防范化工安全事故導(dǎo)致嚴(yán)重環(huán)境影響

防范化工安全事故導(dǎo)致嚴(yán)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(hù)作業(yè)人員免遭傷害；過程安全的主要目的是防止火災(zāi)、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(nèi)，而過程安全事故的影響有可能擴(kuò)展到廠界以外，甚至由安全事故演變成嚴(yán)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(guān)，我們回顧行業(yè)中發(fā)生的嚴(yán)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(diǎn)火源會發(fā)生閃火或爆炸。有毒物質(zhì)泄漏后，在大氣中達(dá)到足夠的危害濃度，會導(dǎo)致工廠內(nèi)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(kuò)散，形成有毒蒸氣云團(tuán)，能到達(dá)遠(yuǎn)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(jìn)入地表水系，例如進(jìn)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(zhì)泄漏后，不但會威脅工廠內(nèi)人員的生命安全，而且可能造成嚴(yán)重的環(huán)境影響。該如何防范這類涉及有毒物質(zhì)泄漏的安全事故演變成嚴(yán)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(yù)防發(fā)生有毒化學(xué)品泄漏的事故，通過合理的設(shè)計(jì)和日常維護(hù)，確保設(shè)備、容器和管道的機(jī)械完整性。例如，在儲罐的排污閥端部安裝盲板防止閥門內(nèi)漏發(fā)生泄漏、在可能發(fā)生外部火災(zāi)的地方盡量避免采用塑料材質(zhì)的容器和管道，這些都是過程安全管理相關(guān)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(yù)警、應(yīng)急操作、工程措施和有效的事故應(yīng)急反應(yīng)等手段來減少有毒物質(zhì)的泄漏量或控制它們的擴(kuò)散（包括減少揮發(fā)量和改變擴(kuò)散路徑），這是本文討論的重點(diǎn)。請參考圖1，這是工業(yè)界耳熟能詳?shù)难笫[圖，它表達(dá)了針對事故的各種保護(hù)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(shè)置有效的安全措施（即保護(hù)層），其中靠里的一些保護(hù)層主要是為了事故預(yù)防的目的，靠外的一些保護(hù)層主要是為了緩和事故的后果，包括避免事故造成負(fù)面的環(huán)境影響。要防范有毒物質(zhì)泄漏的安全事故導(dǎo)致嚴(yán)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(zhì)的泄漏量；（二）利用工程措施減少有毒物質(zhì)的揮發(fā)或控制其擴(kuò)散；（三）通過人員應(yīng)急反應(yīng)減少泄漏對環(huán)境的影響。一、盡量減少有毒物質(zhì)的泄漏量對于發(fā)生有毒物質(zhì)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(nèi)或控制在廠界內(nèi)。有兩種辦法來減少泄漏量：（1）運(yùn)用本質(zhì)安全的理念優(yōu)化工藝技術(shù)，例如用無毒或低毒物質(zhì)替代有毒或毒性大的物質(zhì)，或者采用“最小化”的本質(zhì)安全理念，盡量減少工藝系統(tǒng)中有毒物質(zhì)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(shí)例是用連續(xù)反應(yīng)的工藝流程替代間歇反應(yīng)，原來采用間歇反應(yīng)工藝流程需要一個容積20m3的反應(yīng)器，一旦發(fā)生泄漏，會有大量的化學(xué)品進(jìn)入大氣，通過改進(jìn)工藝技術(shù)（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(yīng)流程，對于相同的產(chǎn)能，連續(xù)反應(yīng)器的容積只需要0.47m3，即使這個反應(yīng)器發(fā)生泄漏，泄漏量也會很少，因?yàn)榉磻?yīng)器內(nèi)的物料量非常有限。（2）在工藝系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，根據(jù)報警采取應(yīng)急操作，控制泄漏源（主要是設(shè)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(xué)品的區(qū)域設(shè)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(yīng)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(jié)果延誤工廠的響應(yīng)，錯過控制泄漏的最佳時機(jī)。常見的原因包括報警儀設(shè)置和安裝位置不恰當(dāng)、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(dá)有人的區(qū)域、報警儀處于故障狀態(tài)未及時修復(fù)，甚至人為地將報警裝置設(shè)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(yīng)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(yīng)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(guān)閉緊急切斷閥來阻斷泄漏；又如，往容器轉(zhuǎn)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(yīng)急操作得當(dāng)非常有助于阻止事故惡化的進(jìn)程，但是對操作人員提出了很高的要求，因?yàn)樗麄冃枰谟邢薜臅r間內(nèi)做出正確的決定。為了確保高效和準(zhǔn)確的應(yīng)急操作，工廠宜識別可能出現(xiàn)的異常工況，明確應(yīng)急操作的要求，并培訓(xùn)操作人員。