CN101847180A - 一种大气污染风险源识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种基于事故全过程分析的大气污染事故风险源的识别方法。其步骤包括：(1)依据环境污染事故风险源辨识临界值，初步筛选大气污染事故风险单元；(2)确定大气污染最大可信事故源强；(3)计算风险源事故危害范围；(4)评估大气污染风险源导致的人身伤害、社会恐慌和生态损失等危害性后果；(5)归一化叠加大气环境污染事故的综合危害后果；(6)计算大气污染事故风险源风险值；(7)确定大气污染事故风险源级别。本发明解决了以往环境污染事故风险源识别方法针对性差、精度低，以及无法有效确定大气污染事故风险水平等问题，构建了基于事故全过程分析、普适性强的大气污染事故风险源识别方法，为突发大气污染事故规避和应急提供了技术方法。

Description

一种大气污染风险源识别方法

技术领域

本发明属于环境风险影响评估技术领域，具体涉及一种具有普适性的、专用于大气污染风险源识别的方法。

背景技术

自2006年来我国每年突发大气污染事故近600起，正逐步进入突发大气污染事故高发期。不同于其他环境污染事故，大气污染扩散快、难控制，常在短期内造成严重损失。如2003年重庆开县川东北气矿H₂S气体泄漏事故，导致234死亡，4000余人接受救治，近4.1万人紧急疏散；2005年淮安30吨液氯泄漏，导致28人死亡，350人在医院接受救治，近10000人疏散。频繁发生的大气污染事故不仅导致了大量人员伤亡，还产生了严重的社会恐慌。科学识别导致大气污染事故的气态/液态风险源，通过风险源调控技术将污染事故遏制在孕育期，是有效预防大气污染事故发生并降低其环境危害的最佳选择。

与水污染事故不同，大气污染事故风险释放物质状态为气态，风险传播过程受风力影响，扩散快、事故受控性小、危害范围小但扩展区域不确定性大，主要通过呼吸作用或与皮肤接触产生危害，人身伤害更直接，后果更严重，这导致大气污染事故风险源的识别方法明显不同水污染事故风险源。

国内外迄今未见专门用于大气污染事故风险源识别的方法体系。基于国内外环境风险管理需求，近年来环境污染事故风险源识别技术得以开展研究，但当前的污染事故风险源识别技术主要基于指标体系法(如CN101136090A)，即通过构建风险识别指标体系，在各单因子分级评分的基础上，利用专家评分法或层次分析法，依靠加权叠加法计算企业环境风险综合指数，进而确定企业风险源级别。该风险源识别方法评估过程简单，但未考虑水污染事故风险源与大气污染事故风险源的差异性，识别精度低且不能体现风险源风险的动态变化，无法有效体现事故传播途径、事故概率及环境受体因素对风险源风险值的影响，难以真正用于大气污染事故日常调控及应急管理；识别因子赋值主要依靠经验打分法，主观性强且具有区域局限性，一般仅局限于工业园区。目前，国内外在环境污染风险源识别领域尚未形成技术体系，未见专用于大气污染事故风险源识别的技术。

发明内容

本发明提供一种用于大气污染事故风险源识别的实用方法，针对以往环境污染事故风险源识别方法针对性差、精度低，以及无法有效识别大气污染事故风险源等问题，构建基于事故过程模拟、普适性强的大气污染事故风险源识别方法，应用本发明技术，可以计算出大气环境污染风险源的风险值，并将其定量分级，为突发大气污染事故规避和应急提供了技术方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于事故全过程模拟的大气污染事故风险源的识别方法，其步骤包括：

(1)筛选大气污染事故风险单元，依据环境污染事故风险源辨识临界值，通过与待评估单元内有毒有害危险化学品的最大使用量及存储量进行比较，初步筛选大气污染事故风险单元，降低后续待评估风险源数量，筛选方法为：

