（环境工程专业论文）曹妃甸工业区石油化工行业环境风险评价及应急预案研究.pdf

摘要 摘要 近2 0 年来，我国石油化工行业有了很大发展，已建成多个大型和特大型石 化企业。唐山市曹妃甸工业区2 0 2 0 年前将依托进口原油码头，建成1 5 0 0 万吨的 原油储备基地，同时利用进口原油建设1 0 0 0 万吨炼油、1 0 0 万吨级乙烯炼化一 体化联合生产装置，逐步形成炼化一体化的大型石化基地。由于石油化工行业的 原料、中间产物、产品、辅料等大多数为易燃、易爆和有毒物质，生产过程多处 于高温、高压或低温、负压等苛刻条件下，在生产、贮存、运输、使用乃至废弃 的过程中一旦突发泄漏，往往会与爆炸火灾相互引发，且发展迅猛，致使有毒化 学品大量外泄：或多点诱发，从点源发展到面源，进入大气或水体环境。因此对 石化行业进行环境风险评价是一个具有现实意义的课题。 本论文应用环境风险评价理论，对曹妃甸工业区石油化工行业发生突发性泄 漏、火灾爆炸、毒物泄漏风险事故的原因及危险性进行分析，进行相应事故后果 计算，评价风险对环境的影响，提出了曹妃甸工业区石化行业风险防范措施和应 急预案。 关键词石油化工行业；环境风险评价；应急预案 北京t 业大学t 程硕 学位论文 a b s tr a c t i nt h el a s tt w e n t yy e a r s ，o u rp e t r o c h e m i c a li n d u s t r yh a se x p a n d e d g r e a t l y ，h a sb u i l tm a n y1 a r g ea n do v e r s i z ep e t r o c h e m i c a le n t e r p r i s e t h e i n d u s t r i a la r e ao ft a n g s h a nc a o f e i d i a nw i l lb u i l tar a wp e t r o l e u m s t o c k a g eb a s eo f1 5 0 0 t ，r e l a y i n go nt h ei m p o r t e dc r u d eo i1d o c k ，a n dw il l b u i1 tar e f i n e r y c h e m i c a li n t e g r a t i o ne q u i p m e n to ft e nm il li o nt o n so il r e f i n i n ga n dam i l l i o nt o n se t h y l e n e r e l a y i n go nt h ei m p o r t e dp e t r 0 1 e u m b e c a u s em o s tm a t e r i a l ，i n t e r m e d i a t ep r o d u c t s ，p r o d u c t sa n d s u b s i d i a r y m a t e r i a l so fp e t r o c h e m i c a l i n d u s t r y a r e f l a m m a b l e ，e x p l o s i v ea n d t o x i c ，a n dm o s tp r o d u c t i o np r o c e s sa r eu n d e rh i g ht e m p e r a t u r e ，h i g h p r e s s u r eo r1 0 wt e m p e r a t u r ec o n d i t i o n s ，s ot h e r ea r ep o t e n t i a lr i s k si n t h e i rp r o d u c t i o n ，u s a g e ，s t o r a g e ，t r a n s p o r t a t i o n o n c et h e s e r i s k st a k e p l a c e ，o f t e nf i r ea n de x p l o si o nw il 1h a p p e n ，a n dw il lc a u s et h ep l e n tif u l 1 e a k a g eo ft h et o x i c ，a tl a s tt h e s e t o x i cg oi n t ot h ea t m o s p h e r ea n d w a t e re n v i r o n m e n t t h e r e f o r e ，i ti sap r a c t i c a l s u b j e c t t o c a r r yo u t p o t e n ti a le n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n to np e t r o c h e m ic