防范化工安全事故導致嚴重環(huán)境影響

防范化工安全事故導致嚴重環(huán)境影響在化工行業(yè)，安全事故通常分成兩大類，即作業(yè)安全和過程安全（也稱為工藝安全）。作業(yè)安全主要是保護作業(yè)人員免遭傷害；過程安全的主要目的是防止火災、爆炸和人員中毒等方面。一般而言，作業(yè)安全事故的影響范圍較小，基本上僅限于工廠范圍以內，而過程安全事故的影響有可能擴展到廠界以外，甚至由安全事故演變成嚴重的環(huán)境事件，例如2005年發(fā)生的吉林雙苯廠爆炸事故，引發(fā)了松花江重大水污染事件。過程安全事故對外部的影響與它的事故特征有關，我們回顧行業(yè)中發(fā)生的嚴重過程安全事故就會發(fā)現(xiàn)，雖然這些事故的表現(xiàn)形式多種多樣，但都有一個共同的特征-泄漏。易燃液體泄漏到大氣中，可能與空氣混合形成爆炸性混合物，遇到點火源會發(fā)生閃火或爆炸。有毒物質泄漏后，在大氣中達到足夠的危害濃度，會導致工廠內外人員接觸傷害甚至中毒死亡。通常有三種去向，一是揮發(fā)成有毒蒸氣，與空氣混合后在大氣中擴散，形成有毒蒸氣云團，能到達遠離泄漏源的地方，周圍環(huán)境中的人和動物與之接觸可能會中毒甚至死亡；一是有毒液體從泄漏源流淌到周圍的地面，滲入土壤，造成土壤污染，甚至污染地下水；還有就是有毒液體通過地面或雨水溝渠進入地表水系，例如進入工廠附近的江河或湖泊，造成這些水體污染，影響周圍群眾的健康甚至威脅到飲用水的安全。由此可見，有毒物質泄漏后，不但會威脅工廠內人員的生命安全，而且可能造成嚴重的環(huán)境影響。該如何防范這類涉及有毒物質泄漏的安全事故演變成嚴重的環(huán)境影響呢？通常，我們可以從兩方面入手：一方面是預防發(fā)生有毒化學品泄漏的事故，通過合理的設計和日常維護，確保設備、容器和管道的機械完整性。例如，在儲罐的排污閥端部安裝盲板防止閥門內漏發(fā)生泄漏、在可能發(fā)生外部火災的地方盡量避免采用塑料材質的容器和管道，這些都是過程安全管理相關的工作。另一方面是在泄漏發(fā)生后，采取必要的措施減緩泄漏的后果，主要是通過預警、應急操作、工程措施和有效的事故應急反應等手段來減少有毒物質的泄漏量或控制它們的擴散（包括減少揮發(fā)量和改變擴散路徑），這是本文討論的重點。請參考圖1，這是工業(yè)界耳熟能詳的洋蔥圖，它表達了針對事故的各種保護層。事故發(fā)生和發(fā)展的路徑從里到外，因此我們可以有針對性地設置有效的安全措施（即保護層），其中靠里的一些保護層主要是為了事故預防的目的，靠外的一些保護層主要是為了緩和事故的后果，包括避免事故造成負面的環(huán)境影響。要防范有毒物質泄漏的安全事故導致嚴重的環(huán)境影響，通常我們可以采取的措施包括（一）盡量減少有毒物質的泄漏量；（二）利用工程措施減少有毒物質的揮發(fā)或控制其擴散；（三）通過人員應急反應減少泄漏對環(huán)境的影響。一、盡量減少有毒物質的泄漏量對于發(fā)生有毒物質泄漏的過程安全事故，如果事故中發(fā)生的泄漏量足夠少，那么對環(huán)境的影響也會較小，比較理想的情況是將泄漏的影響控制在車間內或控制在廠界內。有兩種辦法來減少泄漏量：（1）運用本質安全的理念優(yōu)化工藝技術，例如用無毒或低毒物質替代有毒或毒性大的物質，或者采用“最小化”的本質安全理念，盡量減少工藝系統(tǒng)中有毒物質的存量，這樣一來即使發(fā)生泄漏，泄漏量也會比較有限。一個工業(yè)界的實例是用連續(xù)反應的工藝流程替代間歇反應，原來采用間歇反應工藝流程需要一個容積20m3的反應器，一旦發(fā)生泄漏，會有大量的化學品進入大氣，通過改進工藝技術（包括采用更加有效的催化劑），將工藝過程更改成連續(xù)反應流程，對于相同的產能，連續(xù)反應器的容積只需要0.47m3，即使這個反應器發(fā)生泄漏，泄漏量也會很少，因為反應器內的物料量非常有限。