危险品储罐泄漏的事故分析及环境风险防治策略研究

刘清徽

（广州蓝碧环境科学工程顾问有限公司，广东 广州 510507）

引言

为减少危险品储罐运营给环境带来的影响，将储罐泄漏事故当作切入点，分析泄漏量和事故可能带来的后果，在明确事故影响的前提下，制定环境风险防治策略，为指导企业和相关部门加强安全环保生产管理提供依据，从而推动化工行业健康发展。

1 案例概况

某油品企业的主要业务是经营和储存柴油、汽油等油品以及液体化工原料（主要为甲醇），库容总计67万立方米，包含11个罐区和91个储罐，占地35万平方米。一期工程的库容为36.3万立方米，占地面积约196 900平方米，二期工程的库容为30.65万立方米，占地面积约13 211平方米。现场储罐划分为11组，除6、7组储罐采用碳钢拱顶罐以外，其余均采用碳钢内浮盘。

2 危险品储罐泄漏事故分析

2.1 泄漏量

该企业需要储存17个品种的油品和化工品，原料储罐泄漏的情况偶有发生，为避免储罐泄漏给现场人员、周围环境造成难以挽回的影响，需要了解可能引发火灾爆炸事故的泄漏量。本项目重点对汽油、甲醇、柴油等在常温常压环境下，遇明火或高温容易引发火灾爆炸事故进行分析。在设定泄漏口达到接管口径（Φ100 mm）20%时，库区设有安全巡视员，从最不利状况考量，将事故泄漏时间设定为60 min，相关计算公式如下：

式中，QL为泄漏速率，单位为kg/s，P和P0分别为容器内介质压力和环境压力，均取值101 325 Pa；ρ为泄漏液体密度，其中汽油密度为720 kg/m3，柴油密度为833 kg/m3，甲醇密度为791.8 kg/m3；g为重力加速度，取值9.81 m/s2；A为裂口面积，取3.14×10-4m2；Cd为液体泄漏系数，取0.50；h为裂口之上液位高度，其中汽油储罐取值15.9 m，柴油储罐取值15.1 m，甲醇储罐取值15 m，分析得到结果如表1所示。

表1 储罐事故泄漏量分析结果

2.2 事故后果预测

结合储罐所储存油品的理化性质可知，各类物质的沸点均高于储存时的温度，故泄出物不存在闪蒸和热量蒸发[1]。通过对事故后果展开预测，按照最大燃料油估算泄漏量，可知储罐最大容积为1万立方米，泄漏后液态物料部分蒸发进入大气环境将向四周扩散，遇到明火可能发生爆炸。按照最不利气象条件slab模型和aftox模型进行事故后果预测，能够发现汽油影响距离最远，如表2所示，而甲醇的预测浓度达到了不同毒性终点浓度最大影响范围。距离最近的敏感点在项目南侧800 m位置，最远敏感点在项目南侧1.5 km位置，可以满足毒性终点浓度要求。

表2 储罐泄漏后液体蒸发扩散最大毒性浓度预测结果表

基于slab模型、aftox模型预测事故后果时，要准确了解不同模型可能存在的影响因素。slab模型的影响因素包括：一是温度梯度。温度梯度的增加可能导致不稳定的大气层结，从而影响slab模型的效果。特别是在温度急剧下降的区域，边界层的稳定性会受到影响，可能引起不稳定的湍流活动和强烈的气流湍动，从而使slab模型预测的结果变得不准确。二是强风。高风速可能导致湍流扩散性增加，使热量传递更加复杂，此外，风向的变化也会影响热量的传输路径和分布，进而影响slab模型的结果。三是湿度变化。湿度的增加会增加大气的水汽含量，从而改变热量的传输方式，潮湿的条件下，水蒸气的存在可能导致热量传递中的相变和冷凝，使得slab模型无法准确预测热量的传输和分布。对aftox模型而言，可能影响其预测结果的影响因素有：（1）大气不稳定。当大气层结不稳定时，热量传输会更加复杂，从而使slab模型的预测结果变得不可靠。（2）强风和风向变化。强风可以扰动热量传输过程，增加湍流强度，使得模型难以准确预测热量的分布和传输，风向的变化则会改变热量传输路径，影响模型的准确性。（3）高湿度和降水。水蒸气的存在会引起相变和冷凝，影响热量的传输和分布。特别是在降水过程中，热量的分配会因水滴的存在而发生改变，使得slab模型难以准确预测热量的传递。（4）边界条件变化。slab模型通常依赖于一组初始和边界条件来进行模拟，当这些条件发生剧烈变化时，模型的准确性可能会受到影响。

