苯泄漏的职业健康危害环境风险研究

苯泄漏的职业健康危害环境风险研究
邵辉;董国江;段国宁
【摘要】通过ALOHA软件,对某市新北区重大危险源企业的苯罐泄漏事故场景进行模拟分析.根据苯的暴露剂量临界值,确定苯罐泄漏影响的死亡区、重伤区和轻伤区,同时得到最大警戒距离.根据各代表点的暴露剂量,得到各点的个人风险值,并通过Surfer软件绘制风险等值线.通过模拟分析,得到环境风险的程度,为企业应急救援决策以及政府部门的规划布局提供了理论依据和技术支持.
【期刊名称】《常州大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2013(025)002
【总页数】4页(P34-37)
【关键词】苯罐泄漏;扩散;ALOHA模拟;环境风险;个人健康
【作者】邵辉;董国江;段国宁
【作者单位】常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164;常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164【正文语种】中文
【中图分类】X913.4
在我国，危险化学品从业单位数量极其重大，特别是在化工园区内最为聚集。

这类企业主要从事危险化学品的生产、加工、储存及运输，因危险化学品种类繁多、特性各异，给企业安全管理和政府部门的统筹规划带来了很大的挑战。

危险化学品事故，不仅造成了巨大了经济与财产损失，还对职业健康和环境危害造成了极其严重
的影响，因此备受企业和政府部门的关注。

如 2006年11月15日，四川泸州川
南电厂工程施工单位在污水设施尚未建成的情况下，开始燃油系统安装调试，造成16.945吨柴油泄漏混入冷却水管道并排入长江，导致泸州市城区停水，并进入重
庆境内形成跨界污染；2010年7月16日，大连新港输油管道发生爆炸，不但造
成巨大的直接经济损失，还导致原油大量泄漏，致使约 430 平方公里海域受到污
染 [1-2]。

研究针对某市新北区化工园区重大危险源企业的苯罐撞击之后泄漏扩散进行模拟分析，通过ALOHA模拟分析得到苯罐泄漏影响区域的死亡区、重伤区和轻伤区的
分布情况，并通过Surfer软件绘制苯罐泄漏影响区域的个人风险等值线。

1.1 ALOHA软件
有害气体区域定位软件(ALOHA)是美国环境保护署、美国海洋和大气管理局专门
为化学品泄漏事故应急人员、规划和培训人员共同开发设计的计算机辅助突发事件操作管理(CAMEO)软件中的一个事故后果模拟程序。

它包括一个近1 000种常用化学品的数据库，综合考虑了事故发生的时间、地点、气象状况和泄漏源等对事故后果的影响。

目前，ALOHA软件广泛应用于应急救援、土地规划、风险预测等领域。

1.2 事故场景分析
研究的企业涉及生产、储存危险化学品达30余种，集中了危险化学品的生产、经营、使用、储存和运输等高危作业环节。

大部分危险化学品具有有毒、易挥发性、易燃易爆等特性，一旦发生泄漏事故，如未立即采取应急救援方案，极易发生中毒、火灾爆炸等重大事故，甚至会发生连锁事故，后果不堪设想。

研究选取该企业中具有代表性的属于重大危险源的苯罐进行模拟分析。

假设苯储罐受撞击导致破裂，泄漏口设为一个10cm×3cm的矩形缺口，泄漏时间为1h。

在ALOHA中设置地点、化学物质、气象条件、储罐大小、泄漏口位置等参数见表
1[3-4]。

1.3 模拟结果分析
对于毒物扩散事故，事故影响区域的划分主要依据是毒物在大气中扩散的浓度。

由于国内尚未见以苯对人身伤害程度为准则的相关标准，而美国在此领域研究较为成熟且已颁布关规定和标准。

研究以IDLH、ERPG-2和ERPG-1为3个关注水平，对应分别作为死亡区、重伤区和轻伤区的限值，具体定义见表1。

IDLH的含义是接触后就对人身健康或生命产生严重危害的浓度； ERPG-2的含义是人员在有毒气体环境中暴露1h，人体不会产生严重伤害或不可恢复性影响的毒
物最大浓度； ERPG-1值的含义是人员在有毒气体环境中暴露1h，人体不会产生任何症状的毒物最大浓度。

所有参数设定之后，通过ALOHA软件模拟的结果如
图1所示。

由图1可见：
(1)当扩散后的质量浓度大于1 741mg/m3属于死亡区，长期待在此区域可能造成死亡，对应图1的红色区域，得到最大警戒距离为257m。

(2)当扩散后的质量浓度大于522mg/m3属于重伤区，长期待在此区域可能造成
严重伤害或不可恢复性影响，对应图1的橙色区域，得到最大警戒距离为549m。

(3)当扩散后的质量浓度大于174mg/m3属于轻伤区，长期待在此区域可能造成
轻伤，对应图1的黄色区域，得到最大警戒距离为1 100m[5]。

图1的模拟结果不能直观地反映泄漏扩散的区域情况。

研究将ALOHA软件与Google Earth相结合，使苯罐泄漏后的影响区域在地图上显现出来，不仅形象而
且直观，而且方便企业的安全管理和政府部门的监管，实现模拟结果的可视化。

