第五節　化學事故危險源危害評估

對化學事故危險源可能造成的危害進行評測和估算，有助于迅速控制危害源、防止毒源繼續泄漏，并對泄漏的化學物品徹底洗消；有助于事故危害分區的準確劃定和現場人員采取正確的個體防護措施，指導群眾撤離；有助于人群接觸量監測、傷員的初篩與分類、實施應急沖洗和做好現場搶救。因此，在化學事故搶險救災時對危險源危害的評估是十分重要的。

一、評估的主要內容和步驟

①根據情報資料和現場測算，判定有毒有害化學品的品名、類別和數量、泄漏的位置和速率，結合當時氣象要素或水流參數，估算毒氣擴散的縱深、寬度和范圍，確定危險區域邊界線。

對于伴有沖擊波危害的爆炸火球事故，還要計算出輻射熱、沖擊波不同程度燒傷或機械傷害所對應的半徑。

②評估事故危險區對人員生命和健康狀況的影響、急性中毒傷亡人員的比例和分布、慢性危害的程度和范圍。

③危害方向和有毒云團向下風向的傳播速度。危害方向主要指云團飄逸的去向；而云團傳播的速度是指高毒性云團從事故發生地向下風向飄移的速度，尤其是對爆炸體源或化學襲擊產生的云團，其危害縱深大，預測其傳播速度對于下風向人員及時采取防護措施具有現實意義。

④標繪危害地域。根據適當的毒害劑量方程求解等劑量曲線，標繪出輕、中、重三種程度的危害地域。

對于重大危害縱深的事故，還應估算有毒云團向下風向傳播的動態數據，包括事故后某一時間云團到達下風向的位置和下風向某一位置上的居民防護的時間等。

對于持久性危害的毒物，還應估算其液滴與再生毒性云團危害作用的持續時間。

⑤對經濟損失進行評估，包括家禽、牲畜、魚類和農作物的破壞，空氣、水系、土壤污染后的處理恢復費用及對生產的影響等。

化學事故危險源危害評估的關鍵是建立評估模型和確定邊界及傷害標準。化學事故危險源危害評估工作實際包括兩步：事故前制定救援預案時，假定事故條件進行預測；事故發生后，根據現場的條件，按預定模型進行快速估算。隨著化學事故危險源危害評估工作的發展，根據選定的擴散模型，編制計算機軟件，實施快速估算，盡快指導危害區人員的防護行動。

二、化學事故危險源危害評估原理

對化學事故危險源的危害范圍進行估算，是為了給救援指揮系統確定救援決策提供科學依據。根據化學危險源擴散的一般規律和實際處置工作的需要，大型化學危險源擴散危害范圍的估算主要解決危害縱深和危害地域的問題。

（一）危害縱深

危害縱深是指對下風方向某處無防護人員作用的毒劑量如正好等于輕度傷害劑量時，該處離事故點的距離。輕度傷害劑量一般可取化學危險源毒物半致死劑量的0.04～0.05倍。

（二）危害地域

化學事故發生時，其危險源所產生的毒氣云團，在傳播過程中由于風的擺動、建筑物的阻擋及地形的影響，傳播的軌跡為擺動的帶形，其外接扇形稱為危害地域，具體如圖2-10所示。

扇形的擴散角一般取40°，但實際危害面積要小得多，約為一個12°夾角的帶形，其面積S為：

S=πL2/8+1.2LX+0.15X2　　（2-55）

式中，L為起初毒云團的直徑，km；X為危害縱深，km。

危害地域只是毒氣云團最大危害能力的體現，對于有報警系統及防護準備的人員而言，危害地域遠距離處人員不一定會受到傷害。

微風時，認為毒氣云團在22.5°的下風區內擴散；無風時，認為毒氣云團在事故點周圍360°范圍內擴散。

（三）傳播速度和危害方向

有毒云團自身有一定大小和高度，其云團頭部較高，尾部較低，頭部傳播較快而尾部傳播較慢。一般來說，云團傳播速度特指云團頭部的速度，大約等于2m高處平均風速的2倍。所以計算的時候首先需要根據風速廓線方程計算出2m高處的平均風速。云團的危害方向是云團向下風向傳播的方向，可由計算機自動根據設定的風向確定，但對于特殊地形上的擴散，必須考慮修正。

