程碩,陽富強
(福州大學 環(huán)境與安全工程學院,福建 福州 350116)
化工行業(yè)是我國國民經(jīng)濟的基礎和支柱產(chǎn)業(yè),據(jù)相關資料[1]顯示,截至2020年末,我國化工企業(yè)數(shù)量多達22 973家,全年總利潤達4 279.2億元。隨著我國化工行業(yè)快速發(fā)展,危化品事故也層出不窮。因此,黨和國家高度重視?;钒踩a(chǎn)工作,作出一系列針對危化品安全風險防控的決策部署[2]。
危化品事故因其發(fā)生頻繁、后果嚴重等特點已成為安全生產(chǎn)領域的一個重要問題,我國眾多學者對此進行了不同方面的研究。例如曹建等[3]研究不同類別?;泛凸返燃墝本仍臅r的影響;廖嬋娟等[4]以?;沸孤┦鹿蕿橹黧w,統(tǒng)計分析2 636起事故的特點和規(guī)律,并提出預防對策;韋婷艷等[5]統(tǒng)計分析?;肥鹿手休^大以上事故,得出事故數(shù)量與傷亡人數(shù)呈正相關等結論。當前研究多是側重某一事故類型進行統(tǒng)計分析,而對整體?;肥鹿是闆r的統(tǒng)計存在諸如時間跨度較小、或是事故數(shù)據(jù)樣本較少、統(tǒng)計時間較早等不足之處,并且很少探究事故類型與不同季節(jié)的關聯(lián)性。
我國于2011年先后發(fā)布了《危險化學品安全管理條例》等法規(guī),使?;钒踩芾砉ぷ鬟M入了新時期。為研究新時期下我國?;肥鹿实母鞣矫嫣攸c以及補充當前研究中的不足,本文以化學品事故信息網(wǎng)公開的事故數(shù)據(jù)信息為基礎,對2011~2020年間發(fā)生的?;肥鹿蕯?shù)據(jù)樣本進行統(tǒng)計分析,從事故發(fā)生的時間、地域等角度出發(fā)分析其存在的特點和規(guī)律,并運用灰色關聯(lián)分析法研究事故類型與不同季節(jié)間的相關性,為針對性地開展?;钒踩芾砉ぷ魈峁┮罁?jù)。
由圖1可知,2011~2020年共發(fā)生危化品事故 14 087 起,總體趨勢為先增加后減小,基本符合安全庫茲涅茨曲線[6]。2011年的事故數(shù)處于最低值,僅為35起。雖然2012年有所增長,但幅度較小,究其原因與當時《危險化學品安全管理條例》剛發(fā)布有關,說明國家相關法律法規(guī)的出臺對減少?;肥鹿势鸬搅岁P鍵作用。十二五計劃后我國石化行業(yè)開始轉型并快速發(fā)展,而當時?;繁O(jiān)管水平和事故預防能力無法與化工行業(yè)的發(fā)展速度相匹配,造成了化工企業(yè)規(guī)模擴大,?;窋?shù)量增多的同時也導致事故頻發(fā)的局面[7]。因此,2012~2015年的事故數(shù)呈快速增長趨勢,于2015年達到峰值。其中,天津港爆炸事故造成的慘重后果,引起全國人民高度關注。2016年是我國十三五規(guī)劃的第1年,黨和國家針對?;返闹卮箫L險采取了一系列防控措施,以期減少事故發(fā)生。因此2016年以后危險化學品事故局面開始好轉,2016~2020年事故數(shù)開始呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢,在2020年回落到1 349起。
圖1 2011~2020年我國危險化學品事故總體情況Fig.1 Overall situation of hazardous chemical accidents in China from 2011 to 2020
由圖2可知,各月份事故發(fā)生數(shù)量具有波動性,平均每月發(fā)生1 173.9起危化品事故。2月份是一整年中發(fā)生事故最少的月份。2~7月份的事故數(shù)量逐月升高,7月份達到峰值1 472起,7~10月份出現(xiàn)回落的局面,10~12月份又開始升高。其中 6~8月份是?;肥鹿实母甙l(fā)月份,約占事故總數(shù)的30.1%。一方面是因為6~8月份是一年中的夏季,平均溫度最高,而危險化學品中大多數(shù)是易燃易爆的物質,高溫易對其產(chǎn)生影響。另一方面,夏季容易使人感到困倦、疲勞,無法集中注意力,在工作中出現(xiàn)操作失誤等不安全行為,導致事故發(fā)生。11~1月份也是危化品事故頻發(fā)的時間段,因為冬季常有雨雪冰凍等惡劣天氣,不僅對化工生產(chǎn)設備、裝置的安全運行造成威脅,也會影響到操作人員的工作狀態(tài)。此外,歲末年初的趕工期、搶進度等情況易造成安全管理滑坡、風險隱患疊加。自然災害頻發(fā)也增加了?;穬Υ婧瓦\輸?shù)碾y度。
