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突发环境事件风险源解析

已有 8073 次阅读 2015-8-17 08:36 |个人分类:科学书摘|系统分类:观点评述| 科学出版社, 环境突发事件, 风险源, 宋永会, 环境风险源识别与监控

随着我国经济社会的高速发展,怎样实现环境风险的防范与规避已经成为社会广泛关注的热点话题。从国际经验来看,各国在突发环境事件防范与应急响应方面的经验也是逐步积累起来的,这些经验教训主要来自历史上发生的重特大污染事故的分析。通过探讨突发环境事件风险系统组成和对历史上发生的突发环境事件案例特征的研究,归纳总结风险源识别与分级的影响要素,进而为突发环境事件的风险防控与管理提供科学依据。


突发环境事件风险系统构成分析


突发环境事件是指由于违反环境保护法规的经济、社会活动与行为,以及意外因素或不可抗拒的自然灾害等原因在瞬时或短时间内排放有毒、有害污染物质,致使地表水、地下水、大气和土壤环境受到严重污染和破坏,对社会经济与人民生命财产造成损失的恶性环境事件(环境保护部,2010)。突发环境事件的发生,往往是一种或多种风险因素相互作用的结果。毕军等(2006) 在对区域环境风险系统的研究中,提出环境风险系统由风险源、初级控制机制、次级控制机制和风险受体4 部分组成,环境风险系统由这些要素相互联系、相互作用,在一定条件下形成区域环境风险。曾维华在开展环境污染事故风险预测评估模式研究时,提出了环境风险系统的逻辑结构,即环境风险源、控制机制、风险场及其相互间的关联。借鉴区域环境风险系统理论(Zeng and Cheng,2005),突发环境事件风险系统可以归纳为4 个组成部分,即风险源、风险释放与传播途径、风险控制过程、环境风险受体,系统组成如下图所示。



突发环境事件风险系统组成示意图


风险源  是指可能产生环境危害的源头,风险源的存在是突发环境事件发生的先决条件。突发事件发生时,其环境危害和影响后果与风险源的强弱相关。本研究关注的是风险源的环境危害性,不关注风险源发生事故的概率,只要有可能,即概率不为0,则认为风险源存在环境危害性。


风险释放与传播途径  主要指可能引起风险释放的风险因子和诱发因素,并确定风险传播及危害范围,以及对影响风险传播的自然条件控制因素。美国EPA在事故危险性排序分析中定义了污染物传播的5 种途径: 地表水、地下水、空气流动、直接接触与燃烧爆炸。


风险控制过程  主要指对风险源的控制机制及影响风险释放和传播的有效控制措施,包括突发环境事件发生初期对风险源的阻控措施,事故发生后对环境风险受体的隔离和保护措施等。


环境风险受体  是指突发环境事件中可能暴露并受到危害的人群、动植物、敏感的环境要素以及社会财富,如居住区、学校、医院等人群聚集区,饮用水源保护区、自然保护区等生态系统,水体、土壤和大气等环境要素。


在突发环境事件危害作用过程中,风险源、风险释放与传播途径、风险控制过程和环境风险受体之间紧密联系、相互影响,共同决定环境危害和影响程度。


突发环境事件的影响要素分析


突发环境事件危害程度通常由风险源、风险释放与传播途径、风险控制过程、环境风险受体4部分组成。风险源的识别主要依据固有风险属性,判断其是否具备导致突发环境事件的条件。风险源的分级则主要依据其风险水平大小,即突发环境事件一旦发生,由风险源可能导致的环境危害程度的大小。因此,评估风险源风险水平仍需要综合考虑突发环境事件风险系统的组成。风险源风险水平可表达为式:


风险源风险水平=f(风险源固有属性,风险释放与传播途径,风险控制过程,环境受体)


风险源固有属性要素


1.风险源属性分析


风险源的固有属性分析,有助于客观地了解环境风险源的本质特征,为环境风险控制提供必要、科学、可靠的依据。尽管突发事件有各种各样的表现形式,但从本质上讲,之所以能造成环境危害后果,都可归结为存在有毒有害物质和能量,这两方面因素的失控或它们的综合作用,导致有毒有害物质的泄漏、释放。因此,风险源属性分析可分为两部分: 物质的危险性分析和工艺过程的危险性分析


(1) 物质的危险性分析


生产使用环境风险物质的企业,尤其是化工、石油企业,原料及其产品大多数为有毒和易燃易爆的化学品,如苯、甲苯、氨、氯等,潜在风险性高。了解和掌握生产或使用的环境风险物质的性质和数量是风险源识别的基础。环境风险物质具有多种属性,从不同的角度均可以对环境风险物质进行分类。


