摘 要：通過對某企業(yè)丙烯腈儲罐事故大氣環(huán)境風險的評價研究，探討丙烯腈儲罐在發(fā)生泄漏、火災等事故時，對環(huán)境的影響范圍及影響程度，并提出相應(yīng)的環(huán)境風險防范措施。分析了丙烯腈儲罐事故的可能原因及其對大環(huán)境的影響，利用大氣環(huán)境風險評估模型對事故情景下的大氣污染物擴散進行了分析。結(jié)果表明：丙烯腈儲罐事故對大氣環(huán)境具有顯著風險，尤其是在不利氣象條件下，其影響范圍和程度較大?；谠u估結(jié)果，提出了針對性的大氣環(huán)境風險防范措施。

關(guān)鍵詞：丙烯腈儲罐；大氣環(huán)境風險評價；環(huán)境風險防范；事故情景模擬

中圖分類號：X783 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）12–0-03

作為一種重要的有機化工原材料，丙烯腈廣泛應(yīng)用于合成纖維、合成橡膠、合成樹脂等產(chǎn)品的生產(chǎn)。而丙烯腈儲罐作為存儲丙烯腈的重要設(shè)施，其安全性直接關(guān)系到化工企業(yè)的生產(chǎn)安全和環(huán)境保護。然而，由于丙烯腈具有劇毒、易燃、易爆等危險特性，儲罐在長期使用過程中可能因各種因素導致事故發(fā)生。國內(nèi)外已發(fā)生多起丙烯腈儲罐事故，例如，2005年江蘇省江都區(qū)丁伙鎮(zhèn)化工廠丙烯腈儲罐爆炸事故、2015年某大型化工廠丙烯腈儲罐泄漏事故等。這些事故均造成了不同程度的財產(chǎn)損失和環(huán)境破壞。因此，對丙烯腈儲罐事故大氣環(huán)境風險進行科學評價并提出有效的防范措施，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 研究對象與事故情景

1.1 研究對象

研究對象主要為某企業(yè)丙烯腈儲罐項目中的大氣環(huán)境風險評價。該項目包括新建的5 000 m3丙烯腈儲罐和相關(guān)的輸送管道[1]。該儲罐位于公司原料罐區(qū)的預留空地，其中，丙烯腈作為主要存儲物質(zhì)，具有劇毒、易燃、易爆的特性，其安全存儲和運輸對整個項目的環(huán)境風險至關(guān)重要。

1.2 事故情景

為了全面評估丙烯腈儲罐及輸送管道項目的大氣環(huán)境風險，設(shè)定了2種典型的事故情景。

第一，泄漏事故情景。丙烯腈儲罐因設(shè)備老化、操作失誤、自然災害（如地震、洪水）或外部因素（如撞擊、腐蝕）導致泄漏。泄漏量根據(jù)儲罐容量和潛在泄漏點的大小進行估算，設(shè)定為儲罐容量的一定百分比，例如1%即為50 m3對5 000 m3儲罐。泄漏事故可能導致丙烯腈迅速揮發(fā)至大氣，形成有毒氣體云團，對周邊環(huán)境和人員構(gòu)成威脅[2]。

第二，火災爆炸事故情景。丙烯腈泄漏后，若遇到火源或高溫環(huán)境，可能引發(fā)火災甚至爆炸?；馂谋ㄊ鹿蕦a(chǎn)生大量熱輻射、火焰和有毒煙霧，對周邊大氣環(huán)境造成嚴重污染，并威脅人員安全和建筑物完整性。

2 大氣環(huán)境風險評估模型與參數(shù)設(shè)置

2.1 大氣環(huán)境風險評估模型

采用AERMOD模型評估大氣環(huán)境風險。AERMOD

模型是一種廣泛使用的穩(wěn)態(tài)、多源、多污染物擴散模型，用于評估工業(yè)排放源對大氣環(huán)境的影響。該模型考慮風速、風向、大氣穩(wěn)定度、地形、排放源高度和強度等因素，能夠較為準確地預測污染物的擴散范圍和濃度分布。

2.2 參數(shù)設(shè)置

為了科學、合理地設(shè)置大氣環(huán)境風險評估模型的參數(shù)，綜合考慮了項目的特性、歷史數(shù)據(jù)、模型敏感性分析及現(xiàn)場勘查結(jié)果。表1詳細列出了參數(shù)及其設(shè)定值或范圍。從泄漏量到地形，每個參數(shù)都經(jīng)過仔細考慮和計算，確保其能夠真實反映項目的實際情況和潛在風險。