（四）云團傳播的動態數據

對于有很大危害縱深的事故，還應估算有毒云團向下風向傳播的動態數據，包括事故后某一時間云團到達下風向的位置和下風向某一位置上的居民開始防護的時間等，具體計算公式與地形情況和地面性質有密切關系。以大規模化學襲擊為例，設下風距離x，毒氣區直徑L以km為單位，時間以h為單位。

1.到達時間Tdx

到達時間就是毒云頭部到達下風x的時間，其通式為：

　　（2-56）

式中，K1為不同地形上的系數，其中，平坦或小起伏地形，K1=0.139，中等起伏地形，K1=0.23，大、中城市，沿順風街道，K1=0.139，大、中城市，翻越建筑物，K1=0.23；u為離地面2m高的風速，m/s。

2.通過時間ΔT

通過時間是毒云頭部到達某點至云團尾部離開所經過的時間間隔。其通式為：

　　（2-57）

式中，K2、K3為地面性質影響系數，其中，光禿地面，K2=1/3，K3=1/6，有密集低植物層覆蓋的地面，K2=4，K3=0。

3.下風某點開始防護時間TF和解除防護時間TJ

TF、TJ都用天文時表示，則通式為：

　　（2-58）

　　（2-59）

式中，T0為化學襲擊開始時間，h；x1為受毒云危害的面目標上風偏離毒區的距離，km；x2為受毒云危害的面目標下風偏離毒區的距離，km。

（五）爆炸燃燒事故的危害

對于池火燃燒或伴有沖擊波危害的爆炸火球事故，要計算出熱輻射、沖擊波機械損傷不同傷害程度所對應的作用半徑。例如，當液體溫度高于周圍溫度時，液體表面上單位面積的燃燒速率為：

　　（2-60）

式中，Hc為燃燒熱；Hvap為汽化熱；cp為等壓比熱容；Tb為化合物的沸點；Tc為周圍環境溫度或液體溫度。

半徑為r的火池的總熱通量（J/s）為：

　　（2-61）

距火池中心R處的熱輻射強度（W/m2）為：

　　（2-62）

不同I值損傷程度不同，依照它們之間的對應關系可以確定各種損傷程度所對應的危害半徑。根據I值可以估計火災損傷。

作用10s時，人員傷亡情況如下：

I=（8～18）×103W/m2時，人員輕度燒傷；

I=（19～30）×103W/m2時，人員重度燒傷；

I=（31～40）×103W/m2時，1%人員傷亡。

作用60s時，人員死亡率可用式（2-63）估算：

　　（2-63）

其中

　　

I50是人員在60s內得到的50%死亡輻射熱通量，I50=18.75×103W/m2。

熱輻射長時間作用對物資的損壞情況如下：

I=（8～18）×103W/m2時，塑料熔化，有火焰時木材燃燒；

I=（19～30）×103W/m2時，木材燃燒；

I≥31×103W/m2時，操作設備完全損壞。

對伴有沖擊波危害的爆炸火球事故，爆炸造成大氣中破壞性的沖擊波，如無限可燃蒸氣的突然燃燒、無限氣霧的爆炸等。

爆炸損傷半徑Ri可用式（2-64）估算：

Ri=Ci（0.1Ec）1/3　　（2-64）

式中，Ec為爆炸總能量，J，Ec=Hcm；m為爆炸物質量，kg；Ci為經驗常數，與損傷程度有關，其值見表2-17。

（六）毒劑持久性危害估算

毒劑持久性危害估算包括染毒地域毒劑的持久度估算和再生云危害縱深隨時間變化估算，其中毒劑持久度分為毒劑再生云持久度和毒劑液滴持久度。毒劑持久度受很多因素影響，比如毒劑性質、染毒密度、地面性質以及氣象條件等。為適應野戰需求，通常根據平均地溫基于以下模型進行估算：

