区的一次最高容许浓度为0.05mg/m3（TJ36-79）；污水综合排放标准（一级）规定甲醛最大容许排放浓度1.0mg/l，三级标准规定甲醛最大容许排放浓度为5.0mg/l，
TJ36-79标准确定地面水最高允许浓度为0.5mg/l。 |
|
乙醛 |
乙醛又称为醋醛，是一种无色易流动液体，易挥发，有辛辣刺激气味，相对密度0.783，沸点20.2℃，蒸气密度1.52，可与水混溶。乙醛自燃点185℃，蒸气与空气形成爆炸物，爆炸极限为4.0～57.0%。易氧化成醋酸。 |
常温状态下，性质比较稳定，气态情况下，低浓度引起眼、鼻及上呼吸道刺激及支气管炎，高浓度有麻醉作用。 排入水体，会对水环境产生污染；挥发进入环境空气中，会对环境空气造成污染。 |
工作场所最高容许浓度为45mg/m3（GBZ2-2002），居住区的一次最高容许浓度为0.01mg/m3（TJ36-79）；污水综合排放标准和地表水环境质量标准中未制定乙醛最大容许排放浓度和水环境浓度标准。TJ36-79标准确定地表水最高允许浓度为0.05mg/l。 |
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甲醇 |
甲醇又称木醇或木酒精，是一种无色、易燃液体，易挥发，有微弱的酒精气味。甲醇的相对密度0.792（20/4℃），熔点-97.8℃，可与水、醇、醚、酮、酯和卤代烃混溶，也能与苯及大多数有机溶剂混溶。 |
短时大量吸入出现轻度眼及上呼吸道刺激症状，一段时间潜伏期后出现头痛、头晕、乏力、酒醉感、意识朦胧、甚至昏迷。视神经及视网膜病变，可有视物模糊、复视等，重者失明，代谢性酸中毒时出现二氧化碳结合力下降，呼吸加速等。长期接触会导致神经衰弱综合症，植物神经功能失调，粘膜刺激，视力减退等。皮肤出现脱脂、皮炎等。 甲醇排入水体，会对水环境产生污染；经挥发进入环境空气中，对环境空气造成污染。 |
甲醇居住区的一次最高容许浓度为3.0mg/m3；污水综合排放标准和地表水环境质量标准中未制定甲醇最大容许排放浓度和水环境浓度标准。 |
|
甲酸 |
甲酸又称蚁酸，是一种无色而有刺激性气味的液体，相对密度1.22，熔点8.3℃，沸点100.5℃。 |
甲酸有极强的刺激性和腐蚀性，可经皮肤吸收，严重刺激皮肤粘膜，蒸气对眼睛有特别强的刺激。 甲酸空气中的嗅觉阈浓度为14.6PPM，水中嗅觉阈浓度为800mg/l。 |
目前尚未见到污染控制标准和环境质量标准。 |
|
甲酸钠 |
甲酸钠又称蚁酸钠，是一种白色粒状或结晶粉末，微有甲酸气味，能溶于水和甘油，水溶液呈中性。 |
甲酸钠基本无毒，对人体无毒作用。 |
|
1.2.1 运输事故
该装置甲醛采取管道运输方式输送；乙醛等采取槽车方式运输。乙醛日平均运输量为11.2t，以10t罐装车运输计算，乙醛日平均运输量为2车。运输事故污染的主要原因是由于管道破裂和交通事故造成原料泄漏。根据国内同类运输情况调查，此类事故发生率极低。
1.2.2 贮存事故
该项目配套设置甲醛贮罐2个，乙醛贮槽4个，碱槽和甲酸贮槽各1个。贮罐规格和贮存方式见表2。
表2
原料贮罐装置一览表
|
编号 |
贮槽名称 |
数量、容积 |
贮存方式 |
|
1 |
甲醛贮罐 |
2×200m3 |
常压封闭贮存 |
|
2 |
乙醛贮罐 |
4×100m3 |
加压氮闭贮存 |
|
3 |
碱
槽 |
1×500m3 |
常压敞开贮存 |
|
4 |
甲酸贮罐 |
1×10m3 |
常压槽罐贮存 |
贮存过程造成事故污染的原因，主要为贮罐破损或装罐过程产生的污染。在加强管理和定期检查的情况下，贮罐破损事故可基本消除，但装罐过程泄漏现象则时有发生。
因此，装罐过程中的泄漏是该化工项目的主要风险源。
2 风险预测
2.1 预测项目及源强
从最大限度的安全角度考虑，本项目事故性污染的源强按下述方法确定：
装卸过程中出现泄漏事故，应急能力考虑1h，单贮罐泄漏量10%，泄漏的甲醛99%通过地表径流及厂区内污水管网，经30h后，全部进入长江，1%挥发进入大气；泄漏的乙醛97%在30h内全部进入长江，3%挥发进入大气。挥发时间只考虑应急过程的1h。事故排放源强详见下表。
