化工行業(yè)突發(fā)大氣污染事故統(tǒng)計與趨勢分析

楊宗政，熊 發(fā)，袁雪竹，段魯娟，曹井國

(1.天津科技大學海洋科學與工程學院，天津 300457；2.天津市環(huán)境保護科學研究院，天津 300191；3.天津科技大學材料科學與化學工程學院，天津 300457)

隨著化工行業(yè)發(fā)展步伐的不斷加快，化工產(chǎn)品產(chǎn)量的不斷提高，相關(guān)的環(huán)境安全問題也日益突出.有毒有害氣體泄漏事故，由于具有擴散速度快、影響范圍廣、環(huán)境危害大等特點，成為化工行業(yè)突發(fā)環(huán)境事故中最具破壞力的一類事故.例如：1984 年印度博帕爾一農(nóng)藥廠發(fā)生氰化物泄漏，造成2.5 萬人直接死亡、55 萬人間接致死、20 多萬人永久殘廢的人間慘劇[1]；2004 年4 月16 日重慶天原化工廠發(fā)生氯氣泄漏爆炸事件，造成9 人死亡、3 人中毒就醫(yī)、15 萬人撤離的嚴重后果[2].

在此形勢下，調(diào)查收集化工行業(yè)氣體泄漏事故案例，統(tǒng)計事故涉及的環(huán)節(jié)和泄漏物質(zhì)等信息，深入分析泄漏事故發(fā)生的主要原因，研究我國化工行業(yè)突發(fā)大氣污染事故的發(fā)展趨勢，并提出相應應對措施，可為我國化工園區(qū)有毒有害氣體預警體系建設(shè)規(guī)劃的編制提供依據(jù)，為我國化工行業(yè)的綠色發(fā)展作出基礎(chǔ)貢獻.

1 研究對象及方法

當前國內(nèi)外對化工行業(yè)突發(fā)大氣污染事故的統(tǒng)計分類方法主要有以下6 種[3]：按泄漏氣體的種類；按事故等級(傷亡情況)；按事故發(fā)生時間；按事故發(fā)生地域；按事故物理表象；按事故發(fā)生環(huán)節(jié).已有研究的統(tǒng)計范圍多包含交通運輸源事故[4-5]，對于企業(yè)廠區(qū)內(nèi)發(fā)生的事故泄漏物質(zhì)分析的針對性較小；在對事故的發(fā)生環(huán)節(jié)(貯存、管道傳輸、生產(chǎn)、卸載等)進行分析的過程中，多集中于其中一兩個環(huán)節(jié)[6]，而且缺乏對各個環(huán)節(jié)事故發(fā)生原因的具體分析；危險化學品種類與事故傷亡人數(shù)之間的關(guān)系及事故的變化趨勢有待進一步研究.

為最大限度保證研究的科學性和真實性，筆者充分利用網(wǎng)絡、圖書、報刊雜志等資源[7-11]，對1972—2011 年間國內(nèi)化工行業(yè)的相關(guān)事故報道信息進行檢索，搜集得到國內(nèi)化工行業(yè)突發(fā)大氣環(huán)境污染事故(非交通運輸源)434 起，從發(fā)生環(huán)節(jié)、泄漏物質(zhì)、發(fā)生時間3 個角度進行統(tǒng)計分析，重點分析各個環(huán)節(jié)下所發(fā)生事故的具體原因，研究此類事故的年際變化趨勢，進而提出針對性的建議.

2 事故統(tǒng)計分析

2.1 發(fā)生環(huán)節(jié)分布

按照化工行業(yè)的特征，將事故發(fā)生環(huán)節(jié)歸納為貯存環(huán)節(jié)、管道傳輸環(huán)節(jié)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)、維修環(huán)節(jié)、卸載環(huán)節(jié)、交通運輸環(huán)節(jié)以及非法排污環(huán)節(jié)，對434 起事故按發(fā)生環(huán)節(jié)(不包括交通運輸環(huán)節(jié))統(tǒng)計歸納的結(jié)果見表1.結(jié)果表明貯存環(huán)節(jié)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)是化工行業(yè)突發(fā)大氣污染事故發(fā)生率最高的兩個環(huán)節(jié).

表1 化工行業(yè)突發(fā)大氣污染事故統(tǒng)計Tab.1 Sudden atmospheric pollution accident statistics in chemical industry

2.2 各環(huán)節(jié)成因分析

2.2.1 貯存環(huán)節(jié)

貯存環(huán)節(jié)即在產(chǎn)品生產(chǎn)前采購的原材料、產(chǎn)品生產(chǎn)中的副產(chǎn)品以及最終產(chǎn)品在企業(yè)廠房、罐體中堆存，在該環(huán)節(jié)中導致事故的原因主要包括閥門松動或損壞導致泄漏、罐體老化損壞導致泄漏、罐體高溫高壓引發(fā)爆炸等，其比例分布如圖1 所示.

