《武汉工程大学学报》 2008年03期
47-50
出版日期：2008-03-31
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
突发性P2O5污染事故对昭君故里的影响
——黄磷泄漏环境风险预评价研究
0引言湖北兴发化工集团股份有限公司白沙河化工厂位于兴山县高阳镇群山环抱之中的香溪河支流白沙河畔，南临兴（兴山）－神（神龙架）公路,距兴山老县城高阳镇7.5 km，与三峡大坝库区规划的峡口码头相距20 km，厂址东侧约2 km为著名旅游景点昭君故里.白沙河化工厂主要产品为热法磷化工系列产品，其中生产区和储存区均有黄磷，贮存区最大总贮存量为200 t.黄磷在空气中极易自燃，在生产和储运过程中一旦发生泄漏，将会燃烧或爆炸，产生有害气体P2O5，对周围大气环境造成影响［1~2］.笔者对黄磷泄漏引发的P2O5污染进行了环境风险评估.本工作是国内首次开展的三峡库区热法磷酸企业环境风险研究的部分内容，研究成果将对库区内重点景区的环境保护和风险防范提供依据.1事故源项分析及影响预测方法1.1黄磷泄漏事故的源项分析和源强估算黄磷泄漏源项的事故树分析如图1所示.从图1中可以看出黄磷泄漏的直接原因有4个，这4个原因直接是“或”的关系，而4个直接原因又分别包含几个子事件，各个子事件之间均是独立的，其中两个人为因素也设为是相互独立的.据调查［3］，由容器泄漏导致黄磷泄漏的概率为7.12×10-6，管道泄漏概率为4.56×10-6，倒桶泄漏概率为3.12×10-6，阀门泄漏概率为3.01×10-6.黄磷容器是规格为Φ0.5×1.2 m的若干只黄磷桶，按概率最高的容器泄漏事件、取破损概率范围中最大的孔径确定源强，泄漏时间取30 min,计算得到形成P2O5污染大气的源强为0.023 0 kg/s.1.2预测内容a. 有风（1.6 m/s）和小风（0.5 m/s）一般气象条件下和特殊气象条件下（熏烟状况下）的污染物轴线浓度值分布；b. 污染源在有风和小风条件下的最大落地浓度及距离；c. 污染源对昭君宅的最大浓度贡献值；d. 不同气象条件下短时间接触容许浓度范围.其中：X1：容器腐蚀；X2：密封失效；X3：容器破裂；X4：加工焊接处泄漏；X5：管道腐蚀；X6：管道破裂；X7：人为因素；X8：外界因素；X9：阀门腐蚀；X10：阀门失效；X11：人为因素图1黄磷泄漏事故树分析图
Fig.1Tree analysis of yellow phosphorus leak accident1.3预测模式按《建设项目环境风险评价技术导则》［4］的规定，短时间泄漏的影响预测采用多烟团模式；按《建设项目环境影响评价技术导则》［5］的规定，熏烟条件采用熏烟模式.上述两模式中各符号的物理意义分见文献［4］、［5］.分析兴山县近5年气象资料，确定风玫瑰图进行相关预测.2预测结果及影响评价2.1预测结果a. 有风条件及小风情况下P2O5浓度分布：黄磷燃爆有风条件及小风情况下P2O5浓度（指质量浓度，下同）分布见表1和表2，主导风向下各浓度分布范围及等值线见图2及图3所示.黄磷燃爆熏烟情况下P2O5浓度分布见表3，各浓度等值线分布见图4.表1黄磷燃爆有风条件下P2O5质量浓度分布
Table 1Yellow phosphorus explosion and P2O5 concentration distribution in the case of windmg·m-3
横轴X/m04008001200160020002400260028003000纵轴
Y/m1 40000000000001 2000000000.00010001 00000000.000 10.001 30.000 90.000 40.000 20.000 18000000.000 10.012 50.0310.008 60.003 10.0010.000 36000000.042 80.478 70.360 80.051 10.014 70.003 90.001400000.158 93.261 26.470 52.085 10.182 10.044 10.010 30.002 420001.169 936.028 643.907 930.866 75.973 70.390 30.085 50.018 30.00400786.477219.682104.45551.960 58.484 20.503 10.106 60.022 20.004 7气象条件：SW/D/1.6 m/s表2黄磷燃爆小风条件下P2O5质量浓度分布
Table 2Yellow phosphorus explosion and P2O5 concentration distribution in the case of small windmg·m-3横轴X/m04008001200160020002400260028003000纵轴
Y/m2 4000.000 10.000 20.000 20.000 10000002 0000.0020.0030.002 70.001 50.000 50.000 100001 6000.022 90.034 50.029 9 0.015 20.004 80.0010.000 10001 2000.189 30.287 20.229 50.105 30.030 10.005 60.000 70.000 20.000 108001.278 11.921 51.263 80.478 40.119 70.020 40.002 40.002 70.000 204009.884 112.267 74.694 71.324 60.287 10.045 50.005 10.001 50.000 40.000 1022 129.445.155 58.230 91.921 10.388 50.059 60.006 50.001 90.000 50.000 1气象条件：SW/D/0.5m/s第3期耿丽娜，等：突发性P2O5污染事故对昭君故里的影响
武汉工程大学学报第30卷
表3黄磷燃爆熏烟情况下P2O5质量浓度分布