a le n t e r p r is e b a s e do ne n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n tt h e o r y ， t h i st r e a t i s ew i l l a n a l y s i s et h ec a u s ea n dd a n g e r o u s n e s so ft h ep e t r o c h e m i c a li n d u s t r yi n t h et a n g s h a nc a o f e i d i a ni n d u s t r i a la r e ao fh a p p e n i n gl e a k a g e ，f i r ea n d t o x i cs u b s t a n c es e e p a g e s ， t h e n a n a l y z ec o r r e s p o n d h i n ga c c i d e n t c o n s e q u e n c ea n de v a l u a t et h er i s k i n e s sa c c i d e n t si n f l u e n c et ot h e e n v i r o n m e n t a l a tl a s tt h er i s kc o u n t e r m e a s u r ea n de m e r g e n c yf r e p l a n o fp e t r o c h e m i c a le n t e r p r i s ei nt h ec a o f e i d i a ni n d u s t r i a la r e aw i l lb e p r e s e n te d k e yw o r d sp e t r o c h e m i c a li n d u s t r y ；e n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n t ； ris kc o u n t e r m e a s u r e i i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 躲弛鱼嘲塑翠坠! 乡 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 躲拙聊魏盟嗍牛汐 第l 章绪论 第1 章绪论 1 1 引言 1 1 1 课题研究的意义 石油化工行业在促进经济发展的同时，也带来了一系列突发环境污染事件， 其中影响最大和后果最严重的当属2 0 世纪8 0 年代发生的美国联合碳化公司在 印度博帕尔市的农药厂甲基异氰酸酯毒气泄漏中毒事故n 3 。印度博帕尔市毒气 泄漏事故有2 5 0 0 多人中毒死亡，2 0 万人中毒受伤且其中大多数人双目失明致 残，6 7 万人受到残留毒气的影响。 由于石油化工行业的原料、中间产物、产品、辅料等大多数为易燃、易爆 和有毒物质，生产过程多处于高温、高压或低温、负压等苛刻条件下，在生产、 贮存、运输、使用乃至废弃的过程中一旦突发泄漏，往往会与爆炸火灾相互引 发，且发展迅猛，致使有毒化学品大量外泄；或多点诱发，从点源发展到面源， 进入大气或水体环境n 2 1 。因此对石化行业进行环境风险评价，分析和预测石化 行业在建设和运行期间可能发生的突发性事件或事故( 一般不包括人为破坏及 自然灾害) ，引起有毒有害和易燃易爆等物质泄漏所造成的人身安全与环境影响 和损害程度，提出合理可行的防范、应急与减缓措施，是一个具有现实意义的 课题。 唐山市是以煤炭、钢铁、建材、电力等为主的重工业城市，目前存在的石 化行业主要以冀东石油开采为主，无炼化等后续产业。而目前被列为“河北省 一号工程 的曹妃甸工业区的开发建设，将以“大码头、大钢铁、大电力、大 化工”四大产业为先导，实施相关工业成组布局。2 0 2 0 年前将依托进口原油码 头，建成1 5 0 0 万吨的原油储备基地，同时利用进口原油建设l o o o 万吨炼油、 l o o 万吨级乙烯炼化一体化联合生产装置，逐步形成炼化一体化的大型石化基 地。在四大产业中，尤以石化行业突发环境事件造成的经济损失、环境污染最 为严重，石化行业一旦发生原油泄漏、火灾爆炸等突发事故，后果不堪设想， 而且可能会对渤海湾生态环境造成极大的破坏，因此对曹妃甸工业区石化行业 进行环境风险评价、制定应急预案，对有效减轻石化行业突发环境事件所造成 的经济损失和对大气、海洋生态环境造成的环境污染，具有十分重要的意义。 本课题将通过曹妃甸工业区石油化工行业环境风险评价，研究曹妃甸工业 区石化行业风险防范措施和应急预案，为组织制定并完善唐山市环境应急预案 提供科学依据。 1 1 2 风险评价的基本概念 1 1 2 1 风险风险口1 就其字面意思可理解为可能发生的危险，相应的英文单词有 北京t 业大学t 程硕 ：学位论文 r i s k 与h a z a r d 。