圖2 2011~2020年我國危險化學品事故月份分布情況Fig.2 Monthly distribution of hazardous chemical accidents in China from 2011 to 2020
我國在2011~2020年中?;肥鹿实赜蚍植嫉慕y(tǒng)計數(shù)據(jù),總共包含34個地區(qū),其中危化品事故數(shù)量前五的省份依次為江蘇(1 520起)、山東(1 199起)、廣東(1 001起)、浙江(960起)、湖北(814起),約占事故總數(shù)的39%。前四個省份均位于交通和經(jīng)濟發(fā)達的沿海地區(qū),也是我國化工園區(qū)的主要集中地,因此化工產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、數(shù)量多。根據(jù)相關組織對全國化工園區(qū)統(tǒng)計分析得出的 “2021化工園區(qū)競爭力30強”中有22個位于上述四個省份[8]。由于這些省份化工企業(yè)規(guī)模大、生產(chǎn)活動頻繁,導致發(fā)生?;肥鹿实母怕室脖绕渌貐^(qū)高,所以應是?;钒踩芾砉ぷ鏖_展的重點關注地區(qū)。事故發(fā)生數(shù)量最后五位分別是寧夏(119起)、青海(74起)、香港(21起)、西藏(7起)、澳門(3起),約占事故總數(shù)的1.6%。寧夏、青海、西藏地處我國西北部,由于經(jīng)濟和地域條件限制使這些地區(qū)的化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況落后于其他地區(qū),所以分布在這些區(qū)域的化工產(chǎn)業(yè)數(shù)量明顯減少。香港和澳門雖位于我國南方,但是因為土地面積小以及一些政策原因,化工產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模相對較小,事故數(shù)量也處于較低水平。
總體來說,化工產(chǎn)業(yè)的分布以及?;肥鹿拾l(fā)生頻率與該地區(qū)的經(jīng)濟、資源等因素相關。事故多發(fā)于經(jīng)濟發(fā)達、交通便利的地區(qū),尤其是我國的東南沿海城市。而經(jīng)濟、交通條件均相對落后的西北地區(qū)則因化工產(chǎn)業(yè)分布少,事故數(shù)量也隨之減少。
按照我國的生產(chǎn)安全事故等級對這些發(fā)生的危險化學品事故進行分類,得到的結果見圖3。從中可以了解到2011~2020年這10年間的危化品事故中一般事故的數(shù)量最多,所占比例高達97.8%。特別重大事故數(shù)量雖最少,但一經(jīng)發(fā)生,后果將不堪設想,如2019年江蘇響水爆炸事故,2015年天津港爆炸事故和2014年昆山工廠鋁粉塵爆炸事故,這些事故的后果之嚴重、影響之深遠有目共睹。為防止一般事故的發(fā)生或是演變?yōu)楦卮蟮氖鹿?,必須采取有效措施來消除或減少危險化學品在各環(huán)節(jié)中潛在的安全隱患。
圖3 2011~2020年我國危險化學品事故等級分布情況Fig.3 Grade distribution of hazardous chemical accidents in China from 2011 to 2020
?;肥鹿暑愋涂蓺w為火災、爆炸、泄漏、中毒和其他(井噴、放射、灼燙等)。按照這五種事故類型對所收集的數(shù)據(jù)進行分類,得出的結果見圖4。從中可知,火災、爆炸、泄漏、中毒和其他事故的數(shù)量分別約占總數(shù)的21.1%,22.0%,42.6%,12.5%和1.8%。從數(shù)量來說,泄漏事故所占的比例最大,中毒事故所占的比例最少(除其他之外),這與?;返睦砘再|和工藝流程有關。據(jù)相關統(tǒng)計,造成傷亡人數(shù)較高的多為爆炸和中毒事故[9],這兩種事故發(fā)生后破壞性強、擴散速度快,難以給人足夠的反應和逃生時間,也給救援行動造成很大難度。
