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1、应急计划编制风险评估、后果分析和风险评价本节是计划编制过程中计划小组最重要的工作，由于以后小组的所有工作都是建立在这些 分析结果的基础上。这个过程也是风险管理规划中不可分割的部分。可见图 5-1。尽管风险评价和风险分析这些名词有时可以互换。但它们的含义并不一样。完整的风 险分析应该包括三部分。会出现什么事故？（风险辨识）谁或什么会受到影响？（后果分析）发生概率有多大？（风险评价）每一步骤可根据复杂程度，给出定性或定量的结果。1 风险分析 无论什么类型的工厂和其复杂程度如何，危险评估都是进行调查研究的第一步。化工厂常见的工业危险是：火灾爆炸毒气或有毒液体泄漏尽管火灾不是最严重的危险，但却是最常见
2、的。工厂和地方政府已经积累了大量的消 防经验，使得这类危险比其它两种危险更易控制。此外，火灾事故发展的时间较其它两种 危险缓慢，这样可以使应急反应小队采取行动以减轻它的事故影响，甚至可以得到完全控 制。非挥发性液体泄漏也有控制措施，可是对于爆炸或毒气泄漏情况却不同。事实上，现 有的对应措施很有限，对爆炸来说更是如此。毒气泄漏主要措施是防护行动，例如疏散或 安全避难，而不是直接控制危险。此外易燃气体泄漏如果遇到临近火源会发生爆炸。这样 使泄漏事故更难处理。因此首要强调的是事先预防，避免这样的事故发生。因为（1）毒气泄漏有不可控制的特点（2）它们对人生命健康具有巨大的危害（3）事 故可能波及到大众
3、。目前毒气泄漏事故得到特别重视。无论什么危险，危险评估过程可分 为两步，即 1）危险辨识；2）频率分析。这两步要具体讨论。1.1 风险辨识所有风险分析都是以辨识风险为第一步。风险可表述为一个系统、工厂或工艺过程具 有发生事故潜在能力的特性。因此风险分析的第一步叫风险辨识。风险辨识应包括对所有 风险的检查，不管实际发生的可能性有多大。前面提到的三类风险总是与存在危险物质或 潜在的危险状态（如高压）有关。因此，调查小组应首先调查工厂大量存在哪些危险物质， 例如：爆炸品易燃物可燃物有毒物有毒蒸气和气体危害环境的物质高温物质低温物质低温液化物质高压气体或蒸气高反应性物质化学不稳定物质压力敏感性物质温度
4、敏感性物质导致火灾、爆炸或毒物泄漏事故的发生，只具有危险物质是不够的，一定伴随一些事件发 生。这些事件可分为 1）引发事件（最初原因）2）中间事件，中间事件可进一步分为传播 性事件（会进一步向事故方向发展）和良性事件（即部分或全部纠正异常情况） ，只有存在 一些引发事件和中间事件，锁链可升级为非期望事件（即事故） 。一些引发事件和传播性事 件如下列：设计失误建造错误设备功能失调工艺参数偏离正常操作值容器损坏公用设施损坏人员失误维护不善或没有维护自然因素故意破坏良性事件有：工艺参数偏差早期检测操作人员正确改正压力泄放设施启动喷淋系统启动安全系统启动备用系统启动火灾监测系统启动火灾控制系统启动破坏
5、单元的隔离反应计划的实施其它良性事件有许多方法可进行全面检查。小组可根据一些工艺设计和安全文件进行辨识分析。例 如：工艺流程图仪表管道图操作规程物质安全数据单控制逻辑图有些方法用于辨识常见的风险状况，例如检查表、危险预分析、道（DOW）化学指数 法。另一些更适合于确定导致事故发生的序列和可能发生什么事故的分析方法，例如“如果 怎么办”、失效模式及其重度影响分析、危险与可操作性研究、事件树和事故树分析。两 种类型方法对于完整的风险辨识都是必须的。计划小组的主要任务是根据计划的大小、复杂程度和危险类型决定采取最适合的方法。 此外，小组在进行调查或进一步计划过程前，可将此项任务交给更有经验的专业人员