r i s k 意为“p o s s i b i l i t yo rc h a n c eo fm e e t i n gd a n g e r ，s u f f e r i n g l o s so ri n j u r y ，即遭遇危难，蒙受损失与伤害等的可能性和机会。这里将风险 定义为“风险是指遭受损失、损害、毁害的可能性 h 1 ，由于风险描述的是一种 可能性，因此又可将其定义为不良结果发生的概率。同时，风险又都具有二重性。 第一，风险具有发生或出现人们不期望的后果( 称危害事件如死亡、受伤、失业、 破产等) 的可能性；第二，风险的某些方面具有不确定性或不肯定性( 危害事件 是否会发生? 何时发生? 什么人受到影响? 影响范围多大? 影响程度如何等) 。风 险通常可表示为危险发生的概率( p o s s i b i li t y ) 与危险后果( c o n s e q u e n c e s ) 的 乘积，见式( 卜1 ) ： 尉s ：忙以f( 1 1 ) 式中尉s 卜风险； 户一事故发生的概率； 卜风险产生的事故的可能造成的危害性后果。 有些情况下，事故可能被认为是连续的作用，它的概率和影响都随时间而变 化，则这种风险是一种积分形式啼1 ，可以表示为式( 卜2 ) ： 月= j 尸( 芒) f ( 幻以( 1 2 ) 式中争一一定类型的事故； 尸( 舌) 事故发生的概率； f ( 勿风险产生事故的可能造成的危害性后果 风险是用事故的概率与事故所造成的经济损失的数量关系来定义的。根据 造成事故的概率和后果来计算每种事件的风险，把各种事件的结果相加，就能 得到被评价对象的风险水平。 风险的内涵很广，既有自然风险、经济风险、社会风险和政治风险，也有 环境风险与生态风险等，本文主要关注的是环境风险。 1 1 2 2 环境风险环境风险是指在自然环境中产生的或者通过自然环境传递 的，对人类健康和幸福产生不利影响，同时又具有某些不确定性的危害事件。 按照文献 6 可将风险分为四类：真实风险、统计风险、预测风险和感知风险。 环境风险是突发性事故对环境( 或健康) 的危害程度，用风险值r 表征，其定 义为事故发生概率p 与事故造成的环境( 或健康) 后果c 的乘积，用r 表示， 见式( 卜3 ) ，即： r 危害单位时间 ：p 事故单位时间 c 危害事故 ( 卜3 ) 1 1 2 3 环境风险评价环境风险评价是评估事件的发生概率以及在不同概率 下事件后果的严重性，并决定采取适宜的对策。主要是关心与项目联在一起的 突发性灾难事故造成的环境危害的评价。它主要包括易燃易爆和有毒有害物质 失控状态下的泄漏，大型技术系统( 如桥梁、水坝等) 的故障。这类风险评价 第l 章绪论 常称为事故风险评价。环境风险评价的主要特点是评价环境中的不确定性和突 发性问题，关心的是事件发生的可能性及其发生后的影响。 环境风险评价从其评价范围而言又可分为三个等级n 1 ，即微观风险评价、 系统风险评价和全国( 或宏观) 风险评价。所谓微观风险评价是只对某单一设 施进行风险评价；所谓系统风险评价即对整个项目中所包含的相关联的各个设 施进行风险评价，它可以包含项目中的不同设施( 例运输、贮藏、加工) 、涉及 不同的活动( 例建造、运行、拆除) 、包含不同的风险种类( 例致癌、事故损伤) 及不同的人群( 公众、职业入员) ；全国( 或宏观) 风险评价是指全国范围内的 例如某一行业的风险评价。本论文对中国石油化工股份有限公司在曹妃甸工业 区建设1 5 0 0 万吨的华北原油储备基地，同时利用进口原油建设1 0 0 0 万吨炼油、 1 0 0 万吨级乙烯炼化一体化联合生产装置为例，对曹妃甸工业区石化项目的环 境风险进行评价，属于系统风险评价范畴。 1 1 3 环境风险评价的内容和程序 美国科学院国家研究委员会( u s n a t i o n a lr e s e a r c hc o u n c i lo ft h e n a t i o n a la c a d e m yo fs c i e n c e ) 1 9 8 3 年提出后被美国环保局( u s e p a ) 1 9 8 6 年采 用的风险评价的步骤口3 ：源项分析、环境后果分析、风险表征或风险评价。 s c o n t i n i 等认为一个完整的风险定量分析或评价程序应由下述四个阶段 组成国3 ( 见图卜1 ) ：危害识别；事故频率和后果估算；风险计算；风险减缓。 图卜1 风险定量分析通用程序 阶段l 阶段2 阶段3 阶段4 北京1 = 业大学t 程硕上学位论文 1 2 国内外环境风险评价研究进展 1 2 1 国外环境风险评价进展概况 环境风险评价是环境评价的一个分支，是当前环境保护工作中一个新兴领 域，它的诞生一方面是环境保护的迫切需要，另一方面也是环境科学发展的必 然结果。标志着环境保护的一次重要战略转折，由原先污染后的治理转变为污 染前的预测和实行有效管理。因此愈来愈受到许多国家环保机构和有关国际性 组织的重视。环境影响评价作为一项专业工作，最早见于莱斯特市空气污染研 究阻1 。