（环境工程专业论文）重大公路交通大气环境污染事故应急监测与处置技术系统.pdf

江苏大学工程硕士研究生学位论文 摘要 目前我国共有危险品运输企业三万五千多家，运输车辆八万多 辆，从业人员十六万余人。近年来，危险品运输发t 虹了多起事故，严 重污染了当地的环境，影响了人们的正常生活。重大公路交逶大气环 境污染事故具有突发性、严重性、无组织性及较大危害性，其严重性 和较大危害性，要求事故发生后，必须尽快处理，而其突发性及无组 织性，造成了事故信息不全，要求现场处理人员具有较强的专业水平， 由于危险品利类繁多，污染类型复杂，使得对污染事故应急监测和处 理带来困难，往往延误事故监测和处理时机，町能使污染事故扩大， 造成人民财产损失加重，甚至无法确定的环境污染状况及责任认定， 这样也缺乏污染事故的后续处理及解决民事纠纷的依摒。 本课题建立在丰富的应急监测经验基础上，结合相关处置技术 理论，按照污染物对大气环境污染的特点，对现有的环境污染资料进 行了系统的深入的分析，建立了危险化学品资料数据库，应急监测数 据库，并结合相关领域的科学知识，科学地研究了不同状态的危险化 学品的泄漏、蒸发和扩散等大气污染机理。本论文将泄漏扩散模型、 数据库技术、面向对象编程技术、软件工程技术、人工智能技术、应 急监测与处置技术系统等多学科知识与技术有机的集成在一起，保证 了本系统的准确性、先进性、可发展性及适用性，有效快速地运用信 息储备、监测和处置技术储备。 本研究开发的重大公路交通大气环境污染事故应急监测与处置 第一页 江苏大学工程硕士研究生学位论文 技术系统分析软件包，不仅可大大提高我国有危险化学品泄漏后对环 境污染的分析模拟水平，而且对应急监测与处置工作有较强的指导作 用，并能适时地对重大公路交通大气环境污染事故进行评价，从而将 重大公路交通大气环境污染事故应急盟测和处置的前期准备工作，应 急监测和处置运行期工作，善后事故认定和综合评价工作有机地结合 起来，同时也可以利用污染事故实测数据对系统修正，并将事故监测 和处置经验作为信息储备，使系统更加完善。因此本研究具有广泛的 推广应用前景，预计将会产乍司。观的社会和经济效益。 关键词：交通事故，环境染污，应急监测与处置，系统 第二页 江苏大学工稃硕士研究牛学位论文 a b s t r a c t t h e r ea r em o r et h a n3 5 ，0 0 0e n t e r p r i s e sw h i c ht r a n s p o r th a z a r d o u s a r t i c l e si no u rc o u n t r ya tp r e s e n t ，m o r et h a n8 0 ，0 0 0t r a n s p o r tv e h i c l e sa n d m o r et h a n16 0 ，0 0 0e m p l o y e e s i nr e c e n ty e a r s ，al o to fa c c i d e n t sc a w e d b yh a z a r d o u sa r t i c l e st r a n s p o r t i n ga n ds e r i o u se n v i r o n m e n tp o l l u t i o n ，t h i s i n f l u e n c e dp e o p l e sn o r m a ll i f e t h ea t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n a c c i d e n to fg r e a th i g h w a yc o m m u n i c a t i o nh a ss u d d e n ，s e v e r i t y ， n o n - o r g a n i z a t i o na n dh a r m f u l n e s s ，i t ss e v e r i t yr e q u i r et h a tt h e r em u s t h a v em e t h o do fd e a l i n gw i t ha ss o o na sp o s s i b l ea f t e rt h ea c c i d e n t h a p p e n s ，i t ss u d d e na n dn o n o r g a n i z a t i o nc a u s es c a r c i t yo ft h ea c c i d e n t i n f o r m a t i o n ，d e m a n dt h a tp e r s o nh a v es t r o n g e rp r o f e s s i o n a lc o m p e t e n c e t od e a lw i t h ，b e c a u s eo fv a r i o u ss t y l eo fh a z a r d o u sa r t i c l e sa n dt h e c o m p l i c a t e dt