Na-tech事件环境污染分析范文

摘要：

从灾害链的角度对Na-tech事件进行环境污染风险分析。采用临汾市历史地震资料和10家焦化企业的数据资料及当地的气象资料等，进行风险分析，结果表明在所研究的区域内，一旦强震破坏了化工设备，造成粗苯泄露，易造成公众中毒事件，所研究区域是典型的高中毒风险区。

关键词：

Na-tech事件；灾害链；地震灾害；环境污染风险

近年来，因地震产生的环境污染事件的数量越来越多，后果越来越严重。最为严重的是2011年日本3.11特大地震，地震引发海啸，逾2×104人遇难失踪，地震导致福岛第一核电站爆炸，造成核泄漏，数万人紧急疏散，对环境的影响将持续若干年，是有史以来自然灾害所引发最严重的环境污染事故之一[1]。在中国，地震也引发了一系列环境污染事件。1976年唐山地震发生毒气污染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学品的泄露和释放。这种由自然灾害导致的事故灾难被定义为Na-tech（NaturalandTechnologicalDisasters，自然和技术灾害）[2]，它可看作是灾害的一种链式反应，国内对灾害链的研究已取得一定的进展[3]，但对地震引起的环境污染事件的研究相对较少，因此从断链减灾的角度对Na－tech事件进行风险评估，具有普通的现实需要和广泛的应用前景。

1研究区域情况

本论文以山西省临汾市作为研究对象。该区域在历史上发生过2次大震，同时又是山西省重要的能源重化工基地，但其特殊的地形条件和气象条件又极不利于污染物扩散，具有极高的中毒风险性。

1.1大震的复发区临汾盆地具有地震活动强度大、频度高、活动时间长的特点。自公元649年以来，盆地内共发生过地震震级M>4.7级地震21次，其中8级地震1次，734级地震1次，6级～6.9级地震3次。其中1303年和1695年临汾地区先后发生了洪洞（M=8）、临汾（M=734）2次特大地震震中仅相距45km，在400a间相距这么近的地区相继发生2次特大地震的情况在华北历史地震记载中是孤例[4]。

1.2能源重化工基地的重要组成部分临汾自然资源非常丰富。临汾区域的焦化企业不仅星罗密集，生产粗苯的量较大，且分布较分散，一旦发生事故，较难以集中处置。

1.3特殊的地理环境和气象条件临汾市的地理环境和气象水文条件非常不利于大气环境污染物扩散。临汾市地形轮廓大体呈“凹”字型分布，四周环山，中间平川。临汾市市区全年静风频率高达48%，逆温频率高达38%，不利于污染物的垂直扩散和水平输送。

2研究区域内的潜在震源区及污染源的设定

2.1潜在震源区的设定本论文选择临汾盆地中北部强地震带上震级大于等于里氏7.5级和8级的活动断层作为研究对象，沿地震带通过ArcGIS随机生成57个震中，地震带震中分布如图1所示。地震烈度的等震线形状采用椭圆衰减模型，沿着地震破裂长度方向即为长轴方向。临汾研究区域处于中国华北地区，故选用中国东部的烈度衰减关系式（1）和式（2）模拟区域的烈度分布情形。利用式（1）和式（2）计算临汾区域内每一随机设定的震中在每一潜在泄漏源处的烈度值，临汾强地震烈度值从6度算起，即本研究仅考虑单个震中在粗苯泄漏处造成6度及以上烈度时的粗苯存储罐破损情形。

2.2潜在污染源的设定研究区域一共有38个涉及粗苯（苯和甲苯）的焦化企业，本论文选择其中10家焦化企业作为研究对象，其空间分布如图2所示。在研究区域和震源区、污染源设定后，假设临汾中北部发生强地震，地震破坏了危化品粗苯的存储罐，造成粗苯泄露，粗苯泄露直接威胁到公众的生命。Natech事件具体影响灾害链如图3所示。

3地震与化工设备破坏的风险分析

建立地震烈度（修正麦加利烈度，MM）I与破坏状态之间的关系矩阵，通过破坏状态与破坏状态比例的关系矩阵，得到主要化工设备在6度以上烈度（MM）I的破坏比例，用来表示化工设备的地震破坏脆弱性。结果如表1～表3所示。采用MonteCarlo抽样模拟各级烈度下形成的破损比例的分布范围，再将样本转化为Probit，用标准状态分布的反函数＋5表征Probit，用Probit数与地震烈度完成线性回归，得到地震烈度与破坏概率之间的线性关系，如式（3）、式（4）所示。

4化工设备破坏与粗苯泄露风险分析

4.1粗笨泄露量与体积的关系假定粗苯卧式储存罐受到临汾强地震破坏后，其罐内所存粗苯（苯和甲苯）将在1h内全部泄漏到空气中。故将焦化企业中粗苯的存储量作为粗苯储存罐破坏后粗苯的泄漏量L，粗苯的体积泄漏速率V如下。

4.2风险分析从4.1分析可知，化工设备的粗苯存贮量直接决定了泄露后产生的危险性。

5粗苯扩散与公众中毒风险分析

粗苯泄漏后在大气中进行扩散，主要受两方面的影响，一方面是化工设备破裂后，粗苯所处的污染源状态，另一个是地震后的地面气象条件，随着地震时间增加，粗苯扩散产生的中毒范围也不一样。研究选取气象资料比较完整的临汾市区、洪洞县、襄汾县、隰县、吉县、浮山县和翼城县7个地面气象站点和5个高空气象站点的气象数据时，在不足时用内插法补全所需的气象数据。运用CALPUFF大气扩散模型进行计算分析。根据相关数据，绘制出粗苯15min最大浓度中毒风险图如图4所示。由图4所知，在粗苯15min浓度最大值时，按中国《工作场所有害因素职业接触限值》短时间（15min）接触的浓度标准，研究区域有一半以上地区中毒风险在0.1以上，即有10%以上中毒概率，这属于比较高的中毒风险；同时研究区域有1/4以上地区中毒风险在0.25以上，即有25%以上中毒概率，这是很高的中毒概率。这表明此时研究区域是典型的极高中毒风险区，研究区域内人员应立即撤离。

6结语

在模拟发生在临汾市的地震粗苯泄露的Na-tech事件中，地震破坏了危化品粗苯的存储罐，造成粗苯泄露，粗苯泄露直接威胁到公众的生命和地震直接对公众中毒产生的影响。通过研究发现可通过断链减灾的模式进行风险控制。a)通过震害情况分析，化工设备直接受地震破坏的影响不大。要对罐体本身和相关联的部位作好减震措施并日常及时维护，可避免化工危化品存贮设备的破坏；b)泄露速度与存贮危化品的量直接相关；c)临汾市中北部是典型高危险中毒区。

参考文献：

［1］潮轮.日本悲恸：地震海啸核泄露［J］.生态经济，2011(5)：8-13.

［2］盖程程，翁文国，袁宏永.Natech事件风险评估研究进展［J］.灾害学，2011，26(2)：125-129.

［3］李鑫，郭安宁，赵泽贤.日本东北9.0级大地震与台风的成链关系［J］.灾害学，2012，27(2)：39-42.

［4］胡新亮，刁桂苓，高景春，等.用现今小震推断洪洞、临汾两次大震的震源断层［J］.中国地震，2002(1)：76-85.

作者：闫永杰 杨月巧 单位：山西省临汾市环境监测站 北京师范大学减灾与应急管理研究院  防灾科技学院经济管理系 中国地震局工程力学研究所