而最早的环境风险评价的代表作则是由美国原子能委员会提出的一份“大 型核电站中重大事故的理论可能性和后果 的研究报告n 们，其目的在于减少核 电工程事故的风险损失。 环境风险评价兴起于2 0 世纪7 0 年代几个工业发达国家，尤以美国在这方 面的研究独领风骚。在短短2 0 多年中，就环境风险评价技术而言，大体上经历 了三个时期：2 0 世纪7 0 年代至8 0 年代初，风险评价处于萌芽阶段，风险评价 内涵不甚明确，仅仅采取毒性鉴定的方法；8 0 年代中，风险评价得到很大的发 展，为风险评价体系建立的技术准备阶段。美国国家科学院( n a s ，1 9 8 3 ) n ”提 出风险评价由四个部分组成，称为风险评价“四步法 即危害鉴别，剂量一效 应关系评价，暴露评价和风险表征，并对各部分都作了明确的定义。由此，风险 评价的基本框架已经形成。在此基础上，美国e p a 制定和颁布了有关风险评价 的一系列技术性文件、准则或指南。i a e a ( 国际原子能机构) 、w h o ( 世界卫生 组织) 、u n e p ( 联合国环保署) 和u n i d 0 ( 联合国工业发展组织) 则于1 9 8 7 年 联合组织大型国际合作研究计划“能源和其他复杂工业体系所引起的健康与环 境风险的评价与管理”( 1 9 8 7 1 9 9 4 ) n 2 1 引。从1 9 8 9 年起，风险评价的科学体系 基本形成，并处于不断发展和完善的阶段。到2 0 世纪9 0 年代欧美等发达国家开始 基于风险检验技术( r is k _ b a s e di n s p e c tio n ，r b i ) 的研究，编制了一些规范和标 准，如美国石油协会( a m e r i c a np e t r 0 1 e 岫i n s t i t u t e ，a p i ) 颁布的基于风险检验 规范，a p l 5 8 1 刀。亚洲开发银行于1 9 9 0 年出版了“环境风险管理 1 8 】。 关于事故风险( 或事故后果) 评价，国际上是沿着三条线发展的。其一称 为概率风险评价n 9 1 ，它是在事故发生前、预测某设施( 或项目) 可能发生什么 事故及其可能造成的环境( 或健康) 风险。其二为实时后果评价，其主要研究 对象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 作出正确的防护措施决策，减少事故的危害。其三称为事故后后果评价，主要 研究事故停止后对环境的影响。 目前国内外开展的环境风险评价主要预测某项目建成后可能造成的风险。 w a s h 一1 4 0 0 ( 核电厂概率风险评价指南) 报告可看作为里程碑。其后，尤其是 第1 章绪论 印度博帕尔市农药厂事故及前苏联切尔诺贝利核电站事故心叽2 1 1 大大刺激与推动 了环境风险评价的研究与进展。 1 2 2 国内环境风险评价进展概况 在我国，2 0 世纪8 0 年代也开始了对事故风险的重视与研究工作。国家环 保局于1 9 9 0 年下发第0 5 7 号文，要求对重大环境污染事故隐患进行环境风险评 价。2 0 世纪9 0 年代以来，随着我国重大建设项目特别是世界银行和贷款项目 的环境影响评价的深入和发展需要，环境风险评价逐渐被引起重视。环境风险 评价研究属于多学科交叉的前沿性研究，涉及环境学、资源学、地理学、生态 学、社会学、经济学、数学、政策与法律科学等多学科领域，具有较强的综合 性。因此，环境风险评价研究应利用多学科协同和交叉的优势，采用系统分析 和高层次综合的理论和方法进行研究。 1 3 国内外重大事故应急系统建设情况 2 0 世纪7 0 年代以来，重大事故应急管理体制和应急救援系统的建立受到 国际社会普遍重视，许多工业化国家和国际组织都制定了一系列重大事故应急 救援事故法规和政策，明确规定了政府有关部门、企业、社区的责任人在事故 应急中的职责和作用，并成立了相应的应急救援机构和政府管理部门。美国于 1 9 7 9 年成立了联邦紧急事务管理署，负责从预防到减灾、准备到应急，重建到 修复的全过程提供有效的应急管理，1 9 8 6 年发布了应急计划与社区知情权法， 1 9 8 7 年美国联邦应急管理署、环保署、运输部发布了应急计划技术指南。 欧盟在1 9 8 2 年发布了重大工业事故危险法令等瞳羽。 我国于1 9 9 4 年颁布了化学事故应急救援管理办法；1 9 9 5 年颁布了氯 气泄漏事故工程抢险管理；1 9 9 6 年，原化学工业部与国家经贸委联合组建了 化学事故应急救援系统。2 0 0 1 年初，国家安全生产监督管理局着手我国化学事 故应急系统的研究。曾维华提出：我国环境应急管理体系建设包括应急政策 制度体系、应急响应组织机构体系、应急通讯与应急信息管理体系以及应急响 应技术文化体系，其中环境应急技术文化体系中的环境污染事故应急管理的技 术程序包括重大危险源识别、环境风险评价、重大环境污染事故应急预案和应 急救援等内容。2 0 0 6 年1 月8 日，国务院发布国家突发公共事件总体应急预 案，明确了各类突发公共事件分级分类和预案框架体系。 1 4 石化行业环境风险评价的内容和程序 对石化行业环境风险评价重要性的认识并推动对评价方法的深入研究的是 世界上发生了几次重大的石油化工行业的突发环境事故。 