（2）在工藝系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，根據報警采取應急操作，控制泄漏源（主要是設法阻止泄漏），從而減少泄漏量。報警的方式比較多，常見的是在大量貯存有毒化學品的區(qū)域設置氣體探測儀，將報警信號送到操作人員可以聽到或看到的地方，以便操作人員在泄漏發(fā)生之初就能及時發(fā)現(xiàn)并采取應急操作阻斷泄漏。在有些工廠，雖然安裝了報警系統(tǒng)，但在泄漏發(fā)生時卻失效了，結果延誤工廠的響應，錯過控制泄漏的最佳時機。常見的原因包括報警儀設置和安裝位置不恰當、報警信號沒有接到24小時有人值守的地方或者報警信號未送達有人的區(qū)域、報警儀處于故障狀態(tài)未及時修復，甚至人為地將報警裝置設置成閑置狀態(tài)。報警本身還不是有效的措施，必須有后續(xù)的行動配合（報警+應急操作）才能成為有效的措施。有毒物泄漏時，不同工藝系統(tǒng)的具體應急操作有差別，但都有一個共同的目的，就是盡量及早阻止泄漏，例如，輸送物料的管道發(fā)生泄漏或槽車裝卸過程中發(fā)生泄漏，可以通過關閉緊急切斷閥來阻斷泄漏；又如，往容器轉移液體物料時，可以及時停泵避免物料持續(xù)從容器溢流。應急操作得當非常有助于阻止事故惡化的進程，但是對操作人員提出了很高的要求，因為他們需要在有限的時間內做出正確的決定。為了確保高效和準確的應急操作，工廠宜識別可能出現(xiàn)的異常工況，明確應急操作的要求，并培訓操作人員。二、利用工程措施減少有毒物質的揮發(fā)或控制擴散當有毒物質從工藝系統(tǒng)泄漏出來后，會進入大氣，泄漏量和泄漏形態(tài)（泄漏時的相態(tài)和擴散路徑）將決定它對環(huán)境的影響程度。因而，為了減少泄漏物對環(huán)境的影響，我們可以運用工程措施減少進入大氣的泄漏量、控制泄漏物進入外圍區(qū)域，或改變泄漏物的擴散路徑。泄漏物氣化進入大氣受多種因素的影響，包括泄漏物的溫度、泄漏物與空氣的接觸面（揮發(fā)面積）、風速、從外部獲取的能量（泄漏的液體需要吸熱才能氣化）。控制泄漏物的氣化量是減少環(huán)境影響的重要手段。（1）利用圍堰限制泄漏的液體有毒物液體有毒物泄漏出來后，會在地面上流淌，進入土壤或水體造成污染，也會從地面和大氣中吸熱，氣化成氣體進入大氣中。針對這種情形，可以設置圍堰來減少泄漏對環(huán)境的影響。圍堰是非常好的二次容納措施，可以容納泄漏出來的物料，防止它們流淌至土壤和水體。在液體流淌到地面上以后，會同時從地面和大氣中吸熱并氣化，如果沒有圍堰限制，它就會流淌到周圍廣大的地面，不斷從新到達的地面上吸熱并氣化；有了圍堰以后，液體與地面的接觸面積減小了，從地面的吸熱受到了限制，吸熱減少，單位時間內液體的氣化量隨之減少；而且，液體與大氣的接觸面積也會限制在圍堰面積以內，這也有助于抑制液體揮發(fā)?！九e例】以液氨泄漏為例：設想4500千克液氨從一個臥罐泄漏出來，泄漏到25℃的混凝土地面上，泄漏時間持續(xù)了60分鐘。利用ALOHA軟件模擬其擴散的影響范圍，按照泄漏時有圍堰和無圍堰兩種情形分別模擬，得出圖2和圖3兩種結果。*ALOHA軟件是美國國家環(huán)保局向社會免費提供的大氣影響后果模擬軟件。圖-2：如果泄漏物進入面積為36平方米的圍堰內，在60分鐘內，需要應急撤離的區(qū)域邊界在泄漏源下風向622米處。圖-3：如果泄漏物周圍沒有圍堰，在60分鐘內，需要應急撤離的區(qū)域邊界在泄漏源下風向2400米處。