y p eo fp o l l u t i o n ，b r i n gt od i f f i c u l tt od e a lw i t he n v i r o n m e n t m o n i t o r i n gt e c h n i q u e ，d e l a yt h eo p p o r t u n i t yo fa c c i d e n tm o n i t o r i n g ，m a y m a k et h ep o l l u t i o na c c i d e n te x p a n d ，c a u s ep e o p l e sp r o p e r t yl o s st o a g g r a v a t e ，e v e n c a nn o tc o n f i r mt h e r e s p o n s i b i l i t yc o g n i z a n c eo f e n v i r o n m e n t p o l l u t i o n a n dl a c kt h e r e u n d e ro f s o l v e i n g t h ec i v i l d i s s e n s i o nw h i c hc a u s e db yt h ep o l l u t i o na c c i d e n tl i k et h i s t h i si t e mi sb a s e do na b u n d a n to fe m e r g e n c ym o n i t o r i n ge x p e r i e n c e ， c o m b i n e dt h e t e c h n o l o g i c a lt h e o r y o fe n v i r o n m e n t m o n i t o r i n g t e c h n i q u e ，a c c o r d i n g t ot h ec h a r a c t e r i s t i co ft h e a t m o s p h e r i c 第三页 江苏大学工稃硕士研究生学位论文 e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n ，h a v et h ed e e ps y s t e ma n a l y s i st ot h ee x i s t i n g e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nm a t e r i a l s ，s e tu pt h ed a t a b a s eo fd a n g e r o u s c h e m i c a l sa n de m e r g e n c ym o n i t o r t h i si t e mc o m b i n et h es c i e n t i f i c k n o w l e d g eo fr e l e v a n tf i e l d s ，h a v es t u d i e dt h em e c h a s i mo fa t m o s p h e r e p o l l u t i o nw h i c h i n c l u d e e v a p o r m i o na n ds p r e a d i n go ft h ed a n g e r o u s c h e m i c a l st h a td i f f e r e n ts t a t e s ，e t c t h i st h e s i sc o m b i n et h em o d e lo f s p r e a d i n g ，t e c h n o l o g yo ft h ed a t a b a s e ，f a c et a r g e tp r o g r a m m i n g t e c h n o l o g y ，s o f t w a r ee n g i n e e r i n ga n da r t i f i c i a li n t e l l i g e n c et e c h n o l o g y , p r o t e c ts y s t e mm u l t i - d i s c i p l i n a r yk n o w l e d g ea n dt e c h n o l o g yi n t e g r a t i n g t o g e t h e r ，e n s u r es y s t e m sa c c u r a c y 、a d v a n c e 、e x p a n s i o n a r ya n d s u i t a b i l i t y a tl a s t ，t h ep r o g r a mo ft h i si t e mn o to n l ym e r e l yi m p r o v et h e s i m u