油库火灾事故中伴生/次生污染的环境风险评价

宋慧

摘 要：以某成品油库为例，针对火灾事故时产生的伴生/次生环境污染进行识别，对油品燃烧时产生的CO污染物进行了预测分析，并得出风险可接受水平，为油库突发火灾事故时的应急处理处置提供了科学依据。

关键词：油库、次生污染、环境风险评价

引言

油库作为“收发储管”油品的场所，由于所储油品是易燃、易爆液体物质，且数量较大，因此，油库属于危险行业范围，在其环境风险事故中，火灾是常见的一类灾害。油库发生火灾时，其油品燃烧过程中同时会伴生出大量的烟尘和CO等污染物，在火灾事故的处理过程中，还会产生消防废水、油品泄漏等污染。因此，在油库火灾事故中产生的伴生/次生污染对环境的影响同样不可忽视。

一、油库火灾事故中伴生/次生污染识别

油库火灾事故处理过程中引发的伴生/次生污染主要包括油品燃烧时产生的烟气（是物质燃烧反应过程中分解生成的气态、液态、固态物质与空气的混合物）、扑灭火灾产生的消防水以及携带的少量油品泄漏产生的挥发性烃类物质。次生污染物若不能得到及时有效地收集和处置将会对周围环境再次造成不同程度的污染。

按照《石油库设计规范》（GB 50074-2002）要求，油库的罐区会设置防火堤和排水控制阀，库区通常还会设置水封井和隔油收集池及污水处理设备，当出现火情后，消防灭火过程所产生的消防污水被控制和储存在防火堤内，通过含油污水提升泵和含油污水管线送入污水处理站处理，可有效防止消防水直接溢流至外界水体，从而避免污染地表水。而火灾事故发生时，由于火势较猛，会产生大量的烟气，主要有毒有害污染物为H2S、NH3、CO、SO2等，受气象等条件影响，会不同程度扩散，对周围环境及人群健康产生不同程度的危害。因此，本文主要分析油库火灾事故中伴生/次生污染物——燃烧物对环境的影响程度。

二、火灾伴生燃烧物对大气环境的影响（后果计算）

油库火灾热辐射影响主要在油罐区，而油罐火灾油品燃烧过程中同时会伴生大量的烟尘、CO、SO2等污染物，将对周围环境产生影响。由于油罐发生火灾后，油品的急剧燃烧所需的供氧量不足，属于典型的不完全燃烧，因此燃烧过程中产生的CO量很大，且CO毒性较大，而SO2产生量很少，因此，本文对油罐火灾过程中的CO排放情况进行预测。

以沿海地区某成品油库为例，该油库总库容为2.8万m?，共有7个储罐（4000m?/罐），储存油品为汽油（5个罐）和柴油（2个罐），均为内浮顶罐，油罐距库区边界最近距离为20m。当地主导风向为ENE，年平均风速为2.4m/s。

1、源强参数

该油库火灾事故时的源强参数见表1。

表1 火灾事故产生CO源强参数

2、预测模式

采用《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ/T 169-2004）中的多烟团模式计算，计算公式如下：

（公式1）

式中：C（x，y，o）为下风向地面（x，y）坐标处的空气中污染物浓度（mg/m3）；x0，y0，z0为烟团中心坐标；Q为事故期间烟团的排放量；σX、σy、σz为X、Y、Z方向的扩散参数（m），常取σX =σy。