在這個例子中，沒有圍堰的情形所造成的環(huán)境影響范圍（覆蓋面積）是有圍堰情形的十幾倍（約10-15倍，具體數據與風速狀態(tài)有關）。可見在發(fā)生大量有毒液體泄漏時，圍堰非常有助于減少環(huán)境影響的范圍。圍堰是減少環(huán)境影響的非常重要的工程措施，但在工廠里，經常能看到一些有缺陷的圍堰，例如圍堰高度不足、有缺口或有孔洞、或者穿過圍堰的排水閥門沒有關閉。這些缺陷會使圍堰全部或部分喪失二次容納的功能，在日常運行管理中需要留意和及時整改。（2）利用噴淋吸收控制泄漏的氣體有毒物對于有毒氣體泄漏進入大氣的情形，如果在泄漏容器或設備的上方設置了有效的噴淋吸收裝置，當發(fā)生泄漏時，及時啟動噴淋裝置可以減少它們進入大氣的數量，緩解對環(huán)境的影響。如果噴淋吸收系統(tǒng)設計得當，一方面噴淋液體（如噴淋水）可以吸收大部分泄漏物，另一方面還有類似水幕的作用，可以控制泄漏氣體的遷移路徑。通常，如果水是有效的噴淋吸收液，盡量采用水噴淋，因為這樣的設計簡單可靠，而且比較經濟?？梢愿鶕に囅到y(tǒng)的特點，考慮采用固定式而是移動式噴淋系統(tǒng)。當然，這種方法不適用于忌水的物質。噴淋系統(tǒng)也有一個缺點，就是事先必須想好如何收集、處置被污染的噴淋水，收集這些污水的池或槽的能力應足夠大，而且應該有防滲和防漏措施，避免它們對環(huán)境造成新的污染。還有一種常見的做法，是將貯存有毒物質的容器設置在室內，如果發(fā)生泄漏，利用引風裝置將泄漏的有毒氣體抽入應急處理裝置（例如破壞吸收塔），利用吸收液吸收或破壞這些有毒氣體。三、通過人員應急反應減少泄漏對環(huán)境的影響當有毒物質發(fā)生泄漏后，及時、有效的人員應急反應也有助于減少泄漏物對環(huán)境的影響，人員的干預重點在于減少泄漏物的揮發(fā)和改變有毒蒸氣擴散的方向。工廠可以識別出所有可信的、嚴重泄漏的事故情景，然后為每一種事故情景編制有針對性的專項處置計劃。在編制處置計劃時，可以參考ALOHA軟件對事故情景后果模擬的結果，確定潛在的影響范圍和開展應急反應所需要的裝備和個人防護用品。人員干預的方式比較多，例如，可以采用消防泡沫覆蓋泄漏物，以減少泄漏物的揮發(fā)量，覆蓋的效果與泄漏物的蒸氣壓及泡沫種類、濃度及覆蓋厚度等因素有關。對于已經揮發(fā)成氣體的有毒物云團，可以采用水幕阻擋或驅趕來改變云團的運動路徑，這種方法對于比空氣輕的氣體尤其有效，例如，液氨泄漏形成氨氣云團時，可以采用水幕，盡量阻止其水平漂移至人口密集的區(qū)域，而是讓它從垂直方向逃逸，這樣可以有效減少環(huán)境影響的范圍。如果泄漏物毒性大，而且是可燃物，人為地點燃讓它們燒光，也是在某些情形下的可選方案，但采用這種方式時需要考慮的因素比較多，譬如泄漏物的種類、工藝裝置和其它設施的布置、天氣情況等等，總之不能因為人為點燃泄漏物而導致火災和爆炸等后果嚴重的次生事故。還有一點需要留意的是，大多數可燃物不完全燃燒會產生一氧化碳等有毒氣體。采用這種方式時，時機把握很重要，通常要及早做出是否采用這種方式的決定。工廠在滅火等消防作業(yè)期間，會形成大量的消防污水，按照規(guī)范的要求，應該有收集這些污水的設施（如消防污水收集池），并且應該總是保持足夠的可用容積。工廠還應該在廠界排水口處設置應急閘門或閥門，安裝明顯的標志，在應急計劃中要求及時關閉這些閥門，防止消防污水或噴淋污水從這些排放口進入廠界外的土壤和水體。有效的應急不但處決于應急方案是否合理有效、應急裝備是否就緒，而且非常依賴應急反應小組的應急反應能力和周圍社區(qū)群眾的配合。工廠需要定期組織應急培訓和演練，并且建立與周圍社區(qū)的溝通機制。演練的根本目的是找出當前的差距，然后有針對性地改進，以提升應急反應的能力和效率?？偨Y安全事故發(fā)生時，特別是大量有毒物質的泄