圖1 化工企業(yè)貯存環(huán)節(jié)大氣污染事故發(fā)生原因Fig.1 Causes of the air pollution accident on store link in chemical companies

2.2.2 管道傳輸環(huán)節(jié)

管道傳輸環(huán)節(jié)即在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品以及產(chǎn)品氣體沿管道進入儲氣罐或原料氣沿管道進入反應釜的過程，該過程中容易引發(fā)大氣環(huán)境污染的原因主要包括閥門松動、損壞導致有毒有害氣體泄漏和管道老化、損壞導致有毒有害氣體泄漏.經(jīng)統(tǒng)計，管道泄漏引發(fā)的事故占管道傳輸環(huán)節(jié)所發(fā)生事故總數(shù)的80%,，閥門泄漏事故占管道傳輸環(huán)節(jié)所發(fā)生事故總數(shù)的20%,.

2.2.3 生產(chǎn)環(huán)節(jié)

生產(chǎn)環(huán)節(jié)即原材料加工為產(chǎn)品、副產(chǎn)品的過程，該環(huán)節(jié)是企業(yè)生產(chǎn)最重要、最核心的環(huán)節(jié)，也是突發(fā)大氣污染事故的高發(fā)環(huán)節(jié).該過程中容易引發(fā)大氣環(huán)境污染的原因主要歸納為壓力過大引發(fā)反應釜爆炸、溫度過高引發(fā)反應釜爆炸、工藝缺陷導致泄漏、靜電電火花或明火引發(fā)反應釜爆炸、設(shè)備故障導致泄漏、進料過快導致泄漏以及其他可能引發(fā)大氣環(huán)境污染事故的原因.我國發(fā)生在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的事故成因比例分布如圖2 所示.

圖2 化工企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)大氣污染事故發(fā)生原因Fig.2 Causes of the air pollution accident on production link in chemical companies

2.2.4 卸載環(huán)節(jié)

卸載環(huán)節(jié)即對運輸進廠的原料或輔料由交通工具轉(zhuǎn)移至倉庫或儲罐內(nèi)進行妥善存放的過程.該過程由于操作不當可能會導致有毒有害氣體泄漏，甚至引發(fā)爆炸，進而導致大氣環(huán)境污染事故的發(fā)生.在統(tǒng)計的國內(nèi)434 起事故中，僅發(fā)現(xiàn)19 起事故在該環(huán)節(jié)發(fā)生，其中63%,為氣體泄漏，另外37%,為爆炸.

2.2.5 維修環(huán)節(jié)與非法排污環(huán)節(jié)

維修即設(shè)備、機器以及各環(huán)節(jié)配件出現(xiàn)磨損或損壞時進行的維修和加固；非法排污即某些小型企業(yè)缺乏有力的污染處理設(shè)施或為降低污染物處理成本而向外界偷排有毒有害物質(zhì)以及氣體的行為.以上兩個環(huán)節(jié)中發(fā)生的大氣環(huán)境污染事故主要是人為因素造成的，在此不進行進一步分類分析.

2.3 泄漏物質(zhì)分析

2.3.1 泄漏物質(zhì)與事故發(fā)生量的關(guān)系

我國化工行業(yè)突發(fā)大氣污染事故所涉及的泄漏氣體共77 種，按事故發(fā)生量從大到小的順序排列，得出10 種主要泄漏物質(zhì)及其對應事故發(fā)生量比例，如圖3 所示.

圖3 化工行業(yè)突發(fā)大氣污染事故污染物質(zhì)分布圖Fig.3 Pollutants of air pollution emergency accident in chemical industry

氨氣和一氧化碳分別為化工行業(yè)最常用的冷卻劑和燃料，其對應事故所占比例最大，均占國內(nèi)調(diào)查大氣污染事故總數(shù)11%,；氯氣和硫化氫分別作為化工行業(yè)的主要原料和副產(chǎn)物，對應事故發(fā)生量也較高，分別占案例庫中事故總數(shù)的10%,和9%,.此外，還有156 起大氣環(huán)境污染事故中伴隨其他有毒有害氣體的泄漏，占國內(nèi)大氣污染事故調(diào)查總數(shù)的36%,.

