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本文作者:劉宏1,2鐘琦1張云龍1馬放2作者單位:1江蘇大學2哈爾濱工業大
化工園區企業危險化學品水環境風險
1儲存系統的水環境風險
各類危險化學品儲罐區是能量和有害物質的集合點。化工園區內儲罐區儲存的原料、中間體及產品大多數具有易燃易爆、有毒有害、腐蝕等特性。如鎮江新區化工園區內化工企業涉及的危險化學品有1,3-丁二烯、丙烯腈、氰化鈉、純苯、苯乙烯、天然氣、液氨、石腦油、汽油、煤油、柴油、硫酸、鹽酸、次氯酸鈉、氫氧化鉀、鋅粉等,涉及危險化學品的品種多、數量大。這些物質絕大多數屬于閃點較低、爆炸極限范圍較大的易燃易爆危險化學品,或為有毒有害危險化學品以及腐蝕品。不少企業的危險化學品儲存場所與生產裝置構成了重大危險源。對于液態危險化學品儲罐區,可能發生的重大事故主要有火災、爆炸和有毒有害物質泄漏。事故中,若因消防環節處置不當而導致危險化學品進入水體,則可造成嚴重的水環境污染事故。
2生產系統的水環境風險
化工園區各類化工企業生產規模一般都較大,生產過程連續性強、自動化程度高。化工生產區域工藝裝置主要有釜、槽、罐、塔,以及縱橫交錯的工藝管線等,設備種類繁多,作為特種設備的壓力容器數量多。此外,化工生產工藝裝置還具有設備高低不一、危險物料處理量大、操作控制難度大、動態與靜態設備并存等特點,同時,危險化學品的物料類型、相態、壓力、溫度、體積或質量也各不相同。因此,化工工藝裝置發生火災、爆炸的可能性較大。如果化工工藝裝置設計不合理、材質有缺陷、焊接質量差、密封不嚴、人員操作失誤或受物料腐蝕、磨蝕等因素影響,那么均會導致可燃物料泄漏,進而引起火災、爆炸事故;若發生泄漏的是有毒有害物料,則會引起人員中毒事故發生。化工生產工藝過程中的高溫、高壓、蒸發、干燥等都具有比較高的危險性,一旦溫度、壓力等控制不當,極有可能引發重大危險化學品事故,而所有與危險化學品有關的重大事故均有導致嚴重水環境污染次生災害發生的可能。
3運輸系統的水環境風險
鄰水化工園區危險化學品運輸有陸路運輸和水路運輸兩種方式。危險化學品運輸系統具有物料密集、設施流動和危害難以控制的特點,因此具有較高的危險性。裝卸作業人員違反操作規程、危險化學品包裝不合格、禁忌危險化學品混裝混運、違章超載、超速行駛、疲勞駕駛、靜電積聚、火災初期滅火方法錯誤、監護不力等均有可能導致道路交通事故發生,進而造成危險化學品泄漏的重大事故。特別是沿江化工園區的碼頭裝卸區域,其緊靠長江水體,地理位置特殊,一旦發生危險化學品泄漏事故,極易引發次生環境污染事件發生。若對泄漏的危險化學品處置方法不當或不及時,則很可能使危險化學品流入長江,從而造成嚴重的水環境污染事件,對沿江城市的飲用水安全構成巨大威脅,甚至將導致民眾恐慌、社會動蕩。化工園區內化工企業集聚,危險源數量眾多,彼此相互影響,構成了一個巨大的危險區域,一旦某個企業發生火災、爆炸或危險化學品泄漏事故很容易影響到周邊的其他企業,從而導致災難性的多米諾效應,極有可能演變為巨大的水環境災難。
危險化學品固有水環境風險評估
水環境風險影響因素眾多,而危險化學品固有的水環境風險則是首先需要關注的焦點[4]。美國EPA將毒性、易燃易爆性作為優先控制事故排放污染物的風險管理特性,并提出了將一次事故中可能同時排放的所有單元有毒物質儲存總量閾限值(TLV),作為污染源事故調查或確定重點事故源的參考基準。《危險貨物品名表》(GB12268—2005)將危險化學品分為9種[5]。任何一種化學品均可從其產品的安全技術說明書———MSDS中獲得其理化性質、對健康與環境的危害、監測方法、環境標準、應急處理處置方法以及儲運注意事項等相關信息。為定性定量評估危險化學品的固有水環境風險程度,借鑒危險度分析評價方法[6],選擇影響危險化學品固有水環境風險程度的一些關鍵特性,并將每個特性項目設定為A(10分)、B(8分)、C(6分)、D(4分)、E(2分)、F(0分)6個分值,對其進行打分后評估分級。打分項目依據危險化學品事故的易發性和對水環境的危害性依次確定為物質危險性、數量危險性、毒害危險性、環境敏感性、設備設施及工藝危險性5個方面,具體打分規則見表1。(1)物質危險性。物質危險性反映了該物質發生事故的難易程度,可從危險化學品的燃爆特性和腐蝕特性分別加以評估。危險化學品的理化特性參數閃點、自燃溫度、熔點、沸點、溶解性、穩定性等主要反映了其燃爆危險特性。美國道化學公司火災爆炸危險指數評價法中的物質系數(MF)表述的是物質在燃燒或其他化學反應引起的火災、爆炸中所釋放能量大小的內在特性[7]。沒有燃爆危險性的腐蝕性物質,以其腐蝕性表征其物質危險性。(2)數量危險性。危險化學品的數量越多對水環境的潛在風險就越大,可借鑒英國帝國化學公司蒙德火災爆炸毒性危險指數評價法中對數量危險性系數的規定[7],依據危險化學品的具體數量取值。(3)毒害危險性。危險化學品對水環境的潛在風險很大程度上取決于該物質對人類生命與健康的影響。將閾限值(TLV)作為該項目分值評定的依據[8]。(4)環境敏感性。危險化學品對水環境影響的敏感性首先體現在該物質在水環境中的停留時間,其次是該物質在生物體內是否會發生富集現象。環境敏感性依據危險化學品自然降解速度或其揮發性確定分值。(5)設備設施及工藝危險性。設備設施及工藝危險性是衡量事故發生難易程度的一個重要方面,危險化學品處于不同的裝置及工藝狀態,其潛在的水環境風險程度具有顯著差異。依據《國家安全監管總局關于公布首批重點監管的危險化工工藝目錄的通知》中首批重點監管的危險化工工藝,并結合現場實際狀況,確實具有較大危險性的工藝裝置及設備取10分。設計如表2所示的危險化學品固有水環境風險度分級標準。若要評估某危險化學品固有水環境風險程度,則只要依據表1對各項取分值,并將各項分值相加即可得到其固有水環境風險度分值,并依據表2判斷其固有水環境風險的等級。以丁腈橡膠生產企業原料儲罐區為例評價其固有水環境風險,其危險化學品固有水環境風險分析評估結果見表3。由表3可見,該企業各危險化學品的固有水環境風險程度基本與其物質特性相符,如丙烯腈盡管為劇,但是易于揮發,難以在水環境中長期存在,因此其水環境風險為Ⅱ級;各類酸堿易與水中的鹽類反應生成不溶于水或微溶于水的固體顆粒,因此其水環境風險為Ⅲ或Ⅳ級。依據各危險化學品水環境風險的大小可制定有針對性的防范措施,預防水污染事故發生,降低水環境風險。