Table 3Yellow phosphorus explosion and P2O5 concentration distribution in the case of smokingmg·m-3
横轴X/m300500700900110013001500170019002100230025003000纵轴
Y/m70000000000000.000 10.000 50.005 2600000000000.000 10.000 60.002 10.005 50.028 95000000000.000 10.000 60.0030.009 10.021 30.040 90.122 8400000000.000 60.004 40.016 70.042 90.085 10.142 20.210 40.401 13000000.000 30.006 90.036 50.104 40.210 50.342 10.483 90.623 30.752 21.007 2200000.008 40.098 50.348 60.672 91.000 51.284 11.508 21.674 51.791 51.868 91.944 11000.004 90.569 11.981 23.085 63.668 43.868 13.882 23.800 83.673 43.526 93.375 43.226 42.884 5026.650 416.696 612.257 29.726 58.039 36.929 16.100 45.457 14.942 44.520 94.169 03.870 53.290 0气象条件：SW/E/1.6 m/s
图2有风情况下P2O5各浓度范围及
等值线图（SW/D/1.6m/s）
Fig.2P2O5 density scope and equivalent line
diagram in the case of wind （SW/D/1.6m/s）图3小风情况下P2O5各浓度范围及
等值线图（SW/D/0.5m/s）
Fig.3P2O5 density scope and equivalent line diagram
in the case of little wind （SW/D/0.5m/s）
图4黄磷燃爆熏烟情况下P2O5不同浓度等值线图
Fig.4P2O5 density scope and equivalent line diagram in the case of yellow phosphorus explosion smokingb. 地面P2O5最大落地浓度及距离：不同气象条件下，P2O5地面最大落地浓度及距离见表4.表4P2O5地面最大贡献浓度及其落地距离
Table 4The maxium contribution concentration for surface and falling distance of P2O5
状态正常气象情况下有风静风熏烟浓度/mg·m-3840.0322 937.093307.36距离/m321.4750.360.07c. 昭君故里地面轴线浓度贡献值：正常气象条件下，昭君故里地面轴线浓度贡献值见表5.
表5正常气象条件下昭君村P2O5地面轴线浓度贡献值
Table 5P2O5 contribution ground axis concentration of Zhaojun hometown in the case of normal meteorological condition
风向风速质量浓度值/mg·m-3泄漏时间：
5 min泄漏时间：
10 min泄漏时间：
20 min泄漏时间：
30 minSW/D/1.6 m/s000.0051.376 6SW/D/0.5 m/s000.000 40.063 8由表3可知熏烟条件（SW/E/1.6m/s）下泄漏30 min，昭君故里地面轴线浓度贡献值为0.003 mg/m3.2.2对昭君故里大气环境的影响评价大气预测因子不同标准值见表6.分别对照半致死浓度/Lc50［6］、短时间接触容许浓度进行评价［7］.从表4可见，磷泄漏引发的P2O5对大气环境的污染，严重污染区位于厂生产区和卫生防护距离［8］（厂界1 000 m）范围内.
表6大气预测因子不同浓度标准值
Table 6Atmosphere prediction factor of different concentration standard value
预测因子半致死浓度/Lc50短时间接触容许浓度P2O51 217 mg/m30.15 mg/m3（居住区大气中有害物质的最高容许浓度）各种情况下，昭君故里景点均远离半致死浓度范围.短时间接触容许浓度的预测结果如下：① 正常气象条件：a. 有风情况：P2O5地面浓度贡献值在事故发生10 min内均为0，20 min时为0.005 mg/m3，未超出《工业企业设计卫生标准TJ36—79》居住区大气中有害物质最高容许浓度标准0.15 mg/Nm3的范围;但30 min时达到1376 6 mg/m3，超标8.2倍.b. 小风情况：最大贡献值出现在事故发生后30 min，浓度贡献值为0.063 8 mg/m3.未超出最高容许浓度标准范围.② 熏烟情况：在熏烟条件（SW/E/1.6m/s）下为0.003 mg/m3，在标准限值范围内.3结语a. 黄磷泄漏有容器泄漏、管道泄漏、倒桶泄漏、阀门泄漏等四类源项，按概率最高的容器泄漏事件、取破损概率范围中最大的孔径确定源强，泄漏时间取30 min,计算得到形成P2O5污染大气的源强为0.0230 kg/s.b. 磷泄漏引发的P2O5对大气环境的污染，严重污染区位于厂生产区和卫生防护距离（厂界1 000 m）范围内.c. 正常气象条件SW/D/0.5m/s，黄磷泄漏30 min引发的P2O5排放不会对昭君故里产生污染危害，其浓度贡献值未超出居住区大气中有害物质最高容许浓度标准.d. 正常气象条件SW/D/1.6m/s，黄磷泄漏20 min内对昭君故里的浓度贡献值亦未超标，景区处于安全状态；但泄漏30 min，其浓度贡献值将达到1.376 6 mg/m3，超标8.2倍，将对景区产生污染危害.e. 熏烟条件（SW/E/1.6m/s）下泄漏30 min对昭君故里的浓度贡献值为0.003 mg/m3，无明显不利影响.