圖4 2011~2020年我國危險化學品事故類型分布情況Fig.4 Distribution of types of hazardous chemical accidents in China from 2011 to 2020
?;肥鹿拾鍓K可分為儲存與管輸、交通運輸、化工生產(chǎn)、燃氣使用以及其他五個方面,將數(shù)據(jù)歸類得到統(tǒng)計結果見圖5,可知事故高發(fā)于儲存與管輸和交通運輸環(huán)節(jié),分別占比55%和21%。?;吩谏a(chǎn)、使用、處理等過程中都會涉及儲存和運輸環(huán)節(jié),據(jù)統(tǒng)計,我國每年的危化品道路運輸量都在增長,占年度運輸總量的30%以上。在運輸和儲存的過程中存在諸多風險,易對人員和財產(chǎn)造成威脅。因此,控制和消除?;穬Υ婧瓦\輸過程中的危險因素,有利于降低?;肥鹿拾l(fā)生的概率和頻率。
圖5 2011~2020年我國危險化學品事故板塊分布情況Fig.5 Distribution of hazardous chemical accident modules in China from 2011 to 2020
由統(tǒng)計可知,危化品事故易發(fā)于夏冬兩季,但不同季節(jié)與事故類型間的關聯(lián)性還有待探究,因此擬根據(jù)所統(tǒng)計數(shù)據(jù),運用灰色關聯(lián)分析法來研究事故類型與季節(jié)的相關性,讓?;钒踩芾砉ぷ髂軌蚓哂嗅槍π裕岣吖ぷ餍?。
灰色關聯(lián)分析法是根據(jù)不同因素間發(fā)展趨勢的相似或相異程度來衡量因素間關聯(lián)程度的一種方法,因素間的關聯(lián)程度稱為“灰色關聯(lián)度”。具體使用步驟如下[10]。
(1)確定數(shù)據(jù)樣本中的參考序列和比較序列。設參考標準有j個,評價因子t個,樣品總數(shù)i個,則參考序列記為xi(t),比較序列記為yj(t)(i=1,2,…,n;j=1,2,3,…,n;t=1,2,3,…,k)。其中,xi(t)指第i個樣品中第t項評價因子的值;yj(t)指第j級參考標準中第t項評價因子的值。
(2)對原始數(shù)據(jù)進行無量綱化處理。因事故數(shù)據(jù)具有無規(guī)律性等特點,故采用均值化法對其進行處理,減少因無規(guī)律而產(chǎn)生的不穩(wěn)定影響,使其具有可比性。 均值化法處理公式如下。
(1)
(2)
(3)計算序列絕對差值Δij(t)、兩級最小、最大差值Δmin、Δmax,公式如下。
(3)
(4)
(5)
(4)計算關聯(lián)系數(shù),即第i個比較序列和第j級參考序列所對應的第t個指標的差值,公式如下:
(6)
式中,ξij(t)為xi對yi的關聯(lián)系數(shù);ρ指分辨系數(shù),通常取0.5。
(5)計算關聯(lián)度,其表示因素間的關聯(lián)程度。
(7)
按照氣象劃分法將12個月份分為春季(3~5月)、夏季(6~8月)、秋季(9~11月)和冬季(12~2月),事故類型分為火災、爆炸、泄漏、中毒和其他(井噴、放射、灼燙等)五類,將2011~2020年10年間的數(shù)據(jù)平均分為五個時間段進行統(tǒng)計,以此來研究不同季節(jié)氣候與?;肥鹿暑愋偷年P聯(lián)程度,統(tǒng)計結果見表1。
表1 2011~2020年?;肥鹿暑愋团c季節(jié)統(tǒng)計Table 1 Types and seasonal statistics of hazardous chemical accidents from 2011 to 2020
將季節(jié)作為參考樣本序列,以事故類型作為比較樣本序列,運用灰色關聯(lián)分析法的公式計算出相應的關聯(lián)系數(shù)和關聯(lián)度,具體計算過程如下。
使用表1中的前6行作為原始數(shù)據(jù),以春季作為參考序列,影響因素(y1,y2,y3,y4,y5)作為比較序列,運用公式(1)和(2)對原始數(shù)據(jù)進行無量綱化處理,結果見表2。
表2 原始數(shù)據(jù)無量綱化處理結果Table 2 Dimensionless treatment results
利用公式(3)計算序列絕對差值,結果見表3,并用公式(4)和(5)計算最小差值和最大差值,分別為:Δmin=0.004 4,Δmax=0.737 5。