当评估单元内仅一种物质(即，n＝1)时：如q_i＞Q_i，则为大气污染事故风险源；当评估单元内存在多种物质时：如

则为大气污染事故风险源；

n——待评估单元内的大气污染风险物质种类；

q_i——待评估单元内各种大气污染风险化学品含量，t；

Q_i——环境污染事故风险源辨识临界值，t；

(2)确定大气污染最大可信事故源强，结合污染事故潜在类型，依据单位时间内进入大气中的气态有毒有害危险化学品含量确定大气污染事故源强；大气污染事故风险源出现的事故类型有：有毒有害气体泄漏、挥发性有毒有害液体泄漏、火灾伴生/次生有害气体释放；基于危险化学品初始形态差异，事故源强计算公式为：

有毒有害危险气态物质：Q_源强＝Q_泄漏+Q_次生＝Q_max×(P_泄漏比例+αP_{不完全燃烧})/t

有毒有害挥发液态物质：Q_源强＝Q_挥发+Q_次生＝Q_max×(P_挥发比例+αP_{不完全燃烧})/t

Q_max——有毒有害危险物质的最大储量，t；

P_泄漏比例——有毒有害气体的泄露比例，％；

P_挥发比例——有毒有害物质的挥发比例，％；

P_{不完全解决}——有毒有害物质不完全燃烧率(对于非易燃易爆物质，P_{不完全燃烧}＝0)，％；

α——单位重量化学品不完全燃烧转化为有毒有害气体的物质质量，t/t；

t——事故持续时间，h；

(3)计算风险源事故危害范围，突发大气污染事故考虑污染直接造成的人身健康影响、社会恐慌和生态损失3种事故危害形式；人身健康影响评估边界条件为LD50(30min)，敏感点为人类聚集区；社会影响评估边界条件为IDLH，敏感点也为人类聚集区；生态影响评估边界条件为IDLH，敏感点为自然保护区和农田；

在大气污染事故危害范围预测中采用烟团模型：

$\mathrm{\ρ}(x,y,0)=\frac{2Q}{{\left(2\mathrm{\π}\right)}^{3/2}{\mathrm{\σ}}_x{\mathrm{\σ}}_y{\mathrm{\σ}}_z}\exp [-\frac{{(x-x_o)}^2}{{2\mathrm{\σ}}_x^2}]\·\exp [-\frac{{(y-y_o)}^2}{{2\mathrm{\σ}}_y^2}]\·\exp [-\frac{z_o^2}{{2\mathrm{\σ}}_z^2}]$

ρ(x，y，0)——下风向地面(x，y)坐标处空气中污染物浓度，mg/m³；

x₀，y₀，z₀——烟筒中心坐标；

σ_x，σ_y，σ_z——X，Y，Z方向的扩散参数，m；

Q——事故期间烟团的排放量，mg；

(4)评估大气污染风险源事故危害后果，突发大气污染事故导致的危害后果为人身伤害、社会恐慌和生态损失3种形式，分别按下式计算：

人身危害：

W_i——第i个敏感区人口数，万人；

A_t，B_t和n——与有毒有害危险化学品性质有关的参数；

Cⁿ——接触的有毒有害危险化学品毒物浓度，mg/L；

t_e——接触时间，min；

R_i——未逃离脱率，根据居住区与外界联系的畅通程度确定，10-90％；

社会恐慌：

ρ_i——敏感区人口分布密度，万人/ha；

S_i——敏感区面积，ha；

生态损失：

S_i——生态保护区面积，ha；

P_i——保护生物受损率；

M_i——单位面积损失价值，万元/ha；

α_i——不同类型保护区脆弱性指数；

(5)归一化叠加大气环境污染事故的综合危害后果，采取归一化方法将大气环境污染事故导致的人身伤害、社会恐慌和生态损失叠加为事故的综合危害性后果，按下式计算：

C＝α∑C_人身+β∑C_社会+γ∑C_生态

C——大气污染事故导致的综合危害，万元；

C_人身——大气污染事故导致的人身伤害数，人；

C_社会——大气污染事故导致的社会恐慌数，万人；

C_生态——大气污染事故导致的生态损失，万元；

α、β、γ——归一化指数

(6)计算大气污染事故风险值，大气污染事故风险源风险值为事故综合危害后果与事故概率的乘积，采用下式表示：

R_大气＝P·C

R_大气——气态重大环境污染事故风险源的风险值，万元/年；

P——基于事故类型差异的突发事故概率，10^-4/年；安全生产事故为4×10^-4/年，交通运输事故为1.50×10^-4/年，废物违排事故为1.70×10^-4年，罐区/库区事故为0.75×10^-4/年；

