石化企业环境风险评价初探

　　[摘要] 石化企业环境风险评价是对石化企业环境影响的不确定性及其环境后果进行调查和确定的过程，具有复杂性、综合性和不确定性3 大特征。评价的核心是识别风险和后果计算，桥梁是风险分析和风险评价，最终目的是降低风险。此外，在改进石化企业环境风险评价程序基础上，就环境风险评价方法和评价标准进行了初步探讨。

　　[关键词] 石油化工；环境风险；评价

　　环境影响评价自作为我国环境保护的一项重要制度以来，对促进新建、改建和扩建工程项目实施污染预防和治理等环境保护措施起到了积极的作用。但是，以往的环境影响评价主要是针对正常情况下的环境影响进行，对于具有低概率、高风险损失性质的突发事故的环境影响关注较少。近20 年来随着环境影响评价的发展和人们对一些重大突发性事故的环境危害的关注，环境风险评价( ERP， Environ2mental Risk Assessment) 迅速发展起来。

　　现代石化企业日趋向装置密集化、设备庞大化和管线复杂化方向发展，且生产、贮运和控制过程的原料和产品多是易燃、易爆和有毒有害物品，一旦发生泄漏事故，其经济后果和环境后果不堪设想，因而，石化企业历来是我国环境风险评价的重点。

　　1 　石化企业ERA 的特征和目的

　　石油化工企业的环境风险评价主要是对石油化工企业生产、贮运和控制过程中的产生不利环境影响的可能性及事件结果的严重程度进行评估，并提出预防、降低环境风险对策和方案的过程。石油化工企业的环境风险评价涉及到有毒有害化学品的生态风险评价、易燃易爆物质的风险评价、生产过程的环境风险评价3 个方面内容，具有复杂性、综合性和不确定性3 大特征。按评价工作的性质和目的，石化企业的环境风险评价可分为3 类: 第1 类为概率型风险评价(PRA， Probability Risk Assessment)，它是在事故发生前，预测某项目可能发生的事故及其损失；第2 类为实时(Real - time) 后果评价，主要是在事故发生期间给出实时的有毒物质的迁移轨迹及实时浓度分布，以便采取正确的降低危害措施；第3 类为事故后果评价(ACA，Accident Consequences Assessment )，主要研究事故发生后对环境的影响。石油化工企业的环境风险评价有3 项目的: (1)确定风险发生概率和事故后果的社会可接受程度；

　　(2) 充分认识事故发生的危害，防患于未然； (3) 对突发事故采取风险预警、风险减缓和风险应急措施。

　　2 　石化企业ERA 的内容和程度

　　由于环境风险评价在我国发展历史较短，在化工行业目前尚无统一的环境风险评价的技术指导规则。但一般来说，石化企业的环境风险评价的包括如下内容:

　　(1) 识别风险， 识别的范围界定为企业生产、贮运和控制过程所涉及的原料、辅料、中间产品和最终产品、三废等物品和相应的生产、贮运和控制系统，识别的风险主要是火灾、爆炸、有毒有害物品泄漏等，并对不同实践的风险进行对比；

　　(2) 风险分析， 对已经识别筛选的事故源进行定性或定量分析，对潜在事故源加以说明；

　　(3) 后果计算， 对经确定的最大可信事故源项进行计算，并核算事故发生后的环境及经济损失；

　　(4) 风险评价，根据相关环境管理条例、标准和行业“风险可接受水平”，判断风险是否可以接受。

　　(5) 风险管理，包括风险预警、风险减缓和风险应对。

　　其中，识别风险和后果计算是风险评价的核心，风险分析和风险评价是桥梁，降低风险是最终目的。

　　根据ERA 的目的、内容以及国家环保局汇编的金融组织贷款项目中世界银行推荐的风险评价通用程序和亚洲开发银行推荐的风险评价通用程序，结合石化企业生产的特点，改进的风险评价流程如图1 所示。

 

　　3 　石化企业ERA 方法探讨

　　石化企业风险分析主要有两类:一类是安全性风险分析，包括对工艺过程及生产装置发生火灾、爆炸的危险度和系统的安全性和可靠性进行分析；另一类是环境风险分析，指对企业涉及的有毒化学物泄漏风险进行分析。前者主要采用美国道(DOW)化学指数法和故障模式影响危害度分析法。由于石化企业环境风险评价主要是对风险因素对于人群、生态环境可能的危害程度、空间范围以及持续的时间等进行调查和确定的过程，因而多采用事故概率分析法。根据环境风险的定义，环境风险( R) 是风险发生概率( P) 与事故造成的环境或健康后果( C) 的乘积，即:

　　R = P ×C

　　这种“双因素”模型可用来评价特定时间的安全风险或短期环境风险(如溢油、突发泄露) 。对于特定位置的环境风险( R)，则还与特定污染气象频率( F)有关，可以用“3 因素”模型来表示:

　　R = P ×F ×C

　　3. 1 　环境风险发生概率的计算

　　获取石化企业环境风险发生的概率主要有3 种途径:过失树分析( FTA， Fault Tree Analysis) 法、事件树分析( ETA，Event Tree Analysis) 法以及历史经验法。