6、。1.2 频率分析完成风险分析不只是辨识出工厂中的危险，还需要确定事故发生的概率。这常称为频率分析，因为概率常表示为事故发生的频率。现在有许多频率分析办法。一方面，有对事件发生频率的定性评定（例如，很可能、 可能、不可能和极不可能） 。另一方面，有对某一事件概率的定量描述。这种概率可表示为 简单事件的离散概率函数或不同结果的连续概率分布函数。例如，由于破裂造成液体从储 罐中的泄漏量与储罐的灌装量、裂口大小、裂口位置有关。泄漏量可以是 0 到总储存量之 间的任何数值。从概率理论讲，可确定出泄漏大小与发生概率之间的数学关系。可是这个 概率不是一个单独数值，它是连续分布函数。就是这样也可确定出泄漏量
7、（随机变量）一 定范围内的有限积累概率。例如，可计算出泄漏量从 15000kg 到 90000kg 之间的概率，约 是 1/50000 年。风险辨识和定量频率分析可称为定量风险分析。但并不是所有分析都采用这种方法。 通常在整个风险分析的不同阶段，使用不同的方法。 “如果怎么办”、危险与可操作性研究、 失效模式与严重性分析、事故树分析用于识别导致事故发生的可能事件。定量技术如定量 事故树分析和事件树分析，与历史事故数据结合使用，可以进行一个完整的定量危险评估。显然使用这些技术需要掌握基本方法和具有一定经验。因此，这些分析方法应该由专 门技术人员进行，也许需要计划小组专门聘请专家来进行。同时也要注
8、意并不是所有情况 都需要采用最复杂、严密的方法。2 后果分析 后果分析是针对所辨识出可能发生的事故对易受伤害区域造成后果的估算。也就是， 假定某一事故发生，确定出它对工厂、人员和邻近地区大众的影响。这需要对所有风险分 析中的可能出现的事故场景都进行分析。后果分析一般分两步。第一步确定描述事故造成易受影响地区危险的主要参数。例如 在毒气泄漏事故中，主要参数是空气中有毒物的浓度和暴露时间。由于它们决定了暴露区 人员受影响的大小，首先要分析泄漏发生后影响区内任意时间的毒物浓度。显然此项工作 是有难度的，因为它要求了解毒气在大气中是如何运动和扩散机理。现在有一些描述泄漏 和扩散的数学模型，可预测泄漏化
9、学物质在大气中浓度，它需要已知一些参数如泄漏时间 和泄漏量、泄漏化学物的物化特性、气象条件以及其它相关参数。有许多商业软件如 CHARM、DEGADIS、FEM3 等，可计算产生烟羽和预测随时间的运动速度和造成毒害浓 度地区范围的大小。第二步是分析易受伤害区毒害作用与事故中各种变量值的对应关系。如前面例子中， 要求了解人员暴露在不同时间、不同浓度下的健康效应。易受伤害点一般分为：人环境财产应分别针对三种风险，火灾、爆炸和毒气泄漏，对这些易受伤害点的影响进行评价。2.1 火灾和爆炸的后果分析很多情况下，工业火灾主要影响后果是财产损失，也有历史数据能够给出这类危险造 成人员伤亡的情况。如果火灾有毒
10、化学物质挥发到空气中，或泄漏到水体中，那么对环境 的影响也是很严重的。道化学危险指数分级法提供了一些工厂火灾或爆炸可能产生最大损 害的有用信息，包括暴露面积、最大可能财产损失和最大可能停工天数。如果以一定缓冲 带把工厂和居民区、商业区分隔开，公众就不会被火灾严重影响。爆炸对员工和公众的直接影响更为严重。许多文献记载的多人死亡事故大多为爆炸事 故。当然其中炸药事故占主要，大多发生在化学工业早期年代。最近发生的许多大型爆炸 事故主要是易燃物蒸气泄漏，发生非限制性蒸气云爆炸引起的。爆炸的死亡人数与一定的爆炸强度的半径相关。爆炸半径与等效 TNT 当量的 1/3 次方 成正比。死亡率与等效 TNT 当
11、量的 2/3 次方成反比。还有其它方法可用于计算爆炸影响半径和爆炸的死亡人数。前面提到的道化学指数法 也可用于确定爆炸造成的危害。2.2 毒物泄漏和扩散模型毒气泄漏扩散对人的影响最难预测。完整的后果分析要求知道泄漏区毒气地面浓度随 时间变化的整个过程，同样浓度值的毒物对生命和健康影响的毒理学等知识。这样就可以 确定出危险区。泄漏扩散问题较为复杂，影响因素有很多。首先，确定源泄漏模型就非常困难，因为 泄漏时存在不同类型。泄放过程也可分为连续的和瞬时的。此外泄漏物质的动量也随泄放 率或泄放速度变化，这些使模型更为复杂。如果泄漏物质为液体，在泄放点会形成液池。液池会以一定速率蒸发，这与液体热力 学性