2.3.2 泄漏物質(zhì)與傷亡人數(shù)的關(guān)系

國內(nèi)化工行業(yè)發(fā)生的434 起大氣污染事故共導致了1,294 人死亡、37,960 人受傷，其中2003 年12月重慶開縣發(fā)生的硫化氫泄漏事故造成了243 人中毒死亡，26,555 人急性中毒的嚴重后果[12].對各種泄漏物質(zhì)對應的人員死亡量進行分析，結(jié)果見表2.造成死亡人數(shù)最多的4 類氣體依次為硫化氫(340 人)、一氧化碳(155 人)、氯氣(97 人)、苯及苯系物(90人)，這幾類氣體急性毒性較大，在空氣中的濃度達到一定值時會在短時間內(nèi)對人體造成巨大傷害甚至構(gòu)成生命威脅；液化氣、氨氣、天然氣、氫氣等氣體雖然本身毒性較小，但具有易燃易爆的特性，其泄漏伴生的火災爆炸等事故對人員生命也具有相當大的危害性，以上幾種物質(zhì)相應事故造成的人員死亡量占死亡總?cè)藬?shù)的15.61%,；氯化氫毒性較小，由其泄漏事故造成的人員死亡比例僅為1.31%,.

表2 不同污染物質(zhì)泄漏導致人員死亡量統(tǒng)計Tab.2 Casualties different by pollutants causes

2.4 發(fā)生時間分析

事故發(fā)生月份統(tǒng)計結(jié)果如圖4 所示.

圖4 化工行業(yè)大氣污染事故發(fā)生時間Fig.4 Time of atmospheric pollution incidents in chemical industry

我國化工行業(yè)大氣環(huán)境污染事故發(fā)生一般集中在第二、三季度(4—8 月份)，尤其以5 月份和7 月份事故發(fā)生率較高，分別占15%,和14%,；因為此時間段內(nèi)室外氣溫較高、天氣較為干燥，容易造成易揮發(fā)性化學品彌散及化學品燃爆等事故的發(fā)生.2 月份事故突發(fā)率最小，僅為3.7%,.因為冬季天氣寒冷，受溫度條件影響，化工企業(yè)生產(chǎn)活動減少，同時持續(xù)低溫降低了火災事故的可能性.

3 事故變化趨勢分析

3.1 事故發(fā)生量變化趨勢

化工行業(yè)突發(fā)大氣污染事故年際變化趨勢如圖5 所示.

圖5 事故量及死亡人數(shù)年際變化趨勢Fig.5 Changing trend of accidents’ amount and casualties

依據(jù)事故量值特征的不同可將統(tǒng)計區(qū)間劃分為兩個階段，第一階段為1972—1991 年，第二階段為1992—2011 年.第一階段內(nèi)此類事故的年度發(fā)生量和年度死亡總?cè)藬?shù)整體處于較低水平，僅在1979 年內(nèi)發(fā)生了一起傷亡人數(shù)為95 人的危害性較大的事故.第二階段內(nèi)，事故發(fā)生量呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢，并且在2011 年出現(xiàn)年度事故發(fā)生量最大值(75起)；由此類事故造成的人員死亡數(shù)量年際曲線，呈現(xiàn)出震蕩變化的趨勢，規(guī)律性并不明顯，除個別年份出現(xiàn)較大峰值以外(1998 年55 人；2000 年76 人；2003 年266 人；2008 年，82 人；2011 年66 人)，多數(shù)年份數(shù)值均在50 以下.從圖中可以看出：在第二階段內(nèi)，事故平均傷亡人數(shù)在很小的范圍內(nèi)浮動，整體呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，最值點(14.0)出現(xiàn)在2003 年.這是在化工行業(yè)迅猛發(fā)展和國家相關(guān)安全管理政策共同作用下的結(jié)果，該變化趨勢與葉永峰等[14]和趙來軍等[15]的研究結(jié)果較為一致.

3.2 事故等級變化趨勢

按照《生產(chǎn)安全事故報告和調(diào)查處理條例》對統(tǒng)計區(qū)間前后20 年內(nèi)的事故進行分級歸類[13].結(jié)果顯示，除特大事故外，后一階段內(nèi)我國各等級事故量遠高于前一階段.兩階段詳細比較結(jié)果如圖6 所示：前一階段內(nèi)，5 類事故按從重到輕的比例為1∶1.5∶15∶6∶5，事故金字塔底部較小，較大事故所占比例最大；后一階段內(nèi)，5 類事故發(fā)生量對應比例為1∶17∶94∶78∶187，事故金字塔底部較大，所發(fā)生事故偏向于傷亡量較小的事故.

圖6 不同階段事故等級比例對比Fig.6 Comparison of the accident’s grade in different phases

4 分析結(jié)果及建議

(1)我國化工行業(yè)中大氣污染事故主要發(fā)生在生產(chǎn)環(huán)節(jié)和貯存環(huán)節(jié)，應加強對這兩個環(huán)節(jié)的安全管理和監(jiān)督，細化安全生產(chǎn)責任制及安全生產(chǎn)檢查制度.