风险分析是风险评价必不可少的一部分口们。石化行业风险分析方法基本上 分为两个体系：一个是对工艺过程和生产装置危险度的定量评价体系；另一个 北京工业大学t 程硕十学位论文 是对系统的安全性和可靠性分析的体系。前者采用世界各国广泛接受的对化工 装置和工艺过程的火灾、爆炸危险评价及相应安全措施的方法，以美国道化学 公司( d o w ) 七版评价方法为主，还可采用杜邦公司、美国保险协会、日本劳动 省方式、冈山县方式和美国i c i 蒙德标准等许多改进型方法。对系统的安全性 和可靠性分析体系，以故障树分析( f t a ) 为代表乜5 别，主要包括：安全检查表、 可操作性研究、故障类型影响及危害分析、故障树分析( f 1 a ) 、事故树分析( e t a ) 等。前三者属于定性分析方法，后二者既可用于定性，又可用于定量分析。 环境风险评价中风险分析方法有定性分析方法：类比法、加权法和因素图 分析法：定量分析法：概率法和指数法。安全检查表法是识别潜在危险的简单 实用的工具；故障模式影响危害度分析法采用故障类型影响分析和危害度分析 相结合：日本劳动省六阶段法主要应用于化工产品的制造和贮存；美国道化学 公司火灾、爆炸危险指数评价方法是对化工厂在火灾、爆炸方面的危险程度进 行分类，以便采取对应的防火措施。 2 0 0 3 年，由国家环境保护总局发布了环境影响评价技术导则石油化工 建设项目( h j t 8 9 2 0 0 3 ) 中设置环境风险分析一章，但没有提供环境风险评 价的方法指南。2 0 0 4 年1 2 月，国家环境保护总局发布了建设项目环境风险 评价技术导则h j t 1 6 9 2 0 0 4 ，适用于涉及有毒有害和易燃易爆物质的生产、 使用、贮运项目的环境风险评价。 近几年来，石化行业环境风险评价的研究的实例有：化学危险品生产的风 险事故评价、石油化工安全技术与环境风险评价、炼油厂环境风险评价的研究、 原油储罐火灾环境风险评价的研究等。 石化系统的环境风险评价同其它工业部门的环境风险评价一样，包括风险 识别、风险分析、后果计算、风险评价、风险管理和防范措施及应急计划等内 容( 图l 1 ) 。从装置的安全评价开始，筛选危险因素，确定发生概率虽小但 会对环境造成严重灾害的最大可信事故，进行后果计算。然后进行风险评价、 风险管理，最后提出应急计划。 按此，可将原油码头、l o o o 万吨炼油、1 0 0 万吨级乙烯炼化一体化联合生 产装置项目的环境风险评价内容和程序分为以下五个阶段：第一阶段为风险识 别，它包括资料收集和各系统的风险识别内容，这一阶段的主要任务是收集项 目资料、环境资料和相关资料等背景资料，界定风险识别范围，确定风险类型 是火灾、爆炸、还是毒物的释放或泄漏，并对项目物质和项目工艺流程及装置 设备说明。第二阶段为源项分析，此阶段的主要任务是对第一阶段已识别筛选 的毒物及其相关的单元、子系统或系统进行定性或定量分析，对有关潜在的严 重事故危险予以说明。第三阶段为后果计算，此阶段的主要任务是对经确定的 最大可信灾害事故源项条件进行计算，计算有毒物质泄漏量、泄漏后果分析， 第1 章绪论 考虑事故发生后对环境( 自然环境一水体、大气、生物、土壤等和社会环境一 人、财产等) 最不利的影响。第四阶段为风险计算和评价，主要给出风险评价 的计算结果及评价范围内给定群体的致死率或有害效应的发生率及对环境的影 响。第五阶段为风险管理及应急预案，此阶段的主要任务是给出减少风险的对 策，制定应急预案。 步骤对象方法目标 厦魁辅魁中间枪杏亮溃评分渎确常俄除冈素 ，j 、7 1 1 、1 田n 1 丑t 吐1 ，“， r-jt h ，帆丑 风险识别 翔帚缘声鼎t 厂船塞评价站缤会评和风赊娄型 评价系统 价法 1r 嗣 口2 。i 的倍险阁塞垡：耋些鎏，垫墼鎏 确定最大可信 i 风险分析 喜珈同陷米聃i亩士f r 材洼法，。及其概率 1 l 系和风险类型 嚣毳蓁粪释鎏算 确常恬害群瀣 后果计算最大可信事故 摹葺嚣鸯许囊篓兰至耄程厦 小件j = 瞅丌异 7 b 口t o 综合损害计算 风险评价最大可信事故风险 外推法 确定风险值和 上 风险评价指标体系 等级评价法 可接受水平 厶是 璺 里接兰风险三! j ， 代价利益分析 霎蠢减少风险 户 不可接受风险水平 l 风险管理 妻鍪现兰耋三! ：法 嘉萎茎塞 l 应急措施预案i 周围影响区模拟 图卜1 环境风险评价流程框图 1 5 石化系统环境风险评价及应急预案研究的应用及其意义 环境风险评价及应急预案的研究在曹妃甸工业区石化行业突发性环境事故 分析中具有实际的应用价值，主要是在石化企业中环境系统的风险模拟、预测 和规划应用，为石化企业的环境管理工作的开展和相应应急预案的制定提供一 定的理论依据和可行的方法，为完善唐山市环境应急预案提供依据。 针对石化企业突发性事故环境风险评价的分析研究，其理论意义在于能够 系统、深入地提出相关火灾爆炸、泄漏分析的计算理论和方法，以及相关的控 制管理理论和方法，有助于发展一套比较完整的针对储存、炼化一体化的石化 企业突发性事故环境风险评价的理论和方法。