Tz=Tz0KuKtKz　　（2-65）

Ty=Ty0KuKtKz　　（2-66）

式中，Tz、Ty為染毒地域毒劑的再生云持久度和液滴持久度；Tz0、Ty0為標準條件（平均地面溫度25℃，風速2m/s，平坦光禿地面）下毒劑的再生云持久度和液滴持久度；Ku、Kt、Kz為風速、地面溫度和下墊面性質對持久度的影響。Tz0、Ty0、Ku、Kt、Kz可查表，也可以根據回歸公式計算得到。

三、化學事故危險源危害評估方法簡介

目前，化學事故危險源危害評估方法有很多，這里只是簡單介紹幾種比較實用的方法。

（一）監測評價法

發生事故時對危險源識別評價的基本手段是化學監測。監測主要針對屬于毒害品的氣態化學物質或在事故環境中次生出的有毒氣體。應以危險源泄漏點為中心，按不同半徑設置采樣點。一般按當時的上風向、下風向和兩側設置四個方向的采樣點。化學監測的結果應依據信息系統，并充分考慮各種影響因素進行評價。在化學監測的基礎上繪制出事故區域的毒物等濃度曲線圖和各區的時間濃度衰減曲線，以便對事故區域進行準確的危害分區。

（二）公式估算法

在缺乏監測手段和監測數據的情況下，化學事故的危害范圍可以通過Pasquill-Gaussion公式進行估算，從而確定事故點周圍不同距離處的空氣毒物濃度。

瞬時源和部分連續源泄漏或微風（<1m/s）條件下，采用高斯煙團模型的濃度分布模式：

　　（2-67）

連續源或泄放時間大于或等于擴散時間的可采用高斯煙羽模型的濃度分布模式：

　　（2-68）

式中，C（x，y，z，H）為任一點泄漏氣體的濃度，mg/m3；Q為源強，單位時間泄漏點源排放的氣體量，mg/s；σx為水平（x）方向上任一點泄漏氣體分布曲線的標準偏差，即水平擴散系數，m；σy為水平（y）方向上任一點泄漏氣體分布曲線的標準偏差，即水平擴散系數，m；σz為垂直（z）方向上任一點泄漏氣體分布曲線的標準偏差，即垂直擴散系數，m；為平均風速，m/s；H為泄漏點源的有效高度，m。

（三）指數評價法

為了有助于對危險源的毒害危險性進行簡便快速的定量評價，采用兩種危險指數評價方法，這兩種危險指數分別適用于無監測數據和有監測數據兩種現場情況使用。

1.泄漏危險指數（LR）

泄漏危險指數是泄漏量D與致死劑量LD之比值的常用對數，并以氣溫T（℃）和沸點BP（℃）（轉換成熱力學溫度）之比為修正系數。

LR=lg（D/LD）×［（T+273）/（BP+273）］　　（2-69）

其中，致死劑量盡可能用大鼠的半致死量，經口與經皮二者中選數值較小者，缺少時可用其他致死劑量代替。D和LD應取相同質量單位。D/LD大致表示危險源可能造成動物毒害的總體重數，可以用作危險程度的指標。因該值較粗略，為了只觀察數量級的變化，故取對數表示。

2.吸入中毒危險指數（IR）

吸入中毒危險指數是事故現場空氣中危害源實測濃度C與最高容許濃度MAC之比值。它表示危害源濃度超過MAC的倍數。

IR=C/MAC　　（2-70）

吸入中毒危險指數反映可能引起吸入中毒危險的程度。當濃度超過MAC時，C/MAC大于1，所以IR>1表示存在吸入中毒危險。其中IR為1～10為輕度危險；IR為10～100為中度危險；IR為100～1000為重度危險；IR在1000以上，為極度危險。因此，IR值可直接用作事故危害分區的數量依據。

考慮到只有少數化學品制定了MAC值，對于查不到MAC的化學品，建議以五百分之一的半致死量（LD50/500）取代MAC。