以汽油泄漏（污染物以非甲烷总烃表征）为例分析储罐事故，可知在距离泄漏源600 m位置即可达到广东省《大气污染物排放限值》（DB44/27-2001）监控浓度限值（非甲烷总烃≤4.0 mg/m3）。一旦发生火灾，产生有害气体一氧化碳，在小风状态下风向400 m范围超出短时间接触容许浓度，常风下风向1 000 m范围超出容许浓度，但均未达到中毒危害阈值。

2.3 环境风险评价

与国内外已发生的石油类储罐事故发生概率相比，案例储罐泄漏引起的火灾爆炸概率为49.2%，发生重大事故的概率为8.7×10-5次/（罐·年），在可以接受的范围内。对储罐泄漏重大事故后果进行模拟分析，可知在储罐发生火灾事故的情况下，死亡半径达到68.1 m，重伤半径为82.4 m，轻伤半径为119.5 m，均在厂区界限内，将给其他储罐、控制室等建筑带来影响，引发更严重次生危险。目前，罐区东面化验室、配电间等处于轻伤半径内，长时间受热辐射可能导致设备损坏和人员烧伤。而一期和二期储罐之间拥有较大安全间距，仅一期少数储罐在影响半径内，产生的影响较小。二期油库相邻储罐在轻伤半径内，但由于项目间存在实体围墙阻隔了热辐射，因此罐区受到影响较小。二期油库西面为空地、南面为道路，周边建筑物在火灾无影响半径范围。从总体情况来看，通过制定应急预案，在事故发生后及时采取措施缩短泄漏和扩散时间，加强周边敏感点保护，可认为储罐泄漏对大气环境影响是可接受的。

火灾事故发生将导致大量二氧化硫、一氧化碳产生，同时向大气释放烟气等污染物，将给大气环境带来严重污染。按泄漏量最大的汽油进行估算，汽油储罐最大容积为1万立方米，1万立方米油品储罐一旦整体破裂，遇明火发生火灾爆炸事故，在未采取任何防范措施的情况下，持续燃烧6 h将产生24.19 t二氧化硫、342.25 t一氧化碳、12.5 t硫化氢和1.25 t氨气。

事故发生将引发危化品泄漏，并产生消防废水，含有油类物质和甲醇等，进入周围水体将引发水污染。以汽油罐为例，起火后产生消防废水量能达到4 077.05 m3。储罐泄漏后，一旦油品或化工品进入地表河流将引发水环境污染，导致地表河流景观被破坏，同时由于有机烃类物质难溶于水，将浮在水层表面将空气与水隔离，引发水中溶解氧浓度下降，造成水生物死亡[2]。而烃类物质可生化性较长，水体污染后完全恢复甚至需数十年。油库区建设2座1 000 m³压舱水罐（目前为空置）和400 m³事故应急池，并建设容积200 m³和324 m³的化工污水池，作为事故废水暂存区使用，可以防止事故废水直接排放，给周围水环境带来污染。

3 危险品储罐泄漏环境风险防治策略

3.1 水污染防治

3.1.1 地下水污染

考虑到罐区污水处理设备水池防渗层破损或地面防渗层破损都将导致泄漏物进入地下，引发地下水环境污染，需严格按照《危险废物贮存污染控制标准》（GB 18597-2023）对地下水采取防护措施。罐区地面和地下水排水管沟应加强防腐蚀和防渗处理，确保其完整性和稳定性，阻止有害物质渗漏。定期检查和维护防渗层，对发现的破损或损坏部位及时修复，确保防护措施始终有效。在发生事故后，应立即对罐体和管线进行修复，确保其密封性和安全性。在事故处理过程中，可以采用吸油毡等吸附材料对泄漏物进行控制，防止泄漏物进一步扩散到地下水体中。