　　FTA 法是一种图形演绎法，着眼于顶事件( TopEvent)，由上而下分析，直到找到基本事件(故障树的底事件) 为止。用此方法计算事故发生概率，一般先理清故障树的结构，再求出故障树的最小割集，最后用容斥法公式近似求得。假定基本事件i 的发生概率为qi，如果最小割集中各个基本事件是与门逻辑关系，其顶事件的发生概率为:

  

　　ETA 法是在给定一个初因事件的情况下，分析由之可能导致的各种事件序列的结果。运用该法时，须先确定初因事件的发生频率(一般通过统计资料获得)，再自下而上求出题头环节事件的发生概率。

　　由于环境事故源的组成系统十分复杂，计算事故的发生概率，不仅要考虑众多基本成因事件的发生概率及其逻辑关系，还要考虑人为干扰等随机因素。加上基本成因事件的发生概率也很难估计，运用上述两种方法时常面临费时、费力、可靠性数据缺乏等困难。在实际评价中，往往通过对类似历史事故的调查来确定事故发生的概率。

　　3. 2 　环境风险后果的预测

　　环境风险后果预测的最终落脚点都是事故后果，即事故损失是多少。石油化工企业的事故多属于化学污染型，风险后果预测一般包括: (1) 事故发生后，进入环境的危险化学品的可能释放量； (2) 该化学品经过环境迁移、转化后，到达受体时可能产生的剂量是多少； (3) 该剂量下，受体可能遭受的损失如何。

  

　　按照污染影响的作用对象和后果，可将事故后果划分为设备或物质损失、人员损失(也称健康损失) 和生态环境损失3 类。衡量设备或物质损失可在核定损失量的基础上借助市场价格法来估算，生态环境损失的估算非常复杂，将专文论述。这里仅介绍人员损失的估算方法。石化企业环境风险主要是泄漏事故。估算此类事故造成的人员损失时，必须先根据事故产生的有毒有害物质的类别、泄露的形态、性质、可能危害、转移途径及介质环境的特征，选择合适的预测模式计算泄漏物质在介质环境排放源强(即泄漏量) 及其随时间或/ 和距离的浓度变化。如果泄漏物质为液体形式，可用柏努利(Bernoiulli) 方程(式1) 估算事故泄漏量；如为气态形式，则可借助Crane 方程(式2)来估算。

  

　　式1 、2 中， Q 为泄漏量，kg/ s； Cd 为排放系数； A r 为释放面积，m2；ρ1 为泄漏液体的密度，kg/ m3； P1 、Pa依次表示容器压力与外界压力， Pa； h 表示槽/ 罐中液体在排放点以上的高度，m； y 为泄漏系数； r 为热辐射率； T1 表示液体温度， K； M 为相对分子质量，R 指通用气体常数，J / (mol•K) 。

　　估算液态泄漏物质在不同时空点的浓度，要视环境介质的形态采用合适的预测模型。如果介质为水体，则可视水体长度、宽度、深度、水文条件等合理选用零维、一维、二维或三维水质模型来预测；如果介质为气态，可根据液态泄漏的挥发速率，将之视为气态物质对待。对于气态物质在不同时空点的浓度，一般采用大气微量污染扩散模式计算。连续排放时，地面浓度可用下式计算:

 

　　式中: C( x， y，0) 为下风向地面某点( x， y，0) 处的空气污染物；质量浓度，mg/ m3； Ct 为有毒有害气体的排放效率系数； Q 为泄露量，mg/ s； x 、y 依次表示下风向距离与横风向距离，m； ux 代表排气口的平均风速，m/ s； He 表示有效排放高度，m；σy 与σz分别代表水平方向和垂直方向扩散参数。

　　泄露事故造成的人员致死率，主要与暴露时间、暴露浓度以及物质的毒性有关，其关联可通过中间变量y 值来表征， y 与致死分数f ( y) 之间的关系可通过查表得到。其中， y 可用概率公式表示成接触浓度( C) 和接触时间( tc) 的函数:

 

　　式中: A t 、Bt 、n 是与泄露物性质有关的参数。事故造成的人员致死率确定之后，根据事故影响地区的人口总数可估算出受影响的人口数。再利用人力资本法、疾病成本法估算人员过早死亡造成的经济损失。

　　4 　石化企业ERA 标准的探讨

　　环境风险评价标准是为识别、评价系统的安全水平和系统对环境的危险程度的判断准则，也是对系统实施安全管理和制定应急措施的重要依据。目前我国尚无统一的此类标准，这是ERA 中亟待解决的问题之一。制定环境风险评价标准，最关键是制定出不同行业的事故发生概率和事故后果的社会可以接受程度。目前，世界上多用死亡事故频率( FAFR， FatalAccident Frequency Rate) 来表示危险率， 通用的FAFR 标准之一是以1 亿工作小时内死亡人数表示风险。我国20 世纪70 年代化工行业的FAFR 为

　　4. 2     80 年代为3. 7， 这与许多国家化学工业的FAFR 水平( FAFR 为3. 5) 基本接近。所以，1 亿工作小时内死亡人数3. 5 这个数值可作为石化企业事故后果的参考标准。

　　特别指出的是，制定风险评价标准时，要本着科学可行、可操作的原则，综合权衡公众的价值观及其对灾害的承受能力和社会的经济能力的关系。标准过高，会阻碍社会经济的发展；标准过低，又会丧失其对经济行为的约束作用和对环境质量的促进作用。所以，必须在费用—效益分析基础之上，寻找平衡点，并不断优化。