在參數(shù)設(shè)置中，泄漏量是根據(jù)儲罐的容量進行設(shè)定的，5 000 m3儲罐的泄漏量設(shè)為50 m3，這是一個相對較大的假設(shè)泄漏量，用于評估極端情況下的環(huán)境影響。泄漏速率則基于儲罐壓力、泄漏孔徑、丙烯腈的流體性質(zhì)進行計算。泄漏持續(xù)時間假設(shè)為30 min，這是基于歷史事故數(shù)據(jù)和模型假設(shè)的一個合理時間范圍。

風速和風向參數(shù)考慮了某企業(yè)地區(qū)的歷史氣象數(shù)據(jù)，并考慮了模型敏感性分析的結(jié)果，以確保模擬結(jié)果的準確性。大氣穩(wěn)定度采用Pasquill-Gifford分類法評估大氣污染物的擴散。排放源高度直接根據(jù)儲罐的設(shè)計高度確定。排放強度則基于泄漏量和泄漏速率進行計算。地形考慮了現(xiàn)場勘查和地形圖的結(jié)果，以反映項目所在地的實際地理特征。受體位置則考慮了周邊敏感點和網(wǎng)格點，以評估污染物對環(huán)境和人體的潛在影響。這些參數(shù)的設(shè)置是大氣環(huán)境風險評估模型的基礎(chǔ)，確保模擬結(jié)果的準確性和可靠性。

3 事故情景模擬與結(jié)果分析

在某企業(yè)丙烯腈儲罐項目的環(huán)境風險評估中，事故情景模擬是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。通過模擬不同的事故情景，評估事故對周邊環(huán)境和人員的影響程度，從而制定更有效的應(yīng)急措施和風險管理策略。

3.1 泄漏事故情景模擬

在泄漏事故情景下，主要關(guān)注丙烯腈的擴散情況。丙烯腈是一種有毒化學物質(zhì)，對人體和環(huán)境會造成一定危害。因此，在模擬過程中，采用AERMOD模型模擬丙烯腈的擴散情況。

模擬結(jié)果顯示：在不利氣象條件下（如風速較低、大氣穩(wěn)定度較高），丙烯腈的擴散范圍較大。具體而言，當風速低于3 m/s、大氣穩(wěn)定度為F類時，丙烯腈可能擴散至周邊數(shù)千米范圍，丙烯腈的濃度分布呈現(xiàn)明顯的梯度變化，距離泄漏點越近，濃度越高；隨著距離的增加，濃度逐漸降低[3]。在最不利氣象條件下（如風速極低、大氣穩(wěn)定度極高），丙烯腈儲罐泄漏事故可能導致周邊環(huán)境中丙烯腈的濃度超過毒性終點濃度-2限值。毒性終點濃度-2是指在該濃度下，化學物質(zhì)對人體健康產(chǎn)生的危害程度較為嚴重，可能導致不可逆轉(zhuǎn)的損害或死亡。一旦丙烯腈的濃度超過該限值，將對周邊人員和環(huán)境構(gòu)成嚴重威脅。

3.2 火災爆炸事故情景模擬

在火災爆炸事故情景下，主要關(guān)注火災產(chǎn)生的熱輻射、有毒煙霧及可能引發(fā)的連鎖反應(yīng)。模擬結(jié)果顯示：一旦發(fā)生火災爆炸事故，火災產(chǎn)生的熱輻射將迅速擴散至周邊區(qū)域。熱輻射的強度與火災的規(guī)模、持續(xù)時間及氣象條件等因素有關(guān)。在極端情況下，熱輻射可能威脅周邊人員和建筑物的安全?；馂倪€將產(chǎn)生大量有毒煙霧，這些煙霧含有大量的有害物質(zhì)，如丙烯腈、一氧化碳等。這些有害物質(zhì)將嚴重影響周邊大氣環(huán)境，對人員健康造成潛在威脅。

此外，丙烯腈儲罐和輸送管道之間存在相互連接的關(guān)系，一旦某個儲罐發(fā)生火災爆炸事故，可能引發(fā)其他儲罐或設(shè)施的損壞和泄漏。這將進一步加劇事故的危害程度，擴大事故的影響范圍。

