化工园区企业环境风险分级管理研究

郭丽娟，袁鹏，宋永会*，王力，彭剑峰，许伟宁

1.山东科技大学化学与环境工程学院，山东 青岛 266510

2.中国环境科学研究院城市水环境研究室，北京 100012

化工企业在生产、贮运过程中，大多数都涉及使用危险化学品，并且其生产工艺一般都在高温高压条件下进行，生产介质具有易燃易爆、有毒有害、强腐蚀等特性，因此，化工企业一旦出现事故，危害后果的影响范围大，且难于补救和预测。近年来，由多个化工项目组成的化工园区正以极快的速度建设发展，且化工园区一般都处于城市、乡镇附近，因此化工行业的风险直接关系着周边城市和村镇等敏感点的环境安全［1-2］。为了降低化工园区的环境风险，防止重大环境污染事故的发生，研究建立化工园区的环境风险管理体系，提高其环境应急和风险防范能力是化工园区综合管理的重要内容。

风险管理是近年来才发展起来的一种管理方法，其意义在于已知某种危险的存在而研究相关的管理、控制措施，提高人们应对突发事件的能力［3］。1983年美国国家科学院在《联邦政府的风险评价管理》中，将风险管理定义为依据风险评价的结果，结合各种经济、社会及其他有关因素对风险进行管理决策并采取相应控制措施的过程［4］。该定义认为风险管理就是一种决策和控制风险的过程。为了防止重大化学品污染事故发生和减轻事故环境危害后果，美国就化学品事故预防、环境风险管理、环境应急管理出台了一系列法律、法规，形成了较完善的环境风险管理体系［5］。目前我国的研究主要集中在环境风险评价上，对环境风险管理没有明确的法规条例。笔者在借鉴美国国家环境保护局(US EPA)颁布的化学品事故防范法规与风险管理计划(RMP)［6］及环境风险场外后果分析方法的基础上，将US EPA的企业风险分级管理应用于我国的化工园区环境风险管理中，提出了化工园区环境风险管理框架与分级管理方案，以期为我国工业区域的环境风险管理提供科学依据。

1 化工园区环境风险管理框架

环境风险管理(ERM)是根据环境风险评价(ERA)的结果，按照恰当的法规条例和可接受的损害水平，在综合考虑社会经济和政治因素的前提下，进行政策分析，决定适当的管理措施并付诸实施，以降低或消除事故风险度，保护人群健康与生态系统的安全［7］。

US EPA将环境风险管理的基本内容分为项目风险水平等级划分，5年事故历史，场外危害后果分析，风险管理体系及应急反应等部分。笔者参考国内外其他学者［8-14］的研究方法提出的化工园区风险管理的基本框架见图1。在确定园区的管理对象范围基础上，基于企业环境风险源与周边环境敏感受体2个方面的风险分析与评价结果，确定企业风险等级，进而制定不同的风险管理计划。

图1 化工园区环境风险管理框架Fig.1 Environmental risk management framework of Chemical Industry Parks

2 化工园区环境风险管理体系

2.1 环境风险管理对象的确定

US EPA为了便于对工业企业进行风险管理，针对风险源的识别，颁布了一份风险物质清单及其临界量值［15］，并规定凡是含有该类物质并超过临界量的企业均作为管理对象。对化工园区的众多企业，先按照法规确定环境风险管理的重点对象，再调查被筛选企业的环境风险源及周边的环境敏感点(如河流、居住区、学校等)。

2.2 环境风险评价

风险评价为风险管理决策提供量化数据，通过定量化的风险评价，风险管理者可以明确管理对象和管理的优先顺序。通过风险事故后果的计算，初步确定风险事故影响范围和程度，在此基础上采取合适的减缓措施，降低风险度或消除事故。因此，环境风险评价是风险管理决策的基础，并最终为风险管理服务。

2.2.1 风险识别

识别的范围界定为企业生产、贮运和控制过程所涉及的原料、辅料、中间产品和最终产品等化学物质及相应的生产、贮运、控制系统，识别的风险主要是火灾、爆炸、有毒有害物质泄漏等。

2.2.2 源项分析

用定性或定量分析方法对风险识别中已识别的主要危险源进行分析、筛选，以确定最大可信灾害事故，并对最大可信灾害事故确定事故源项，包括事故所致的泄漏状况(破损面积、泄漏时间、泄漏量等)，泄漏物质的相态、向环境的转移方式、可能造成的灾害类型等。

2.2.3 后果计算

根据源项分析得到的最大可信灾害事故，采用合适的方法，确定事故的危害程度及危害范围。根据US EPA指南，可以自由地使用大气扩散模型、火灾爆炸模型或计算方法。对于有毒气体扩散，通常使用重气模型、多烟团模型［16-17］。对于易燃物质的最坏情况分析，推荐使用蒸气云扩散模型，后果分析中可以使用TNT当量模型〔即估算易燃物质产生的爆炸影响与等量的高爆炸物三硝基甲苯(TNT)相比的模型〕。对于这些模型，US EPA都是假设气体释放时间为10 min。相对这些复杂的模型，US EPA还推荐了一个简单的计算模型，即环境风险场外后果计算软件RMP*Comp Ver 1.07［18］，可以利用计算机直接计算出风险物质一旦发生事故后的安全许可范围，即安全距离。

