环境风险评价

1、第11章 环境风险评价,Environmental Risk Assessment,中国国家环境保护总局于2004年12月颁布建设项目环境风险评价技术导则(HJ/ 169-2004)（Technical guidelines for environmental risk assessment on projects ）。,2020/7/11,2,环境风险评价,本章构成,环境风险评价概述 环境风险识别与度量 环境风险评价 环境风险管理 环境风险评价实例,2020/7/11,3,环境风险评价,11.1环境风险评价概述,11.1.1环境风险,环境风险是指突发性事故对环境（或健康）的危害程度，用风险值

2、R表示，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，表示为： R危害/单位时间=P事故/单位时间 C危害/事故 环境风险的特点 不确定性：指人们对事件发生的时间、地点、强度等实现难以准确预料； 危害性：针对时间的后果而言，具有风险的事件对其承受者会造成威胁，并且一旦事件发生，就会对其承受者造成损失或危害 环境风险的分类 化学性风险：指人类、动物、植物能发生毒害或其他不利影响的化学物品的排放、泄漏，或是有毒、易燃、易爆材料的泄漏而引起的风险 物理风险：指机械设备或机械、建筑结构的故障所引发的风险 自然灾害风险：指地震、台风、龙卷风、洪水等自然灾害等引发的物理性和化学性风险,20

3、20/7/11,4,环境风险评价,11.1.2 环境风险评价,环境风险评价（Environment Risk Assessment，ERA）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（主要包括易燃易爆物质、有毒有害物质、放射性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）造成的环境危害。这类风险评价常称为事故风险评价 环境风险评价主要关心的是事件发生的可能性及其发生后的影响,2020/7/11,5,环境风险评价,环境风险评价（ERA）与环境影响评价（EIA）的区别,有不同说法,2020/7/11,6,环境风险评

4、价,案例,环境风险识别 根据当地政府的规划，至2013年陶瓷行业将实现“煤改气”，天然气由闽清广安天然气有限公司LNG储存气化站管道输送。LNG储存气化站位于白樟镇池埔工业区内，建设有8座100m3低温储罐，其最终规模为18座100 m3 低温储罐。天然气低温储罐为火灾、爆炸危险物质。 该站LNG 贮存量为456 18100=821t。这些压力储罐会因机械安全性以及基础安全性而出现罐体根部爆裂、倾斜甚至倒塌，从而发生泄漏性事故，若泄漏液体泄漏遇到明火即会造成重大伤亡事故。根据建设项目环境风险评价导则（HJ/T169-2004），天然气贮存区贮存量超过10t即为重大风险源,危险识别,2020/7

5、/11,7,环境风险评价,源项分析 天然气的物化性质 LNG 体积约为其气态体积的1/620。主要组分为甲烷，同时含有乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、戊烷和微量的重碳氢化合物及少量非烃类的气体。其主要危险性在于其易燃易爆特性，此外，LNG 还具有沸腾与翻滚、低温冻伤、低温麻醉、窒息、冷爆炸等危险 天然气热值为46055 KJ/m3。天然气具有强烈的爆炸性。在常温常压下，天然气的爆炸范围约为515% LNG站主要设备包括运输槽车、低温储罐、室温式气化器、蒸发气体( Boil Of f Gas, BOG) 储罐等，低温储罐是主体设备,案例,2020/7/11,8,环境风险评价,案例,低温储罐LNG 泄

6、漏主要事故类型分析图,2020/7/11,9,环境风险评价,案例,事故资料 1950-1990年间，我国石化行业发生的事故经济损失在10万元以上的有204起，其中经济损失超过100万元的有7起。在石化行业发生的事故中属于违章用火、用火不当、操作失误等明显人为因素造成的占65%左右,事故原因分析,全国石油储运系统中事故起因和后果分布状况,2020/7/11,10,环境风险评价,案例,石化储运系统事故详细起因,2020/7/11,11,环境风险评价,事故发生概率分析 根据化工装备事故分析与预防中统计1949年1988年的全国化工行业事故发生情况的相关资料，储罐发生事故的概率为1.210-6。其中持