而实际意义则是把环境风险评价 北京t 业大学t 程硕l 学位论文 的理论和方法有效地应用到实际的风险评价工作中去，能够预测和防止有关火 灾、爆炸、泄漏灾害的发生、发展，模拟其影响范围和过程，采取措施减轻影 响，评估有关环境风险事故造成的损失等。 1 6 本章小结 石油化工行业在不断发展的过程中，有利促进了世界各国的经济发展，但 也带来了一系列突发环境事件。由于石油化工行业的原料、中间产物、产品、 辅料等大多数为易燃、易爆和有毒物质，生产过程多处于高温、高压或低温、 负压等苛刻条件下，在生产、贮存、运输、使用乃至废弃的过程中一旦突发泄 漏，往往会与爆炸火灾相互引发，且发展迅猛，致使有毒化学品大量外泄；或 多点诱发，从点源发展到面源，进入大气或水体环境。因此对石化行业进行环 境风险评价，分析和预测石化行业在建设和运行期间可能发生的突发性事件或 事故造成的人身安全与环境影响和损害程度，提出合理可行的防范、应急与减 缓措施，是一个具有现实意义的课题。 目前被列为“河北省一号工程 的曹妃甸工业区的开发建设，将以“大码 头、大钢铁、大电力、大化工 四大产业为先导，在四大产业中，尤以石化行 业突发环境事件造成的经济损失、环境污染最为严重，因此对曹妃甸工业区石 化行业进行环境风险评价、制定应急预案，对有效减轻石化行业突发环境事件 所造成的经济损失和对大气、海洋生态环境造成的环境污染，具有十分重要的 意义。 本文阐述了环境风险的基本概念，石化行业环境风险评价的内容和程序， 环境风险评价研究的国内外进展，重大事故应急系统国内外建设情况，通过对 石化行业环境风险评价及应急预案的研究，在曹妃甸工业区石化行业突发性环 境事故分析中具有实际的应用价值，主要是在石化企业中环境系统的风险模拟、 预测和规划应用，为石化企业的环境管理工作的开展和相应应急预案的制定提 供一定的理论依据和可行的方法，为完善唐山市环境应急预案提供依据。 第2 荦曹妃甸t 业区区域环境概况 第2 章曹妃甸工业区区域环境概况 2 1 自然环境 2 1 1 地理位置 曹妃甸是位于唐山市南部近海的一个沙岛，高潮时面积约4 k 棚2 ，低潮时面 积约2 0 k m 2 ，位于东经1 1 8 。3 8 ，北纬3 8 。5 5 ”，距唐山南部海岸1 8 k m 。沙 岛走向n e s w ，位居渤海湾北岸岸线转折处，尤如矶头和岬角，甸头前沿水深 2 0 3 0 m ，沙岛前缘距离渤海深槽一2 5 m 等深线只有4 0 0 m 左右，可建设停靠2 5 x1 0 4 t 至3 0 1 0 4 t 级大型货轮，岸线长3 0 0 0 m ，西港区内可建设深水泊位7 0 个 以上，沙岛后方与大陆岸线间是大片浅没海滩，是华北地区唯一最接近国际深 水航线的天然陆域。 曹妃甸新港区水路东距京唐港3 3 海里，距天津新港3 8 海里，距秦皇岛港 9 2 海里。 依据唐山市曹妃甸新港工业区城市总体规划( 2 0 0 4 2 0 2 0 ) ：石化工业区位 于曹妃甸新港工业区东部，北侧为公共港区，西侧为钢铁产业区，南侧为仓储 物流区。中石化1 0 0 0 万吨炼油、1 0 0 万吨级乙烯炼化一体化联合生产装置项目 位于石化工业区内。 2 1 2 气候 曹妃甸所在地属于大陆性季风气候，具有明显的暖温带半湿润季风气候特 征。气候特征见表2 一l 。 表2 1 曹妃甸区域气候特征 多年年多年年 极端最极端最最大年最大积雪最大冻年累积 项平均气平均降 高气温低气温降水量深度土深度日照时间 目 温水量 m mm 舶m h m m 数 3 6 3 2 0 91 1 4 5 5 4 99 3 4 41 9 00 72 7 9 8 2 值 本海区风的季节变化明显，受海洋气候影响，年平均风速较大，大风日数 比内地平原多。常规气象观测资料统计见表2 2 。从稳定度的频率分布看，区 域大气湍流状况对污染物的扩散有利。 北京1 = 业大学丁程硕卜学位论文 表2 2 常规气象观测资料统计表 主导风向次主导风向常年静 年总平 全年各类稳定度频率 项目 频率 频率风频率 均风速 中性类 稳定类 不稳定类 年年 m s s s w1 0 1 w s w8 6 72 5 34 66 5 1 61 6 9 81 7 8 7 海域受台风( 热带气旋) 影响不大，平均每三年出现一次，但有时一年可 发生两次。经统计台风( 热带气旋) 仅发生在7 、8 月份。台风( 热带气旋) 期 间的风速可达2 5 m s ，并可引起附近海岸较大幅度的增水。 曹妃甸能见度低于l k m 的雾日数平均每年有9 d ，多发生在1 1 月翌年2 月，此期间雾日约占全年的7 7 ：最长连续雾日数为3 d 。年平均相对湿度6 6 。 7 月份相对湿度较高，为7 9 ；1 1 月平均相对湿度最低，为6 0 。 2 1 3 水文条件 2 。1 。3 。1 潮汐曹妃甸海域主要受南海海潮波系统控制。由于受沿岸反射潮波的 干涉作用，本海域潮波性质呈驻波形态，潮汐类型为不正规半日潮型，每日两 涨两落。实测潮汐特征值如下( 潮位以理论深度基准为准) ：最高潮位3 9 0 m ， 最低潮位一o 3 9 m ，平均高潮位2 5 2 m ，平均低潮位o 9 8 m ，平均潮差1 5 4 m 。 