环境风险评价教学大纲

合肥学院教案

课程名称：环境风险分析与评估

课程编码：120021604

总学时（周学时）：32（4）

开课时刻：2013年4月22日

适用年级：2012级

专业：环境工程硕士班

使用教材：环境风险评价有用技术、方法和案例授课教师：张金流

教学目的：通过本课程的学习，使学生掌握环境风险评价的一般流程，方法，为学生进入工程实践学习打下坚实的理论基础。教学方法：本课程教学采取课堂PPT与板书相结合的教学方式，以授课老师传授为主，同时发挥学生的学习主动性，使学生在课堂上积极参与到课堂教学中。

教学要求：见各章节

考核方式：课堂考核与期末考试相结合

目录

第一章概论 (5)

第二章可靠性工程 (17)

第三章源项分析 (32)

第四章有毒有害害物质在大气中的弥散 (56)

第五章有毒有害物质在湖泊的稀释扩散 (78)

第六章污染物在食物链中的动态转移 (90)

第七章环境污染健康风险评价 (104)

第八章环境风险评价标准 (129)

第一章概论

教学要求：

1 掌握风险及环境风险评价概念及其计算方法；

2 了解环境风险评价研究进展及研究重点；

3 掌握环境风险评价要紧内容及程序；

4 了解ERA与EIA、ESA区不。

教学重点：

环境风险评价要紧内容及程序

教学方法：

课堂授课

学时数：2

1 环境风险评价差不多概念及其计算方法

风险

①生命与财产损失或损伤的可能性；

②用事故的可能性或损失的幅度来表达的经济损失与人员损害的度量；

③不确定危害的度量；

④灾难发生的几率；

⑤某种危害发生的可能性或几率，以及发生这种风险所造成后果

的阻碍程度。

计算方法

风险（R ）是事故发生概率（P ）与事故造成的环境（或健康）后果（C ）的乘积，即：

R P C ??????=? ? ? ???????

危害事故危害单位时间单位时间事故 风险评价是指对某一过程或情况涉及的潜在危害引起的风险在量或质上进行评价的过程。

环境风险评价

环境风险评价则是对由自发的自然缘故或人为活动引发的，通过环境介质传播的、能对人类社会及环境产生破坏、损害等严峻不良后果事件的危害（R ）程度的评价；

环境风险评价（ERA ）是对那些造成生成生态系统、动物或人类威胁的技术所引起的风险进行的考察。它包括人类健康风险评价，生态或生态毒理学风险评价以及特定的工业应用风险评价，考察其在人类、生物群或生态系统中的终点。

2环境风险评价研究进展及研究重点；

与现代工业高速进展的同时，突发性的重大事故频发，给人

类健康和环境带来严峻后果，因此，人们越来越重视重大突发性事故造成的环境危害的评价问题，这类危害的评价常称为事故风险评价，它要紧考虑与项目连在一起的突发性灾难事故，包括易燃易爆和有毒物质、放射性物质失控状态下的泄漏；大型技术系统（如化工生产、桥梁、水坝等）的故障或跨塌；发生这种灾难事故的概率尽管专门小，但阻碍的危害程度往往是巨大的。

（2012年12月31日，山西天脊煤化工集团股份有限公司8.7吨笨胺发生泄漏流入浊漳河；山西省以及位于河水下游的河北、河南两省共2万多人受到阻碍。

2013年2月15日7时，山西省洪洞县曲亭水库的灌溉输水洞洞顶发生垮塌，导致下游坝体出现管涌。尽管当地进行了全力抢修，但最终依旧因为大坝涵管老化严峻而漏水，形成坝体塌陷，致大坝在涵管处坍塌过水；事故导致上万群众紧急疏散同时导致南同蒲线8趟列车停运）

（其它例子见教材82页3.若干最大可信事故实例。）

关于事故风险（或事故后果）评价，国际上是沿着三条线进展的。

其一称为概率风险评价（PRA, Probability Risk Assessment），它是在事故发生前、预测某设施（或项目）可能

发生事故及其可能造成的环境（或健康）风险。其最好的范例是美国核管会（NRC）于1975年完成的对核电站所进行的极其系统的安全研究，其研究成果确实是闻名的巨著WASH-1400报告，其中系统地进展和建立了所谓的概率风险评价方法。

其二为实时后果评价（Real-time），其要紧研究对象是在事故发生期间给出实时的有毒物质的迁移轨迹及实时浓度分布，以便作出正确的防护措施决策，减少事故的危害。要紧象征之一是国际原子能机构（IAEA）于1988年10月于美国利物莫国立实验室所在所联合召开的第一届实时剂量评价国际研讨会。

