化工园区有毒有害气体突发环境事件应对探讨

＊何涛 蓝文宣 边归国 陈祥华 卢勇宏 侯桂兰

（1.福建省生态环境应急与事故调查中心 福建 350003 2.广东中联兴环保科技有限公司 广东 510000 3.福建省生态环境厅 福建 350003）

根据石化联合会化工园区工作委员会的统计，截至2020年底，全国重点化工园区或以石油和化工为主导产业的工业园区共有616家，其中国家级化工园区（包括经济技术开发区、高新区等）48家。616家化工园区中，产值超过1000亿元的超大型园区17家，500亿元～1000亿元的大型园区35家，超大型和大型园区产值占比超过化工园区总产值的50%；截至2020年底，1084家中小型和存在重大风险隐患的大型危化品企业、39家其他大型企业和特大型企业已完成搬迁改造，化工园区已成为行业规模化发展的主战场[1]。

化工园区作为化工企业集中区域，突发环境事件发生概率比一般园区更高，事故造成危害比其他园区更为严重，有毒有害气体是造成化工园区突发环境事件最主要因素之一，化工园区大量使用易燃易爆、有毒有害化学品，同时企业之间密集布局，化工园区周边环境敏感点往往较多，甚至有的园区“厂居混杂”情况较为突出，使得化工园区事故隐患多、环境风险大，一旦发生火灾、爆炸、泄漏等突发事件，会造成较大的环境污染事件。

为更有效应对有毒有害大气突发环境事件，通过调研福建省4家化工园区突发环境事件应急管理能力，摸清福建省化工园区和重点企业的基本现状，梳理出福建省化工园区有毒有害气体突发环境事件特征和应急能力现状、有毒有害气体突发环境事故类型、防控建设要点和应急管理需求等。并根据调研成果，筛选出福建省化工园区有毒有害大气特征污染物、梳理化工园区有毒有害大气环境污染事件典型情景、建立有毒有害大气污染事故隔离疏散数据库、分析化工园区有毒有害气体应急防控措施等。为建设有毒有害气体突发环境事件应急技术支持体系、制作应急处置技术库，提高环境风险防控及应急处置能力提供技术支撑。

1.化工园区有毒有害大气特征污染物筛选技术和结果

在尚无化工园区有毒有害大气特征污染物筛选技术的前提下，结合《有毒有害气体环境风险预警体系建设技术导则（征求意见稿）》[2]《山东化工园区大气环境风险监控预警系统技术指南（试行）[3]《企业突发环境事件风险分级方法》[4]等标准要求，制定筛选原则和筛选流程，并根据福建省4家化工园区现状筛选出有毒有害大气特征污染物。

(1)筛选步骤和原则

有毒有害大气特征污染物的筛选步骤包括：初筛、复筛、确定大气特征污染物。筛选的原则包括：

①在人类活动或自然过程可排入大气的，且浓度超过一定值时对人或环境可产生有害影响的污染物质；

②列入相关名录的有毒有害气体，列入综合、行业、地方等大气污染物排放标准的气体，历史环境事件中出现的大气污染物等；

③筛选的污染物应包括涉气风险物质和可挥发造成大气环境事件的固态、液态风险物质；

④筛选的污染物在排放标准及监测标准体系中，具有控制要求和监测方法，便于有效实施预防、监测和削减等措施。

(2)初筛流程

①经过环境风险评估筛选出来的园区涉气环境风险物质，应纳入特征污染物的初筛名单。涉气环境风险物质包括有毒气态物质、易燃易爆气态物质、有毒液态物质、易燃液态物质、遇水生产有毒气态物质、健康危险急性毒性物质（类别2，类别3）、危害水环境物质（急性毒性类别：急性1，慢性毒性类别：慢性1和慢性2）和油类物质。②调查中发现列入园区大气特征污染物名录库的大气污染物，应纳入特征污染物的初筛名单。③调查中发现列入《有毒有害大气污染物名录》[5]的有毒有害气体，应纳入特征污染物的初筛名单。④调查中发现列入综合、行业、地方等大气污染物排放标准的气体，可纳入特征污染物的初筛名单。⑤调查中发现的历史环境事件中出现的大气污染物，纳入特征污染物的初筛名单。⑥调查中发现的园区已有并列入国家各类管控名录的大气污染物，纳入特征污染物的初筛名单。