表3 序列絕對差值計算結果Table 3 Sequence absolute difference
運用公式(6)計算表3數(shù)據(jù)的關聯(lián)系數(shù)(ξij),結果見表4。
表4 序列關聯(lián)系數(shù)計算結果Table 4 Calculation result of relational coefficient
根據(jù)表4所得結果利用公式(7)計算最后的關聯(lián)度(βij),結果見表5。
表5 序列關聯(lián)度計算結果Table 5 Calculation result of relational degree
由表5可知,關聯(lián)度排序為:β1>β2>β3>β4>β5,即春季與各種事故類型之間的關聯(lián)度大小排序為:火災>爆炸>泄漏>中毒>其他。同理可得其他結論:
夏季與各種事故類型之間的關聯(lián)度大小排序為:爆炸>泄漏>火災>中毒>其他。
秋季與各種事故類型之間的關聯(lián)度大小排序為:爆炸>泄漏>火災>中毒>其他。
冬季與各種事故類型之間的關聯(lián)度大小排序為:火災>爆炸>泄漏>中毒>其他。
由上述結論可知,春冬兩季最應提防火災事故的發(fā)生,尤其是歲末年初更是火災事故易發(fā)多發(fā)期。夏秋兩季應加強對爆炸事故的嚴防工作。全球變暖造成近些年來夏季持續(xù)時間延長,秋季縮短,尤其是華東等地區(qū)尤為明顯[11],加之華東沿海地區(qū)又是化工園區(qū)的集中地,持續(xù)的高溫等極端氣候會更容易導致?;繁ㄊ鹿实陌l(fā)生。
綜合上述的統(tǒng)計分析,擬針對分析的每一部分提出相應的對策和措施,以期達到減少或消除危險化學品在生產(chǎn)、儲存、運輸、處置等環(huán)節(jié)中存在的危險因素,降低事故發(fā)生概率,保障危化品從業(yè)者的安全。主要對策和措施如下。
(1)完善和增加我國?;钒踩a(chǎn)管理的法律法規(guī)。從上述分析中可以得出,相關法律法規(guī)的出臺和更新能夠對危化品事故起到一定的控制作用,與此同時政府有關部門要實時跟進監(jiān)督檢查工作,確保其具有可持續(xù)性,發(fā)揮出最大效果。
(2)加強危險化學品企業(yè)在夏季和冬季的安全管理工作。適當增加夏冬兩季安全檢查工作的頻率,提高安全經(jīng)費投入的比例。夏季常伴高溫、暴雨、臺風等極端天氣,冬季則有雨雪災害、道路結冰等不利因素,這些都大幅增加了危險化學品安全生產(chǎn)工作的難度。相關企業(yè)和部門要密切關注掌握暴雨、臺風等氣象預報和洪水、地震等災害預警信息。雷電天氣應加強如防雷、避雷等設備設施的檢查維護,確保其完好無損;高溫天氣應加強對循環(huán)冷卻水、降溫噴淋、消防給水等降溫、應急保障系統(tǒng)設備設施的可靠性檢查,嚴防自然災害引發(fā)安全事故,確保安全生產(chǎn)正常進行。還應特別關注極端天氣對操作人員身心的影響,減少因極端天氣造成人員誤操作等情況發(fā)生,如盡可能避免人員在室外高溫環(huán)境下作業(yè)。針對春冬兩季的火災事故和夏秋兩季的爆炸事故要做好重點防范工作,檢查和維護好各類防火防爆設備設施,確保其具有高安全性、可靠性。
(3)重點關注事故高發(fā)地區(qū)的危險化學品隱患排查治理工作。由上文可知,江蘇、山東、廣東、浙江、湖北是事故數(shù)量排名前五的省份,也是化工產(chǎn)業(yè)發(fā)達的地區(qū),其中山東省還被譽為石化行業(yè)的第一大省。相關部門應針對這些省份重點推進危化品安全隱患的排查治理工作,全面摸清危化品企業(yè)的基本情況,并對其開展安全專項整治。整治工作要具有全面性、具體性,涉及危化品生產(chǎn)、經(jīng)營、儲存、使用、運輸、處置等企業(yè),按照“政府組織、部門指導、企業(yè)負責”的原則開展[12]。提高有關部門間的信息交流效率和協(xié)調(diào)聯(lián)動能力,做到檢查無死角、無漏網(wǎng)。對發(fā)現(xiàn)的隱患要制成清單,相關企業(yè)按清單進行整改驗收。重點把握關注這些省份的?;钒踩芾砉ぷ鳎岣呤鹿暑A防預警能力,可以有效減少事故發(fā)生。
