楊明友

（貴州省公安消防總隊黔南州消防支隊都勻大隊，貴州 都勻 558000）

1 概述

隨著當(dāng)代化學(xué)工業(yè)的迅猛發(fā)展，危險化學(xué)品在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛，從而導(dǎo)致危險化學(xué)品泄漏事故的頻繁發(fā)生。2004年，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理通過調(diào)查研究統(tǒng)計出，目前，我國有3829種危險化學(xué)品，在危險化學(xué)品種包括335中劇毒品。正如我們所知道的，危險化學(xué)品的危險性是多方面的，不僅僅表現(xiàn)在使用上，在危險化學(xué)品的包裝、儲存、運輸、使用以及廢棄處置等環(huán)節(jié)也存在高度的危險性。為減少化學(xué)泄漏事故所造成的危害和損失，必須迅速、及時、準(zhǔn)確地對事故進行模擬分析，確定毒物的擴散范圍，及時制定對策，縮短應(yīng)急響應(yīng)時間，切實保護人員財產(chǎn)和環(huán)境安全。

2 危險化學(xué)品泄漏事故模擬實例分析

為了便于分析和研究，我們在對SLAB View軟件進行實例模擬研究時主要以京滬高速江蘇淮安段氯氣泄漏事故為例展開。

2.1 案例基本情況

2 005年3月29日，1輛載有40.44噸液氯的槽罐車由北向南行駛，在行駛過程中，因左前胎爆胎撞斷隔離帶至逆向車道，車頭與罐體發(fā)生脫離，罐體側(cè)翻，一起重大交通事故發(fā)生在京滬高速江蘇淮安段103km處。發(fā)生側(cè)翻的槽罐車一輛載有液化氣鋼瓶的卡車撞斷液氯槽罐進、出料口閥門，導(dǎo)致肇事車輛槽罐內(nèi)大量液氯泄漏。此案件涉及范圍較廣，經(jīng)濟損失較為嚴(yán)重，并對周圍居民的生命財產(chǎn)安全造成了一定的影響。單單是消防官兵及時疏散的群眾就達3000余人，搶救中毒遇險群眾84人。

2.2 相關(guān)參數(shù)描述

2.2.1 天氣情況

本次重大的交通事故發(fā)生當(dāng)天：偏東到東南風(fēng)，風(fēng)力3級，風(fēng)速3.8m/s，晴到多云，氣溫12℃；30日晴，東南到南風(fēng)，風(fēng)力1到2級，風(fēng)速0.8～3.2m/s，氣溫6～20℃；31日晴，南到東南風(fēng)，風(fēng)力1到2級，風(fēng)速0.8～3.2m/s，氣溫6～21℃。

2.2.2 氯氣理化性質(zhì)

氯氣，分子式Cl2，分子量70.91，溶解度＜1%，其化學(xué)性質(zhì)活潑幾乎可與各種元素直接化合，常溫下為黃綠色有強刺激性臭味的氣體。

2.2.3 事故泄漏源的類型

排放化學(xué)有毒物質(zhì)進入大氣的源稱為擴散源，它是化學(xué)毒物釋放到地面上、水域中或大氣里的一種最初的形態(tài)。擴散源主要包括連續(xù)性泄漏源和瞬時性泄漏源兩種，這主要是根據(jù)化學(xué)毒物的排放方式來區(qū)分的，一般情況下，事故泄漏源的分類與觀察者與泄漏源的距離（我們用X來表示）、泄露的持續(xù)時間（我們用T0表示）、環(huán)境風(fēng)速（我們用V來表示）存在一定的相關(guān)性，具體的泄漏源的分類是依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)的：對于瞬時泄漏來說，VT0/x≤0.6；而對于連續(xù)泄漏來說， VT0/x≥2.5。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，我們結(jié)合事故發(fā)生時的具體情況我們得知，觀察者離源的距離為500m，事故開始發(fā)生泄漏的時間為18時50分，堵漏小組實施堵漏成功是21時40分，持續(xù)泄漏時間為2小時50分鐘，即10200s，事故發(fā)生時的風(fēng)速為3.8m/s。根據(jù)公式我們計算可得VT0/x=3.8×10200/500≥2.5