l a t i o nl e v e lo fa n a l y s i so ne n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n a f t e rt h e d a n g e r o u sc h e m i c a l so fo u rc o u n t r y , b u ta l s op r o d u c es t r o n g e rg u i d a n c e t oo u r c o u n t r y se n v i r o n m e n tm o n i t o r i n g a n dt r e a t m e n t t e c h n i q u e ， h a v i n ge x t e n s i v ep o p u l a r i z a t i o na n da p p l i c a t i o np r o s p e c t s ，w i l lp r o d u c e t h ec o n s i d e r a b l es o c i e t ya n de c o n o m i cb e n e f i t s k e y w o r d s ：t r a f f i ca c c i d e n t ，e n v i r o n m e n tp o l l u t i o n ，e m e r g e n t m o n i t o ra n dt r e a t m e n t ，s y s t e m 第四页 江苏大学工稃面士研究生学位论文 一、绪论 1 1 引言 ，随着国民经济和城市化建设的飞速发展，物流行业蒸蒸日上，我国的交通、 运输业日益繁忙，交通事故日渐突现，由交通事故带来的环境污染造成的直接和 间接损失越来越多。据统计，中国目前共有危险品运输企业三万五千家，运输车 辆八万多辆，从业人员十六万余人。近年来，危险品运输发生了多起事故，严重 污染了当地的环境，影响了人们的正常生活。镇江市目前共有危险品运输企业近 五十家，运输车辆四百多辆，从业人员八百余人。2 0 0 2 至2 0 0 3 两年内，危险品 公路运输发生大小事故近2 0 起。这类交通事故发生后，都不可避免地给镇江市 大气环境带来了污染。 公路交通事故产生的环境污染，尽管起因和影响不尽相同，但他们都有一 些共同的特征：它们属于失控的偶然事件，是一种突发性、多样性、严重性、无 组织性、危害性极大的环境污染事件。这种污染由交通事故产生，其后果不仅影 响交通运输。也对当地环境造成巨大影响。 公路交通事故产生的大气环境污染有以下几种形式； a 、汽车行驶中发生泄漏，此时有毒有害物质在大气中线性扩散。如2 0 0 3 年4 月1 8 日，镇江制药厂一装载4 吨浓盐酸的槽车，在沿市区谷阳路至宗泽路 行驶时发生泄漏。泄漏盐酸大量淤积路面，水泥路面彼腐蚀、发泡，并挥发出阵 阵带有刺激气味的烟雾，污损路面长达5 公里，泄漏盐酸3 吨。这种类型的污染 较难监测和控制。 b 、汽车停车泄漏，此时有毒有害物质在大气中以点源形式扩散。如2 0 0 4 年7 月1 6 日凌晨零时4 5 分，与浙江省交界的浙江同三线温州苍南段高速公路浙 闽收费站附近，一辆货车上满载2 9 5 的苯酚全部泄漏，造成该路段高速路被封 闭，堵车1 2 小时4 0 0 0 多辆车堵在闽浙边界。堵车长达2 3 公里。这类事故对周 迈大气环境影响较大，需要专业技术人员及设施处理。 c 、汽车行驶中发生交通事故，储罐因撞击或翻车破裂，严重时发生爆炸， 造成有毒有害物质或酸雾高浓度快速扩散，对大气环境影响较大，形成重大环境 事故。如2 0 0 4 年7 月2 4 日晚2 1 时5 0 分许，杭州市绕城公路距勾庄出口5 0 0 米 处，两辆货车发生碰撞，其中一辆装栽2 0 吨( 约1 3 0 桶) 易燃易爆的三甲氧基 第1 页 江苏大学工稃硕士研究牛学位论文 氯硅烷化学危险品货车冲出公路护栏，装载化学危险品的铁桶全部倾覆，部分铁 桶滚落到农田里，并发生强烈爆炸，火焰高达2 0 多米，车上3 名司乘人员其中 1 人重伤2 人轻伤，另一辆货车的1 名驾驶员受轻伤。在消防员扑救过程中，现 场又接连发生了3 次大爆炸。此类事故必须迅速有效的处理，否则不仅对交通运 输产生影响，而且对周边环境及人员产生巨大伤害。 目前，交通事故环境污染对社会的危害已成为当今世界极为关注的问题之 一，较好的解决办法就是采取快速有效的应急处理，减轻其危害程度。国外发达 国家一般部建有完善的运输管理、事故应急等联动体系；我国多数城市建立了由 公安、消防、交通、环保、卫生等部门组成的事故应急处理组织，对工业企业的 危险源，有着较为成熟的应急处理技术系统，但国内目前暂没有重大交通污染事 故应急监测及处理技术系统。 1 2 本课题的研究思路和预期功能 由于交通事故污染情况复杂，事故发生后，有爆炸、翻车、行驶泄漏、停车 泄漏等问题，本课题只对停车泄漏或交通事故产生重大大气环境污染进行研究。 表卜1 、重大交通事故气体污染类型一览表 类型排放浓度排放速率特点 爆炸极高大强力释放 爆裂较高大快速释放 停车泄漏 向中释放较慢 量大时放发现 行驶泄漏低小 转为停车 f i 漏 本系统是根据镇江市物流中危险品种类、物理、化学性质，建立数据库。