12、质、热源和周围大气的流体力学性质（如风速、风向、湍流度）有关。第二个问题是毒气在大气中的扩散，可用各种模型进行模拟。最简单情况是主导风向 下高架烟囱的中性浮力污染物的扩散。这种情况可采用高斯扩散模型，它的扩散参数需经 过实验确定或通过与大气湍流度有关的参数的关系式确定。可是这种模型对于比空气重的泄放气体并不适用，现在已经有很多描述重气扩散现象 的模型。有些还考虑地形条件和气象条件，使模型变得更复杂。目前这些模型可以描述泄漏-扩散现象的以下方面：源泄放率气体射流液体射流气液两相泄漏闪蒸液池蒸发（固定区域）延展式液池蒸发多组分蒸发中性气体烟羽扩散重气扩散大气稳定度效应地面加热效应地形影响风场影响将
13、这些单个模型结合起来编成的软件从理论上可描述整个泄漏扩散现象。这些模型能 确定以时间、空间、泄漏类型、气象条件和其它相关因素为变量的毒物浓度函数分布图。 现在有许多计算机商业软件可以预测毒气浓度分布图。这些软件可确定出不同泄漏场景下 的浓度分布，这在工厂风险分析和应急准备中非常重要。很明显，由于泄漏现象本身的复杂性，最好的软件也不能完全可靠地预测实际浓度分 布。相同条件下，每次实验所做出的结果也不尽相同，有时甚至有数量级的差异。这表明 扩散过程的内在随机可变性是准确预测泄漏扩散浓度的最大障碍。尽管这样，泄漏的计算 机模拟仍然是整体应急准备，特别是后果分析中的重要内容。这些模型，以及应用它们确定
14、出的伤害区范围，会在风险评价甚至在风险管理中占有 越来越重要的地位。实际目前在美国某些州（如新泽西州）的立法中已经要求对某些使用 极危险物质的工厂的风险评价中，必须包括扩散分析。2.3 毒性数据和有关级别使用扩散模型确定泄漏毒气影响区域，需要知道什么浓度对生命和健康是危险的。这 并不是个简单问题。目前，对这个问题还没有一致的研究结果。许多因素使这个问题变得 复杂，如：不同人群的所产生的效应会有很大差别（例如，年轻男性和怀孕妇女或老年人）毒性效应和最大允许暴露浓度随暴露时间而变化；可降低现有最大允许暴露浓度极限有不同“安全系数”；有不同允许浓度值、阈值和致死浓度；许多人的急性毒性数据是通过动物实
15、验推算出的；许多化合物没有毒性数据在几种确定“临界”浓度的方法中，对生命和健康有立即危险的浓度（IDLH）是最有效 的。这个概念是由 NIOSH 用于确定空气中使人无损伤（如眼刺激或肺）逃逸时的毒物浓 度。这种定义，主要考虑急性暴露数据，而基本不考虑慢性暴露数据。对任何一种物质， IDLH 可通过哺乳动物短期暴露死亡的最低浓度来确定。当没有数据时，IDLH 也可以按其 它毒性数据的百分数来确定。最常使用可能导致严重健康损害或死亡的大气中物质浓度定义称为“阈限值”。以 IDLH 浓度定义作为参考点，对于使用 IDLH 浓度毒性泄漏计算最大允许或“安全” 浓度的安全系数的确定仍没有达成一致。美国环
16、保局定义自己的“警戒浓度级”为 IDLH 的 1/10。无论什么定义，重要的是使用对大多数人口是安全的某浓度值，作为计算有毒气体泄 漏的基础。2.4 毒物泄漏影响区域计算根据泄漏扩散模型和有毒物质不同浓度的毒理学效应，就可以确定泄漏影响的区域 范围。许多简单模型可用在这个方面。例如美国环保局推荐用于初步调查的简单模型，该模 型的依据是高斯分布扩散。计算泄放率和某种泄放类型的后果效应还需要一些其它假设条 件。一旦最大允许浓度确定，这种简单模型就能确定泄漏影响的区域。这种情况下，区域 是一个以泄漏源为中心的圆。其它确定方法通常是按照可信最严重后果来假设。它假定瞬时条件下物质发生最大量 泄漏，已知主导风向，且风速较低（例如 2km/小时） 、大气稳定度较高（按 Pasquill- Gifford 方法的 F 级表示） 。更复杂的方法是使用统一泄漏扩散过程的模型，这些模型使用概率分析子模型，考虑 风速、风向、大气稳定度、泄漏形式等变量。结果按一定量泄漏物质达到某一浓度区域的 概率表示。2.5 毒物泄漏影响的人群计算一旦知道毒物泄漏影响区域和该区域的人口密度，就可以确定出受影响的人数。