2 1 3 2 潮流特征1 9 9 6 年1 0 月1 4 1 5 日和1 0 月2 l 2 2 日。在曹妃甸海域 曾进行两次较大规模的水文泥沙测验，通过分析，其具有以下特点： ( 1 ) 曹妃甸新港区附近海域潮流呈往复形式，涨潮西流，落潮东流。由于曹 妃甸以岬角形式向南伸入渤海湾，受地形影响，各测站主流向也不相同，但规 律性是明显的，主要流向基本平行于等深线。 ( 2 ) 本海区潮波呈驻波特点。 ( 3 ) 各测站水流强度有向岸逐渐减小的趋势。 ( 4 ) 大潮时，涨潮流( 西流) 流速大于落潮流流速。 ( 5 ) 曹妃甸岛附近水流最强，实际观测最大涨潮流可达1 2 0 m s ，落潮流可 达o 9 5 m s 。 2 1 3 3 波浪主要依据较近的京唐港1 9 8 7 年一年和1 9 9 3 年6 月1 9 9 5 年3 月两年连续波浪观测资料进行比照分析，同时适当参考塘沽波浪条件，得出以 下结论： ( 1 ) 风浪频率大于涌浪频率。 ( 2 ) 各向波浪频率分布。1 9 8 7 年波浪观测资料见表2 3 。由1 9 9 3 6 1 9 9 5 3 两年资料分析可知，常浪向为s e 向( 频率1 3 2 0 ) ，其次为e s e 向( 9 8 3 ) 和e 向( 8 0 7 ) ，与1 9 8 7 年基本一致；但强浪向为e n e ( 波能占2 4 2 9 ) ，其 次为n e 向( 1 0 5 6 ) 和为e 向( 9 4 4 ) ，即常浪向偏南，强浪向偏北。 第2 章曹妃甸t 业区区域环境概况 表2 31 9 8 7 年波浪观测表 浪向 常浪向强浪向 方频率 方频率方 频率方频率 方频率 方频率 特征向 向向 向 向向 s e 1 8 0 3 e 1 3 3 0s 1 1 3e 2 5 3 2n e3 2 0 e s e1 2 3 9 ( 3 ) 各向平均波高分布从波高分布来看，n e 和e n e 向波高较大，对曹妃甸 新港区来讲，由于地形影响，东向和南向浪的作用应更大，但此方向波高一般 较小，说明波浪对岸滩的作用要小于京唐港。 ( 4 ) 风暴潮渤海湾沿岸是风暴潮较强地区之一，塘沽海洋站1 9 5 0 1 9 8 1 年 潮位资料统计见表2 4 。增水主要发生在秋冬季，占全年的7 6 2 ，是由偏东和 东北向持续大风引起的。减水也主要发生在秋冬季，占全年的7 7 8 ，是由偏 西和西北向持续大风引起的。曹妃甸海域发生风暴潮的气象背景与塘沽基本一 致( 两地相距约4 5 k m ) ，但由于位于渤海湾口北部的突出部位，缺乏水体集聚 的地理条件，因此增水幅度较位于湾底的天津港要小。 表2 41 9 5 0 1 9 8 1 年潮位资料统计表 增水减水 最1 3 m 以上的z m 以上的减 l m 以上的增水2 m 以上的增水最大减 大增 减水水 水值 平均平均水值平均平均 次次次次 日 每年次每年次 m 每年次每年次 2 5 37 970 2 22 5 28 12 570 2 22 8 4 ( 5 ) 寒潮和海冰寒潮常发生在n 3 月份，主要由从西伯利亚经蒙古侵入河 北省以及从贝加尔湖以东移至我国东北平原，再经渤海侵入的偏东北路径。年 平均两次，最多年份达6 次左右。在寒潮影响下，引起气温激烈下降，并常伴 有大风。在这种天气下容易导致海岸侵蚀和较强的沿岸输沙。由于纬度较高， 每年冬季渤海海域将发生一定冰情。一般年份，即冰情为常年，曹妃甸海域在 盛冰期浅滩上的固定冰和流冰情况见表2 5 。流冰流向一般与涨落潮流向一致。 表2 5 一般年份冰情情况表 固定冰彩 c 冰 宽度 冰厚c m 最厚堆积高堆积最高 厚度重叠冰厚 漂流速度 最大漂流 k mc m度硼 m c m 度c m m s 速度m s 3 5 2 0 3 04 51 241 0 2 03 0 4 0o 3 0 51 2 ( 6 ) 河流水系曹妃甸工业区地处冀东沿海水系，其后方陆域主要河流有陡 河、沙河、小青龙河、小戟门河、双龙河等。陡河位于燕山南部，介于沙河、 还乡河之间，独流入海。全长1 2 0 k m ，流域面积1 3 4 0 k m 2 。沙河发源于迁安市 大石岭沟，流经迁安市沙河驿进入滦县，经滦县石佛进入唐山市古冶区，于丰 北京t 业大学i 程坝t 学位论文 南区黑沿子汇入渤海。全长1 3 8 k m ，流域面积9 0 2 k m 2 。 小青龙河发源于滦南县 靳各庄，于滦南县高尚堡村注入渤海。全长7 9 k m ，流域面积4 3 6 2 k m 2 。双龙河 及小戟门河等小河属季节性河流，夏季有水，冬春干枯。 2 1 4 地质地貌 曹妃甸位于滦河三角洲平原海岸，具有双重岸线的特征，其中内侧大陆岸 线为沿滦河古三角洲前沿发育的冲、海积平原；外侧岛屿岸线与大陆岸线走向 基本一致，为沙质海滩，其南段的曹妃甸沙岛由1 2 个小沙岛组成，西南段最大， 高程3 m ( 当地理论最低潮面起算，下同) 左右，内外岸线间为宽阔的浅水泻湖。 曹妃甸沙岛位居渤海湾北岸岸线转折处，尤如矶头和岬角，近邻渤海湾一2 0 一3 0 m 深槽。 曹妃甸新港区后方位于滨海浅滩之上，北接古滦河三角洲的前缘，由北向 南跨越滨海浅滩、浅水泻湖二个地貌单元，南接曹妃甸沙岛。 