废纸回收火灾次生/伴生污染物环境风险评估

李拥章，陈明超

（山东中再生环境科技有限公司，山东 济南 251400）

近年来企事业单位各类突发环境事故屡见不鲜，不但对公众身体健康和财产安全构成严重威胁，也对公众息息相关的生态环境造成严重破坏，更有甚者个别事故在国内外引起了不良的社会影响[1]。为预防和控制各类突发环境事故，企业必须开展以环境风险评价与预警为基石的主动环境风险管理[2]。根据相关资料，主动环境风险管理是以行之有效的防范措施为基础，以尽可能降低企业突发环境事故发生风险为目的，其中的重中之重是做好企业突发环境事件风险评估[3]。

根据《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ 169—2018）》内容要求（以下简称HJ 169—2018），环境风险类型是指危险物质泄露，火灾、爆炸等伴生/次生污染物释放。一直以来火灾次生/伴生污染物的环境风险评估是各类企业编制环境风险评估报告的重点之一。整个火灾有着复杂的过程，火灾过程中产生的烟雾温度特别高；火灾烟气中会卷吸大量周围的空气，这样火灾过程中产生的烟气量就特别大，火灾烟羽的抬升高度比较高，影响范围进一步加大；同时火灾中可燃物大部分情况下不能完全燃烧，这样火灾就会有浓烈的黑烟产生。 因此，与各类风险物质泄漏事故情景下大气污染物的风险扩散模拟相比，火灾的伴生/次生污染物的扩散模拟相对来说也更加复杂[4]。火灾的伴生/次生污染物主要是二氧化硫、一氧化碳等。以山东济南某废纸回收企业为例，分析火灾伴生/次生污染物排放产生的环境风险。

1 企业简况与大气风险

公司为一家废纸回收企业，位于山东省济南市，目前共有两条生产线，均为废纸分拣打包生产线，年回收废纸1 万t。

1.1 风险物质

根据《企业突发环境事件风险分级方法》（HJ 941—2018）（以下简称HJ 941—2018）内容要求，该企业原辅材料中主要涉气风险物质为危废暂存间内暂存的废机油等。涉气风险物质详见表1。

表1 大气环境风险物质一览表

1.2 突发大气环境事件风险等级确定

根据HJ 941—2018 对该废纸回收企业风险物质进行风险辨识别和风险分析，根据HJ 941—2018 内容要求，当企业存在多种环境风险物质时，按照以下计算公式计算物质数量与其临界量比值（Q）：

式中：w1、w2、···wn—每种环境风险物质的最大存在总量，t；

W1、W2、···Wn—每种环境风险物质相对应的临界量，t。

按照数值大小，将Q 划分为4 个水平：（1）Q＜1，以Q0表示，企业直接评为一般环境风险等级；（2）1≤Q＜10，以Q1表示；（3）10≤Q＜100，以Q2表示；（4）Q≥100，以Q3表示。

经计算涉气风险物质数量与临界量比值Q=0.000 2，Q＜1，大气环境风险等级为Q0，该企业大气风险直接判定为一般环境风险等级。

2 突发环境风险评估

2.1火灾发生的原因

环境风险评估时一般从物质因素和诱发因素两个方面分析火灾事故的潜在因素。物质因素是火灾事故发生的内在因素，主要包括物质的火灾危险特性、物质系数、危险物质的数量等，这些都是火灾事故发生的内在因素；诱发因素是火灾事故的客观因素，主要包括各类生产设施设备的状态、环境因素、人为因素和管理因素等。该公司发生火灾的主要原因见表2。

表2 发生火灾事故的主要原因分析表

根据危险源辨识，该企业发生火灾时主要考虑是废纸原料仓库发生燃烧。

2.2 火灾事故次生污染物源强

废纸燃烧次生污染物为CO，公司废纸最大库存为500 t，发生火灾事故后，20%废纸发生燃烧，其中6%不完全燃烧生成CO，其余物料随着消防水进入消防废水中或者挥发进入大气中，整个火灾事故按照持续180 min 计算。

参照HJ 169—2018 中的附录F.3.2，火灾伴生/次生中一氧化碳产生量的计算公式：

GCO=2 330×q×C×Q

式中：GCO—CO 的产生量，kg/s；

C—燃烧中炭的质量百分比，%，取40%；

q—化学不完全燃烧值，%，取1.5%～6.0%，取6%；

Q—参与燃烧的物质的量，t/s。

通过计算一氧化碳的产生量，GCO=0.518 kg/s。

2.3 环境风险预测

2.3.1 预测模式选取

根据HJ 169—2018 附录G 的要求，选择SLAB 模型还是AFTOX 模型，需要判定烟团是重值气体还是轻质气体；通过烟团相对空气的“过剩密度”、环境条件等因素来综合判定烟团、烟羽是重质还是轻质。通常采用理查德森数（Ri）作为标准进行判断。Ri是个流体动力学参数。经计算Ri=0.004 39，Ri＜1/6，对于连续排放，Ri≥1/6 为重质气体，Ri＜1/6 为轻质气体；依次判断火灾次生/伴生污染物一氧化碳为轻质气体。因此突发火灾次生/伴生污染物环境风险评估采用轻质气体模型，即AFTOX 模型进行模拟计算。

2.3.2 预测结果

由1.2 节可知该企业涉气风险为一般风险，选取最不利气象条件预测，最不利气象条件取F 类稳定度，1.5 m/s 风速，温度25 ℃，相对湿度50%。一氧化碳廓线的阈值参照HJ 169—2018 附录H，毒性终点浓度-1 为380 mg/m3，毒性终点浓度-2 为95 mg/m3。在最不利气象条件下可能的影响见表3。

表3 火灾事故次生污染物一氧化碳在不同气象条件下影响预测结果表

由表3 可以看出，在出现火灾事故时次生污染物一氧化碳，在最不利气象条件下，CO 浓度达到大气毒性终点浓度-1 的最大影响范围为190 m，发生时间为2.1 min ；达到大气毒性终点浓度-2 的最大影响范围为594 m，发生时间6.6 min。原料仓库600 m 范围内主要是厂区范围内及附近工厂单位，发生火灾事故时启动应急预案并及时疏散相关工厂企业职工。

2.3.3 火灾防范措施及处置

健全防火管理制度，废纸原料仓库、成品仓库禁止火源，企业安排专人定期对废纸原料仓库、成品仓库进行巡检并排除各类火灾隐患；建立完善的消防灭火系统，现场设置有消防栓、灭火器、消防沙、烟感探头等。完善环境应急预案并建立火灾应急处理卡，按要求进行应急预案演练。

3 结论

以山东济南某废纸回收企业原料仓库突发火灾为例评估火灾次生/伴生污染物一氧化碳的环境风险。综合分析该企业突发大气环境风险等级、火灾发生的原因、火灾次生/伴生一氧化碳的源强，运用HJ 169—2018 附录G 推荐的理查德森数（Ri）判定一氧化碳为轻质气体，采用AFTOX 模型模拟了突发火灾次生/伴生污染物一氧化碳在最不利气象条件下事故风险预测，并给出了应急疏散范围建议。各类企业应建立完善的火灾防范措施及事故应急处理措施。