可视化后的影响区域图如图2所示。

2.1 个人风险值计算
个人风险指在危险设施附近的一个人在没有任何保护的情况下，一年中可能死于该
设施潜在事故的可能性。

个人风险只表示某一位置的风险水平，而与人的存在与否无关。

事故影响的严重程度通常随着与危险设施距离的增大而降低，所以个人风险值随着与危险源距离的增加而减小。

对于单一暴露来说，概率函数法是最常使用的方法，它将剂量反应曲线转变为一条等效的直线。

概率变量Y(%)和个体致死概率的关系可以用式(1)表示：
式中，v-个体致死概率；Y-概率变量，是一个中间变量，无实际意义；u-积分变量。

概率变量Y服从正态分布，其均值为5，标准差为1。

当概率变量已知时，根据上式就可以计算得到个体致死概率v。

其中概率变量Y与伤害因子有关，伤害因子是致伤因素强度的量度。

伤害因子用剂量V表示，概率变量可用式(2)计算[6]：
根据事故场景与泄漏物质，得到苯扩散的概率函数如式(3)所示。

式中，ρ-影响区域内位置(x,y)处的苯蒸气质量浓度(mg/m3)；t-暴露时间(min)。

把影响区域内的各点的暴露剂量值代入式(2)，可以得到各点对应的概率变量Y，
部分点对应的Y值和质量浓度的计算值见表2。

把各点对应的概率变量Y代入式(1)，可以得到事故影响区域内各点(x,y)处的个体
致死概率v(x,y)，部分点对应的个体致死概率v的计算值见表3。

据统计，该市每年中毒事故发生概率约为0.074 2，研究仅用该市重大危险源企业104家作为参考数据进行估算，忽略企业规模、生产工艺和管理水平的差异，得
到该企业发生中毒事故的概率估计值7.13×10-4，将其和各点(x,y)处的个体致死
概率(x,y)代入式(4)，可得苯罐泄漏事故影响区域内点(x,y)处的个人风险值IR(x,y)。

式中，IR(x,y)-位置(x,y)处的个人风险值；f-发生中毒事故概率； v(x,y)-在(x,y)处
的个体致死概率。

部分点对应的个人风险值的计算值见表4。

2.2 绘制风险等值线
通过计算可得到各点对应的个人风险值，但不能直观地表达个人风险值的大小及分布情况。

研究运用Surfer软件绘制风险等值线，如图3所示[7]。

由图3可以清晰地看到个人风险值的大小及分布情况。

如果将1×10-4作为化工园区个人最大可接受风险水平，以此值作为临界值，可划出图3中黑框线所围区域，在此区域内为不可接受风险区域，此区域外为可接受风险区域。

所以，当苯发生泄漏时，大家要往与风向垂直的两边或者往上风向跑比较安全。

在研究中，距泄漏点与风向垂直方向200m以外为安全区域、泄漏点上风向20m外为安全区域，故最好往上风向撤离。

(1)通过模拟分析可看出，苯泄漏的影响区域可划分为死亡区、重伤区和轻伤区，当事故发生时，尽量要往轻伤区撤离，避免不必要的损伤。

(2)根据苯泄漏影响区域各点的浓度，经过计算可以得到各点的个人风险值，根据个人风险等值线图，需往个人风险值低的区域撤离。

(3)研究对苯泄漏事故进行了分析，得到影响区域的浓度分布图和个人风险等值线图，但当企业不同危险源同时发生事故，不同事故场景相互影响，情况比较复杂，还需深入研究。

【相关文献】
[1]贾伟，朱建新，高增梁，等.区域定量风险评价方法及其在化工园区中的运用[J].中国安全科学学报，2009，19(5): 140-146.
[2] 吴宗之，多英全，魏利军，等.区域定量风险评价方法及其在城市重大危险源安全规划中的应用[J].中国工程科学，2006，8(4): 46-49.
[3] 孙启悦，修光利，张大年.CAMEO在突发性环境污染事故应急中的应用[J].安全与环境学报，2008，8(3): 145-149.
[4] Thoman D C, O′Kula K R, Laul J C, et al. Comparison of ALO HA and EPI code for safety analysis applications[J]. Journal of Chemical Health and Safety,2006,13(6):20-33.
[5] 孔大令.基于ALOHA软件快速模拟液氨泄漏警戒范围[J].火灾科学与技术，2011，30(1): 68-70.
[6] 刘茂.事故风险分析理论与方法[M].北京：北京大学出版社，2011.
[7] 王喜荣.Surfer软件绘鸡西区域气象要素图[J].电脑知识与技术，2010，6(26): 7291-7292.。