7、续泄漏（小孔径100mm、大孔径200mm）与瞬间泄漏（储罐整体破裂）的事故频率见下表,案例,事故源强,2020/7/11,12,环境风险评价,后果计算及评价 不同孔径下的天然气泄漏速率采用文献所提供的资料数据（陈国华,成松柏.LNG 泄漏事故后果模拟与定量风险评估,天然气工业,2007,6：133-135 ( 1) 喷射火危害定量评价 LNG 泄漏后在出口处被立即点燃会形成喷射火(jet fire)，危害结果如下表示 喷射火危害后果定量分析表,案例,2020/7/11,13,环境风险评价,(2) 闪火危害定量评价 闪火( flash fire) 是泄漏后的可燃气体在扩散过程中，遇点火源在无约

8、束空间产生的无爆炸性燃烧，其危害主要是热辐射。危害后果如下表所示 闪火产生的热辐射影响表,案例,2020/7/11,14,环境风险评价,(3) 沸腾液体扩展蒸气爆炸危害定量评价 沸腾液体扩展蒸气爆炸( BLEVE) 的主要危害是热辐射和爆炸产生的冲击波。由罐体破裂引起的火球半径为400 m，火球持续时间为15.40 s。 BLEVE 危害定量分析结果表,案例,2020/7/11,15,环境风险评价,(4) 蒸气云爆炸危害定量评价 蒸气云爆炸(VCE)主要危害是爆炸引起的冲击波,泄漏后果模拟计算中，延迟点火时间分别取1min和5min, 爆源强度取7 级, 计算结果见下表。 VCE 爆炸后果定量

9、分析表,案例,2020/7/11,16,环境风险评价,风险防范措施 广安天然气站设有8座100m3低温储罐，远期将建成18座100 m3 低温储罐。根据石油天然气工程设计防火规范（GB50183-2004），该站场分级为四级,GB50183-2004表4.0.4“石油天然气站场区域布置防火间距”摘录（m）,案例,2020/7/11,17,环境风险评价,是指对建设项目建设和运行期间发生的可预测突发性事件或事故(一般不包括人为破坏及自然灾害) 引起有毒有害、易燃易爆等物质泄漏，所造成的对人身安全与环境的影响和损害，进行评估，提出防范、应急与减缓措施 建设项目环境风险评价的重点 事故引起对厂（场）界

10、外人群的伤害、环境质量的恶化、对生态系统影响的预测和防护 建设项目环境风险评价关注点是事故对厂（场）界外环境的影响,11.1.3 建设项目环境风险评价,2020/7/11,18,环境风险评价,11.2环境风险识别与度量,11.2.1环境风险识别的范围和类型,风险识别范围：包括生产设施风险识别和生产过程所涉及的物质风险识别的范围 生产设施风险识别范围：包括主要生产装置、贮运系统、公用工程系统、工程环境保护设施及辅助生产设施等 物质风险识别范围：主要原材料及辅助材料、燃料、中间产品、最终产品以及生产过程排放的“三废”污染物等 对危险化学品按其伤害阈和工业场所有害因素职业接触限值及敏感区位置，确定影

11、响评价范围 大气环境影响一级评价范围，距离源点不低于5km；二级评价范围，距离源点不低于3km范围。地表水和海洋评价范围按环境影响评价技术导则 地面水环境（HJ/T2.3-93）规定执行。 风险识别类型：根据有毒有害物质放散起因，风险分为火灾、爆炸和泄漏三种类型,2020/7/11,19,1、事件树分析(Event Tree Analysis，ETA)：利用逻辑思维的形式，分析事故形成过程 从初因事件出发，按照事件发展的时序，分成阶段，对后继事件一步步分析，每一步都从成功和失败(可能与不可能)两种或多种可能的状态进行考虑(分支)，直到最后用水平树状图表示其后果的一种分析方法，以定性、定量地了解

12、整个事故的动态变化过程及其各种状态的发生概率,环境风险评价,11.2.2环境风险识别的方法,事件树中各分支代表引发事件发生后可能的发展途径，导致系统发生事故的途径称为事故连锁,2020/7/11,20,环境风险评价,2、 故障树分析(Fault Tree Analysis，FTA.又称事故树分析)：从结果到原因，找出与灾害有关的各种因素之间因果关系和逻辑关系的分析法，是一种演绎分析方法 这种方法是把系统可能发生的事故放在图的最上面，称为顶上事件，按系统构成要素之间的关系，分析与灾害事故有关的原因。这些原因，可能是其他一些原因的结果，称为中间原因事件(或中间事件)，应继续往下分析，直到找出不能进