2 1 5 地震 根据中国地震局( 中震安评( 2 0 0 1 ) 3 号) 文，关于“京唐港营妃甸新港 区地震安全性评价报告 的批复意见，确定场地的基本地震烈度度。 2 1 6 水资源概况 曹妃甸工业区地处沿海贫水区，附近地区没有开采地下水的可能。 曹妃甸工业区供水水源由长距离引水来解决，以陡河水库为取水水源地， 供水水源以唐山市引滦供水系统为主水源，桃林口水库引水系统为辅水源。 2 1 7 生态环境 曹妃甸的自然生态可分为三方面描述：陆域植被、海鸟与海洋生物。岛上 只有沿沙垅成条或成片分布的芦苇等杂草。时有海鸥等海鸟光顾小岛，小岛纯 自然。伴随海潮光顾小岛的海洋生物有海星、海胆、寄生蟹、贝类等小海物。 1 9 9 0 年5 月和同年8 月调查的潮间带生物量情况见表2 6 。与8 0 年代初相 比，生物量和密度均呈较大程度下降。 表2 6 潮间带生物量情况表 总生物密度多毛类 甲壳类软体动物双壳类软体动物单壳 年趴生物 量g m 3 个m 2 g m 3g m 3g m 3类g m 3 1 9 9 0 年5 月 1 0 2 33 6 8 67 5 5 2 2 66 7 73 1 1 9 9 0 年8 月6 8 92 4 3 72 62 0 2 3 9 2 5 4 曹妃甸工业区在功能上属水产养殖、盐业及港口运输区，没有重大生态环 境敏感地。 第2 章曹妃甸工业区区域环境概况 2 2 环境质量现状调查与评价 2 2 1 环境功能区划 2 2 1 1 海域功能区划依据河北省人民政府关于曹妃甸近岸海域环境功能区 划调整的批复，曹妃甸工业区规划区域及两侧外延1 0 0 0 米和主航道两侧的海 域，主要功能为港口、海域开发。海域执行四类海水水质标准。 2 2 1 2 陆域功能区划拟建工程陆域为工业和港口环境功能区，参照工业和港 口环境功能区，环境空气执行环境空气质量标准( g b 3 0 9 5 一1 9 9 6 ) 中二级标 准，声环境执行城市区域环境噪声标准( g b 3 0 9 6 9 3 ) 3 类标准。 2 2 2 环境质量现状调查与评价 2 2 2 1 海域水环境质量现状调查与评价2 0 0 5 年7 8 月份天津科技大学海洋 科学与工程学院对曹妃甸码头前沿水域分别进行水质、海洋生态和沉积物的监 测，共设置2 0 个调查站位。根据评价结果：评价海域在各个站位的p h 值、挥 发酚、硫化物、镉和磷酸盐均满足所在海域功能区要求；c o d 、d o 、石油类、铅、 锌、铜、汞、无机氮有超标站位；落潮悬浮物含量范围1 2 0 1 9 6 4 m g l ，平 均值为5 4 8 m g l ；涨潮悬浮物含量范围1 2 5 3 2 4 0 m g 几，平均值为5 5 7 m g 几； 涨潮时悬浮物高于落潮。总之，评价海域水质己受到一定程度的污染，石油类 和重金属含量明显超标。分析超标原因与海上石油开采有关。 2 2 2 2 海域沉积物现状调查与评价结果评价海域内沉积物质量现状较好，除 铜、石油类分别在一个站位出现超标现象外，有机碳、硫化物、铅、锌、镉、 汞等污染物均未出现超标状况。超标原因为有两个站位之间有一石油钻井平台。 2 2 2 3 海洋生物调查与评价结果2 0 0 2 年4 月4 日和5 月2 8 日在唐山市曹妃 甸沙岛北侧浅滩和南侧附近海域进行了海洋生物现场调查，调查内容分为浮游 植物、浮游动物和底栖生物。调查显示：浮游植物全部为硅藻，未发现甲藻， 调查区内浮游植物的种类差异不大，优势种主要为具槽直链藻、斯氏根管藻、 刚毛根管藻和中肋骨条藻。具体调查结果见表2 7 。 2 2 2 4 鱼卵仔鱼调查与评价结果2 0 0 4 年国家海洋环境质量公报显示， 渤海湾产卵场退化鱼卵、仔鱼种类少，密度低，平均每立方米有2 个鱼卵和仔 鱼。在原油码头环评采样调查中，二十个站位均未发现鱼卵和仔鱼。 2 2 2 5 环境空气质量现状采用2 0 0 3 年9 月1 5 日至2 1 日曹妃甸工业区区域 环评现状监测数据。曹妃甸岛、林雀堡、咀东和高尚堡4 个监测点的监测结果 统计评价见表2 8 。t s p 、p m 。日均浓度部分超标的原因是受到曹妃甸通路工程 及其它施工扬尘影响所致。 表2 7 海洋生物调查结果 物种种类组成 优势种 平均生物量 浮游植物硅藻2 1 种具槽直链藻 水母类2 种 桡足类9 种 糠虾类3 种 浮游动物水蚤 3 2 8 m g m 3 端足类1 种 毛颚类1 种 浮游幼虫 环节动物6 种 节肢动物2 种 附近海域底栖动物7 1 8 m g m 2 软体动物1 种 扁形动物1 种 环节动物7 种 节肢动物3 种 甲壳动物1 种 浅滩底栖动物1 2 0 l m g m 2 软体动物3 种 扁形动物1 种 棘皮动物1 种 表2 8 现状监测结果统计评价表单位：m g m 3 评价指数 监测点 污染物 标准值 浓度范围达标情况 p i 范围 小时均值 0 5 0o 0 1 2 o 0 2 90 0 3 o 0 5 8 达标 s 0 2 日均值 0 1 50 0 1 5 o 0 2 60 1 0 1 7 3 达标 小时均值 0 2 40 0 1 9 0