根 据各种危险品找出相应的监测分析方法和处理技术；将以上所有的信息汇总，建 立数据库：建立镇江市公路电子地图；结合重大交通事故气体污染形式，释放气 体的停止车辆可以看着固定点源，结合气象条件用大气扩散模式可计算出扩散范 围和最大落地浓度；用d e l p h i 软件形成可视化窗口，结合大气扩散模式将各 数据库链接，当交通事故污染发生后，只要输入危险品种类，再加上大致泄漏量、 第2 页 江苟= 大学工程五j i 士研究生学位论文 事故地点、当天气象条件等简单的信息。微机就能自动生成污染范围、最大落地 浓度、监测点位、监测方法，然后生成分析方法、防护措施及如何处置，必要时 形成人员疏散范围。公安1 1 0 根据微机输出的信息，就能立即知道合理的事故处 置措施，科学地自身和现场防护要求，环保部门能迅速进行监测，较准确地反应 事故污染状况和危害程度， 本课题先对镇江市物流中危险品种类、理化性质、相应的监测分析方法、处 理技术进行分析、地面位置情况等建立数据库和镇江市公路电子地图。重大交通 事故污染发生后，分析重大交通事故污染状况，根据危险品的扩散类型，选取合 理的计算模式，绘出污染范围，并给出切实可行的应急处置方法，将其对环境的 污染降到最低。研究思路如图1 - 1 所示 建建 立立 否 危 公 _ - 险 - - 路 品 电 历 数 子 史 据 地 监污 资 库图 测斑 编 料 程 方 处 系系 _ 是- 制 调 序 法置 统统联 查 设 数 数 调动 计 据 据 成试方 分 确 模 库 廑 案 析 定 式 行 的 染 选 类 型 取 图卜1 本课题的研究思路 本课题旨在研究实现如下功能： 1 ) 重大公路交通污染事故查询 鉴于重大交通事故污染具有不确定性、突发性、复杂性等特点，本系统拟定 建立当地可能运输的污染物种类、物理化学性质，根据相应的物理化学性质确定 监测技术和处置技术数据库，建立公路电子地图，气象条件和大气稳定性数据库， 设置污染物扩散模式。一旦有重大交通事故污染发生，就可以快速进行电脑查询， 可将获取的现场信息放大，对事故现场了解更充分。 2 ) 重大公路交通污染事故预分析 进行重大交通事故污染的监测与处置的第一步，是辨识或确认污染物种类、 第3 页 江苏大学工稃硕士研究牛学位论文 数量和物理化学性质，污染地点及气象条件。信息第一来源是重大交通事故举报 者，根据举报者描述污染物种类及大致数量，污染地点及简单的气象条件，根据 这些信息，计算机能迅速进行查询和分析，确定应急监测时监测项目、采样仪器、 分析试剂，确定气象条件根据预先选定的计算模式分析出污染状况，找出相关 处置方法，确定监测点位。 3 ) 重大交通事故污染事故现场处置决策 根据系统预分析的情况，一方面迅速处理显见确定问题，一方面立即投入污 染现场监测。监测点位是结合污染物性质、污染状况、气象条件和大气扩散模式 进行计算确定。政府管理部门根据监测结果，了解污染程度及污染范围，及时采 取相应的处置措施；同时，监测结果及时显示应急处置效果，及时对交通事故污 染处置方法作相应调整，应急监测适时监控污染控制效果，确保交通事故污染的 危害降到最小。 4 ) 联动方案 交通事故污染监测与处置涉及的部门较多，主要有公安、消防、环保、公 路交通和卫生等部门。系统可以根据事故类型、大小确定应急联运方案，使得处 理环节科学畅通，方案责职分明，最高决生策者可以根据联运方案调度应急监测 和处置人员，能确保监测和处置紧张有序地进行。 1 3 本课题的研究目的和意义 目前，国家和社会己经对重大交通事故污染有了足够的重视，江苏省科委 文件要求省内科技人员加强研究，镇江市政府也组织成立环境污染应急处理领导 小组；但是，环境保护是一门专业性较强的学科，公安或消防工作人员缺乏环保 技术和能力，交通事故发生后，作为第一现场处理人员，他们不能及时处置交通 事故带来的环境污染问题，甚至于不知如何自我防护，一方面造成污染的扩大化， 另一方面可能造成不必要的人员伤害数量的增加。应急监测和处置人员往往凭经 验来处理，对事故污染处理有可能不到位，针对性不强，处理效果差。应急监测、 处置组织、人员调度以及组织处理时缺少合理的方案，使得处理环节不清，处理 过程复杂。 镇江市属于中等城市，位于苏南地区，周边主要有沪宁高速，3 1 2 国道，1 0 4 国道，沿江公路，镇大公路，全市公路里程1 8 i o 公里，其中高速公路8 1 5 公里， 第4 页 t ， 江苏大学工稃硕士研究生学位论文 一级公路1 7 4 7 公里，二级公路5 6 5 2 公里。境内国道主干线( 6 0 5 5 ) 长7 1 2 7 公里，居沿线6 个大中城市之首，占整个江苏省段的三分之一；2 条一般国道 ( 6 1 0 4 ，g 3 1 2 ) 长1 3 7 公里，9 条省道2 9 7 公里。大港新区及谏壁化工区位于镇 江市东郊，该地区集中了镇江市绝大部份化工企业，危险品运输相对较多，交通 事故污染出现的几率相对较高，且公路两侧有大量的生活居民、企业和农田，具 有典型的代表性。本课题选择联接大港新区及谏壁化工区的镇大公路以及临近市 区的3 0 2 国道为主要研究对象，为事故污染应急监测与处置管理部门提供技术支 持。 