徐靜 壽幼平

摘要：以10%管徑泄漏作為碼頭散裝液體化學(xué)品泄漏的典型事故，采用流體力學(xué)的柏努利方程和質(zhì)量蒸發(fā)速度計(jì)算了常見8種化學(xué)品的泄漏速度及蒸發(fā)速度，對(duì)蒸發(fā)速率和毒性終點(diǎn)濃度進(jìn)行了比較，采用SLAB模型分析了典型事故情況下化學(xué)品泄漏的大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知：10%管徑泄漏事故情景下的大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是可接受的。

關(guān)鍵詞：液體化學(xué)品;泄漏;SLAB;大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

中圖分類號(hào)：X928 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2019）18-0138-03

1引言

據(jù)資料報(bào)道，在95個(gè)國(guó)家所登記的化學(xué)事故中，發(fā)生過突發(fā)性泄漏的常見化學(xué)品按其形態(tài)分析：液體47.8%，液化氣27.6%，氣體18.8%，固體8.2%;從事故來源看：運(yùn)輸34.2%，碰撞事故26.8%，人為因素22.8%，外部因素（地震、雷擊等）16.2%。從上述數(shù)據(jù)看出，液體化學(xué)品所導(dǎo)致的事故比例是最高的。

《國(guó)際散裝運(yùn)輸危險(xiǎn)化學(xué)品船舶構(gòu)造和設(shè)備規(guī)則》中定義：散裝液體化學(xué)品是指溫度為37.8℃時(shí)，其蒸氣絕對(duì)壓力不超過0.28MPa的液體危險(xiǎn)化學(xué)品。液體化學(xué)品的理化性質(zhì)主要包括易燃性、毒害性、腐蝕性、反應(yīng)性。其中，毒害性包括直接接觸毒害性和間接接觸毒害性。在裝卸作業(yè)過程中，液體化學(xué)品泄漏時(shí)，人群會(huì)避開液體化學(xué)品，因此，液體化學(xué)品對(duì)人體健康的影響主要體現(xiàn)在間接毒害性上，即液體化學(xué)品泄漏后揮發(fā)到空氣中后對(duì)人群健康的影響。對(duì)人群健康毒害作用的大小主要由液體化學(xué)品自身的揮發(fā)性以及毒性兩個(gè)因素決定。

根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則（HJl69-2018）》，液體化學(xué)品對(duì)人群健康的影響主要通過大氣毒性終點(diǎn)濃度的大小來反應(yīng)。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的事故統(tǒng)計(jì)資料，10%管徑泄漏為碼頭面最常發(fā)生的事故。目前，國(guó)內(nèi)的液體散化碼頭均需建設(shè)圍坎，在裝卸區(qū)設(shè)置集液池，對(duì)裝卸作業(yè)泄漏的物質(zhì)進(jìn)行收集。

本次研究以DN200管徑管道10%孔徑泄漏作為典型風(fēng)險(xiǎn)事故，選取了苯乙烯、苯、甲基丙烯酸甲酯、二甲基甲酰胺、醋酸、苯酚、三氯甲烷、環(huán)氧丙烷8種常見的液體化學(xué)品作為典型物質(zhì)，用于分析散裝液體化學(xué)品管線泄漏對(duì)大氣環(huán)境的影響。

2源項(xiàng)識(shí)別

碼頭裝卸的化學(xué)品的管徑為以DN200居多，本次研究以該管徑作為案例進(jìn)行研究，根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則（HJl69-2018）》，最大可能事故為10%孔徑泄漏工況。

裝卸管線的陸域最大泄漏速度可用流體力學(xué)的柏努利方程計(jì)算，其泄漏速度采用下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

考慮在裝卸作業(yè)過程中的管道斷開造成泄漏，一般情況下5min之內(nèi)即可關(guān)閉閥門，10min內(nèi)停止泄漏。在裝卸過程中發(fā)生泄漏事故，由于在碼頭設(shè)置了一定的混凝土地面以及必要的圍堰，當(dāng)裝船管線不會(huì)馬上流人事故水池。在風(fēng)力蒸發(fā)作用下，會(huì)揮發(fā)至大氣中，產(chǎn)生大氣環(huán)境影響。綜合考慮物料的理化性質(zhì)、揮發(fā)性、毒性有害性，假設(shè)發(fā)生泄漏事故后，可在10min內(nèi)停止泄漏，根據(jù)裝卸貨種的理化性質(zhì)以及毒理性質(zhì)，混凝土地面的最小液面厚度是0.005m。

