楊明友

（貴州省公安消防總隊(duì)黔南州消防支隊(duì)都勻大隊(duì)，貴州 都勻 558000）

1 概述

隨著當(dāng)代化學(xué)工業(yè)的迅猛發(fā)展，危險(xiǎn)化學(xué)品在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛，從而導(dǎo)致危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故的頻繁發(fā)生。2004年，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理通過調(diào)查研究統(tǒng)計(jì)出，目前，我國有3829種危險(xiǎn)化學(xué)品，在危險(xiǎn)化學(xué)品種包括335中劇毒品。正如我們所知道的，危險(xiǎn)化學(xué)品的危險(xiǎn)性是多方面的，不僅僅表現(xiàn)在使用上，在危險(xiǎn)化學(xué)品的包裝、儲存、運(yùn)輸、使用以及廢棄處置等環(huán)節(jié)也存在高度的危險(xiǎn)性。為減少化學(xué)泄漏事故所造成的危害和損失，必須迅速、及時(shí)、準(zhǔn)確地對事故進(jìn)行模擬分析，確定毒物的擴(kuò)散范圍，及時(shí)制定對策，縮短應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間，切實(shí)保護(hù)人員財(cái)產(chǎn)和環(huán)境安全。

2 危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故模擬實(shí)例分析

為了便于分析和研究，我們在對SLAB View軟件進(jìn)行實(shí)例模擬研究時(shí)主要以京滬高速江蘇淮安段氯氣泄漏事故為例展開。

2.1 案例基本情況

2 005年3月29日，1輛載有40.44噸液氯的槽罐車由北向南行駛，在行駛過程中，因左前胎爆胎撞斷隔離帶至逆向車道，車頭與罐體發(fā)生脫離，罐體側(cè)翻，一起重大交通事故發(fā)生在京滬高速江蘇淮安段103km處。發(fā)生側(cè)翻的槽罐車一輛載有液化氣鋼瓶的卡車撞斷液氯槽罐進(jìn)、出料口閥門，導(dǎo)致肇事車輛槽罐內(nèi)大量液氯泄漏。此案件涉及范圍較廣，經(jīng)濟(jì)損失較為嚴(yán)重，并對周圍居民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了一定的影響。單單是消防官兵及時(shí)疏散的群眾就達(dá)3000余人，搶救中毒遇險(xiǎn)群眾84人。

2.2 相關(guān)參數(shù)描述

2.2.1 天氣情況

本次重大的交通事故發(fā)生當(dāng)天：偏東到東南風(fēng)，風(fēng)力3級，風(fēng)速3.8m/s，晴到多云，氣溫12℃；30日晴，東南到南風(fēng)，風(fēng)力1到2級，風(fēng)速0.8～3.2m/s，氣溫6～20℃；31日晴，南到東南風(fēng)，風(fēng)力1到2級，風(fēng)速0.8～3.2m/s，氣溫6～21℃。

2.2.2 氯氣理化性質(zhì)

氯氣，分子式Cl2，分子量70.91，溶解度＜1%，其化學(xué)性質(zhì)活潑幾乎可與各種元素直接化合，常溫下為黃綠色有強(qiáng)刺激性臭味的氣體。

2.2.3 事故泄漏源的類型

排放化學(xué)有毒物質(zhì)進(jìn)入大氣的源稱為擴(kuò)散源，它是化學(xué)毒物釋放到地面上、水域中或大氣里的一種最初的形態(tài)。擴(kuò)散源主要包括連續(xù)性泄漏源和瞬時(shí)性泄漏源兩種，這主要是根據(jù)化學(xué)毒物的排放方式來區(qū)分的，一般情況下，事故泄漏源的分類與觀察者與泄漏源的距離（我們用X來表示）、泄露的持續(xù)時(shí)間（我們用T0表示）、環(huán)境風(fēng)速（我們用V來表示）存在一定的相關(guān)性，具體的泄漏源的分類是依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)的：對于瞬時(shí)泄漏來說，VT0/x≤0.6；而對于連續(xù)泄漏來說， VT0/x≥2.5。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，我們結(jié)合事故發(fā)生時(shí)的具體情況我們得知，觀察者離源的距離為500m，事故開始發(fā)生泄漏的時(shí)間為18時(shí)50分，堵漏小組實(shí)施堵漏成功是21時(shí)40分，持續(xù)泄漏時(shí)間為2小時(shí)50分鐘，即10200s，事故發(fā)生時(shí)的風(fēng)速為3.8m/s。根據(jù)公式我們計(jì)算可得VT0/x=3.8×10200/500≥2.5