(7)确定大气污染事故风险源级别，将大气污染事故风险源划分为5级，其中一级大气污染事故风险源(3000≤R)导致特大环境污染事故，二级大气污染事故风险源(1000≤R＜3000)导致重大环境污染事故，三级大气污染事故风险源导致较大环境污染事故(400≤R＜1000)；四级大气污染事故风险源(100＜R≤400)导致一般环境污染事故；五级大气污染事故风险源(R≤100)导致轻微环境污染。

与水污染事故不同，大气污染事故爆发机制、传播途径及危害方式具有特殊性，因而其风险源的识别方法也不同于水污染事故。当前大气污染事故风险源监管体系匮乏是我国大气污染事故频发的根源，而大气污染事故风险源识别技术是构建该监管体系的基础和核心。本发明提供了一种用于大气污染事故风险源识别的方法。该方法能够有效实现环保监察管理部门对大气污染事故风险源的排查，提升大气污染事故风险源的日常管理水平，这对加快我国环境污染事故管理体系的规范化和法制化具有较大推动作用。

附图说明

图1为大气污染事故风险源识别流程图

具体实施方式

以下通过实施例结合附图来进一步说明本发明

1.大气污染风险单元筛选

针对江苏某城市开展调研，获取30余家企业有毒有害危险化学品的使用、存储及处理处置情况，依据环境污染事故风险源辨识临界值(见表1)，通过与待评估单元内有毒有害危险化学品的最大存储量进行比较，初步筛选大气污染事故风险单元，降低后续待评估风险单元数量。筛选方法为：

当评估单元内仅一种物质时，则q_i＞Q_i时为大气污染事故风险源；

当评估单元内存在多种物质时，则

时为大气污染事故风险源；

n——单元内的大气污染风险物质种类；

q_i——各种大气污染风险化学品含量，t；

Q_i——环境污染事故风险源辨识临界值，t；

表1有毒有害危害物质临界量

2.大气污染事故源强计算

初步排查显示其中7家企业具有潜在大气污染事故风险源，事故类型分析结果见表2。

表2大气污染事故风险源最大可能事故分析结果

初步辨识结果显示：大气污染事故风险源主要为有毒有害危险化学品的储存单元；风险物质主要为原料及产品；事故类型以污染物直接泄漏以及火灾次生泄漏为主。

根据单位时间内气态有毒有害危险化学品进入大气环境中的量，事故源强采用下式计算：

有毒有害危险气态化学品：

Q_源强＝Q_泄漏+Q_次生＝Q_max×(P_泄漏比例+αP_{不完全燃烧})/t

有毒有害易挥发液态化学品：

Q_源强＝Q_挥发+Q_次生＝Q_max×(P_挥发比例+αP_{不完全燃烧})/t

Q_max——评估单元内有毒有害危险物质的最大存储量(见表3)；

P_泄漏比例——有毒有害气体的直接泄露比例，10～80％；

P_挥发比例——有毒有害物质的挥发比例，其中极易挥发为90-100％；易挥发为70-90％；较易挥发为40-60％；

P_{不完全燃烧}——有毒有害物质不完全燃烧比例，5～20％；

α——化学品不完全燃烧转化为有毒有害气体的量，t/t；

t——事故持续时间，通常按3h。

气态污染事故源强见表3：

表3气态泄漏环境风险源源强

3.风险源事故危害范围计算

大气污染事故危害范围取决于事故危害方式，其中人身伤害边界条件为LD50(30min)，社会影响边界条件为IDLH。

对于突发性大气污染事故，采用烟团模型模拟污染物扩散范围，表达式如下：

$\mathrm{\ρ}(x,y,0)=\frac{2Q}{{\left(2\mathrm{\π}\right)}^{3/2}{\mathrm{\σ}}_x{\mathrm{\σ}}_y{\mathrm{\σ}}_z}\exp [-\frac{{(x-x_o)}^2}{{2\mathrm{\σ}}_x^2}]\·\exp [-\frac{{(y-y_o)}^2}{{2\mathrm{\σ}}_y^2}]\·\exp [-\frac{z_o^2}{{2\mathrm{\σ}}_z^2}]$

