散装液体化学品泄漏大气环境风险影响因素研究

徐静 寿幼平

摘要：以10%管径泄漏作为码头散装液体化学品泄漏的典型事故，采用流体力学的柏努利方程和质量蒸发速度计算了常见8种化学品的泄漏速度及蒸发速度，对蒸发速率和毒性终点浓度进行了比较，采用SLAB模型分析了典型事故情况下化学品泄漏的大气环境风险，根据计算结果可知：10%管径泄漏事故情景下的大气环境风险是可接受的。

关键词：液体化学品;泄漏;SLAB;大气环境风险

中图分类号：X928 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）18-0138-03

1引言

据资料报道，在95个国家所登记的化学事故中，发生过突发性泄漏的常见化学品按其形态分析：液体47.8%，液化气27.6%，气体18.8%，固体8.2%;从事故来源看：运输34.2%，碰撞事故26.8%，人为因素22.8%，外部因素（地震、雷击等）16.2%。从上述数据看出，液体化学品所导致的事故比例是最高的。

《国际散装运输危险化学品船舶构造和设备规则》中定义：散装液体化学品是指温度为37.8℃時，其蒸气绝对压力不超过0.28MPa的液体危险化学品。液体化学品的理化性质主要包括易燃性、毒害性、腐蚀性、反应性。其中，毒害性包括直接接触毒害性和间接接触毒害性。在装卸作业过程中，液体化学品泄漏时，人群会避开液体化学品，因此，液体化学品对人体健康的影响主要体现在间接毒害性上，即液体化学品泄漏后挥发到空气中后对人群健康的影响。对人群健康毒害作用的大小主要由液体化学品自身的挥发性以及毒性两个因素决定。

根据《建设项目环境风险评价技术导则（HJl69-2018）》，液体化学品对人群健康的影响主要通过大气毒性终点浓度的大小来反应。

根据国内外的事故统计资料，10%管径泄漏为码头面最常发生的事故。目前，国内的液体散化码头均需建设围坎，在装卸区设置集液池，对装卸作业泄漏的物质进行收集。

本次研究以DN200管径管道10%孔径泄漏作为典型风险事故，选取了苯乙烯、苯、甲基丙烯酸甲酯、二甲基甲酰胺、醋酸、苯酚、三氯甲烷、环氧丙烷8种常见的液体化学品作为典型物质，用于分析散装液体化学品管线泄漏对大气环境的影响。

2源项识别

码头装卸的化学品的管径为以DN200居多，本次研究以该管径作为案例进行研究，根据《建设项目环境风险评价技术导则（HJl69-2018）》，最大可能事故为10%孔径泄漏工况。

装卸管线的陆域最大泄漏速度可用流体力学的柏努利方程计算，其泄漏速度采用下面经验公式计算：

考虑在装卸作业过程中的管道断开造成泄漏，一般情况下5min之内即可关闭阀门，10min内停止泄漏。在装卸过程中发生泄漏事故，由于在码头设置了一定的混凝土地面以及必要的围堰，当装船管线不会马上流人事故水池。在风力蒸发作用下，会挥发至大气中，产生大气环境影响。综合考虑物料的理化性质、挥发性、毒性有害性，假设发生泄漏事故后，可在10min内停止泄漏，根据装卸货种的理化性质以及毒理性质，混凝土地面的最小液面厚度是0.005m。

根据《建设项目环境风险评价技术导则》，泄漏液体的蒸发分为闪蒸蒸发、热量蒸发和质量蒸发3种，其蒸发总量为这3种蒸发之和。本工程货种不涉及低温储存，涉及到的蒸发为质量蒸发。质量蒸发速度Q。按下式计算：

最不利气象条件为F稳定度，1.5m/s风速、温度25℃，相对湿度50%。据此计算，各物质的蒸发量列于表1中。结合蒸发速度的计算公式及结果，本研究认为影响蒸发速度最大的因素为液体和饱和蒸气压以及液池半径。

毒性终点浓度-2为人员短期暴露出现健康影响的大气污染物浓度，毒性终点浓度-1为人员短期暴露出现死亡的大气污染物浓度，根据危险物质的蒸发速度与大气毒性终点浓度值的比值列于表2中，根据表2，本次研究以环氧丙烷为代表因子进行大气环境风险预测评价。

3影响分析

3.1预测因子

本次研究陆域泄漏的预测因子为环氧丙烷，预测网格间距为100m。

3.2预测气象条件

根据HJl69-2018，二级评价的最不利气象条件取F类稳定度、1.5m/s风速、温度25℃，相对湿度50%，介于阳光岛综合服务中心位于本工程北侧，不利风向取为S。

3.3预测模型

根据《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ 169-2018）附录G中的公式进行计算，本工程环氧丙烷为重质气体，本次评价采用SLAB烟团扩散模式进行计算。

3.4影响结果

对泄漏环氧丙烷污染范围及危害程度进行模拟计算，预测结果见表3。

从预测结果分析可以看出：当环氧丙烷管线发生泄漏时，在最不利气象条件下，轴线最大浓度为351mg/m³，可以满足环氧丙烷毒性终点浓度-1（2100mg/m³）和毒性终点浓度一2（690mg/m³）的要求，没有出现超标面积。

由于泄漏时间持续较短，本次评价认为化学品泄漏对大气环境的影响是可接受的。

4结语

本文就流体力学的柏努利方程和质量蒸发速度的计算方法估算了液化化学品泄漏后挥发生环境空气中的蒸发速度，根据《建设项目环境风险评价技术导则》中的不利情景，采用SLAB模型进行预测，具体结论如下。

（1）液体化学品的泄漏速度主要取决于泄漏口面积，而蒸发速度主要取决于液体的饱和蒸汽压及液池面积，因此，码头作业区设置合理的围坎、减少液池面积，可以有效的减少化学品泄漏的蒸发量。

（2）液体化学品泄漏对于环境的毒害程度，受蒸发速度和毒性终点浓度的共同影响。

（3）本文选取了苯乙烯、苯、甲基丙烯酸甲酯、二甲基甲酰胺、醋酸、苯酚、三氯甲烷、环氧丙烷8种化学品10%管径泄漏作为典型事故进行了分析，根据预测结果可知，液体化学品10%管径泄漏对大气环境的影响是可接受的。