表 环境风险物质分类表



(2) 工艺过程的危险性分析


生产工艺过程和设施是环境风险物质的载体,其危险性直接决定并影响风险物质的释放。不同的工艺过程具有不同的原料、产品、流程、控制参数,其危险性也呈现不同水平。工艺过程的危险性表现可归纳为如下几种情况: 放热的反应过程;含有易燃物料且在高温、高压下运行的反应过程;含有易燃物料且在冷冻状况下运行的反应过程;在爆炸极限内或接近爆炸极限的反应过程;有高毒物料存在的反应过程;储有压力能量较大的反应过程。


在化工生产过程中,危险性较高的反应过程主要有: 催化、裂解、氯化、氧化、还原、加氢、聚合、硝化、烷基化、胺化、缩合、重氮化、磺化、酯化、酸化、偶合等。


造成工艺过程设施的破坏因素包括污染、腐蚀、化学分解、爆炸、火灾、热和温度、湿度、氧化、放射线、机械冲击等。


2.事故源强评估


风险释放的强度、规模、频度、速率都将影响环境风险的大小。按照下图对突发环境事件的案例分析,可以确定事故的诱发因素以泄漏为主,因此事故源强计算主要考虑泄漏情景。



环境污染事件诱发因素分析


环境风险释放与传播要素


环境风险释放与传播要素,主要考虑事故诱发原因和风险释放途径,事故诱发原因包括有毒有害物质泄漏、污染物意外释放或超标排放、爆炸或火灾引发的有毒有害物质泄漏,以及自然灾害事故、危险化学品运输事故等引发的有毒有害物质释放;传播途径考虑地表水、地下水、空气流动、直接接触与燃烧爆炸等,环境风险因子在环境介质中传播,与自然环境特征有着密切的联系,因此,还需考虑大气环境中的风向、风频等以及水环境中的河网分布、水系流向等因素。


风险控制要素


工业化国家的统计表明,有效的应急控制系统可将事故的损失降低到无应急控制系统的6%。突发环境事件风险控制因素主要包括风险防范与控制技术措施和环境污染事件应急与风险管理机制。


(1) 风险防范与控制技术措施


1) 工艺设备保障设施: 风险源涉及的可能导致突发事件的高温、高压反应装置,应具有完善的装置检查和维护计划,定期对设备保障设施,如抑爆装置、应急电源、紧急冷却装置、电气防爆装置等进行维护,保障这些设备能够正常工作。


2) 风险源监控预警设施: 企业内部应具备监控与预警设备,一旦出现异常现象,应及时反应、发出警报,以便主管机构及时采取必要的控制手段,从而对可能出现的突发事件提早预防,降低风险。应保障故障报警、泄漏检测装置、风险源监控系统等设施正常运行。


3) 风险减缓和控制措施: 主要考虑风险单元的风险防范措施,包括高风险装置周边的事故围堰、阻火系统、防渗系统等,以及企业内部是否有事故应急池以接纳泄漏液体或事故废水、消防废水等。


(2) 环境污染事件应急与风险管理机制


1) 突发环境事件应急预案制度: 应急预案是为应对可能发生的紧急事件所做的预案准备,以尽可能消除或减轻突发事件造成的危害后果。可能导致突发环境事件的风险源应制定完整的应急预案,包括现场应急预案与厂外应急预案,并定期进行预案演练。应急预案的制定应体现科学性、系统性、实用性和动态性。


2) 人员的管理与培训: 高环境风险企业应加强对相关人员的环境应急管理教育与培训,提高操作人员的应急处理处置能力和素质,定期组织不同类型的环境应急实战演练,提高防范和处置突发环境事件的技能,增强实战能力。


3) 应急救援物资储备: 高环境风险企业应配备必要的应急救援和突发环境事件应急处理处置物资,包括个人防护装备器材、消防设施,进行污染物快速处理处置的吸附剂、消解剂等,污染物收集器材和设备。


4) 风险交流和信息公开: 突发环境事件发生后,尽快对污染物种类、数量、浓度和可能产生的危害范围等情况作出迅速判断,按照信息披露制度,第一时间发布信息,对可能遭受危害的地区进行预警,并对公众进行指导防护,正确引导媒体,避免盲目恐慌,合理疏散群众。