本系统在认识到这些客观问题的基础上，针对镇江市应急处理组织和事故 污染特点，建立科学合理的应急监测和处置方案，建立各部门联运方案，实现即 便事故污染处理管理人员缺乏环保技术和专业能力方面的知识，也能很好地实现 事故污染处理目标。 课题研究期间本人所完成的工作为： a 、建立镇江市物流相关有毒有害物质的理化性能，监测分析方法，常用处 置方法与防护措施的数据库。 b 、建立镇大公路简明地理电子地图，标注相关敏感目标。 c 、利用污染源扩散模式，编制有毒有害物质在大气中扩散范围的计算程序， 以便在污染事故发生后，根据当时的情况，估算可能影响的范围，并通过电子地 图绘出相应范围，给出监测点位，重点保护对象，以及处置方法与防护措施。 d 、根据镇江市应急领导小组要求，建立切实可行的、有效的应急监控与处 置方案，以便在污染事故发生后指导具体的应急工作。 二、公路交通事故产生的环境污染机理 公路交通事故所产生的危险化学品泄漏是环境污染的主要源头，危险化学品 泄漏的共同特点是：发生突然，物料扩散迅速：防护困难，受害范围广；洗消困 难，持续影响时间长；后果严重，损失惨重。下面将重点研究公路交通事故产生 的环境污染机理。 2 1 公路交通事故造成的危险化学品泄漏概述 当公路交通事故发生时，所运输的危险化学品发生瞬时或连续泄漏。根据 第5 页 学 成 特 漏 分 源 湿 区 流 体 用 定 大 受 泄 消 得 扩 江苏大学工程硕士研究字学付论文 湿度大不利于泄漏气云的扩散。 。假若逆温层存在于空中某高度 大气湿度对毒气扩散也有影响，一般地说， 逆温层的存在，大大阻碍了气流的垂直运动 时，由于上升的有毒气流不能穿过逆温层而积聚在它下面，则危险化学品的地面 浓度将会不断地增大。逆温层上下的危险化学品浓度通常可差5 l o 倍。 辐射逆温与毒气扩散的关系最为密切。辐射逆温在陆地上常年可见，但以冬 季最强。在下午，大气呈递减温度层结；日落前- d , 时，辐射逆温开始生成；夜 间，随着地面辐射的增强，地面迅速冷却，逆温逐渐向上发展，黎明时达最强； 日出后太阳辐射逐渐增强，地面逐渐增温，空气也随之自下而上的增温，逆温便 自下而上地逐渐消失；大约在上午l o 点左右逆温层完成消失；从上午1 0 点后到 日落前一小时一般无逆温层出现，但有时在冬季晴朗无云和微风的白天，由于地 面辐射超过太阳辐射，也会形成逆温层。 地面的地形地物对泄漏气云的扩散有较大的影响，它们既会改变泄漏气云扩 散速度，又会改变扩散方向。地面低洼处泄漏气云团易于滞留。建筑物、树木等 会加强地表大气的湍流程度，从而增加空气的稀释作用。而开阔平坦的地形、湖 泊等则正相反。低矮的建筑物群、居民密集处或绿化地带泄漏气云不易扩散；高 层建筑物则有阻挡作用，气云多会从风速较大的两侧迅速通过。 地面泄漏源的高度和泄漏喷射的方向都会影响到扩散至地面的气体浓度。当 泄漏源位置较高时，泄漏气体扩散至地面的垂直距离较大，在相同的泄漏源强度 和气象条件下，扩散至地面同等距离处的气体浓度会降低。若气体向上喷射泄漏， 泄漏气体具有向上的初始动量，其作用效果如同增高泄漏源的位置。 此外，气体的扩散性受其自身密度的影响。泄漏气体相对于空气密度的大 或小，分别表现出在扩散中以重力作用为主，还是以浮力作用为主。泄漏气体的 重力作用导致其趋于下沉，地面浓度增加。然而，这种下沉趋势会因空气的不断 稀释作用而减弱。浮力作用在泄漏气体扩散初期导致其趋于上升，地面浓度降低， 但当被空气不断稀释后其上升的趋势减弱。对于泄漏的高温气体，其浮力作用大 小受温度的影响，当其被冷却至大气温度后，它的上升作用便会丧失。一般地说， 当泄漏气体与空气的混合物密度相对于空气密度的比值1 1 时，该混合物可能 沿地面流动，并可能在低洼处积累；当其比值为0 ，9 1 1 时，则易于与周围空 气快速混合。 第7 页 江苏大学工稃硕士研究牛学位论文 2 2 危险化学品泄漏后的环境污染机理 2 2 1 常温液态危险化学品泄漏后的环境污染机理 常温液态危险化学品泄漏后立即扩散到地面，一直流到低洼处或人工边界， 形成液池。液池中的液体不断蒸发，当液体的蒸发速度等于泄漏速度时，液池中 的液体量将维持不变。如果泄漏的液体是低挥发度的，则从液池中蒸发量较少， 不易形成气团，对环境无污染；如果泄漏的是挥发性液体或低温液体，泄漏后液 体蒸发量大，大量蒸发在液池上面后会形成蒸气云，并扩散到空气中，对环境造 成影响。 ( 1 ) 液池面积 发生公路交通事故时，常温液态危险化学品泄漏到地面形成液池，这时液 池半径r 可用如下式子计算： 瞬时泄漏时： 连续泄漏时： ，塑产( 2 - 1 ) l 了c pj ，：f 丝蚪j( 2 埘 l 7 c p j 式中m 一容器泄空时液体泄漏的质量，k g ； p 泄漏液体密度，k g m 3 ： t 。容器泄空时所需时间，s ： r 重力加速度，通常取g - - - 9 8 1 m s 2 。 ( 2 ) 常温液态危险化学品泄漏后的蒸发 a 热量蒸发： 泄漏后的液体流到地面，在液体内部或液体与地面之间由于温度差的存在进 行热量传递，液体吸收热量后继而发生热量蒸发。其蒸发量为： o ：丝! 