ρ(x，y，0)——下风向地面(x，y)坐标处空气中污染物浓度，mg/m³；

x₀，y₀，z₀——烟筒中心坐标：

σ_x，σ_y，σ_z——X，Y，Z方向的扩散参数，可采用GB/T3840-91推荐的数值，m；

Q——事故期间烟团的排放量，mg。

对该城市大气污染风险源危害范围内环境敏感点排查显示，企业周边多为农田，部分企业危害范围内包括小型聚居区，不存在自然保护区，因而该大气污染事故风险源的危害形式主要为人身伤害及社会恐慌，自然生态损失较小。事故危害范围见表4。

表4大气污染事故风险源危害范围计算

4.风险源事故危害后果计算

人身伤害危害值：

W_i——第i个敏感点人口数；

A_t、B_t和n——与毒物性质有关；

Cⁿ——接触的浓度，ppm；

t_e——接触时间，min；

R_i——未逃离脱率，根据居住区与外界联系的畅通程度确定，1-90％。

社会恐慌危害值：：

ρ_i——敏感区人口分布密度，万人/ha；

S_i——敏感区面积，ha；

计算结果见表5。

5.事故综合危害后果计算

经排查显示，7家大气污染事故风险源危害范围内均不包括自然保护区，因而事故综合危害后果主要考虑人身伤害和社会恐慌，不计算生态损失，按下式计算(结果见表5)：

C＝α∑C_人身+β∑C_社会

C_人身——环境污染事故导致的人员死亡数，人；

C_社会——环境污染事故导致的人员撤离数，万人；

α、β——归一化指数

表5大气污染事故风险源综合危害后果计算

6.大气污染事故风险值计算

大气污染事故风险源风险值为事故综合危害后果与事故概率的乘积，采用下式表示：

R_大气＝P·C

R_大气——气态重大环境污染事故风险源的风险值；

P——事故发生概率，该工业区主要为罐区/库区泄露事故，概率为0.75×10^-4/年；

大气污染事故风险风险值计算结果见表6。

7.大气污染事故风险源分级

比较风险源划分阈值与待排查大气污染事故风险源风险值可知，重点排查的7个大气污染事故风险源中一级重大环境污染风险源0个，二级重大环境污染风险源3个，三级重大环境污染风险源1个，四级重大环境污染风险源2个，五级重大环境污染风险源1个，详见表6。

表6大气污染事故风险源分级结果

Claims (1)

1.一种基于事故全过程模拟的大气污染事故风险源的识别方法，其步骤包括：

(1)筛选大气污染事故风险单元，依据环境污染事故风险源辨识临界值，通过与待评估单元内有毒有害危险化学品的最大使用量及存储量进行比较，初步筛选大气污染事故风险单元，降低后续待评估风险源数量，筛选方法为：

当评估单元内仅一种物质(即，n＝1)时：如q_i＞Q_i，则为大气污染事故风险源；

当评估单元内存在多种物质时：如

则为大气污染事故风险源；

n——待评估单元内的大气污染风险物质种类；

q_i——待评估单元内各种大气污染风险化学品含量，t；

Q_i——环境污染事故风险源辨识临界值，t；

(2)确定大气污染最大可信事故源强，结合污染事故潜在类型，依据单位时间内进入大气中的气态有毒有害危险化学品含量确定大气污染事故源强；大气污染事故风险源出现的事故类型有：有毒有害气体泄漏、挥发性有毒有害液体泄漏、火灾伴生/次生有害气体释放；基于危险化学品初始形态差异，事故源强计算公式为：

