高速公路突发环境事件及其后果分析

杨 磊

（山西省交通环境保护中心站（有限公司），山西 太原 030032）

高速公路作为综合交通运输网络的组成部分，为国民经济发展提供了重要支撑。截止2018年底，山西省已通车高速公路里程达到5 605 km，全省已打通26个高速出省口[1]，为全面建成小康社会提供了坚实保障。

高速公路往往占地范围广，涉及的环境敏感目标多，公路上行驶的危化品车辆多，危化品种类和数量不确定，一旦发生交通事故，造成危化品泄漏或爆炸，将对公路周边的河流、村庄等产生重大环境影响[2]。因此，本文以山西省某高速公路为例，对可能发生的典型突发环境事件进行了情景分析，对环境风险物质进行了源强和扩散分析，对可能造成的环境风险后果进行了预测，为高速公路的突发环境事件应急预案编制提供参考依据。

1 典型突发环境事件情景分析

高速公路为区域的重要运输通道，危险化学品的运输不可避免。通过现场调查，并结合公路沿线环境特点及公路运输物质的种类以及高速公路事故经验，原神高速公路运营期的环境风险源主要为危险化学品运输事故、收费站服务区污水泄漏进入环境等。

1.1 情景一 危化品运输事故

危化品运输事故根据事故的严重性以及事故造成的环境危害大小可分为重大事故和一般事故，若事故造成重大环境污染或破坏，则为重大事故；造成轻微环境污染和破坏或未造成环境污染和破坏的为一般事故。此类事故可能造成危化品的泄漏或爆炸，如果不采取有效措施加以控制，将对周围的环境产生不利影响。危险品运输车辆在隧道、桥梁、路基段发生事故，使运送的固态或液态危险品如农药、汽油、化工品等泄漏进入周围环境，造成沿线河流水体和地下水污染，或产生有毒有害气体对周边的大气敏感点造成影响。

1.2 情景二 站区污水处理设备非正常运行

收费站、服务区和停车区污水收集池泄漏导致污水进入周围环境，造成河流水体和地下水污染。

服务区、停车区和收费站的污水处理设备损坏或污水池坍塌导致污水发生泄漏，污水的环境影响范围仅限于服务区、停车区和收费站场区内，不会波及外环境。

2 突发环境事件源强分析

高速公路站区不存放和使用危化品，不存在重大危险源。因此本次研究对象重大危险源为通行车辆运输的危险化学品。鉴于公路危险化学品运输车辆载重不同，运输危险化学品种类多样，且不适用《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218—2018）要求，为此按照其物理特性划分为固体危险化学品（爆炸物、毒性固体、遇水反应固体）、气体危险化学品（毒性气体、易燃气体）和液体危险化学品（毒性液体、易燃液体）。这些危化品一旦泄漏，将对周围环境风险敏感目标造成影响。

选择公路上行驶车辆运载的天然气、汽油、健康危险急性毒性物质3种常见环境风险物质进行源强分析，根据国家关于企业突发环境事件分级的相关规范及管理办法[3]，3种物质情况详见表1。

其中天然气运输车的Q值最高，为0.98。

表1 主要环境风险物质一览表

选取高速公路运输最广泛的天然气和液态危化品进行泄漏源强估算[4]。

2.1 天然气泄漏分析

按照气体泄漏速率计算公式进行估算，公式如式（1）：

式中：QG为气体泄漏速度，kg/s；P 为容器压力，Pa；Cd为气体泄漏系数；A为裂口面积，m2；M为分子量；R为气体常数，J（/mol·K）；TG为气体温度，K；Y为流出系数。

按照天然气罐车裂开半径为3 cm的圆形小孔，其他参数分别为温度T=20℃，大气压力为P0=101.325 kPa，储罐工作压力为P=111.325 kPa，天然气的绝热指数k=1.36进行计算。