13、一步往下分析的原因为止，这些原因称为基本原因事件(或基本事件)。然后将特定的事故和各层原因(危险因素)之间用逻辑门符号连接起来，得到形象、简洁地表达其逻辑关系(因果关系)的逻辑树图形，即故障树,2020/7/11,21,环境风险评价,11.2.3 环境风险的度量,对环境风险进行定量的量测，包括事件出现的概率大小及后果严重程度的估计,1. 浴盆曲线 工业污染源事故概率可定义为：污染源在运行后的单位时间内，发生生产或安全系统失效导致泄漏、溢出、爆炸、火灾等突发性排放污染物的事故概率 系统的故障率随时间变化的曲线，因其形如浴盆，也称浴盆曲线 从时间变化看，曲线呈三个不同区段,早期失效期：设计、制造上

14、的缺陷，或使用环境不当造成,偶发失效期：由维护和操作等引起,损耗失效期：由于疲劳、磨损、老化造成,2020/7/11,22,环境风险评价,2. 风险概率的度量,风险概率确定的基本途径 依据历史、现实同类事件统计资料确定发生的概率 向专家咨询（最好采用德尔菲法）估计事件发生的概率,对不可修复部件或系统,故障概率密度函数通常取为指数型分布,t 为系统（单元）运行时间,为故障率,一般t1，故,2020/7/11,23,环境风险评价,对可修复部件或系统,失效受监控，即失效情况立即被警铃或其他警报器检测到,表示部件或系统出现故障时的平均停止工作时间，包括准备时间、实际修理时间和管理时间,可修复率，1/,

15、在定期检测部件有效性之前不能检测到失效,TR对失效部件的平均修复或更换时间（停止工作时间）,通常，TRT，所以：,2020/7/11,24,环境风险评价,顶事件概率的估计,一般取污染物向环境的事故排放为顶事件，最小割集中各基本事件呈与门逻辑关系,k最小割集数,qi表示第i个基本事件发生概率,Kj表示第j个最小割集（j=1,2,k）,对于一个简单的事故树，若各最小割集各基本事件是或门逻辑关系,2020/7/11,25,环境风险评价,11.3 环境风险评价,11.3.1环境风险评价的基本程序和内容,包括五方面的内容 (1)风险识别：通过危害识别确定风险是来自火灾、爆炸，还是有毒有害物的释放 (2)

16、源项分析：确定最大可信事故及其概率 最大可信事故是指在所有预测的概率不为零的事故中，对环境(或健康)危害最严重的重大事故，包括导致有毒有害物泄漏的火灾、爆炸和有毒有害物泄漏事故 (3)后果计算：估算有毒有害物在环境中的迁移、扩散、浓度分布及人员受到的照射与剂量 (4)风险计算和评价：给出风险的计算结果及评价范围内某给定群众的致死率或有害效应的发生率 (5)风险管理：提出减少风险、将事故损失减少到最少的管理措施,2020/7/11,26,环境风险评价,2020/7/11,27,环境风险评价,11.3.2环境风险评价的评价等级和评价范围确定,根据评价项目的物质危险性和功能单元重大危险源判定结果，以

17、及环境敏感程度等因素，将环境风险评价工作划分为一、二级。,危险源确定 凡长期或短期生产、加工、运输、使用或贮存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的功能单元，定为重大危险源 当贮存量小于临界量时，为非重大危险源,危险物质的判定 当一种物质或若干物质的混合物，由于它的化学、物理或毒性，使其具有导致火灾、爆炸或中毒的危险时，即为危险物质，包括有毒物质、易燃物质和爆炸性物质 物质危险性判定：经过对建设项目的初步工程分析，选择生产、加工、运输、使用或贮存中涉及的13个主要化学品，按物质危险性标准进行判別,2020/7/11,28,环境风险评价,物质危险性标准,注：半数致死量或浓度（LD50或LC