有毒有害危险气态物质：Q_源强＝Q_泄漏+Q_次生＝Q_max×(P_泄漏比例＋αP_{不完全燃烧})/t

有毒有害挥发液态物质：Q_源强＝Q_挥发+Q_次生＝Q_max×(P_挥发比例+αP_{不完全燃烧})/t

Q_max——有毒有害危险物质的最大储量，t；

P_泄漏比例——有毒有害气体的泄露比例，％；

P_挥发比例——有毒有害物质的挥发比例，％；

P_{不完全燃烧}——有毒有害物质不完全燃烧率(对于非易燃易爆物质，P_{不完全燃烧}＝0)，％；

α——单位重量化学品不完全燃烧转化为有毒有害气体的物质质量，t/t；

t——事故持续时间，h；

(3)计算风险源事故危害范围，突发大气污染事故考虑污染直接造成的人身健康影响、社会恐慌和生态损失3种事故危害形式；人身健康影响评估边界条件为LD50(30min)，敏感点为人类聚集区；社会影响评估边界条件为IDLH，敏感点也为人类聚集区；生态影响评估边界条件为IDLH，敏感点为自然保护区和农田；

在大气污染事故危害范围预测中采用烟团模型：

$\mathrm{\ρ}(x,y,0)=\frac{2Q}{{\left(2\mathrm{\π}\right)}^{3/2}{\mathrm{\σ}}_x{\mathrm{\σ}}_y{\mathrm{\σ}}_z}\exp [-\frac{{(x-x_0)}^2}{{2\mathrm{\σ}}_x^2}]\·\exp [-\frac{{(y-y_0)}^2}{{2\mathrm{\σ}}_y^2}]\·\exp [-\frac{z_0^2}{{2\mathrm{\σ}}_z^2}]$

ρ(x，y，0)——下风向地面(x，y)坐标处空气中污染物浓度，mg/m³；

x₀，y₀，z₀——烟筒中心坐标；

σ_x，σ_y，σ_z——X，Y，Z方向的扩散参数，m；

Q——事故期间烟团的排放量，mg；

(4)评估大气污染风险源事故危害后果，突发大气污染事故导致的危害后果为人身伤害、社会恐慌和生态损失3种形式，分别按下式计算：

人身危害：

W_i—第i个敏感区人口数，万人；

A_t，B_t和n——与有毒有害危险化学品性质有关的参数；

Cⁿ——接触的有毒有害危险化学品毒物浓度，mg/L；

t_e——接触时间，min；

R_i——未逃离脱率，根据居住区与外界联系的畅通程度确定，10-90％；

社会恐慌：

ρ_i—敏感区人口分布密度，万人/ha；

S_i——敏感区面积，ha；

生态损失：

S_i——生态保护区面积，ha；

P_i——保护生物受损率；

M_i——单位面积损失价值，万元/ha；

α_i——不同类型保护区脆弱性指数；

(5)归一化叠加大气环境污染事故的综合危害后果，采取归一化方法将大气环境污染事故导致的人身伤害、社会恐慌和生态损失叠加为事故的综合危害性后果，按下式计算：

C＝α∑C_人身+β∑C_社会+γ∑C_生态

C——大气污染事故导致的综合危害，万元；

C_人身——大气污染事故导致的人身伤害数，人；

C_社会——大气污染事故导致的社会恐慌数，万人；

C_生态——大气污染事故导致的生态损失，万元；

α、β、γ——归一化指数

(6)计算大气污染事故风险值，大气污染事故风险源风险值为事故综合危害后果与事故概率的乘积，采用下式表示：

R_大气＝P·C

R_大气——气态重大环境污染事故风险源的风险值，万元/年；

P——基于事故类型差异的突发事故概率，10^-4/年；安全生产事故为4×10^-4/年，交通运输事故为1.50×10^-4/年，废物违排事故为1.70×10^-4年，罐区/库区事故为0.75×10^-4/年；

(7)确定大气污染事故风险源级别，将大气污染事故风险源划分为5级，其中一级大气污染事故风险源(3000≤R)导致特大环境污染事故，二级大气污染事故风险源(1000≤R＜3000)导致重大环境污染事故，三级大气污染事故风险源导致较大环境污染事故(400≤R＜1000)；四级大气污染事故风险源(100＜R≤400)导致一般环境污染事故；五级大气污染事故风险源(R≤100)导致轻微环境污染。

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