垡! + k n u 4 ( t o - t b ) ( 2 3 ) “ 月，加f 1 h v l 第8 页 江苏大学工稃硕十研究生学位论文 式中k 物质的导热系数，j ( m s k ) ，见表2 - 1 ： a ，液池面积，寸； t o 环境温度，k ； t 。液体沸点，k ； h r 液体蒸发热，j k g ： a 热扩散系数，m 2 s ，见表2 - 1 ； i r 一液池长，m ； 努塞尔数； t 广蒸发时间s 。 表2 一l 某些地面的热传递性质 地面情况k q 水泥 1 1 1 2 9 1 0 1 土地( 含水8 ) o 94 3 1 0 1 干涸土地 0 3 2 3 1 0 1 湿地 0 63 3 1 0 1 砂砾地“ 2 51 1 o 1 0 1 b 质量蒸发 当地面传热停止时，热量蒸发终止了，转而由分子扩散和液池表面之上气流 运动使液体蒸发，该过程称为质量蒸发，其蒸发量为： q 2 ：d t b s h 冬p ( 2 - 4 ) s h 施伍德数。 d b _ 一组分a 在组分b 中的扩散系数，m 2 s 。 其他符号意义同前。 ( 3 ) 常温液态危险化学品泄漏后在大气中的扩散模型 常态危险化学品泄漏后由于蒸发作用，在空气中飘移、扩散，直接影响环境 故蒸发后的常态危险化学品蒸汽扩散采用扩散模型高斯模型，模式如下： 瞬时排放： 第9 页 江苏大学工程硕士研究生学位论文 啾一z ，t ，= 最酬j 1 警寺+ 和协5 ， 连续排放： c ( x , y , z ) = 南e x p 【一1 u 导+ 和 6 ) 7 co v o zzo v 0 2 式中c ( x ，y ，z ，t ) 瞬时排放时，给定地点和时间的污染物浓度，m g m 3 ； c ( x ，y ，z ) 连续排放时。给定地点的污染物浓度，m g m 3 ； q 。瞬时蒸发的物料质量，m g ： 卜连续蒸发的物料质量，m g s ； u 平均风速，m s ； t 瞬时排放时，污染物的运行时间，s ； x 、y 、z 分别为下风向距离、横风向距离、离地面的距离，m ； o 。、0 ，、o ；x 、y 、z 方向扩散参数，通过以下方法确定： ( 1 ) 对连续泄漏，平均时间取l o m i n 。 有效粗糙度z 0 4 0 1 m 地区的扩散参数按表2 - 2 选取。 表2 2 不同大气稳定度下的扩散参数 大气稳定度 oy m o 。m a 0 2 2 x ( 1 + 0 0 0 0 1 x ) 。1 陀 0 2 0 x b0 1 6 x ( 1 + 0 0 0 0 1 x ) 1 庀0 1 2 x c 0 1 1 x ( 1 + 0 0 0 0 1 x ) 一1 庀0 0 8 x ( 1 + o 0 0 0 2 x ) 1 7 2 d 0 0 8 x ( 1 + 0 0 0 0 1 x ) 。1 门0 0 6 x ( 1 + 0 0 0 1 5 x ) 刮2 e0 0 6 x ( 1 + 0 0 0 0 1 x ) 1 胆0 0 3 x ( 1 + 0 0 0 0 3 x ) 1 f0 0 4 x ( 1 + 0 0 0 0 1 x ) 1 尼 0 0 1 6 x ( 1 + 0 0 0 0 3 x ) 1 有效粗糙度z 。 o 1 m 的粗糙地形扩散参数为： oy = o f y oz = o 柚f l ( z 。) ：l + a o z 。 f ：( x ，z o ) = ( b o - c o l n x ) ( d o + e o l n x ) 。1 z o ”。1 “ 第l o 页 2 7 ) 2 - 8 ) 2 - 9 ) ( 2 - 1 0 ) 江苏大学工稃硕士研究牛学位论文 上式中0 ，。，o ；。按表2 2 取，系数项值按表2 - 3 取， ( 2 ) 瞬时源。给定取样时间，则修正公式为； 0 ，= 0 ，l h i n ( t 6 0 0 ) ” 0i ：0 ， o ；同表2 - 2 中o 。，0 ，。口为表2 - 2 中的0 ， z 。按表2 - 4 取。 表2 3 不同大气稳定度下的系数值 ( 2 - 1 1 ) 稳定度 abcdef a o 0 0 4 2o 1 1 50 1 5o 3 8o 30 5 7 b o 1 1 01 51 4 92 5 32 42 9 1 3 c o 0 0 3 6 40 0 4 50 0 1 8 20 1 3 o 1 l0 0 9 4 4 d o0 4 3 6 40 8 5 3o 8 70 5 50 8 60 7 5 3 e o 0 0 50 0 1 2 8o 0 1 0 4 60 0 4 20 0 1 6 8 20 0 2 2 8 f 0 0 2 7 30 1 5 60 0 8 90 3 50 2 70 2 9 g o 0 0 2 40 0 1 3 60 0 0 7 10 0 30 0 2 20 0 2 3 2 - 4 地面有效粗糙度长度表 地向类型z o m地回类型z o m 草原、平坦开阔地 o 1 分散的高矮建筑物( 城市) 1 4 农作物地区o 1 o 3 密集的高矮建筑物( 大城市) 4 村落、分散的树林 0 3 1 2 2 2 低温液态危险化学品泄漏后的环境污染机理 低温液态危险化学品泄漏后的扩散机理与常温液态危险化学品泄漏后的扩 散机理基本相同。