3.1.2 地表水污染

针对水环境污染风险，应提前针对罐区配备油回收和拦截装置，发生故障后第一时间将泄漏物料拦截在库区范围内。采用泡沫混合液灭火期间，产生的消防废水中含有石油类物质，同样需要通过专用设备拦截，避免通过雨水管网进入周边地表水。根据《化工建设项目环境保护工程设计标准》（GB/T 50483-2019）计算事故废水量为14 876.13 m3，企业利用各罐区的防火堤作为事故废水暂存区域，其中11#罐区防火堤围堰容积为324 72 m³，大于企业油库事故废水产生量14 876.13 m3，能用于暂时存储消防污水和收集含油污水，并通过回收装置和吸油材料实现燃油回收。在事故发生后，应立即关闭雨水阀门和污水阀门，使事故废水暂存在防火堤内，避免废水溢出库区。经过初步吸油处理后，消防污水需进入污水处理系统实现隔油预处理，同时在废水排放口安装在线监测装置，对水中悬浮物、五日生化需氧量等指标进行监测，保证废水排放指标达到要求[3]。

3.2 大气污染防治

储罐汽油、甲醇等物质泄漏后将蒸发至空气中引发环境污染，为杜绝污染发生，应选用优质阀门、管件和密封件等，定期完成储罐检修、维护，保养储罐外壁油漆加强热效应反射，减少储罐有机物挥发。定期检查储罐外部连接设备、设施，发现连接位置出现磨损等情况及时处理。定期保养阻火器、呼吸阀等附属设备，并确认油泵、管道等部位连接牢固，杜绝跑冒滴漏现象发生[4]。将铝制浮盘改造成不锈钢高效密封浮盘，采用模块化无梁结构，满足全接液要求，边缘采用双密封，有效降低储罐泄漏事件发生概率，并减少挥发性有机物的无组织排放。在存储甲醇等物质的储罐上方，可安装喷淋装置吸收散发的气体，减小有毒有害气体扩散影响，并确保受伤害人员能够及时冲洗。

储罐泄漏物燃烧后产生的二氧化硫、一氧化碳等物质进入大气，将引发大气环境污染。在风险防治方面，需安装可燃气体探测器和报警器，在事故发生后实时监控废气排放情况，及时启动油气回收系统实现污染物排放控制，防止出现废气超标问题。在罐区设置VOCs在线监测系统和油气回收系统，并实行严格巡查制度，能够及时发现泄漏事故，并将情况及时上报给上级和应急办公室，由指挥部根据泄漏程度判断是否组织人员紧急疏散。一旦发生火灾，将根据二氧化硫、一氧化碳、硫化氢、氨气等有毒气体影响计算结果将下风向及影响区域1 000 m范围内居民集中疏散，防止人员发生中毒事故。

3.3 土壤污染防治

为避免储罐泄漏引发土壤污染，对罐区及周围道路进行硬化处理，确保泄漏至地面的原料可通过收集沟集中排入污水处理调节池，降低环境污染发生的可能性。一旦发生大面积泄漏，立即安排专人采用围油栏、吸油毡等实现泄漏油品吸附控制，并使用堵漏器完成泄漏管线和罐体修复，使用接油盆、收油桶完成泄漏物收集[5]。此外，必要时使用化工污水池、含油污水事故缓冲池、应急池完成泄漏物收集，并事后利用除油粉、油污消散剂、锯末完成污染物降解处理，从而有效防治土壤环境污染风险。

4 结语

在危险品储罐泄漏事故分析方面，需要将事故给周围环境带来的影响当成是环境风险评价重点，对事故引发的火灾爆炸次级危害及环境污染展开分析，确定最不利气象条件下事故影响范围和程度，确认事故是否在可接受范围内。在汽油、柴油、甲醇等储罐发生泄漏后，通过及时处置加强泄漏量和时间控制，能够将事故风险控制在可接受范围内，并通过积极采取污染监测、泄漏物处理等措施，实现大气污染、水污染等各种污染防治，有效减少事故带来的环境影响。