(二)某氯碱企业生产中可能发生的突发氯气中毒危害事故影响范围宣分析
我们在对某大型氯碱化工企业离子膜烧碱技术改造项目进行职业病危害预评价工作中,尝试应用了数学模型,对项目建成投产后可能发生的突发急性氯气中毒事故影响区域及危害程度进行分析与评价,并结合2004年4月16日重庆天原化工总厂氯气泄漏爆炸事故进行分析加以验证。
1.大型氯气泄漏事故:根据气体外逸扩散浓度数学计算公式,对氯气泄漏形成不同浓度可能影响的范围进行估算。按照居民区大气中氯气一最高容许浓度、职业接触限值(工作场所空气中氯气最高容许浓度)、急性氯气中毒浓度划分为3个危害区域:居民区大气中氯气一次最高容许浓度为C1=0.1 mg/m3;职业接触限值C2=1 mg/m3(工作场所空气中氯气最高容许浓度);人员急性氯气中毒浓度C3=200 mg/m3(持续0.5~1.0 h有死亡危险)。
考虑发生氯气大量泄漏有一个发生、发现、处理的过程,取10 min生产氯气泄漏量进行计算:氯气泄漏量M=8万t/8 000×6(10 min)=1.667 t/10 min。
取地面高度h=2 m,风速v=3.5 m/s(企业所处地区年平均风速2~5 m/s,全年主导风向为西南)。C=100 M/vx2(e-20h/x)=100×1.667×6×24/3.5x2(e-40/x)=6 858.5/x2(e-40/x),取C1=0.1 mg/m3=0.000 1 mg/L,x1=(6 858.5/0.00 1)1/2=8 281 m(取e-40/x≈1),取C2=1 mg/m3=0.001 mg/L,x2=(6 858.5/0.001)1/2=2 619 m,(取e-40/x≈1)取C3=200 mg/m3=0.2 mg/L,C3=6 858.5/x2(e-40/x)=0.2用试差法求得x3=150 m(此时e-40/x≠1)。
以上述计算结果可以得知,10 min估算泄漏量造成急性氯气中毒区域边长为150 m的60°扇形区域,是最危险的区域;边长为2 619 m的60°扇形区域将超过我国卫生标准规定的工作场所空气中氯气最高容许浓度;边长8 281 m的扇形区域将超过居民区大气中氯气一次最高容许浓度。上述氯气泄漏量厂区将可能造成人员急性氯气中毒甚至死亡,并可波及附近民众遭受氯气危害。
2.典型事故安全分析:2004年4月16日重庆天原化工厂发生氯气泄漏爆炸事故,爆炸造成9人死亡,3人重伤;由于爆炸,使数个装有共计13号液氯的气罐损坏,导致氯气大量外泄,泄漏氯气波及化工厂周围居民区及化工厂隔江相对的居民区,方圆5公里15万人被紧急疏散。当时风向西北风,风速取2 m/s吨液氯气化在30 min内外泄,经计算达到我国职业接触最高容许浓度1 mg/m3,其距离为下风向的5 585.7 m。C=100M/vx2(e-20h/x)x=5 858.7 m。
使用本式进行计算与实际受害面积基本相符;事故现场指挥部做出应急救援方案,将天原化工厂方圆5公里15万人进行紧急疏散,其疏散距离与公式估算结果基本相符。
3.讨论:我们在应用数学模型进行泄漏所致中毒事故后果分析中,以一定时间内设计的生产能力估算最大泄漏量,主要考虑工厂泄漏内的现场情况,计算毒气气团在空气中漂移、扩散的范围、浓度、接触毒物的人数等,对工程项目建成投产后可能发生的突发中毒事故影响范围和危害程度做出了定量评价,并通过国内典型事故案例加以验证。但影响泄漏所致中毒事故危害程度的因素很多,诸如毒物的性质、毒物的浓度和人员与接触时间、有毒气体的泄漏量和泄漏速度、蒸气压、中毒途径等因素,事故区的气象条件、地形地物、居住情况以及应急救援反应等。这样一个受多种因素影响的复杂的问题或现象用数学模型来描述,往往是在一个系列的假设前提下按理想的情况建立的,有些模型经过小型试验的验证,有的则可能与实际情况有较大出入,但对分析职业病危害的危险性来说是可以参考的。
在评价报告中定量地描述一个可能发生的突发中毒事故对作业工人和企业内职工、对社区民众甚至对环境造成危害的严重程度,可有助于事故危害分区的准确划定和现场人员采取正确的个人防护,指导群众撤离,也可用于预案制定,从而预测危害纵深、危害宽度、伤害面积和无防护人员的伤害概率等。
泄漏所致中毒是常见的重大事故,经常造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失,对于可能发生的职业病危害事故,只有知道其后果时,对其危害性分析才算是完整的,分析结果为企业或企业主管部门提供关于重大事故后果的信息,为企业决策者和建设项目(工程)设计者提供关于采取何种防护措施决策的信息。因此,在建设项目职业病危害预评价报告中增加这一部分的定量评价内容有不可忽视的实际意义。
我们应用的两个数学模型,其计算参数均可通过工程项目的设计及有关资料中获得,在实际应用中简明、易行,并通过典型事故案例验证,有一定的科学性。随着建设项目职业病危害评价制度的进一步完善,根据《中华人民共和国职业病防治法》、《使用有毒物品作业场所劳动保护条例》及相关的标准和规范,我们还应不断地在实践中探索适合的定量评价方法,改进与完善评价报告的内容,以不断提高评价水平。