表3
事故排放源强
|
污染物 |
贮存量 |
污染物纯度(%) |
泄漏量 |
排放去向 |
||
|
进入水体 |
进入大气 |
进入水体 |
进入大气 |
|||
|
甲
醛 |
5×500m3 |
37 |
18.3
t/h |
0.20
t/h |
169.40
g/s |
55555.56
mg/s |
|
乙
醛 |
2×200m3 |
98 |
15.3
t/h |
0.46
t/h |
141.78
g/s |
127777.78
mg/s |
首先考虑到甲醛、乙醛同时出现泄露事故的可能性极低。其次对两种污染物的可能影响采用的预测模式一致，知道了一种污染物的预测浓度，只需根据源强量的比例，就可推知另一种污染物的浓度。第三，因进入水体的甲醛量远大于乙醛，故对地表水的影响预测只考虑甲醛。因进入大气中的甲醛量小于乙醛，且居住区中甲醛的一次最高容许浓度（0.05mg/m3）高于乙醛（0.01mg/m3），故对大气的影响预测只考虑乙醛。
2.2 风险预测及分析评价
2.2.1地表水
2.2.1.1 预测模式
对长江水质的影响预测采用二维稳态混合模式[3]：
其中：C——污染物浓度，mg/l；Ch——河流上游污染物浓度，mg/l；
My——横向混合系数，m2/s，采用用勒公式计算。
g——重力加速度，9.8m/s2； I——河段坡降，m/m；
Cp——污染物排放浓度，mg/l； B——河流宽度，900m；
H——平均水深，3.5m； Qp——废水排放量，m3/s；
u——x方向流速，m/s x——河流下游纵向距离，m；
y——河流横向距离，m。
2.2.1.2 预测结果分析
根据确定的预测模式和甲醛排放源强进行预测，事故状况下，枯水期长江评价段预测结果见图1。发生泄漏事故时，甲醛对长江宜都枝城段将造成十分严重的污染。自排污口下游2900m、离岸70m、面积约31.9万m2的长江水域，甲醛浓度超过了GB3838-2002《地表水环境质量标准》中规定的集中式生活饮用水地表水源地特定项目——甲醛的标准限值浓度0.9mg/l。
图1
发生甲醛泄漏事故时，长江（宜都枝城段、枯水期）浓度分布变化示意图
2.2.2 环境空气
2.2.2.1 预测模式[1]
a、微风时
b、静风时
式中：C——位置为（x，y，o）的点在t时刻的浓度，mg/m3；
Q——微风时为污染物排放量，mg；静风时单位时间排放量，mg/s；
Ci——第i个烟团在t时间（x，y，o）位置上的浓度贡献，mg/m3；
、
、
——扩散参数（同扩散时间t有关），m，
=
V——静风时烟团扩散速度取0.4m/s；
H——排放源的高度，m； t——烟团运行时间，s；
u——风速，m/s； n——烟团个数，假设第30s一个烟团。
2.2.2.2 预测结果分析
根据确定的预测模式和乙醛排放源强，预测结果见表4及表5。图2显示了微风情况下污染物浓度分布随时间的变化。
由表4、5可知，微风情况下，扩散条件较好时，下风向900m以内，将超过居住区最高允许排放浓度0.01mg/m3。若扩散条件较差（E-F类），则下风向7000m以内，可超过居住区最高允许浓度；100m以内，甚至超过GBZ2-2002《工作场所有害因素职业接触限值》中的乙醛最高浓度45mg/m3。
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
*每一个网格代表50×50m2，浓度单位: mg/m3
图2
发生乙醛泄漏事故时，小风常规条件下(D类稳定度、u=0.8m/s)的浓度随下风距离的分布变化示意图
静风情况下，乙醛泄漏带来的污染更重，影响范围更大。即使是A-B类扩散条件，乙醛也会在方圆100m以内超过GBZ2-2002《工作场所有害因素职业接触限值》中规定的最高允许浓度45mg/m3，若扩散条件较差（E-F类），则超过职业接触限值浓度的范围可扩展至方圆 550m的范围内。
