Na-tech事件環境污染分析范文

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摘要：

從災害鏈的角度對na-tech事件進行環境污染風險分析。采用臨汾市歷史地震資料和10家焦化企業的數據資料及當地的氣象資料等，進行風險分析，結果表明在所研究的區域內，一旦強震破壞了化工設備，造成粗苯泄露，易造成公眾中毒事件，所研究區域是典型的高中毒風險區。

關鍵詞：

Na-tech事件；災害鏈；地震災害；環境污染風險

近年來，因地震產生的環境污染事件的數量越來越多，后果越來越嚴重。最為嚴重的是2011年日本3.11特大地震，地震引發海嘯，逾2×104人遇難失蹤，地震導致福島第一核電站爆炸，造成核泄漏，數萬人緊急疏散，對環境的影響將持續若干年，是有史以來自然災害所引發最嚴重的環境污染事故之一[1]。在中國，地震也引發了一系列環境污染事件。1976年唐山地震發生毒氣污染7起，其中3人死亡，18人中毒。2008年5.12汶川大地震也引起部分化學品的泄露和釋放。這種由自然災害導致的事故災難被定義為Na-tech（NaturalandTechnologicalDisasters，自然和技術災害）[2]，它可看作是災害的一種鏈式反應，國內對災害鏈的研究已取得一定的進展[3]，但對地震引起的環境污染事件的研究相對較少，因此從斷鏈減災的角度對Na－tech事件進行風險評估，具有普通的現實需要和廣泛的應用前景。

1研究區域情況

本論文以山西省臨汾市作為研究對象。該區域在歷史上發生過2次大震，同時又是山西省重要的能源重化工基地，但其特殊的地形條件和氣象條件又極不利于污染物擴散，具有極高的中毒風險性。

1.1大震的復發區臨汾盆地具有地震活動強度大、頻度高、活動時間長的特點。自公元649年以來，盆地內共發生過地震震級M>4.7級地震21次，其中8級地震1次，734級地震1次，6級～6.9級地震3次。其中1303年和1695年臨汾地區先后發生了洪洞（M=8）、臨汾（M=734）2次特大地震震中僅相距45km，在400a間相距這么近的地區相繼發生2次特大地震的情況在華北歷史地震記載中是孤例[4]。

1.2能源重化工基地的重要組成部分臨汾自然資源非常豐富。臨汾區域的焦化企業不僅星羅密集，生產粗苯的量較大，且分布較分散，一旦發生事故，較難以集中處置。

1.3特殊的地理環境和氣象條件臨汾市的地理環境和氣象水文條件非常不利于大氣環境污染物擴散。臨汾市地形輪廓大體呈“凹”字型分布，四周環山，中間平川。臨汾市市區全年靜風頻率高達48%，逆溫頻率高達38%，不利于污染物的垂直擴散和水平輸送。

2研究區域內的潛在震源區及污染源的設定

2.1潛在震源區的設定本論文選擇臨汾盆地中北部強地震帶上震級大于等于里氏7.5級和8級的活動斷層作為研究對象，沿地震帶通過ArcGIS隨機生成57個震中，地震帶震中分布如圖1所示。地震烈度的等震線形狀采用橢圓衰減模型，沿著地震破裂長度方向即為長軸方向。臨汾研究區域處于中國華北地區，故選用中國東部的烈度衰減關系式（1）和式（2）模擬區域的烈度分布情形。利用式（1）和式（2）計算臨汾區域內每一隨機設定的震中在每一潛在泄漏源處的烈度值，臨汾強地震烈度值從6度算起，即本研究僅考慮單個震中在粗苯泄漏處造成6度及以上烈度時的粗苯存儲罐破損情形。

2.2潛在污染源的設定研究區域一共有38個涉及粗苯（苯和甲苯）的焦化企業，本論文選擇其中10家焦化企業作為研究對象，其空間分布如圖2所示。在研究區域和震源區、污染源設定后，假設臨汾中北部發生強地震，地震破壞了危化品粗苯的存儲罐，造成粗苯泄露，粗苯泄露直接威脅到公眾的生命。Natech事件具體影響災害鏈如圖3所示。