3.3 結(jié)果分析

通過分析泄漏事故和火災爆炸事故情景的模擬結(jié)果，得出以下結(jié)論：丙烯腈儲罐泄漏事故可能導致丙烯腈在周邊環(huán)境快速擴散，超過毒性終點濃度-2限值；而火災爆炸事故將產(chǎn)生大量熱輻射和有毒煙霧，可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，對周邊環(huán)境和人員構(gòu)成嚴重威脅，加劇事故危害程度。

某企業(yè)丙烯腈儲罐項目的環(huán)境風險評估結(jié)果表明，泄漏事故和火災爆炸事故對周邊環(huán)境和人員構(gòu)成嚴重威脅。為了減輕事故影響，需要采取有效的應(yīng)急措施和加強儲罐的安全管理和監(jiān)測。

4 大氣環(huán)境風險防范措施

4.1 儲罐區(qū)大氣環(huán)境風險防范

4.1.1 加強對儲罐的密封性管理

儲罐的密封性是防范泄漏的第一道防線。必須定期檢查和維護儲罐的法蘭、墊片、閥門等密封件，確保其處于良好的工作狀態(tài)，無任何破損或老化現(xiàn)象。同時，應(yīng)用高質(zhì)量的密封材料和技術(shù)，以提高儲罐的整體密封性能。包括但不限于采用先進的密封墊片、密封膠及專業(yè)的密封技術(shù)，確保儲罐在各種工況下都能保持密封狀態(tài)。

4.1.2 優(yōu)化儲罐區(qū)布局與通風

儲罐區(qū)的布局應(yīng)科學、合理，避免儲罐過于密集，以縮小在事故發(fā)生時泄漏物質(zhì)的擴散范圍。同時，應(yīng)確保儲罐區(qū)具備良好的通風條件，通過自然通風或機械通風的方式，有效降低泄漏物質(zhì)在大氣中的濃度。為了實現(xiàn)這一目標，可以在儲罐區(qū)設(shè)置合理的風向標和風向扇，引導氣流方向，使泄漏物質(zhì)能夠迅速稀釋并擴散至安全區(qū)域，減少對周邊環(huán)境的污染。

4.1.3 實時監(jiān)測與預警系統(tǒng)

在儲罐區(qū)安裝先進的監(jiān)測設(shè)備，如可燃有毒氣體檢測器，實時監(jiān)測大氣中丙烯腈等危險物質(zhì)的濃度。這些監(jiān)測設(shè)備應(yīng)具備高精度和高靈敏度，能夠及時發(fā)現(xiàn)并報告任何異常情況。一旦監(jiān)測濃度超標或異常情況，應(yīng)立即啟動預警系統(tǒng)，發(fā)出警報并通知相關(guān)人員采取相應(yīng)措施。同時，這些監(jiān)測設(shè)備還應(yīng)與中央控制室建立聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，以便及時掌握儲罐區(qū)的環(huán)境狀況，加快應(yīng)急響應(yīng)的速度和提高其準確性。

4.2 輸送管道大氣環(huán)境風險防范

4.2.1 加強管道維護與檢查

定期對管道進行全面的檢查，包括管道的完整性、連接處的密封性、防腐層的完好程度等。在檢查過程中，要尤為注意易受腐蝕、易磨損的部位，以及管道的連接處和彎頭等薄弱環(huán)節(jié)。一旦發(fā)現(xiàn)任何潛在的安全隱患，如裂紋、腐蝕、泄漏等，應(yīng)立即進行修復或更換，確保管道穩(wěn)定運行。

4.2.2 優(yōu)化管道設(shè)計與選材

在管道設(shè)計時，應(yīng)充分考慮其承受的壓力、溫度、介質(zhì)特性等因素，選擇適合的管材和連接方式。針對丙烯腈等具有腐蝕性、易燃易爆的危險物質(zhì)，應(yīng)選擇耐腐蝕、耐高溫、抗壓強度高的管材，如不銹鋼、合金鋼等。還可以在管道上設(shè)置緊急切斷閥等安全裝置，這些裝置能夠在事故發(fā)生時迅速切斷物料供應(yīng)，防止泄漏物質(zhì)進一步擴散。