但是因为危险化学品的相态、压力、温度等状态不同，低温液 态危险化学品泄漏后因吸收热量所挥发的气体量常常高于常温液态危险化学品 的蒸发量。低温液态危险化学品的蒸发模型和扩散模型均可参照常温液态危险化 学品泄漏扩散的相关内容。 第1 1 页 江苏大学工稃毋士研究生学位论文 2 。2 3 加压气态危险化学品泄漏后的环境污染机理 加压气态危险化学品体瞬时泄漏后，有一段快速扩散时间，假定此过程相当 快以致在混合气团和周围环境之间来不及热交换，则此过程称为绝热扩散。 根据t n o ( 1 9 7 9 年) 提出的绝热扩散模型，泄漏气体的气团呈半球形向外扩 散。根据浓度分布情况，把半球分成内外两层，内层浓度均匀分布，且具有5 0 的泄漏量；外层浓度呈高斯分布，具有另外5 0 的泄漏量。 绝热扩散过程分为两个阶段：第一阶段，气团向外扩散至大气压力，在扩散 过程中，气团获得动能，称为“扩散能”；第二阶段，扩散能再将气团向外推， 使紊流混合空气进入气团，从而使气团范围扩大。当内层扩散速度到一定值时， 可以认为扩散过程结束。 ( i ) 气团扩散能 在气团扩散的第一阶段，扩散的气体的内能一部分用来增加动能，对周围大 气作功。假设该阶段的过程为可逆绝热过程，并且是等熵的。 根据内能变化得出扩散能计算公式如下： e = c 。( t l t 2 ) 一09 8 p ：( v j v i ) ( 2 - 1 2 ) 式中e 气体扩散能，j ； c ，定容比热，j ( k g k ) ； t 。气团初始温度，k ： t 。气团压力降至大气压力时的温度，k ； p 。环境压力，p a ； v 。气团初始体积，m 3 ： v ：气团压力降至大气压力时的体积，矿。 ( 2 ) 气团半径与浓度 在扩散能的推动下气团向外扩散，并与周围空气发生紊流混合。 内层半径与浓度 气团内层半径r 。和浓度c 是时间函数，表达如下： r 。= 2 7 2 a k d t ( 2 1 3 ) 第1 2 页 江苏大学工稃硕士研究牛学位论文 c：，000597vo(2-14) o 一；2 = ；= = = 一 ， ( k d t ) 3 式中t 扩散时间，s ； v o - 一在标准温度、压力下气体体积，m 3 ； k 广紊流扩散系数，按下式计算： k d _ o o l 3 7 瘃压【篷】；( 2 - 1 5 ) 如上所述，当中心扩散速度( d r d t ) 降到一定值时，第二阶段才结束。临 界速度的选择是随机的且不稳定的。设扩散结束时扩散速度为l m s ，则在扩散 结束时内层半径r 。和浓度c 可按下式计算： r l = 0 0 8 8 3 7 e ”v 0 j ( 2 1 6 ) c = 1 7 29 5 e 。9( 2 - 1 7 ) 第二阶段末气团外层的大小可根据试验观察得出，即扩散终结时外层气团 半径r 2 由下式求得： r 2 = 14 5 6 r 1 ( 2 1 8 ) 外层气团浓度自内层向外呈高斯分布，见( 2 - 5 ) 和( 2 _ 6 ) ) 及相关内容。 2 2 4 加压液化气态危险化学品泄漏后的环境污染机理 ( 1 ) 加压液化气态危险化学品泄漏后的蒸发 a 闪蕉： 加压液化气态危险化学品泄漏后由于液体自身热量而直接蒸发称为闪蒸。发 生闪蒸时液体蒸发速度可由下式计算： q 一燕= f v 詈 ( 2 - 1 9 ) 式中f ，直接蒸发的液体与液体总量的比例； 旷泄漏的物质总量，k g ； t 闪蒸时间。 当f ， 0 2 时： 液体全面带走，地面无液池形成。 b 绝热扩散： 闪蒸液体瞬时泄漏后，有一段快速扩散时间，假定此过程相当快，以致在混 合气团和周围环境之间来不及热交换，则此过程称为绝热扩散。 根据t n 0 ( 1 9 7 9 年) 提出的绝热扩散模型，泄漏气体的气团呈半球形向外扩 散。根据浓度分布情况，把半球分成内外两层，内层浓度均匀分布，且具有5 0 的泄漏量；外层浓度呈高斯分布，具有另外5 0 的泄漏量。 绝热扩散过程分为两个阶段：第一阶段，气团向外扩散至大气压力，在扩散 过程中，气团获得动能，称为“扩散能”；第二阶段，扩散能再将气团向外推， 使紊流混合空气进入气团，从而使气团范围扩大。当内层扩散速度到一定值时， 可以认为扩散过程结束。 ( 1 ) 气团扩散能 在气团扩散的第阶段，扩散的蒸气的内能一部分用来增加动能，对周围大 气作功。假设该阶段的过程为可逆绝热过程，并且是等熵的。 蒸发的闪蒸气团扩散能计算公式如下： e = 【h 1 一h 2 一l ( s 1 一s 2 ) 】w 。一0 9 8 p , j ( v 2 一v j ) ( 2 - 2 0 ) 式中e 气体扩散能，j ： h 。泄漏液体的初始焓，j k g ； h 2 泄漏液体的最终焓，j k g ； t 。液体的沸点，k ； s 。液体蒸发前的熵，j ( k g k ) ； s 2 液体蒸发后的熵，j ( k g k ) ； w 1 _ 液体的蒸发量，k g 。 p ，初始压力，p a ； p o - 一周围环境压力，p a ； v 。气团初始体积，m 3 ： v z 气团压力降至大气压力时的体积，m 3 。 ( 2 ) 气团半径与浓度 第1 4 页 江苏大学工程面十研究生学位论文 在扩散能的推动下气团向外扩散，并与周围空气发生紊流混合。 内层半径与浓度 气团内层半径r 。和浓度c 是时间函数，表达如下： r 1 = 27 2 k d t ( 2 - 2 1 ) c：一0 0 0 5 9 7 v o ( 2 2 2 ) o 一；= = = = = = 一 ( k d t ) 3 式中t 扩散时间，s ； v o _ 在标准温度、压力下气体体积，m 3 ： k 。素流扩散系数，按下式计算： k d _ 0 0 1 3 7 河压【蒹】；( 2 - 2 3 ) 如上所述，当中心扩散速度( d r d t ) 降到一定值时，第二阶段才结束。临 界速度的选择是随机的且不稳定的。设扩散结束时扩散速度为l m s ，则在扩散 结束时内层半径r 。和浓度a 可按下式计算： r = 00 8 8 3 7 e o 3 v o j ( 2 2 4 ) c = 1 7 29 5 e “9( 2 - 7 4 ) 第二阶段末气团外层的大小可根据试验观察得出，即扩散终结时外层气团 半径r ：由下式求得： r 2 = 14 5 6 r l ( 2 2 5 ) 外层气团浓度自内层向外呈高斯分布，见( 2 - 5 ) 和( 2 - 6 ) 式及相关内容。 三、应急监测与处置技术系统 建立发生由公路交通事故所造成的危险化学品泄漏事故应急监测与处置技 术系统，是近年来国内外都在积极开展和不断完善的一项社会性工作。重大或灾 害性危险化学品泄漏事故对环境具有极大的危害，而救援工作又涉及众多部门和 多种救援队伍的协调配合，所以，危险化学品泄漏事故应急监测与处置技术系统 的实旋不同于一般事故的处理，关键在于快速、准确、有效，具有紧急反应和长 期戒备的特点。 第1 5 页 江苏大学t 稃硕士研究事学位论文 组员联系方法应上报组长和部门领导，组长和部门领导联系方法上报环保管理部 门和环保l l o 备案。 2 ) 建立本地区风险源数据各环境监测部门应确定危险品仓库、重点工业污 染事故排放隐患等风险源所在的地点位置，调查风险源污染物来源、种类、名称、 物理化学性质和毒性，并以此建立数据库的总纲。对于每一个风险源，根据当地 气象资料，按不同的季节，假定这些有害物按等比排放浓度分别计算影响区域和 最大落地浓度，并计算风险源周边敏感区域受影响程度，根据理论上计算结果和 有害物质特性，找出相应的污染防治措施，确定应急监测预案，根据有害物种类 在国家标准规定的监测方法中选择样品采集设备，分析试剂运输保存，样品的采 集、保荐和分析方法，组织小组成员对监测预案学习，以熟悉各人的分工，必要 时进行模拟监测活动。将这些信息放入数据库每个风险源子目录中去，并将相应 的污染防治措施上报环保管理部门备案，该数据库应存档并给环境监测部门领导 和应急监j 煲j j 4 , 组组长备份，以便随时调用。定期对数据库做刷新工作，一有新的 风险源应按以上程序立即充入数据库中，确保数据库的全面性和完整性。只有建 立详细完整的风险源数据库，才能使应急监测小组对各种可能出现的事故污染有 个心理准备，到有应急任务出现时不忙不乱，能够迅速地估计污染因子、污染状 况，迅速地确定监测计划，为应急监测工作的快捷奠定基础，有条件的监测部门 建立应急监测管理系统，收集各企业应急预案。 3 ) 配置装备工作为了保障应急监测的工作，应急监测小组必须准备及时可 取，取来能用的监测装备。首先，建立应急监测用品仓库，准备现场记录纸和标 签，各种快速监测试纸及快速定性监测设备等。另外，应急监n d , 组根据数据库 中资料，按有害物质种类、名称，对照取样分析方法，根据需要按国标方法配制 吸收液和分析试剂、固定剂。对需现配现用的吸收液和试剂应具体到专人负责， 负责人应接受培训和训练。应急监测小组组长应对所配药品进行定期检查，一将 到期应立即重新配制。准备废水和废气取样装置，对有记量设备应定期鉴定，所 有设备应由专人负责。在应急监测时为了保护监测工作人员自身的安全，为了保 障监测工作顺利进行，根据数据库内有害物质的物理化学性质、毒性，准备相应 的防护用品( 如防毒面罩、防护鞋、防护手套等) ，保证取样人员人手一套。 ( 2 ) 应急监测运行期工作 第1 7 页 江苏大学工稃硕士研究生学位论文 所有的准备工作都是为了运行期的保障，运行期各人的协调与配合是应急 监测时的重点，运行期分样品的采集、样品的分析和数据的综合评价。 1 ) 样品的采集应急监测小组在接到监测任务时，组长应立即召集各小组 成员，根据事故污染的初步了解情况，结合数据库内资料，分析事故污染的污染 因子、污染状况，根据预定监测顶案确定初步监测计划。小组成员按监测计划的 分工做好各自准备工作。组长立即组织取样人员带好所需取样设备、试剂、防护 用品奔赴事故现场。在现场进一步了解情况，组织人员作有针对性快速定性监测， 根据综合分析结果，确定监测计划。一边按监测计划进行布点，一边向环保管理 部门汇报初步分析结果和污染防治措施。样品采集人员根据监测计划按国家标准 规定的方法对污染物进行取样，对取好的样品妥善保存立即送回化验室进行定量 分析。 2 ) 样品的分析为了确保事故样品分析的速度和准确性，应配备业务技术 能力较强的同志做样品