因此，從事故發(fā)生到堵漏成功，泄漏為連續(xù)性泄漏。

2.2.4 事故源強

所謂事故源強指的單位時間排放有毒物質(zhì)的質(zhì)量，他用來表示擴散源排放有毒物質(zhì)的強度和速率，事故源強的單位一般是kg/h或g/s。源強一般用q來表示，它與泄漏量（我們用m來表示）和事故持續(xù)泄漏時間（我們用t來表示）有關(guān)，通過以上分析我們根據(jù)源強公式q=m/t，求得源強：q=m/t=10000000/10200=980.4（g/s）。

2.2.5 事故現(xiàn)場大氣穩(wěn)定度

圖1 擴散濃度分布示意圖

圖2 濃度隨下風(fēng)距離的變化的關(guān)系

事故現(xiàn)場的大氣穩(wěn)定度也是我們應(yīng)該考慮的參數(shù)。通過以上介紹我們得知事故發(fā)生時的風(fēng)速為3.8m/s，多云天氣下太陽高度是小于15度的。我們根據(jù)帕斯奎爾判據(jù)，根據(jù)平原地區(qū)農(nóng)村D、E、F級則需向不穩(wěn)定方向提半級，最終確定穩(wěn)定度“C～D”級。由太陽輻射等級和地面風(fēng)速查附表A-2確定穩(wěn)定度的級別為D級。根據(jù)太 陽高度角和云量按附表A-1確定太陽輻射等級為-1級。

2.3 SLAB模型的模擬應(yīng)用

2.3.1 輸入?yún)?shù)確定

運行SLAB View軟件必須在Input Options對話框中輸入一些參數(shù)，現(xiàn)根據(jù)事故特征，對運行SLAB模型所需要的參數(shù)進行描述和匯總。

（1）地面粗糙度（我們用ZO表示）：因為此次事故的發(fā)生地勢平原野外，根據(jù)SLAB View軟件提供的數(shù)據(jù)我們知道此次事故發(fā)生時的地面粗糙度為0.001。

（2）濃度平均時間（我們用TAV來表示）：為了增強STEL（短期釋放限制）濃度與模型預(yù)測濃度的匹配度，濃度平均時間需要我們來進行指定，一般情況下濃度平均時間為900s。

表1 SLAB參數(shù)

表2 SLAB View模擬危害縱深結(jié)果

表3 事故發(fā)生時空氣中氯的監(jiān)測結(jié)果 mg/m3

表4 模型模擬結(jié)果與實際監(jiān)測結(jié)果對比

（3）泄漏質(zhì)量（我們用QTIS來表示）：此次事故中的泄露質(zhì)量為10t。

（4）污染源面積（我們用AR來表示）：通過相關(guān)資料我們得知，發(fā)生事故的槽罐車上存在兩處破裂，半徑大約為5cm，由公式可得AR為0.0157m2

（5）污染源特征：在此次事故中，SLAB View化學(xué)數(shù)據(jù)庫提供了氯氣的污染特征。

（6）排放類型：水平噴射排放（也就是我們平時所說的Horizontal Jet Release）。

結(jié)合上文，對SLAB View軟件運行要求的參數(shù)匯總?cè)绫?。

2.3.2 事故模擬

按上文輸入?yún)?shù)，點擊Run，軟件將自動生成擴散區(qū)域。模擬結(jié)果如圖1～2所示。

圖2為氯氣擴散濃度與下風(fēng)距離的關(guān)系圖。從圖2可以看出，氯氣濃度隨下風(fēng)向距離的增大而減小，且在前1000m范圍內(nèi)其下降的幅度較為明顯。在事故下風(fēng)向300m處，SLAB模型的模擬濃度為30mg/m3，事故下風(fēng)向600m處，SLAB模型的模擬濃度為8 mg/m3，事故下風(fēng)向1000m，SLAB模型的模擬濃度為5mg/m3，在事故下風(fēng)向1500m處，SLAB模型的模擬濃度為2mg/m3。