18、50），即 染毒动物半数死亡的剂量或浓度。,2020/7/11,29,环境风险评价,环境敏感程度 根据建设项目所涉及环境敏感区及危险物质的情形确定 环境风险评价工作级别 确定了危险源和危险物质的种类以及环境敏感区后，根据下表确定,一级评价应对事故影响进行定量预测，说明影响范围和程度，提出防范、减缓和应急措施； 二级评价进行风险识别、源项分析和对事故影响进行简要分析，提出防范、减缓和应急措施。,环境风险评价工作级别的确定,2020/7/11,30,环境风险评价,风险识别,风险识别范围：包括生产设施风险识别和生产工程所涉及的物质风险识别 风险类型：根据有毒有害物质放散起因，分为火灾、爆炸和泄漏三种

19、类型 风险识别内容： 资料收集：建设项目工程资料、环境资料、事故资料（国内外同行业事故统计分析及典型事故案例资料） 物质危险性识别、生产过程潜在危险性识别，进而确定危险物质和危险源,2020/7/11,31,环境风险评价,11.3.3源项分析,源项分析的主要任务是确定最大可信事故及其发生概率，以及危险化学品的可能泄漏量。,源项分析方法 定性分析方法：类比法、加权法、因素图分析法。首推类比法 定量分析方法：概率法、指数法,最大可信事故概率确定方法：事件数、事故树分析法或类比法,危险化学品泄漏量： 泄漏时间及泄漏量。泄漏量的计算包括液体泄漏速率、气体泄漏速率、两相流泄漏、泄漏液体蒸发量计算等,20

20、20/7/11,32,环境风险评价,1 、液体泄漏速率,泄漏速率QL可用伯努利方程计算：,限值条件：液体在喷口内没有急剧蒸发,2 、气体泄漏速率 假定气体的特性是理想气体，气体泄漏速率计算式,2020/7/11,33,环境风险评价,11.3.4 后果计算,有毒有害、易燃、易爆危险物质因事故泄漏后，通常会向周围环境扩散。风险的后果计算主要就是根据相应的池火灾、爆炸冲击波模型以及污染物在大气、水体等中的扩散模型，分析事故危害的程度与范围,池火灾的破坏主要是热辐射，若热辐射作用在容器和设备上，尤其是液化气体容器，其内部压力会迅速升高，引起容器和设备的破裂；若热辐射作用于可燃物，会引燃可燃物；若热辐射

21、作用于人员，会引起人员烧伤甚至死亡。,1.池火灾 池火灾 (pool fire) 是一类以可（易）燃液体为燃料的火灾，主要是储罐泄漏形成液池，遇火发生池火，常见于石油、化工等行业。,池火灾的破坏半径：,设危险单元为油罐时，根据防护堤所围池面积S计算池直径D；,当危险单元无防护堤时，假定泄漏的液体无蒸发并已充分蔓延，地面无渗透，则按下式计算最大可能的池面积,2020/7/11,34,环境风险评价,2.有毒有害物质在大气中的扩散,根据有毒有害物质在大气中的扩散形式，分别采用多烟团模式或分段烟羽模式、重气体扩散模式等计算 对于瞬时泄放，可以理解为在很短暂的时间内瞬间释放了一个有毒气体云团，这时可以采

22、用Gauss烟团模式来进行数学描述 对于连续性泄漏，可以认为是一种稳定型泄放，即在一段时间内有毒气体排放量较为稳定，可以利用Gauss 烟羽模式来进行数学描述 对于非典型性泄漏而言，可采用Gauss 烟羽模式来描述其连续泄漏部分, 用Gauss 烟团模式来描述其瞬时泄漏部分 有毒气体一旦发生泄漏通常会受到一种被称为“重气效应”的影响，“重气”就是比空气重的气体，重气体扩散模式参见HJ/ 169-2004,2020/7/11,35,环境风险评价,3.有毒有害物质在水中的扩散 有毒有害物质在水中的扩散，一般必须考虑它在水中和水中颗粒的分配过程，吸附、解吸、输移的对流扩散以及生物化学转移（光解、水解、生物降解）等过程。 有毒物质在河流、湖泊中的扩散模型，可参考地表水中瞬时（突发性）污染水扩散数学模型。 油污染在突发性污染事件中占有一定的比重，其计算模式参见HJ/169-2004,2020/7/11,36,环境风险评价,11.3.5 风险计算和评价,（1）风险值 风险