最终求得天然气QG=0.32 kg/s。

持续时间t=8.7 h（按照最大泄漏速度计算）。

2.2 液态危化品泄漏分析

按照液体泄漏速率计算公式进行估算，公式如式（2）：

式中：QL为液体泄漏速度，kg/s；Cd为液体泄漏系数，本次取0.6；A为裂口面积，m2；P为容器内介质压力，Pa；P0为环境压力，Pa；g为重力加速度；h 为裂口之上液位高度，m；ρ为泄漏液体的密度，kg/m3。

按照危化品罐车裂开半径为3 cm的圆形小孔，其他参数分别为液面高度h=2 m，环境压力和介质压力均取101.325 kPa，ρ按照1 m/s进行计算。

最终求得液态危化品QL=3.14 kg/s。

持续时间t=1.77 h（按照最大泄漏速度计算）。

3 释放环境风险物质的扩散途径与应急措施、应急物资情况分析

3.1 释放环境风险物质的扩散途径

公路涉及的环境风险物质种类多且不确定，按照环境风险物质的形态进行扩散分析见表2。

表2 环境风险物质的扩散途径

公路易发生的环境风险共分为三类，分别为火灾、爆炸和泄漏[5]。

3.1.1 火灾

公路行驶的危险化学品运输车辆（运输易燃、易爆品）发生交通事故后引起火灾，造成人员伤亡和财产损失。

3.1.2 爆炸

公路行驶的危险化学品运输车辆（运输易燃、易爆品）发生交通事故后引起爆炸，造成人员伤亡和财产损失。

3.1.3 泄漏

公路行驶的危险化学品运输车辆发生交通事故后因贮存容器破裂产生泄漏，泄漏物扩散至周围环境导致环境污染。

3.2 应急措施与应急物资情况分析

3.2.1 应急设施（备）有效性分析

3.2.1.1 桥面径流收集系统

本高速公路共设跨河桥梁4处，在4处桥梁均设置了桥面径流水收集系统，对桥面径流进行全面收集，并在桥头设置了事故水收集池。保证事故状态下废水全部进入收集池，不外排，确保河流不受污染。

3.2.1.2 路基排水

泉域岩溶裸露区路基段内设置2处路基事故水收集池，容积为150 m3。

3.2.1.3 收集池的有效性分析

本项目在跨越河流桥梁下及泉域岩溶裸露区设置的事故水收集池容积为150 m3。桥下建设的事故水收集池采用钢筋混凝土结构，施工前对地面进行了压实处理，由养护工区工人定期清理事故水收集池中的积水，保障事故水收集池平常处于清空状态。收集池的容量按照运输车辆单车最大载运量20 t计算，考虑消防用水和冲洗清洁用水10 t计算，收集池大小可满足要求。

3.2.1.4 日常养护措施的有效性分析

本项目由高速公路公司进行养护管理，养护工区位于收费站，养护工区配备了相关设备，包括抽水车。本文建议建设单位建立桥面径流收集系统和事故水收集池日常巡查和维护制度，派专人对该系统进行日常检查和维护（包括定期和非定期——下雨后），并购买便携式抽水泵，使用抽水车及便携式抽水泵及时将事故水收集池中的存水抽取，并妥善处置，确保事故水收集池日常处于清空状态。严禁将事故水收集池中的水外排至水环境敏感区中。

3.2.1.5 事故状态下应急救援

建设单位在各个站区储备了环境应急物资，主要包括砂子、石灰、堵塞桥梁泄水孔材料、灭火器、应急车辆和施工机械等，一旦有运输危险化学品的车辆发生事故，事故处理部门可及时到达事故现场处理事故，对事故现场采取应急措施。

3.2.2 应急物资有效性分析

3.2.2.1 时间保障

运营单位在沿线的服务和管理设施均储备了足够数量的应急物资，应急物资储备于沿线各收费站、服务区和停车区中。

应急物资储备点最大距离间隔为21.6 km，即事故发生地与最近物资储备点的最远距离为11 km，按照车辆在公路以60 km/h行驶，一旦发生事故，应急物资运输车辆可在15 min内到达事故现场，保证第一时间进行救援。