环境风险受体敏感性要素


以下重点从人群健康、饮用水水源地、生态系统等因素进行分析。


(1) 人群健康


人群是突发环境事件中最敏感的环境风险受体,对人健康的伤害是划分确定突发环境事件级别的最重要依据。人群的抵抗力是指人易遭受某类风险因子的危害程度,以及对各种突发事件的处理能力。抵抗力的影响因素包括人群密度、人群的年龄结构、暴露程度、人们对于风险的认识等。突发环境事件对人群健康的危害类型通常有3 种: 可能的死亡、重伤、轻伤。其中,突发大气环境事件危害主要考虑人群健康危害。


突发环境事件对人群健康危害的主要影响因素有:人口数量和密度、人的暴露程度、暴露途径、暴露时间等。


人群健康危害主要是分析和预测突发事件的有毒有害和易燃易爆等物质泄漏等所造成的环境污染对人身健康的危害。主要通过污染物危害鉴定、污染物暴露评价和污染物与人体的剂量-反应关系分析等,定量评估污染物对人群健康危害的潜在影响。尽管目前世界各国对污染健康风险评价的方法和模型存在较大差异,但其原理基本一致,并且都包括致癌与非致癌风险评价模型两部分。在突发环境污染事件中,由于暴露时间短,理论上不会产生致癌风险,因而健康风险评估中常采用人群健康危险度来计算事故对人群健康的影响,通常采用急性威胁生命和健康浓度阈值(IDLH) 划分危害范围,评估危害范围内的受伤害人数。如没有指定IDLH则可以采用半数致死浓度LC50 (30min) 的10% 作为毒性物质的IDLH。


(2) 饮用水水源地


饮用水水源地或水源保护区作为高敏感环境风险受体,极易受到其上游或周边地区重大风险源的威胁。不同级别的水源地取水中断也是评估突发环境事件的重要依据之一。例如,通过案例特征分析可知,50%以上的突发水环境污染事件直接导致饮用水水源污染,造成自来水停水事故甚至危害人群健康。评估饮用水水源地危害影响程度的因素有服务人口数量、突发环境事件导致的停水时间、行政区跨界影响等。


(3) 生态系统


生态系统包括自然保护区、风景名胜区、重要湿地、珍稀濒危野生动植物天然集中分布区、世界文化和自然遗产地等。


生态系统的恢复力是指系统能够承受,且可以保持系统的结构、功能和特性,以及对结构、功能的反馈在本质上不发生改变的扰动大小。有些环境污染事件直接破坏生态系统的稳定性,使生态系统在短时间内很难恢复。


事故发生时,危害范围可能覆盖的区域内生态损失与生态环境有直接关系。考虑到事故从发生到结束过程的短暂性,评价生态环境损失可以通过可能受影响的区域的生态环境面积间接反映。


(4) 社会经济损失


社会经济系统损失,主要考虑突发事件导致的直接和间接经济损失。直接经济损失主要包括事件直接导致的经营生产单位停产经济损失,污染导致的渔业、农业等经济损失;对间接经济损失的评估包括因环境污染使当地正常的经济,社会活动受到的影响,必要的群众疏散、转移等对群众生产和生活的影响。


事故发生时,危害范围所可能覆盖的区域内经济损失与价值分布状况有直接关系,应考虑到不同敏感区价值密度的差异。


(5) 风险源所处位置的环境敏感性


自然灾害等环境要素也是引发突发环境事件的重要原因,由于自然条件因素主要与风险源所处地理位置相关,故将其列入环境风险受体敏感性要素分析中。主要考虑的自然条件因素有以下几种。


1) 风险源是否受洪水影响,发生洪水的频率和洪水等级。

2) 风险源是否受台风影响,可能遭遇台风频率和等级。

3) 风险源是否位于泥石流、山体滑坡多发地带。

4) 风险源是否处于地震多发带上。


基于以上分析,下面归纳总结了突发环境事件风险系统及影响风险源识别与分级的主要影响要素,如下图所示。



突发环境事件风险系统要素





本文由刘四旦摘编自宋永会等著《环境风险源识别与监控》一书。



ISBN 978-7-03-043549-1


本书是国家“863”重大项目课题“重大环境污染事件风险源识别与监控技术”的研究成果。本书论述了环境风险源分类、识别和分级的理论与技术方法;阐述了构建重点环境风险源监控指标体系与监控技术库的方法。阐明了基于信息采集技术、传输技术、数据库与网络架构技术的重点环境风险源动态监控技术;详述了将环境风险源识别与监控技术应用在典型化工园区和典型区域的案例;介绍了环境风险管理的法律体系、行政体系、管理机制与管理原则等;展示了基于Web-GIS 的环境风险源识别软件系统、重点风险源动态监控系统的构架和功能。



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