2.3.3 危害縱深范圍確定

有毒氣體對人的毒害作用與個體對毒氣的敏感性、個體與氣體的接觸時間、有毒氣體的濃度值及有關(guān)。在危害縱深范圍確定過程中，確定能夠?qū)ι斐赏{的最低濃度標(biāo)準(zhǔn)是劃定危害區(qū)域過程中最為重要的工作。對于濃度的定義，我們通常采用ERPG（即美國應(yīng)急行動指南）來進行，在此濃度標(biāo)準(zhǔn)下，暴露60min時人不受影響。根據(jù)對人體影響的大小程度不同，指南對氯氣分別規(guī)定了58×10-3g/m（即 ERPG-3）、9×10-3g/m3（即ERPG-2）、3×10-3g/m3（即ERPG-1）三種濃度。在濃度為58×10-3g/m3的情況下對人有嚴(yán)重的、持久的危害，甚至?xí)绊懙饺说纳挠绊?。在濃度?×10-3g/m3的情況下，將會影響到人體的某些器官；在濃度為3×10-3g/m3的情況下，對人體的影響是較為短暫的。根據(jù)上述分級，本文將三種濃度的等濃度線作為劃分重度、中度輕度危害區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)圖3.1可以求得不同濃度下氯氣在下風(fēng)軸線上的危害距離，若以ERPG-1、ERPG-2、ERPG-3為標(biāo)準(zhǔn)，便可求得不同危害區(qū)域的危害縱深，計算結(jié)果如表2所示。

2.4 SLAB View模擬結(jié)果與實際監(jiān)測結(jié)果的對比

事故發(fā)生后，淮安市環(huán)保局立即組織事故處理小組，奔赴事故發(fā)生地進行實地調(diào)查研究，調(diào)查內(nèi)容主要包括生態(tài)環(huán)境影響、水體、和周圍大氣。監(jiān)測事故現(xiàn)場空氣中氯氣質(zhì)量濃度，監(jiān)測點位分別為：事故地點下風(fēng)向1000m、事故地點下風(fēng)向600m、事故地點下風(fēng)向300m。實際監(jiān)測結(jié)果如表3所示。

通過對比圖2與表3，可得出在事故下風(fēng)向1000m，SLAB View軟件的模擬濃度5mg/m3，實際監(jiān)測的為0.8mg/m3。在事故下風(fēng)向600m，SLAB View軟件的模擬濃度8mg/m3，實際監(jiān)測結(jié)果為2.1mg/m3；在事故下風(fēng)向300m，SLAB View軟件的模擬濃度30mg/m3，實際監(jiān)測的為5.5mg/m3；

根據(jù)ERPG判斷標(biāo)準(zhǔn)，事故現(xiàn)場實際的輕度危險區(qū)域在600m范圍內(nèi)。結(jié)合表1，可得出實際監(jiān)測與模擬結(jié)果的危害縱深范圍比較，如表4所示。

根據(jù)ERPG判斷標(biāo)準(zhǔn)，從表4可得，事故現(xiàn)場實際監(jiān)測的輕度危險區(qū)域在600m范圍內(nèi)，而SLAB View軟件劃分的輕度危險區(qū)域為1163.5m。通過對比可看出，SLAB View軟件的模擬結(jié)果與實際監(jiān)測結(jié)果較為符合，考慮到理論固有的缺陷和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的測量誤差，SLAB View軟件具有較好的實用性。

結(jié)語

通過對SLAB View大氣污染擴散軟件對化學(xué)泄漏事故實例進行模擬應(yīng)用分析，可以定量地確定其被困人員疏散區(qū)域，對于指導(dǎo)事故單位、非救援單位等進行合理處置事故具有較強的操作性；通過軟件預(yù)測消防救援人員的滅火救援作戰(zhàn)區(qū)域，可以合理指導(dǎo)消防部隊救援人員合理進行人員防護，有效地進行泄漏事故應(yīng)急救援提供科學(xué)指導(dǎo)，同時該軟件也可輔助相關(guān)救援單位進行泄漏事故處置的模擬訓(xùn)練。

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