若发生泄漏性事故，在所考虑的源强条件下，交通干道北侧、厂区及规划中应搬迁的居民点都将受到严重污染，最严重的条件下，超过居住区最高允许浓度的持续时间可达到11h左右。
3 风险减缓及应急措施
3.1 事故原因分析
采用事故树分析方法，分析导致甲醛、乙醛贮存设备发生泄漏事故的原因（此处统称“设备泄漏事故”），以便有针对性地采取措施，将环境风险发生的可能性和危害性降低到尽可能的程度。
 |
图3
设备泄漏事故树
泄漏事故树见图3。可以看出，“顶上事件”
设备泄漏的发生，必须两个“中间事件”即设备故障、管理问题同时发生时才可能实现。以此典型风险事故树类推亦说明，工程建设项目风险事故（地震等不可抗力因素除外）的发生都是由于装置本身不安全及安全管理不到位所造成的，因此拟建工程的风险减缓措施亦应从此两个方面着手。
3.2 减缓及应急措施
为防止各类污染事故情况的发生，在项目的建设和运营期内，应采取以下防治措施：
（1）加强乙醛、甲酸和氢氧化钠运输车辆的管理，严格遵守危险品运输管理规定，避免运输过程事故的发生。一旦发生此类事故，应采取防范措施避免对水环境产生污染，并迅速通知有关部门和河流下游各取水点，防止污染事故造成饮用水中毒事件。
（2）为避免甲醛、乙醛因贮罐破损造成环境污染，在甲醛和乙醛的贮存区，必须分别设置贮罐围堰或收集管道，围堰或管道的容量不得小于原料的最大贮量。一旦发生事故，甲醛和乙醛等滞留在围堰内，可避免对水体的污染。
（3）甲醛、乙醛等物质保管和使用部门，应建立严格的管理规章和制度，原料装卸和使用过程中，必须有专人负责管理，尤其是乙醛装卸时，全过程应有人在现场监督，一旦发生事故，立即采取防范措施。
（4）乙醛在贮存过程中，必须采取密闭及加入惰性气体保护措施。
（5）为防止生产过程中原料的泄漏，对原料输送管道和泵等，进行定期检查，避免泄漏事故对环境的污染。
（6）发现物料贮存及输送容器、设备发生泄漏等异常情况时，岗位操作人员应及时向当班班长及调度汇报。相关负责人到场前由当班班长或岗位主操组成临时指挥组。相关负责人到场后，由车间、职能部门、公司主管领导组成抢险指挥组，指挥抢险救援工作，视情况需要及时向消防部门救援。
（7）一旦发生乙醛和甲醛泄漏事故，应迅速进行隔离，严格限制人员进入隔离区；应急处理人员应配戴自给正压式呼吸器，穿消防防护服，不得穿化纤类服装、铁钉鞋等，以防止静电及火花产生燃爆。
（8）发生事故时，应对周围道路交通进行管制，周围30m以内严禁各种动火作业，严禁在场人员开通手机。
（9）事故发生后，如小量泄漏，用沙土或其它不燃材料吸附或吸收，也可经水稀释后进入污水处理厂，经处理后排放；当大量泄漏时，应关闭防火墙排污阀，防止物料蔓延扩散。尽力用木楔、滤布等堵住漏点，减少泄漏量，同时立即打开消防箱，将消防水带枪接好，用大量水喷淋泄漏部位，稀释甲醛、乙醛浓度，以防达到爆炸极限，并视防火墙内稀甲醛、乙醛浓度，通过排污阀排至排污沟。严防物料从防火墙壁漫出。并及时告知附近相关单位，防止污染水进入生活、农业用水系统内。
启动防爆泵将泄漏贮槽内剩余物料尽快转至其它完好的容器内。
（10）发生火灾后，开槽区环形灭火蒸汽灭火，并将备用砂子灭火及吸收泄漏物料，并用水喷淋周围贮槽降温。
4 结语
环境风险评价是环评工作的一个新领域，在国内还处于起步阶段。化工建设项目环境风险评价章节一般应包括风险识别、风险预测及评价、风险减缓及应急处理措施等内容。其中风险识别及污染影响预测评价是进行风险评价的难点。化工项目由于有毒有害、易燃易爆原材料的多样性和生产工艺、设备的复杂性，存在多种潜在事故，环境风险评价应作为此类项目环境影响评价的重要专题。
参考文献：
1
国家环境保护总局监督管理司。中国环境影响评价培训教材。北京：化学工业出版社，2000。467
2
周国泰主编。危险化学品安全技术全书。北京：化学工业出版社，1997。1735
3 HJ/T2.3-93
环境影响评价技术导则·地面水环境
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