4.3 應(yīng)急響應(yīng)與事故處置

4.3.1 制定詳細應(yīng)急預案

應(yīng)急預案需清晰界定應(yīng)急響應(yīng)的每步流程，明確各環(huán)節(jié)的責任人，確保在緊急情況下能夠迅速、準確地采取行動。同時，預案還應(yīng)涵蓋應(yīng)急物資的儲備與調(diào)配方案，以及人員疏散和撤離的明確路線，以保障人員安全為首要任務(wù)。定期組織應(yīng)急演練和培訓也是增強員工應(yīng)急處理能力和安全意識的有效途徑，確保在真正的事故面前，員工能夠冷靜應(yīng)對，有效執(zhí)行預案。

4.3.2 構(gòu)建應(yīng)急響應(yīng)體系

建立由企業(yè)領(lǐng)導、安全管理人員、專業(yè)技術(shù)人員等多方參與的應(yīng)急響應(yīng)團隊。該團隊負責在事故發(fā)生時，立即啟動應(yīng)急預案，并統(tǒng)籌指揮整個應(yīng)急處置工作。為了提高應(yīng)急響應(yīng)的效率，團隊還需與當?shù)丨h(huán)保、消防等部門保持緊密的溝通與合作，確保在事故發(fā)生時能夠迅速獲得專業(yè)的支持和援助。

4.3.3 強化事故后監(jiān)測與評估

一旦發(fā)生泄漏，應(yīng)立即啟動環(huán)境污染應(yīng)急預案，并對事故現(xiàn)場進行全面的應(yīng)急監(jiān)測。監(jiān)測工作應(yīng)涵蓋污染物質(zhì)的成分、濃度及擴散范圍等，為后續(xù)的應(yīng)急處置提供科學依據(jù)。同時，全面評估事故影響，包括對人體健康、大氣環(huán)境及地表水環(huán)境等可能造成的潛在影響。根據(jù)監(jiān)測和評估的結(jié)果，制定更為精準、有效的污染治理和生態(tài)修復方案，最大限度地減輕事故對環(huán)境和社會的負面影響。

4.4 持續(xù)改進與技術(shù)創(chuàng)新

4.4.1 加強技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新

在儲罐和輸送管道的安全管理中，應(yīng)加強技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新，提升安全水平、降低大氣環(huán)境風險。企業(yè)應(yīng)鼓勵和支持技術(shù)研發(fā)，不斷探索新型密封材料、優(yōu)化管道設(shè)計算法，以及提高檢測設(shè)備的靈敏度和準確性。這些創(chuàng)新技術(shù)不僅能增強儲罐及管道的密封性和耐用性，還能更精準地實時監(jiān)測環(huán)境風險，從而大幅提高安全管理水平。

4.4.2 引入智能化管理系統(tǒng)

引入智能化管理系統(tǒng)，運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)，實現(xiàn)儲罐及管道的遠程監(jiān)控、預警和數(shù)據(jù)分析，可以極大地提高管理效率，減少人為錯誤，確保安全措施的及時響應(yīng)和精準執(zhí)行。

4.5 法律法規(guī)與標準遵循

在追求技術(shù)創(chuàng)新的同時，企業(yè)必須嚴格遵守國家和地方關(guān)于儲罐及輸送管道安全管理的法律法規(guī)和標準規(guī)范，明確企業(yè)安全運營的框架。企業(yè)應(yīng)定期組織法律法規(guī)培訓，使員工充分了解并遵循相關(guān)要求，確保所有安全措施均符合法律法規(guī)的嚴格標準。

5 結(jié)束語

通過對某企業(yè)丙烯腈儲罐項目的大氣環(huán)境風險進行評價研究，得出了具有指導意義的結(jié)論和建議。通過加強儲罐及輸送管道安全管理、優(yōu)化儲罐及輸送管道設(shè)計、提高應(yīng)急響應(yīng)能力和強化環(huán)境監(jiān)管和監(jiān)測等措施的實施，可以有效降低丙烯腈儲罐項目的大氣環(huán)境風險。未來，企業(yè)應(yīng)繼續(xù)加強安全管理，不斷完善應(yīng)急預案和措施，確保項目的長期安全運行。

參考文獻

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[3] 郭文廣.大孤山化工園區(qū)環(huán)境風險評價與應(yīng)急對策研究[D].大連：大連理工大學，2015.

收稿日期：2024-09-27

作者簡介：游宇濤（1987—），男，江西豐城人，工程師，研究方向為大氣環(huán)境風險評價。