二、利用工程措施減少有毒物質(zhì)的揮發(fā)或控制擴(kuò)散當(dāng)有毒物質(zhì)從工藝系統(tǒng)泄漏出來后，會進(jìn)入大氣，泄漏量和泄漏形態(tài)（泄漏時的相態(tài)和擴(kuò)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(yùn)用工程措施減少進(jìn)入大氣的泄漏量、控制泄漏物進(jìn)入外圍區(qū)域，或改變泄漏物的擴(kuò)散路徑。泄漏物氣化進(jìn)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(fēng)速、從外部獲取的能量（泄漏的液體需要吸熱才能氣化）?？刂菩孤┪锏臍饣渴菧p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(jìn)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(jìn)入大氣中。針對這種情形，可以設(shè)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(dá)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(nèi)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(nèi)，這也有助于抑制液體揮發(fā)?！九e例】以液氨泄漏為例：設(shè)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(kuò)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(jié)果。*ALOHA軟件是美國國家環(huán)保局向社會免費(fèi)提供的大氣影響后果模擬軟件。圖-2：如果泄漏物進(jìn)入面積為36平方米的圍堰內(nèi)，在60分鐘內(nèi)，需要應(yīng)急撤離的區(qū)域邊界在泄漏源下風(fēng)向622米處。圖-3：如果泄漏物周圍沒有圍堰，在60分鐘內(nèi)，需要應(yīng)急撤離的區(qū)域邊界在泄漏源下風(fēng)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(shù)據(jù)與風(fēng)速狀態(tài)有關(guān)）。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(jīng)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(guān)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(yùn)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(jìn)入大氣的情形，如果在泄漏容器或設(shè)備的上方設(shè)置了有效的噴淋吸收裝置，當(dāng)發(fā)生泄漏時，及時啟動噴淋裝置可以減少它們進(jìn)入大氣的數(shù)量，緩解對環(huán)境的影響。如果噴淋吸收系統(tǒng)設(shè)計(jì)得當(dāng)，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?yàn)檫@樣的設(shè)計(jì)簡單可靠，而且比較經(jīng)濟(jì)?？梢愿鶕?jù)工藝系統(tǒng)的特點(diǎn)，考慮采用固定式而是移動式噴淋系統(tǒng)。當(dāng)然，這種方法不適用于忌水的物質(zhì)。噴淋系統(tǒng)也有一個缺點(diǎn)，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(yīng)足夠大，而且應(yīng)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(zhì)的容器設(shè)置在室內(nèi)，如果發(fā)生泄漏，利用引風(fēng)裝置將泄漏的有毒氣體抽入應(yīng)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(yīng)急反應(yīng)減少泄漏對環(huán)境的影響當(dāng)有毒物質(zhì)發(fā)生泄漏后，及時、有效的人員應(yīng)急反應(yīng)也有助于減少泄漏物對環(huán)境的影響，人員的干預(yù)重點(diǎn)在于減少泄漏物的揮發(fā)和改變有毒蒸氣擴(kuò)散的方向。工廠可以識別出所有可信的、嚴(yán)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(xiàng)處置計(jì)劃。在編制處置計(jì)劃時，可以參考ALOHA軟件對事故情景后果模擬的結(jié)果，確定潛在的影響范圍和開展應(yīng)急反應(yīng)所需要的裝備和個人防護(hù)用品。人員干預(yù)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(guān)。對于已經(jīng)揮發(fā)成氣體的有毒物云團(tuán)，可以采用水幕阻擋或驅(qū)趕來改變云團(tuán)的運(yùn)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(tuán)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(diǎn)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(shè)施的布置、天氣情況等等，總之不能因?yàn)槿藶辄c(diǎn)燃泄漏物而導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸等后果嚴(yán)重的次生事故。還有一點(diǎn)需要留意的是，大多數(shù)可燃物不完全燃燒會產(chǎn)生一氧化碳等有毒氣體。采用這種方式時，時機(jī)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(yīng)該有收集這些污水的設(shè)施（如消防污水收集池），并且應(yīng)該總是保持足夠的可用容積。工廠還應(yīng)該在廠界排水口處設(shè)置應(yīng)急閘門或閥門，安裝明顯的標(biāo)志，在應(yīng)急計(jì)劃中要求及時關(guān)閉這些閥門，防止消防污水或噴淋污水從這些排放口進(jìn)入廠界外的土壤和水體。有效的應(yīng)急不但處決于應(yīng)急方案是否合理有效、應(yīng)急裝備是否就緒，而且非常依賴應(yīng)急反應(yīng)小組的應(yīng)急反應(yīng)能力和周圍社區(qū)群眾的配合。工廠需要定期組織應(yīng)急培訓(xùn)和演練，并且建立與周圍社區(qū)的溝通機(jī)制。演練的根本目的是找出當(dāng)前的差距，然后有針對性地改進(jìn)，以提升應(yīng)急反應(yīng)的能力和效率?？偨Y(jié)安全事故發(fā)生時，特別是大量有毒物質(zhì)的泄