因此，從事故發(fā)生到堵漏成功，泄漏為連續(xù)性泄漏。

2.2.4 事故源強(qiáng)

所謂事故源強(qiáng)指的單位時(shí)間排放有毒物質(zhì)的質(zhì)量，他用來表示擴(kuò)散源排放有毒物質(zhì)的強(qiáng)度和速率，事故源強(qiáng)的單位一般是kg/h或g/s。源強(qiáng)一般用q來表示，它與泄漏量（我們用m來表示）和事故持續(xù)泄漏時(shí)間（我們用t來表示）有關(guān)，通過以上分析我們根據(jù)源強(qiáng)公式q=m/t，求得源強(qiáng)：q=m/t=10000000/10200=980.4（g/s）。

2.2.5 事故現(xiàn)場大氣穩(wěn)定度

圖1 擴(kuò)散濃度分布示意圖

圖2 濃度隨下風(fēng)距離的變化的關(guān)系

事故現(xiàn)場的大氣穩(wěn)定度也是我們應(yīng)該考慮的參數(shù)。通過以上介紹我們得知事故發(fā)生時(shí)的風(fēng)速為3.8m/s，多云天氣下太陽高度是小于15度的。我們根據(jù)帕斯奎爾判據(jù)，根據(jù)平原地區(qū)農(nóng)村D、E、F級則需向不穩(wěn)定方向提半級，最終確定穩(wěn)定度“C～D”級。由太陽輻射等級和地面風(fēng)速查附表A-2確定穩(wěn)定度的級別為D級。根據(jù)太 陽高度角和云量按附表A-1確定太陽輻射等級為-1級。

2.3 SLAB模型的模擬應(yīng)用

2.3.1 輸入?yún)?shù)確定

運(yùn)行SLAB View軟件必須在Input Options對話框中輸入一些參數(shù)，現(xiàn)根據(jù)事故特征，對運(yùn)行SLAB模型所需要的參數(shù)進(jìn)行描述和匯總。

（1）地面粗糙度（我們用ZO表示）：因?yàn)榇舜问鹿实陌l(fā)生地勢平原野外，根據(jù)SLAB View軟件提供的數(shù)據(jù)我們知道此次事故發(fā)生時(shí)的地面粗糙度為0.001。

（2）濃度平均時(shí)間（我們用TAV來表示）：為了增強(qiáng)STEL（短期釋放限制）濃度與模型預(yù)測濃度的匹配度，濃度平均時(shí)間需要我們來進(jìn)行指定，一般情況下濃度平均時(shí)間為900s。

表1 SLAB參數(shù)

表2 SLAB View模擬危害縱深結(jié)果

表3 事故發(fā)生時(shí)空氣中氯的監(jiān)測結(jié)果 mg/m3

表4 模型模擬結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測結(jié)果對比

（3）泄漏質(zhì)量（我們用QTIS來表示）：此次事故中的泄露質(zhì)量為10t。

（4）污染源面積（我們用AR來表示）：通過相關(guān)資料我們得知，發(fā)生事故的槽罐車上存在兩處破裂，半徑大約為5cm，由公式可得AR為0.0157m2

（5）污染源特征：在此次事故中，SLAB View化學(xué)數(shù)據(jù)庫提供了氯氣的污染特征。

（6）排放類型：水平噴射排放（也就是我們平時(shí)所說的Horizontal Jet Release）。

結(jié)合上文，對SLAB View軟件運(yùn)行要求的參數(shù)匯總?cè)绫?。

2.3.2 事故模擬

按上文輸入?yún)?shù)，點(diǎn)擊Run，軟件將自動生成擴(kuò)散區(qū)域。模擬結(jié)果如圖1～2所示。

圖2為氯氣擴(kuò)散濃度與下風(fēng)距離的關(guān)系圖。從圖2可以看出，氯氣濃度隨下風(fēng)向距離的增大而減小，且在前1000m范圍內(nèi)其下降的幅度較為明顯。在事故下風(fēng)向300m處，SLAB模型的模擬濃度為30mg/m3，事故下風(fēng)向600m處，SLAB模型的模擬濃度為8 mg/m3，事故下風(fēng)向1000m，SLAB模型的模擬濃度為5mg/m3，在事故下風(fēng)向1500m處，SLAB模型的模擬濃度為2mg/m3。