3、扩散参数选择

扩散参数σy和σz的取值依据HJ/T2.2-93中的表B3，见表2。

表2 有风时，大气扩散参数系数（取样时间0.5h）

采用HJ/T2.2-93中推荐的σy时间订正法计算1小时平均浓度，计算公式如下：

（公式2）

排气高度的风速可由10m高度的风速通过幂律表示，公式如下：

当 （公式3）

当 （公式4）

其中U1和Z1分别为地面附近测点的风速和高度，U2和Z2分别为估算高度的风速和高度。P值见表3。

表3 风速幂指数

4、预测结果

CO在年平均风速、主导风向ENE、不同稳定度气象条件下，下风向落地浓度预测结果见表4、表5。

表4 不同稳定度、年平均风速条件下，油罐火灾事故次生污染产生的CO预测结果

注：CO短时间接触容许浓度30mg/m?；半致死浓度LC502069mg/m?，4h。

表5 不同稳定度、年平均风速条件下，油罐火灾事故中CO在敏感点处落地浓度预测结果

由表4可知，油罐火灾事故中油品燃烧时产生的CO在年平均风速、主导风向条件下，各稳定度下的最大落地浓度点均位于库区范围内。最大落地浓度除在A、B稳定度气象条件下外，其余稳定度条件下的最大落地浓度均超过半致死浓度；对应A、B、C、D、E、F稳定度，短时间接触浓度超标范围分别出现在186.6m、271.1m、442.3m、622.8m、936.5m、960.8m范围内，在此范围内人员短时间接触火灾烟气会出现中毒反应。

由表5可知，油罐火灾事故中CO对周围环境敏感点的影响为：在年平均风速、主导风气象条件下，位于火灾源460m-550m处的环境敏感点在A、B、C稳定度气象条件下的CO最大地面浓度低于短时间接触容许浓度，但在D、E、F稳定度气象条件下超标；位于火灾源760m-920m范围的环境敏感点在A、B、C、D稳定度气象条件下的CO最大地面浓度低于短时间接触容许浓度，但在E、F稳定度气象条件下超标；位于火灾源1200m的环境敏感点除在F稳定度气象条件下CO最大地面浓度超出短时间接触容许浓度外，其他稳定度气象条件下的最大浓度可以达到标准要求；该油库火灾事故时产生的CO到达周围环境敏感点的最大地面浓度远低于CO半致死浓度，基本不会造成人员中毒反应；距离火灾源2000米以外的环境敏感点不会受到库区火灾事故产生的CO废气污染物影响。

在气象条件中，大气稳定度是影响污染物在大气中扩散的重要因素之一，当大气层结不稳定时，热力湍流发展旺盛，对流强烈，污染物易扩散；反之，当大气层结稳定时，湍流受到抑制，污染物不易扩散稀释，易造成污染。

三、风险可接受水平

根据《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ/T 169-2004），最大可信灾害事故对环境所造成的风险R按下式计算：

（公式6）

式中：R为风险值；P为最大可信事故概率（事故数/单位时间）；C为最大可信事故造成的危害（损害/事件）。

在实际的风险后果计算中，可利用如下方法确定最大可信灾害事故的风险值。

表6至表9分别给出了污染事故危害程度评价标准、污染事故发生概率的评价标准、风险排序的风险矩阵和不同风险水平应采取的行动。

表6 污染事故危害程度评价标准

表7 污染事故发生概率评价标准

表8 每种风险排序的风险水平矩阵

表9 风险水平分类和需要采取的行动

油罐发生火灾后，池火不完全燃烧导致的CO排放量较大，各种预测条件下，在有风B、C、D、E、F稳定度条件下都出现了半致死浓度范围，最远的半致死浓度为66.8m，从区域居民的分布情况看，半致死浓度范围内没有居民居住，因此不会造成居民死亡。但不可避免地对该区域内的工作人员造成轻度的伤害，出现不同程度的头痛、眩晕等症状。参考《环境风险评价实用技术和方法》，取油罐发生火灾的最大可信事故概率为1.0×10-5，该类事故的概率排序为3，属于极少发生；火灾危害事故排序为2，属于可接受。为此，油罐火灾导致的事故风险水平为6，属于可接受的水平。事故发生后，需要及时控制，并进行跟踪监测，以保证能够控制风险水平不至扩大。

四、结语

从分析来看，油库火灾事故处理过程中的伴生/次生污染——油品燃烧时产生的CO污染物对周围环境的影响与事故本身、气象条件及环境敏感点分布情况有关，通过预测得出环境风险可接受水平，对油库的建设单位在处置火灾事故中，如何防范和减轻次生污染，提高污染控制的能力提供了科学依据。