根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》，泄漏液體的蒸發(fā)分為閃蒸蒸發(fā)、熱量蒸發(fā)和質(zhì)量蒸發(fā)3種，其蒸發(fā)總量為這3種蒸發(fā)之和。本工程貨種不涉及低溫儲(chǔ)存，涉及到的蒸發(fā)為質(zhì)量蒸發(fā)。質(zhì)量蒸發(fā)速度Q。按下式計(jì)算：

最不利氣象條件為F穩(wěn)定度，1.5m/s風(fēng)速、溫度25℃，相對(duì)濕度50%。據(jù)此計(jì)算，各物質(zhì)的蒸發(fā)量列于表1中。結(jié)合蒸發(fā)速度的計(jì)算公式及結(jié)果，本研究認(rèn)為影響蒸發(fā)速度最大的因素為液體和飽和蒸氣壓以及液池半徑。

毒性終點(diǎn)濃度-2為人員短期暴露出現(xiàn)健康影響的大氣污染物濃度，毒性終點(diǎn)濃度-1為人員短期暴露出現(xiàn)死亡的大氣污染物濃度，根據(jù)危險(xiǎn)物質(zhì)的蒸發(fā)速度與大氣毒性終點(diǎn)濃度值的比值列于表2中，根據(jù)表2，本次研究以環(huán)氧丙烷為代表因子進(jìn)行大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)。

3影響分析

3.1預(yù)測(cè)因子

本次研究陸域泄漏的預(yù)測(cè)因子為環(huán)氧丙烷，預(yù)測(cè)網(wǎng)格間距為100m。

3.2預(yù)測(cè)氣象條件

根據(jù)HJl69-2018，二級(jí)評(píng)價(jià)的最不利氣象條件取F類穩(wěn)定度、1.5m/s風(fēng)速、溫度25℃，相對(duì)濕度50%，介于陽(yáng)光島綜合服務(wù)中心位于本工程北側(cè)，不利風(fēng)向取為S。

3.3預(yù)測(cè)模型

根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 169-2018）附錄G中的公式進(jìn)行計(jì)算，本工程環(huán)氧丙烷為重質(zhì)氣體，本次評(píng)價(jià)采用SLAB煙團(tuán)擴(kuò)散模式進(jìn)行計(jì)算。

3.4影響結(jié)果

對(duì)泄漏環(huán)氧丙烷污染范圍及危害程度進(jìn)行模擬計(jì)算，預(yù)測(cè)結(jié)果見表3。

從預(yù)測(cè)結(jié)果分析可以看出：當(dāng)環(huán)氧丙烷管線發(fā)生泄漏時(shí)，在最不利氣象條件下，軸線最大濃度為351mg/m³，可以滿足環(huán)氧丙烷毒性終點(diǎn)濃度-1（2100mg/m³）和毒性終點(diǎn)濃度一2（690mg/m³）的要求，沒有出現(xiàn)超標(biāo)面積。

由于泄漏時(shí)間持續(xù)較短，本次評(píng)價(jià)認(rèn)為化學(xué)品泄漏對(duì)大氣環(huán)境的影響是可接受的。

4結(jié)語(yǔ)

本文就流體力學(xué)的柏努利方程和質(zhì)量蒸發(fā)速度的計(jì)算方法估算了液化化學(xué)品泄漏后揮發(fā)生環(huán)境空氣中的蒸發(fā)速度，根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》中的不利情景，采用SLAB模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，具體結(jié)論如下。

（1）液體化學(xué)品的泄漏速度主要取決于泄漏口面積，而蒸發(fā)速度主要取決于液體的飽和蒸汽壓及液池面積，因此，碼頭作業(yè)區(qū)設(shè)置合理的圍坎、減少液池面積，可以有效的減少化學(xué)品泄漏的蒸發(fā)量。

（2）液體化學(xué)品泄漏對(duì)于環(huán)境的毒害程度，受蒸發(fā)速度和毒性終點(diǎn)濃度的共同影響。

（3）本文選取了苯乙烯、苯、甲基丙烯酸甲酯、二甲基甲酰胺、醋酸、苯酚、三氯甲烷、環(huán)氧丙烷8種化學(xué)品10%管徑泄漏作為典型事故進(jìn)行了分析，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果可知，液體化學(xué)品10%管徑泄漏對(duì)大氣環(huán)境的影響是可接受的。