(3)复筛流程

采用层次分析法、综合评分法等筛选方法对纳入初筛名单的有毒有害气体的比值Q、毒性、化学反应活性等因素进行复筛。

①涉气风险物质数量与临界量比值（Q）的筛选：参考《企业突发环境事件风险分级方法》[4]附录A的物质临界量，将涉气风险物质在园区内的存在量（如存在量呈动态变化，则按年度内最大存在量计算）与其在附录A中临界量的比值Q，大于1的纳入特征污染物的复筛名单。

②毒性的筛选：主要考虑急性毒性和单因子污染指数。急性毒性数据可参考GBZ2中职业接触限值（OELs）和GB/T 18664中直接致害浓度（IDLH）数据，职业接触限值主要考虑人群吸入性影响的短时间接触容许浓度（PC-STEL）和最高容许浓度（MAC）[6]。单因子污染指数指利用环境实测数据和标准比对分类，将符合要求的急性毒性物质纳入特征污染物的复筛名单。

毒性的筛选亦可通过计算毒性物质风险等级因子R的，将R≤10的物质纳入复筛名单。

毒性物质风险等级因子主要根据物质毒性伤害阈值及其挥发性质有关，参考美国EPA确定极危险物质（EHS）的临界量值的方法，计算毒性物质风险等级因子R，即：

式中，LOC—关注风险水平/浓度（Level of Concern）；

V—挥发速率。

对于关注风险水平/浓度（LOC），根据上述对毒性物质伤害阈值标准，优先选择毒性物质的急性威胁生命和健康浓度（IDLH)阈值，其次选择急性暴露指南水平（AEGLs-2,1h）阈值，再次选择应急反应计划指南（ERPGs-2）阈值，3个阈值均无情况下，选择临时紧急暴露极限（TEELs）值或通过半致死浓度/半致死量（LC50/LD50）推导IDLH值，推导公式如下：

对于挥发速率（V）的计算，气态物质的挥发速率（V）等于1，对于可挥发的液态毒性物质，如下式计算：

式中：M—该种物质的摩尔质量，g/mol；

T—该种物质的沸点，℃。

③化学反应活性的筛选：针对挥发性有机物（VOCs），主要考虑光化学反应产生二次污染物。化学反应活性可采用最大增量反应活性（MIR）来定量描述[2]，MIR数据来源于文献[7]，无MIR资料暂不作为有毒有害大气特征污染物。

(4)确定大气特征污染物

通过初筛和复筛确定有毒有害大气特征污染物，并建立包括企业层面特征污染物以及园区层面优先管控特征污染物名录，建立的名录可包括物质的理化性质、气味特征、最大存在量、临界量、物理危害、健康危害、环境危害、预防措施、急救措施、应急监测方法、防护措施、环境应急处置措施、隔离距离、疏散距离和相关排放及控制标准等在内的大气特征污染物名录库，用于辅助应对有毒有害气体突发环境事件。

(5)筛选结果

通过福建省4家化工园区企业调查分析，A园区涉及36种风险物质，B园区涉及110种风险物质，C园区涉及192种风险物质，D园区涉及375种风险物质，通过本研究建立的初筛和复筛流程筛选出A园区19种、B园区21种、C园区共23种、D园区共38种，对重复的大气特征污染物进行整合，共50种有毒有害大气特征污染物。由筛选结果可知，甲醇、苯、苯乙烯、N,N-二甲基甲酰胺和甲苯出现频率最高，在4个化工园区中均存在。二甲苯、丁醇、苯酚、乙腈、丙烯酸丁酯、丙烯腈、丙烯、氨气、丙酮、氯气、1,3-丁二烯、乙酸乙酯出现频率次之，在3个化工园区中存在。详细名单见下表：

表1 有毒有害大气特征污染物筛选结果

续表

针对筛选结果后的物质，以出现频次最高有毒有害大气特征污染物为例，建立所有特征污染物的的危险特性和处置措施，详细情况见表2。

表2 出现频次最高大气特征污染物危险特性和处置措施

2.化工园区有毒有害大气环境污染事件典型情景分析

根据4家化工园区生产的企业相关情况，根据化工园区风险源及受体类型、环境风险识别和环境风险分析结果，确定本次化工园区有毒有害大气环境污染事件典型情景主要包括突发大气环境事件情景、群发或链发的突发环境事件情景、复合突发环境事件情景和历史突发环境事件情景[9]。情景分析时需要参考的基本要素包括：意外事故的起缘及严重程度、可能的关联事件与环节事件、受影响人群的规模及由此产生的救护措施类别、整个事件的时间进展安排、影响到救护人员响应能力的其他供参考因素[10]。