参考文献：

[1] 胡二邦，环境风险评价实用技术和方法，中国环境科学出版社，2000

[2] 陈书耀，油库加油站风险辨识与管理，中国石化出版社，2010

[3] 建设项目环境风险评价技术导则，HJ/T 169-2004endprint

摘 要：以某成品油库为例，针对火灾事故时产生的伴生/次生环境污染进行识别，对油品燃烧时产生的CO污染物进行了预测分析，并得出风险可接受水平，为油库突发火灾事故时的应急处理处置提供了科学依据。

关键词：油库、次生污染、环境风险评价

引言

油库作为“收发储管”油品的场所，由于所储油品是易燃、易爆液体物质，且数量较大，因此，油库属于危险行业范围，在其环境风险事故中，火灾是常见的一类灾害。油库发生火灾时，其油品燃烧过程中同时会伴生出大量的烟尘和CO等污染物，在火灾事故的处理过程中，还会产生消防废水、油品泄漏等污染。因此，在油库火灾事故中产生的伴生/次生污染对环境的影响同样不可忽视。

一、油库火灾事故中伴生/次生污染识别

油库火灾事故处理过程中引发的伴生/次生污染主要包括油品燃烧时产生的烟气（是物质燃烧反应过程中分解生成的气态、液态、固态物质与空气的混合物）、扑灭火灾产生的消防水以及携带的少量油品泄漏产生的挥发性烃类物质。次生污染物若不能得到及时有效地收集和处置将会对周围环境再次造成不同程度的污染。

按照《石油库设计规范》（GB 50074-2002）要求，油库的罐区会设置防火堤和排水控制阀，库区通常还会设置水封井和隔油收集池及污水处理设备，当出现火情后，消防灭火过程所产生的消防污水被控制和储存在防火堤内，通过含油污水提升泵和含油污水管线送入污水处理站处理，可有效防止消防水直接溢流至外界水体，从而避免污染地表水。而火灾事故发生时，由于火势较猛，会产生大量的烟气，主要有毒有害污染物为H2S、NH3、CO、SO2等，受气象等条件影响，会不同程度扩散，对周围环境及人群健康产生不同程度的危害。因此，本文主要分析油库火灾事故中伴生/次生污染物——燃烧物对环境的影响程度。

二、火灾伴生燃烧物对大气环境的影响（后果计算）

油库火灾热辐射影响主要在油罐区，而油罐火灾油品燃烧过程中同时会伴生大量的烟尘、CO、SO2等污染物，将对周围环境产生影响。由于油罐发生火灾后，油品的急剧燃烧所需的供氧量不足，属于典型的不完全燃烧，因此燃烧过程中产生的CO量很大，且CO毒性较大，而SO2产生量很少，因此，本文对油罐火灾过程中的CO排放情况进行预测。

以沿海地区某成品油库为例，该油库总库容为2.8万m?，共有7个储罐（4000m?/罐），储存油品为汽油（5个罐）和柴油（2个罐），均为内浮顶罐，油罐距库区边界最近距离为20m。当地主导风向为ENE，年平均风速为2.4m/s。

1、源强参数

该油库火灾事故时的源强参数见表1。

表1 火灾事故产生CO源强参数

2、预测模式

采用《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ/T 169-2004）中的多烟团模式计算，计算公式如下：

（公式1）

式中：C（x，y，o）为下风向地面（x，y）坐标处的空气中污染物浓度（mg/m3）；x0，y0，z0为烟团中心坐标；Q为事故期间烟团的排放量；σX、σy、σz为X、Y、Z方向的扩散参数（m），常取σX =σy。