(4)提高?;菲髽I(yè)內(nèi)部的安全管理能力。?;肥鹿手薪^大多數(shù)都是一般事故,為防止一般事故發(fā)生或是演變?yōu)楦卮蟮氖鹿?,首先應提高企業(yè)自身的安全管理能力,建設好基于風險分級管控和隱患排查治理的雙重預防機制[13]??蛇\用PDCA循環(huán)[14]構建?;菲髽I(yè)安全管理模式。安全管理工作領導小組制定安全管理計劃(Plan)后由相關人員嚴格實施(Do),檢查人員根據(jù)要求對執(zhí)行過程開展有效的監(jiān)督檢查(Check),最后對檢查出的安全隱患及時糾正整改(Act)。整個循環(huán)過程周而復始地進行,使?;菲髽I(yè)整體的安全管理水平呈階梯式上升。
(5)進一步強化落實安全生產(chǎn)責任制,提高危險化學品事故應急處置能力。針對生產(chǎn)過程中的重大風險、主要環(huán)節(jié)、關鍵部位等提前開展隱患排查治理,及時消除明顯和潛在的安全隱患;及時檢查和維護設備設施,提高其可靠性,確保安全生產(chǎn)的順利進行。由上文統(tǒng)計可知,泄漏事故發(fā)生頻率最高,不僅會造成人員傷亡、財產(chǎn)損失、污染環(huán)境,還可能進一步引發(fā)爆炸、火災等二次事故,形成多米諾效應[15],因此應加強以泄漏為代表的事故應急處置能力,根據(jù)不同類型?;返男孤┦鹿什捎弥T如稀釋、輸轉倒罐、覆蓋、吸附等相應方法[16],減小事故帶來的損失。
(6)解決危險化學品在儲存和運輸中存在的問題。?;穬Υ婧瓦\輸環(huán)節(jié)是事故高發(fā)環(huán)節(jié),加強危化品儲存管理,對于不同種類的?;凡扇∠鄳膬Υ娲胧H鐚τ谝兹家妆奈;?,必須儲存在陰涼、通風和干燥的環(huán)境中,嚴格控制溫濕度;對于易于水發(fā)生反應的化學物質,應做好防水防潮處理;氣瓶的管理要嚴格遵守相關規(guī)定,分類分區(qū)存放,防止高溫暴曬等情況,并采取防傾倒措施。運輸?;返能囕v要做好定期檢查和維護工作,禁止使用不符合條件的車輛運輸?;罚患訌娺\送人員的教育培訓,提高準入門檻;科學規(guī)劃?;愤\輸網(wǎng)絡[17];加強?;愤\輸車輛的監(jiān)管監(jiān)控,完善事故應急救援體系,組織一批專業(yè)的應急處置隊伍,提高?;愤\輸事故的應急救援能力。
通過對收集的2011~2020年間我國危險化學品事故信息進行統(tǒng)計,從事故發(fā)生的年份、月份、地域、等級、類型、板塊這幾個方面分析其中的原因和規(guī)律,并運用灰色關聯(lián)分析法對事故類型和季節(jié)間的關聯(lián)性進行了計算分析,最后針對事故規(guī)律和特點提出了針對性的對策和措施,所得結果如下。
(1)我國在2011~2020年間共發(fā)生?;肥鹿?4 087起,總體趨勢為:2011~2012年增長幅度較小,2012~2015年開始快速增長,并在2015年達到峰值2 292起,隨后幾年則開始出現(xiàn)遞減趨勢,最終在2020年回落到1 349起。
(2)?;肥鹿矢甙l(fā)月份為6~8月份和11~1月份,且通過灰色關聯(lián)分析法可知,春冬兩季與火災事故關聯(lián)性最大,夏秋兩季與爆炸事故關聯(lián)度最高,其原因主要和高溫等極端氣候以及臺風、雨雪等自然災害密切相關,也離不開這些因素對人工作狀態(tài)的影響。相關企業(yè)和部門應針對這一事故高發(fā)特點對危化品進行季節(jié)性的管控,做好事故預防工作。
(3)化工產(chǎn)業(yè)的分布以及?;肥鹿拾l(fā)生頻率與該地區(qū)的經(jīng)濟、資源等因素相關。江蘇、山東、廣東、浙江和湖北五個省份因其產(chǎn)業(yè)布局原因,化工行業(yè)發(fā)達,是?;肥鹿实亩喟l(fā)地區(qū)。重點把握好這些省份的?;钒踩芾砉ぷ鳎訌姺婪兑庾R,提高事故預防能力,不僅能減少事故發(fā)生,還能進一步推動化工產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。
(4)?;肥鹿暑愋鸵孕孤?、爆炸、火災、中毒四類為主,其中泄漏事故所占比例最大(42.6%),并且還可能進一步演化為火災、爆炸等二次事故,故要做好事前預防和事后應急處置工作,將事故影響降至最低;?;肥鹿室装l(fā)于儲存和運輸環(huán)節(jié),共同占比約為76%,做好這兩個環(huán)節(jié)的安全管理工作,能大幅減少事故發(fā)生。