3.2.2.2 物资保障

高速公路运营管理单位应依据现有资源的评估结果，在相应站区储存满足危险化学品事故发生后所需的应急物资。

4 突发环境事件危害后果分析

4.1 汽油、柴油泄漏

4.1.1 泄漏原因

根据前述物质泄漏风险识别结果，汽油、柴油泄漏大致分为两个方面的原因：

a）车辆发生交通事故导致汽油、柴油泄漏，表现为点状区域短时间影响。

b）车辆贮存容器破裂造成的泄漏，表现为线状扩散。

4.1.2 风险分析

a）汽油、柴油为易燃易爆品，极易发生爆炸、火灾、产生次生环境风险。

b）汽油为易挥发物质，汽油挥发产生的汽油蒸汽导致大气中的非甲烷总烃超标，造成大气环境污染。

c）汽油柴油泄漏进入水体，导致水体中的石油类物质超标，造成水环境污染。

d）汽油柴油泄漏进入土壤，对土壤造成污染，使土壤失去原有生态功能，甚至可能透过土壤进入地下水，对人类的饮用水造成风险。

4.2 固体危险化学品

4.2.1 泄漏原因

根据前述物质泄漏风险识别结果，固体危险化学品泄漏大致分为两个方面的原因：

a）车辆发生交通事故导致危险化学品泄漏，表现为固体危险化学品点状大量集中特点。

b）车辆贮存容器破裂造成的泄漏，表现为固体危险化学品线状微量散落特点。

4.2.2 风险分析

固体危险化学品分为爆炸物、毒性固体、遇水反应固体三类，会出现两类环境风险，即遇水化学反应生成气体进入大气或者溶解于液体进入水体、土壤对环境造成污染。

4.3 液体危险化学品

4.3.1 泄漏原因

根据前述物质泄漏风险识别结果，液体危险化学品泄漏大致分为两个方面的原因：

a）车辆发生交通事故导致危险化学品泄漏，表现为液体危险化学品点状大量集中特点。

b）车辆贮存容器破裂造成的泄漏，表现为液体危险化学品线状微量散落特点。

4.3.2 风险分析

液体危险化学品分为毒性液体、易燃液体两大类，会出现两类环境风险，即气化或燃烧生成气体进入大气或者进入水体、土壤对环境造成污染。

4.4 气体危险化学品

4.4.1 泄漏原因

根据前述物质泄漏风险识别结果，气体危险化学品泄漏大致分为两个方面的原因：

a）车辆发生交通事故导致危险化学品泄漏，表现为气体危险化学品点状区域短时间影响。

b）车辆贮存容器破裂造成的泄漏，表现为气体危险化学品线状扩散。

4.4.2 风险分析

气体危险化学品分为毒性气体、易燃气体两大类，会出现一类环境风险，即进入大气污染环境。

影响人群环境保护目标为公路沿线的所有人群敏感点，若发生上述大气突发环境事件将会危害公路沿线人群环境保护目标。

4.5 消防水

车辆交通事故状态下发生火灾时需要大量的水降低车体周围的温度，避免发生更大的连环事故。因此，在灭火和降温的时候就会利用大量的水，这些水中将带有油类物质及溶于水的危险化学品未经处理进入水体，将会对外环境造成污染。

5 结论

高速公路作为线性工程，其环境风险事故主要表现为汽柴油泄漏、爆炸进入环境产生的环境风险及次生环境风险；固体、液体、气体危险化学品事故产生爆炸或泄漏产生的环境风险；事故消防水未经处理进入环境产生的次生环境风险等，一旦发生上述环境风险事故将对周边环境产生较大的影响。因此，建设运营管理单位应制定相应的环境风险应急预案，采取相应的防范和应急措施，以确保在发生事故后能及时启动环境风险应急预案，并正确采取相应的应急措施。