3、扩散参数选择

扩散参数σy和σz的取值依据HJ/T2.2-93中的表B3，见表2。

表2 有风时，大气扩散参数系数（取样时间0.5h）

采用HJ/T2.2-93中推荐的σy时间订正法计算1小时平均浓度，计算公式如下：

（公式2）

排气高度的风速可由10m高度的风速通过幂律表示，公式如下：

当 （公式3）

当 （公式4）

其中U1和Z1分别为地面附近测点的风速和高度，U2和Z2分别为估算高度的风速和高度。P值见表3。

表3 风速幂指数

4、预测结果

CO在年平均风速、主导风向ENE、不同稳定度气象条件下，下风向落地浓度预测结果见表4、表5。

表4 不同稳定度、年平均风速条件下，油罐火灾事故次生污染产生的CO预测结果

注：CO短时间接触容许浓度30mg/m?；半致死浓度LC502069mg/m?，4h。

表5 不同稳定度、年平均风速条件下，油罐火灾事故中CO在敏感点处落地浓度预测结果

由表4可知，油罐火灾事故中油品燃烧时产生的CO在年平均风速、主导风向条件下，各稳定度下的最大落地浓度点均位于库区范围内。最大落地浓度除在A、B稳定度气象条件下外，其余稳定度条件下的最大落地浓度均超过半致死浓度；对应A、B、C、D、E、F稳定度，短时间接触浓度超标范围分别出现在186.6m、271.1m、442.3m、622.8m、936.5m、960.8m范围内，在此范围内人员短时间接触火灾烟气会出现中毒反应。

由表5可知，油罐火灾事故中CO对周围环境敏感点的影响为：在年平均风速、主导风气象条件下，位于火灾源460m-550m处的环境敏感点在A、B、C稳定度气象条件下的CO最大地面浓度低于短时间接触容许浓度，但在D、E、F稳定度气象条件下超标；位于火灾源760m-920m范围的环境敏感点在A、B、C、D稳定度气象条件下的CO最大地面浓度低于短时间接触容许浓度，但在E、F稳定度气象条件下超标；位于火灾源1200m的环境敏感点除在F稳定度气象条件下CO最大地面浓度超出短时间接触容许浓度外，其他稳定度气象条件下的最大浓度可以达到标准要求；该油库火灾事故时产生的CO到达周围环境敏感点的最大地面浓度远低于CO半致死浓度，基本不会造成人员中毒反应；距离火灾源2000米以外的环境敏感点不会受到库区火灾事故产生的CO废气污染物影响。

在气象条件中，大气稳定度是影响污染物在大气中扩散的重要因素之一，当大气层结不稳定时，热力湍流发展旺盛，对流强烈，污染物易扩散；反之，当大气层结稳定时，湍流受到抑制，污染物不易扩散稀释，易造成污染。

三、风险可接受水平

根据《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ/T 169-2004），最大可信灾害事故对环境所造成的风险R按下式计算：

（公式6）

式中：R为风险值；P为最大可信事故概率（事故数/单位时间）；C为最大可信事故造成的危害（损害/事件）。

在实际的风险后果计算中，可利用如下方法确定最大可信灾害事故的风险值。

表6至表9分别给出了污染事故危害程度评价标准、污染事故发生概率的评价标准、风险排序的风险矩阵和不同风险水平应采取的行动。

表6 污染事故危害程度评价标准

表7 污染事故发生概率评价标准

表8 每种风险排序的风险水平矩阵

表9 风险水平分类和需要采取的行动

油罐发生火灾后，池火不完全燃烧导致的CO排放量较大，各种预测条件下，在有风B、C、D、E、F稳定度条件下都出现了半致死浓度范围，最远的半致死浓度为66.8m，从区域居民的分布情况看，半致死浓度范围内没有居民居住，因此不会造成居民死亡。但不可避免地对该区域内的工作人员造成轻度的伤害，出现不同程度的头痛、眩晕等症状。参考《环境风险评价实用技术和方法》，取油罐发生火灾的最大可信事故概率为1.0×10-5，该类事故的概率排序为3，属于极少发生；火灾危害事故排序为2，属于可接受。为此，油罐火灾导致的事故风险水平为6，属于可接受的水平。事故发生后，需要及时控制，并进行跟踪监测，以保证能够控制风险水平不至扩大。

四、结语

从分析来看，油库火灾事故处理过程中的伴生/次生污染——油品燃烧时产生的CO污染物对周围环境的影响与事故本身、气象条件及环境敏感点分布情况有关，通过预测得出环境风险可接受水平，对油库的建设单位在处置火灾事故中，如何防范和减轻次生污染，提高污染控制的能力提供了科学依据。