3地震與化工設備破壞的風險分析

建立地震烈度（修正麥加利烈度，MM）I與破壞狀態之間的關系矩陣，通過破壞狀態與破壞狀態比例的關系矩陣，得到主要化工設備在6度以上烈度（MM）I的破壞比例，用來表示化工設備的地震破壞脆弱性。結果如表1～表3所示。采用MonteCarlo抽樣模擬各級烈度下形成的破損比例的分布范圍，再將樣本轉化為Probit，用標準狀態分布的反函數＋5表征Probit，用Probit數與地震烈度完成線性回歸，得到地震烈度與破壞概率之間的線性關系，如式（3）、式（4）所示。

4化工設備破壞與粗苯泄露風險分析

4.1粗笨泄露量與體積的關系假定粗苯臥式儲存罐受到臨汾強地震破壞后，其罐內所存粗苯（苯和甲苯）將在1h內全部泄漏到空氣中。故將焦化企業中粗苯的存儲量作為粗苯儲存罐破壞后粗苯的泄漏量L，粗苯的體積泄漏速率V如下。

4.2風險分析從4.1分析可知，化工設備的粗苯存貯量直接決定了泄露后產生的危險性。

5粗苯擴散與公眾中毒風險分析

粗苯泄漏后在大氣中進行擴散，主要受兩方面的影響，一方面是化工設備破裂后，粗苯所處的污染源狀態，另一個是地震后的地面氣象條件，隨著地震時間增加，粗苯擴散產生的中毒范圍也不一樣。研究選取氣象資料比較完整的臨汾市區、洪洞縣、襄汾縣、隰縣、吉縣、浮山縣和翼城縣7個地面氣象站點和5個高空氣象站點的氣象數據時，在不足時用內插法補全所需的氣象數據。運用CALPUFF大氣擴散模型進行計算分析。根據相關數據，繪制出粗苯15min最大濃度中毒風險圖如圖4所示。由圖4所知，在粗苯15min濃度最大值時，按中國《工作場所有害因素職業接觸限值》短時間（15min）接觸的濃度標準，研究區域有一半以上地區中毒風險在0.1以上，即有10%以上中毒概率，這屬于比較高的中毒風險；同時研究區域有1/4以上地區中毒風險在0.25以上，即有25%以上中毒概率，這是很高的中毒概率。這表明此時研究區域是典型的極高中毒風險區，研究區域內人員應立即撤離。

6結語

在模擬發生在臨汾市的地震粗苯泄露的Na-tech事件中，地震破壞了危化品粗苯的存儲罐，造成粗苯泄露，粗苯泄露直接威脅到公眾的生命和地震直接對公眾中毒產生的影響。通過研究發現可通過斷鏈減災的模式進行風險控制。a)通過震害情況分析，化工設備直接受地震破壞的影響不大。要對罐體本身和相關聯的部位作好減震措施并日常及時維護，可避免化工危化品存貯設備的破壞；b)泄露速度與存貯危化品的量直接相關；c)臨汾市中北部是典型高危險中毒區。

參考文獻：

［1］潮輪.日本悲慟：地震海嘯核泄露［J］.生態經濟，2011(5)：8-13.

［2］蓋程程，翁文國，袁宏永.Natech事件風險評估研究進展［J］.災害學，2011，26(2)：125-129.

［3］李鑫，郭安寧，趙澤賢.日本東北9.0級大地震與臺風的成鏈關系［J］.災害學，2012，27(2)：39-42.

［4］胡新亮，刁桂苓，高景春，等.用現今小震推斷洪洞、臨汾兩次大震的震源斷層［J］.中國地震，2002(1)：76-85.

作者：閆永杰 楊月巧 單位：山西省臨汾市環境監測站 北京師范大學減災與應急管理研究院  防災科技學院經濟管理系 中國地震局工程力學研究所