2.3.3 危害縱深范圍確定

有毒氣體對人的毒害作用與個(gè)體對毒氣的敏感性、個(gè)體與氣體的接觸時(shí)間、有毒氣體的濃度值及有關(guān)。在危害縱深范圍確定過程中，確定能夠?qū)ι斐赏{的最低濃度標(biāo)準(zhǔn)是劃定危害區(qū)域過程中最為重要的工作。對于濃度的定義，我們通常采用ERPG（即美國應(yīng)急行動指南）來進(jìn)行，在此濃度標(biāo)準(zhǔn)下，暴露60min時(shí)人不受影響。根據(jù)對人體影響的大小程度不同，指南對氯氣分別規(guī)定了58×10-3g/m（即 ERPG-3）、9×10-3g/m3（即ERPG-2）、3×10-3g/m3（即ERPG-1）三種濃度。在濃度為58×10-3g/m3的情況下對人有嚴(yán)重的、持久的危害，甚至?xí)绊懙饺说纳挠绊憽Ｔ跐舛葹?×10-3g/m3的情況下，將會影響到人體的某些器官；在濃度為3×10-3g/m3的情況下，對人體的影響是較為短暫的。根據(jù)上述分級，本文將三種濃度的等濃度線作為劃分重度、中度輕度危害區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)圖3.1可以求得不同濃度下氯氣在下風(fēng)軸線上的危害距離，若以ERPG-1、ERPG-2、ERPG-3為標(biāo)準(zhǔn)，便可求得不同危害區(qū)域的危害縱深，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

2.4 SLAB View模擬結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測結(jié)果的對比

事故發(fā)生后，淮安市環(huán)保局立即組織事故處理小組，奔赴事故發(fā)生地進(jìn)行實(shí)地調(diào)查研究，調(diào)查內(nèi)容主要包括生態(tài)環(huán)境影響、水體、和周圍大氣。監(jiān)測事故現(xiàn)場空氣中氯氣質(zhì)量濃度，監(jiān)測點(diǎn)位分別為：事故地點(diǎn)下風(fēng)向1000m、事故地點(diǎn)下風(fēng)向600m、事故地點(diǎn)下風(fēng)向300m。實(shí)際監(jiān)測結(jié)果如表3所示。

通過對比圖2與表3，可得出在事故下風(fēng)向1000m，SLAB View軟件的模擬濃度5mg/m3，實(shí)際監(jiān)測的為0.8mg/m3。在事故下風(fēng)向600m，SLAB View軟件的模擬濃度8mg/m3，實(shí)際監(jiān)測結(jié)果為2.1mg/m3；在事故下風(fēng)向300m，SLAB View軟件的模擬濃度30mg/m3，實(shí)際監(jiān)測的為5.5mg/m3；

根據(jù)ERPG判斷標(biāo)準(zhǔn)，事故現(xiàn)場實(shí)際的輕度危險(xiǎn)區(qū)域在600m范圍內(nèi)。結(jié)合表1，可得出實(shí)際監(jiān)測與模擬結(jié)果的危害縱深范圍比較，如表4所示。

根據(jù)ERPG判斷標(biāo)準(zhǔn)，從表4可得，事故現(xiàn)場實(shí)際監(jiān)測的輕度危險(xiǎn)區(qū)域在600m范圍內(nèi)，而SLAB View軟件劃分的輕度危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)?163.5m。通過對比可看出，SLAB View軟件的模擬結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測結(jié)果較為符合，考慮到理論固有的缺陷和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的測量誤差，SLAB View軟件具有較好的實(shí)用性。

結(jié)語

通過對SLAB View大氣污染擴(kuò)散軟件對化學(xué)泄漏事故實(shí)例進(jìn)行模擬應(yīng)用分析，可以定量地確定其被困人員疏散區(qū)域，對于指導(dǎo)事故單位、非救援單位等進(jìn)行合理處置事故具有較強(qiáng)的操作性；通過軟件預(yù)測消防救援人員的滅火救援作戰(zhàn)區(qū)域，可以合理指導(dǎo)消防部隊(duì)救援人員合理進(jìn)行人員防護(hù)，有效地進(jìn)行泄漏事故應(yīng)急救援提供科學(xué)指導(dǎo)，同時(shí)該軟件也可輔助相關(guān)救援單位進(jìn)行泄漏事故處置的模擬訓(xùn)練。

[1]張江華，趙來軍.危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏擴(kuò)散研究探討[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2007，3（01）：9-11.

[2]蔡繼紅，尤小娟.液氯意外泄漏的應(yīng)急監(jiān)測[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2007（02）：70-73.