参考文献：

[1] 胡二邦，环境风险评价实用技术和方法，中国环境科学出版社，2000

[2] 陈书耀，油库加油站风险辨识与管理，中国石化出版社，2010

[3] 建设项目环境风险评价技术导则，HJ/T 169-2004endprint

摘 要：以某成品油库为例，针对火灾事故时产生的伴生/次生环境污染进行识别，对油品燃烧时产生的CO污染物进行了预测分析，并得出风险可接受水平，为油库突发火灾事故时的应急处理处置提供了科学依据。

关键词：油库、次生污染、环境风险评价

引言

油库作为“收发储管”油品的场所，由于所储油品是易燃、易爆液体物质，且数量较大，因此，油库属于危险行业范围，在其环境风险事故中，火灾是常见的一类灾害。油库发生火灾时，其油品燃烧过程中同时会伴生出大量的烟尘和CO等污染物，在火灾事故的处理过程中，还会产生消防废水、油品泄漏等污染。因此，在油库火灾事故中产生的伴生/次生污染对环境的影响同样不可忽视。

一、油库火灾事故中伴生/次生污染识别

油库火灾事故处理过程中引发的伴生/次生污染主要包括油品燃烧时产生的烟气（是物质燃烧反应过程中分解生成的气态、液态、固态物质与空气的混合物）、扑灭火灾产生的消防水以及携带的少量油品泄漏产生的挥发性烃类物质。次生污染物若不能得到及时有效地收集和处置将会对周围环境再次造成不同程度的污染。

按照《石油库设计规范》（GB 50074-2002）要求，油库的罐区会设置防火堤和排水控制阀，库区通常还会设置水封井和隔油收集池及污水处理设备，当出现火情后，消防灭火过程所产生的消防污水被控制和储存在防火堤内，通过含油污水提升泵和含油污水管线送入污水处理站处理，可有效防止消防水直接溢流至外界水体，从而避免污染地表水。而火灾事故发生时，由于火势较猛，会产生大量的烟气，主要有毒有害污染物为H2S、NH3、CO、SO2等，受气象等条件影响，会不同程度扩散，对周围环境及人群健康产生不同程度的危害。因此，本文主要分析油库火灾事故中伴生/次生污染物——燃烧物对环境的影响程度。

二、火灾伴生燃烧物对大气环境的影响（后果计算）

油库火灾热辐射影响主要在油罐区，而油罐火灾油品燃烧过程中同时会伴生大量的烟尘、CO、SO2等污染物，将对周围环境产生影响。由于油罐发生火灾后，油品的急剧燃烧所需的供氧量不足，属于典型的不完全燃烧，因此燃烧过程中产生的CO量很大，且CO毒性较大，而SO2产生量很少，因此，本文对油罐火灾过程中的CO排放情况进行预测。

以沿海地区某成品油库为例，该油库总库容为2.8万m?，共有7个储罐（4000m?/罐），储存油品为汽油（5个罐）和柴油（2个罐），均为内浮顶罐，油罐距库区边界最近距离为20m。当地主导风向为ENE，年平均风速为2.4m/s。

1、源强参数

该油库火灾事故时的源强参数见表1。

表1 火灾事故产生CO源强参数

2、预测模式

采用《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ/T 169-2004）中的多烟团模式计算，计算公式如下：

（公式1）

式中：C（x，y，o）为下风向地面（x，y）坐标处的空气中污染物浓度（mg/m3）；x0，y0，z0为烟团中心坐标；Q为事故期间烟团的排放量；σX、σy、σz为X、Y、Z方向的扩散参数（m），常取σX =σy。