(1)突发大气环境事件情景

突发大气环境事件情景主要分为有毒有害大气特征污染物泄漏（典型情景为生产装置管道或储罐破裂引发泄漏逸散到大气中）和非正常作业时废气排放或废气处理设施发生故障。

(2)群发或链发的突发环境事件情景

在化工园区、工业聚集区等环境风险源较为密集的区域，选取距离小于防护距离且涉及有毒有害或易燃易爆环境风险物质的相邻环境风险源，分析群发或链发的多米诺事件类型[9]。4家化工园区主要为油品类物质发生事故引发多米诺效应造成突发环境事件。

(3)复合突发环境事件情景

复合突发环境事件情景主要分为由挥发性风险物质造成的突发水环境事件造成可能的大气环境影响；由于危险化学品因为火灾、爆炸、泄漏等生产安全事故以及危险化学品交通运输事故造成可能的大气环境影响。

(4)历史突发环境事件情景

通过评估本4个园区近5年已发生的较大及以上突发环境事件类型，筛选出历史突发环境事件情景为二甲苯火灾爆炸引起的次生环境污染事故和氯气泄漏扩散事故。

3.有毒有害大气污染事故隔离疏散距离

通过筛选建立的福建省4家化工园区50种有毒有害大气特征污染物根据物质特征参考《2020 Emergency Response Guidebook》（2020北美应急响应手册）[11]，建立50种大气特征污染物发生事故下时事故前期立即隔离距离、发生泄漏事故疏散距离及发生火灾事故隔离和疏散距离数据库，作为第一时间应对事故的重要参考依据，详细见表3。

表3 50种有毒有害大气特征污染物紧急响应隔离和疏散距离

根据泄漏物质特性和厂区内地面环境状况，在上风向处建立现场指挥部，由园区应急指挥部划定危险区（紧急隔离区域、保护疏散区域）和支援区（保护疏散范围外区域），以便及时开展抢险和救援。利用建立的数据库结合化工园区事故现场的实际情况如泄漏量、风速、伴随火灾等利于扩散的条件，适当调整隔离疏散区范围。

4.有毒有害气体突发环境事件应急管理能力分析

从4个园区的环境风险防控与应急能力、应急管理机构、应急监测能力和应急信息化能力进行有毒有害气体突发环境事件应急管理能力分析。

在环境风险防控与应急能力方面，4个园区的环境风险均处于可接受的水平，并实施差异化、有针对性的环境风险管理。能够及时告知并组织环境风险源周边人员紧急疏散或就地防护。在应急管理机构方面，目前4个园区虽有一定的基础，但在应急管理方面的体系建设不够全面，没有形成明确、统一、系统的应急体系，同时缺少专业的环境应急救援队伍。在应急监测方面，对企业厂界和重大污染物监测监控机制较为完善，同时初步建立了有毒有害气体监控预警设施，并具备有毒有害气体实时分析预警能力，需继续加强园区环境应急处置能力的建设。在应急信息化方面，目前已建设的集安全、环保、应急为一体的综合性应急救援指挥平台，主要侧重于为园区的安全生产、风险防控、事故救援提供监测预警、分析研判、辅助决策，对总体防控、应急隔离、事故模拟及应急辅助等存在提升空间。

5.结语

化工行业在取得发展和做出巨大贡献的同时，不同种类、数量的毒性化学品出现在化工生产的各个环节，发生有毒有害气体突发事故的风险相应增加，事故的规模也有扩大的趋势。针对这一情况，通过建立有毒有害大气特征污染物筛选技术，对福建省4大园区企业的生产工艺、原辅材料、产品、中间产物、产排等做调研分析并筛选出了50种大气特征污染物，建立了有毒有害大气污染事故隔离疏散数据库，了解园区典型大气突发环境事件情景和应急管理能力，系统梳理和总结园区有毒有害气体突发环境事件的特征等。对下一步深化有毒有害大气突发环境事件应急技术，变“被动应急”为“主动应急”，制定包括切断污染来源、应急监测、污染物削减、应急隔离、应急疏散、综合调度、生态环境影响后评估等内容的有毒有害气体应急技术支持体系，为开展事故应急“一园一策一图”，以及有毒有害大气突发环境事件应急处置技术研究等提供借鉴。