2.3 环境风险等级划分

依据风险分析、辨识情况，选择合适的模型对风险源导致事故发生的可能性和严重程度进行定性和定量评价，并基于风险源可能导致的事故后果对企业风险进行3个等级的划分，从一级到三级风险等级依次提高。US EPA采用的分级标准如图2所示。一级:在最坏情况条件下，安全距离内无公众受体并且在过去的5年内没有引起场外后果的事故发生;二级:不是一级也不适合三级的企业;三级:不符合一级项目，但符合美国职业安全与健康部(OSHA)的过程安全管理标准(PSM)或为指定10类行业(纸浆造纸厂、石化炼油厂、石油化工制造业、氯碱制造业、所有其他基本无机化工生产、循环原油和中间体制造、所有其他基本有机化工生产、塑料和树脂材料制造、氮肥制造业、农药及其他农业化学品制造业)之一的企业。

2.4 环境风险分级管理计划

风险管理体系是在政府指导和监督下，以企业为主导形成的风险防范、减缓、预警和救援等管理措施的有机体系。为了降低管理成本，提高效率，环境风险分级管理的思想被逐渐认可。对不同风险级别的风险源，采取不同的管理办法。表1是3个风险级别的企业对应的具体管理要求。

图2 风险水平等级划分流程Fig.2 Risk level classification scheme

表1 企业不同风险水平等级的风险管理对策Table 1 Risk management measures of different levels

2.4.1 一级风险企业管理

对于风险水平为一级的企业，根据风险评价分析结果，可证明暂不需要采取防范措施。但是，当企业内工艺过程发生改变、居民区发展进入安全防护距离内，则需重新评估其级别。

2.4.2 二级风险企业管理

二级风险企业应主要做好企业内部的风险管理工作。结合企业的生产、工艺、设备、安全等工作，将环境风险管理细化为日常管理规范，融入日常管理的各环节之中。

(1)风险物质信息上报制度

了解风险物质的性质(毒性、允许暴露限值、腐蚀性、化学稳定性、可预见发生的危害影响以及泄漏应急处置等)、生产或储存场所的位置，一旦发生异常及时上报。

(2)定期进行风险审查

技术部门提供方框流程图或简化工艺流程图，管理部门定期对存在风险的单元进行安全审查，包括设备是否正常启动、运转，储罐温度、压力是否在安全上下限等。

(3)生产设施维护

制定定期的预防性保养计划，定期维修保养，并将日常维修保养落实到个人，并保存记录。严禁设备带故障进行，一旦出现事故，及时调查和处理。

(4)职工教育培训

针对人为操作失误引起的事故比例居高不下的情况［19］，强化企业职工教育培训与管理，提高员工安全生产技能。对于新进企业的操作人员，培训包括设备操作规定、紧急行动，以及避免接触化学品的预防措施、暴露的控制措施等安全工作惯例。

2.4.3 三级风险企业管理

对于三级风险企业管理，除了要满足二级企业的管理要求，还需要从社会层面构建风险减缓措施，主要措施包括:

(1)环境受体调查

排查企业周边的环境敏感点，一旦发生重大事故，及时开展救援行动。必要的时候，对事故影响区域内的人员采取搬迁等隔离措施。

(2)制定完善应急预案

完善的事故应急预案可以确保在事故发生时有序的处理事故、减少人员伤亡和财产损失。事故应急预案应包括应急组织及职责;应急设施、设备与器材;应急通讯联络;事故后果评价;应急监测;应急安全、保卫;应急医学救援;应急撤离措施;应急报告;应急演习等。政府部门应给予监督和一定的物资支持。

(3)公众参与

所有三级风险企业应告知周围的社区在企业发生事故时可能造成的环境、健康和安全风险，以及在发生事故时居民应遵循的程序。通过一系列听证会就应急计划与公众进行交流沟通［20］。

(4)开展事故调查，总结经验教训

在发达国家，环境和安全管理部门在事故调查中起主导作用，它们通常定期公布调查结果，总结分析事故教训。我国这方面工作还很薄弱。因此，应进一步明确事故调查程序，加强事故调查过程中安全、环境和消防等部门的联动。及时总结事故发生的原因和经验教训，明确将来如何防止该类事故的发生。

3 案例研究

3.1 园区基本情况

园区位于河南省某市以北20 km黄河北岸，全区面积100 km2，人口10万，是1982年经国务院批准新建的石化工业区，辖区内拥有年加工原油500×104t的大型石化企业，1998年在该辖区内又投资建起一家大型化纤厂，全区形成了以石化为主导产业的工业体系。