(2)爆炸事故在我國化工行業(yè)突發(fā)大氣污染事故中占有相當大的比重，外界引燃(明火、靜電、電火花等)和反應條件控制不當(溫度過高、壓力過大、進料過快)都是爆炸事故發(fā)生的主要原因.企業(yè)在生產(chǎn)過程中應繼續(xù)落實禁煙禁火的規(guī)定，采取靜電防護等措施，并提高工藝操作人員的綜合素質(zhì)，減少此類事故的發(fā)生.

(3)設(shè)備故障、人為操作失誤、企業(yè)非法排污是引發(fā)事故的常見原因.企業(yè)應針對易發(fā)生故障的工段制定相應應急預案，減小故障的并發(fā)損失；同時應落實員工的入職培訓，規(guī)范其操作流程；還應配合相關(guān)部門的環(huán)保檢查工作，主動接受環(huán)保教育.從主觀方面降低事故的發(fā)生率.

(4)氯氣、硫化氫、一氧化碳、氨氣、苯及苯系物5 類物質(zhì)在化工行業(yè)大氣污染事故中出現(xiàn)的頻次較多，且對人員造成的傷亡較為嚴重.因此，在事故預防中應重點加強對以上5 類物質(zhì)的管理，建立?；啡^程管理機制.

(5)化工行業(yè)大氣污染事故的季節(jié)性較強，二、三季度是此類事故的高發(fā)期，企業(yè)在該時期內(nèi)應從各個方面提高事故防范意識，遏制5 月和7 月事故發(fā)生量上升的勢頭.

(6)從20 世紀80 年代后期開始，我國化工行業(yè)突發(fā)大氣污染事故發(fā)生量及傷亡人數(shù)大幅上漲，事故平均死亡人數(shù)整體呈現(xiàn)出先上升后下降的年際變化趨勢，事故金字塔與前一階段相比，向著底部大、上部小的方向演變，傾向于傷亡量較小的事故類型.企業(yè)應完善事故防范機制，從金字塔底部入手，防微杜漸，減少甚至避免此類事故的發(fā)生.

［1］百度百科.印度博帕爾毒氣泄漏案[EB/OL].[2014-11-06].http：//baike.baidu.com/view/3735497.htm.

［2］新浪新聞中心.重慶發(fā)生氯氣泄漏事故[EB/OL].[2014-10-15].http：//news.sina.com.cn/z/cqlqxl/.

［3］魏國，楊志峰，李玉紅.城市危險化學品事故統(tǒng)計分析與對策[J].環(huán)境污染與防治，2006，28(9)：711-714.

［4］吳宗之，孫猛.200 起危險化學品公路運輸事故的統(tǒng)計分析及對策研究[J].中國安全生產(chǎn)科學技術(shù)，2006，2(2)：3-8.

［5］閆利勇，陳永光.危險化學品公路運輸事故新特點及對策研究[J].中國安全生產(chǎn)科學技術(shù)，2010，6(4)：65-70.

［6］李合林.危險化學品生產(chǎn)、儲運和廢棄中安全問題及對策[J].石油化工安全技術(shù)，2006，22(6)：10-13.

［7］中國安全生產(chǎn)科學研究院.危險化學品事故案例[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.

［8］國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.事故與安全分析[EB/OL].[2014-08-02].http：//www.chinasafety.gov.cn/newpage/aqfx/aqfx.htm.

［9］馬杰，宋建池.近8 年我國化工事故統(tǒng)計與分析[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2009，35(9)：37-38.

［10］吳宗之，張圣柱，張悅，等.2006—2010 年我國危險化學品事故統(tǒng)計分析研究[J].中國安全生產(chǎn)科學技術(shù)，2011，7(7)：5-9.

［11］陶玉紅.危險化學品事故分析與安全監(jiān)管對策建議[J].安全，2010(4)：21-23.

［12］新華網(wǎng).重慶開縣井噴事故專題報道[EB/OL].[2014-09-07].http：//www.cq.xinhuanet.com/subject/jingpen/.

［13］杜紅巖，王延平，盧均臣.2012 年國內(nèi)外石油化工行業(yè)事故統(tǒng)計分析[J].中國安全生產(chǎn)科學技術(shù)，2013，9(6)：184-188.

［14］葉永峰，夏昕，李竹霞.化工行業(yè)典型安全事故統(tǒng)計分析[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2012，38(9)：49-55.

［15］趙來軍，吳萍，許科.我國危險化學品事故統(tǒng)計分析及對策研究[J].中國安全科學學報，2009，19(7)：165-170.