3、扩散参数选择

扩散参数σy和σz的取值依据HJ/T2.2-93中的表B3，见表2。

表2 有风时，大气扩散参数系数（取样时间0.5h）

采用HJ/T2.2-93中推荐的σy时间订正法计算1小时平均浓度，计算公式如下：

（公式2）

排气高度的风速可由10m高度的风速通过幂律表示，公式如下：

当 （公式3）

当 （公式4）

其中U1和Z1分别为地面附近测点的风速和高度，U2和Z2分别为估算高度的风速和高度。P值见表3。

表3 风速幂指数

4、预测结果

CO在年平均风速、主导风向ENE、不同稳定度气象条件下，下风向落地浓度预测结果见表4、表5。

表4 不同稳定度、年平均风速条件下，油罐火灾事故次生污染产生的CO预测结果

注：CO短时间接触容许浓度30mg/m?；半致死浓度LC502069mg/m?，4h。

表5 不同稳定度、年平均风速条件下，油罐火灾事故中CO在敏感点处落地浓度预测结果

由表4可知，油罐火灾事故中油品燃烧时产生的CO在年平均风速、主导风向条件下，各稳定度下的最大落地浓度点均位于库区范围内。最大落地浓度除在A、B稳定度气象条件下外，其余稳定度条件下的最大落地浓度均超过半致死浓度；对应A、B、C、D、E、F稳定度，短时间接触浓度超标范围分别出现在186.6m、271.1m、442.3m、622.8m、936.5m、960.8m范围内，在此范围内人员短时间接触火灾烟气会出现中毒反应。

由表5可知，油罐火灾事故中CO对周围环境敏感点的影响为：在年平均风速、主导风气象条件下，位于火灾源460m-550m处的环境敏感点在A、B、C稳定度气象条件下的CO最大地面浓度低于短时间接触容许浓度，但在D、E、F稳定度气象条件下超标；位于火灾源760m-920m范围的环境敏感点在A、B、C、D稳定度气象条件下的CO最大地面浓度低于短时间接触容许浓度，但在E、F稳定度气象条件下超标；位于火灾源1200m的环境敏感点除在F稳定度气象条件下CO最大地面浓度超出短时间接触容许浓度外，其他稳定度气象条件下的最大浓度可以达到标准要求；该油库火灾事故时产生的CO到达周围环境敏感点的最大地面浓度远低于CO半致死浓度，基本不会造成人员中毒反应；距离火灾源2000米以外的环境敏感点不会受到库区火灾事故产生的CO废气污染物影响。

在气象条件中，大气稳定度是影响污染物在大气中扩散的重要因素之一，当大气层结不稳定时，热力湍流发展旺盛，对流强烈，污染物易扩散；反之，当大气层结稳定时，湍流受到抑制，污染物不易扩散稀释，易造成污染。

三、风险可接受水平

根据《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ/T 169-2004），最大可信灾害事故对环境所造成的风险R按下式计算：

（公式6）

式中：R为风险值；P为最大可信事故概率（事故数/单位时间）；C为最大可信事故造成的危害（损害/事件）。

在实际的风险后果计算中，可利用如下方法确定最大可信灾害事故的风险值。

表6至表9分别给出了污染事故危害程度评价标准、污染事故发生概率的评价标准、风险排序的风险矩阵和不同风险水平应采取的行动。

表6 污染事故危害程度评价标准

表7 污染事故发生概率评价标准

表8 每种风险排序的风险水平矩阵

表9 风险水平分类和需要采取的行动

油罐发生火灾后，池火不完全燃烧导致的CO排放量较大，各种预测条件下，在有风B、C、D、E、F稳定度条件下都出现了半致死浓度范围，最远的半致死浓度为66.8m，从区域居民的分布情况看，半致死浓度范围内没有居民居住，因此不会造成居民死亡。但不可避免地对该区域内的工作人员造成轻度的伤害，出现不同程度的头痛、眩晕等症状。参考《环境风险评价实用技术和方法》，取油罐发生火灾的最大可信事故概率为1.0×10-5，该类事故的概率排序为3，属于极少发生；火灾危害事故排序为2，属于可接受。为此，油罐火灾导致的事故风险水平为6，属于可接受的水平。事故发生后，需要及时控制，并进行跟踪监测，以保证能够控制风险水平不至扩大。

四、结语

从分析来看，油库火灾事故处理过程中的伴生/次生污染——油品燃烧时产生的CO污染物对周围环境的影响与事故本身、气象条件及环境敏感点分布情况有关，通过预测得出环境风险可接受水平，对油库的建设单位在处置火灾事故中，如何防范和减轻次生污染，提高污染控制的能力提供了科学依据。

参考文献：

[1] 胡二邦，环境风险评价实用技术和方法，中国环境科学出版社，2000

[2] 陈书耀，油库加油站风险辨识与管理，中国石化出版社，2010

[3] 建设项目环境风险评价技术导则，HJ/T 169-2004endprint