园区内现有石化聚丙烯有限公司、炼化化工厂、化工研究院中试基地等19家企业，生产过程中使用、存贮多种危险化学品，同时园区位置靠近黄河，周边有较多的居民区，一旦发生事故将导致严重的环境影响，急需加强与完善园区环境风险管理方案。

3.2 风险管理对象

按照US EPA风险管理计划，管理对象限定在具有风险物质并超过临界量的企业。根据调研和企业填报的资料，筛选确定风险管理的对象主要有以下几家企业:石化聚丙烯有限责任公司(A1);石化助剂有限公司(A2);石化有限责任公司特种油品厂(A3);工业气体有限公司(A4);炼化化工有限责任公司(A5);气体有限公司(A6);中国石油化工某地分公司(A7)。企业环境风险物质及周边环境保护目标情况见表2。

3.3 风险分析

风险分析主要是为了确定最坏情况下的释放(通常是最大储罐所有物质的泄露)，并确定该释放条件下的安全距离。以石化聚丙烯有限责任公司(A1)为例进行风险分析。最坏情况释放即300 t丙烯全部泄露。根据US EPA推荐的环境风险评估计算模型——RMP*Comp Ver.1.07，丙烯作为易燃易爆物质，采用蒸气云爆炸模型。蒸气云爆炸的损害半径计算公式:

式中，R为爆炸损害半径，即爆炸引起各种伤害的距离，m;C为爆炸实验常数，取值为0.03～0.4 m/J1/3;N为发生系数，即在有限空间内发生的爆炸，取10%;Ee为爆炸总能量，等于燃烧热与爆炸极限内蒸气质量的乘积，J。

在空气温度为25℃，风速为1.5 m/s，大气稳定度为F的气象条件下，经过计算得到的安全距离为1.1 km。依次计算各企业最坏情况释放下的安全距离见表3。

表2 企业信息一览表Table 2 Enterprise information

表3 最坏情况释放时的安全距离Table 3 Safe distance of the worst-case release

3.4 风险等级划分

根据等级划分标准，并结合风险企业周边的环境受体情况，各企业的风险级别如下。

一级:石化有限责任公司特种油品厂(A3)、气体有限公司(A6)。在最坏情况释放条件下，只有A3和A6在安全距离内没有环境受体，对场外不会造成危害影响。

二级:石化助剂有限公司(A2)。即不符合一级和三级标准的企业。

三级:石化聚丙烯有限责任公司(A1)、工业气体有限公司(A4)、炼化化工有限责任公司(A5)、中国石油化工某地分公司(A7)。通过计算事故条件下的污染物扩散距离，确定这4家企业安全距离内分布有环境受体，且它们分别属于10类行业中的塑料和树脂材料制造行业、所有其他基本无机化工生产、所有其他基本有机化工生产和石油化工制造业，符合三级标准。

3.5 风险管理措施

从环境风险分级结果可以看出，在该化工园区的19个企业中，一级风险企业有2个，二级风险企业有1个，三级风险企业有4个。企业风险级别越高，其风险管理的要求也应越严格。

对于一级风险企业A3和A6暂时不需要采取措施。

对于二级风险企业A2应该加强二硫化碳罐区储存设施的定期维护保养，为防止夏天高温发生泄漏事故，二硫化碳储罐用循环水加以冷却降温;监管部门应定期对二硫化碳的生产场所和储罐区进行安全检查;进一步加强职工教育，使职工了解二硫化碳的风险特性及相关的毒性数据，掌握泄露应急处置方法，操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。

对于三级风险企业A1，A4，A5和 A7除了要加强企业内部风险单元的安全检查外，更为重要的是从社会层面构建风险减缓措施。各企业分别制定企业级应急预案，包括丙烯、异丁烯、乙炔和液氨泄漏事故的专项预案;监管部门应掌握企业周边的环境敏感点，在事故可能影响区域内，建设大气环境污染事故风险、水环境事故风险防范安全隔离带、事故应急池等工程;加强信息公开，组织专业人员对邻近地区的公众开展教育、培训，使公众对可能发生的环境事故的起因、影响及危害有较为明确的认识，掌握应急避险常识，避免事故状态下产生恐慌。

4 结语

环境风险防范与管理是我国“十二五”环境保护的重要内容。借鉴US EPA的化学品事故防范风险管理体系与风险分级管理思想，我国开展化工园区环境风险管理应遵循识别与分析企业风险、计算环境影响后果、划分风险等级、制定分级管理措施的程序。通过对河南省某化工园区案例分析与计算，将园区内企业划分为3个风险等级水平，进而制定差异化的企业环境风险管理措施，具有可操作性，有利于提高管理效率、降低管理成本。由于国内环境风险管理研究起步较晚，相关的法规与标准体系尚不完善，应深化环境风险管理技术的研究。

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