其三称为事故后果（Over-event或Past Accident）评价，要紧研究事故停止后对环境的阻碍；其要紧象征是1988-1994年由IAEA及欧盟共同发起主持的有20多个国家参加的大型长期国际协调调研项目“核素在陆地、水体、都市诸环境中迁移模式有效性研究”，简称VAMP，要紧研究前苏联切尔诺贝利核电站事故停止后对中、西欧阻碍的后果。

环境风险评价学科的研究内容，不但包括突发性事故的环境风险阻碍，也包括长期低浓度排放累积效应的风险；不但研究突发性事故和长期低浓度排放对人体健康的危害阻碍，也研究它们

对生态系统的危害阻碍，而后者正是目前这门学科研究、进展的重点。目前国内外开展较多、较成熟，也是本课程和国内导则要紧讨论的环境风险评价能够归属于事故风险评价的第一类，即预测某设施（或项目）建成后可能造成的风险。

环境风险评价研究重点

本课程研究重点要紧是经济开发项目对人群产生的危害风险，要紧包括化学风险（来自产品加工过程中产生的有毒、易燃、易爆物的风险）和物理风险（来自极端条件下的风险）；物理风险来自潜在的运输事故、水坝溃塌、会导致物理损伤与危害的机械事故或其他事故。

产生上述风险的危害要紧来自经济开发项目中：

①释放对人、动物与植物有毒的化学物质；

②易燃易爆物质；

③危及生命财产的机械设备故障；

④构造物（例如桥梁、水坝）垮、塌；

⑤生态危害（例如富营养化、土壤侵蚀）。

上述风险类型的要紧环境途径如下：

有毒化学物环境风险评价中贮量、释放、环境浓度、人员受照耀剂量及其健康效应关系见下图：

环境风险评价从其评价范围而言又可分成三个等级，即微观风险评价（Micro Assessment）、系统风险评价（System Risk Assessment）和宏观风险评价（Macro Risk Assessment）。所谓微观风险评价是指对某单一设施进行风险评价；所谓系统风险评价即对整个项目中所包含的相关联的各个设施进行风险评价，它

能够包含项目中的不同设施（例如运输、贮藏、加工）、涉及不同的活动（例如建筑、运行、拆除）、包含不同的风险种类（例如致癌、事故损伤）及不同的人群（公众、职业人员）。框定其边界的四个要素是：关怀的空间范围；关怀的时刻长度；关怀的人群；关怀的效应。宏观的风险评价是指规划或政策的风险评价，例如某一行业规划的风险评价。

本书讨论的重点是第一类即微观风险评价。

3 环境风险评价的要紧内容及评价程序

狭义的环境风险评价的要紧内容包括如下三个部分：

①第一时期为源项分析。这一时期的要紧任务首先通过危害识不确定是火灾、爆炸、垮坝、依旧有毒有害物质的释放。若是后者，则应给出释放何种物质、释放量、释放方式、释放时刻等数据，并应给出其发生频率；此外确定评价的等级、评价范围、评价时刻跨度、评价人群（如只评价居民依旧包含工作人员）等。（详细内容将在第3章讲解。）

②第二时期为环境后果分析。现在期的要紧任务是估算有毒有害物在环境中的迁移、扩散、浓度分布及人员受到的暴露与剂量。（详细内容将在第4-6章讲解。）

③第三时期为风险表征或风险评价。现在期的要紧任务是给出风险的计算结果及评价范围内某给定群体的致死率或有害效应的发生率。（详细内容将在第7章讲解。）

在上述风险评价中，最困难的是估算在一年或某一规定时刻内的设施运行中某一情景出现的频率（或概率）。

广义的环境风险评价或称为环境风险评价与治理还包括第四个时期——风险治理。

风险治理是指在一系列的选项中选择一个能够达到“所需结果”的决策过程，这种“所需结果”能够在环境标准中予以明确，也能够通过正式的风险-成本-效益分析或者“行业标准”或“惯例”等其它过程决定。其结果应该是在现有资源的限制条件下，将风险降到“可同意”的水平。

风险能够通过多种方式进行治理：

风险能够被消除：完全禁止某种化学品的使用或销售确实是风险消除的一个例子。然而，风险消除通常是不可能的，因为这就需要用另外一种化学品来代替被禁止的产品，在这种情况下，一种风险要被另一种风险所代替。

风险能够被转移到其他实体上：如工厂能够将环境责任风险转移到保险公司上。

风险能够被降低：在专门多政策和法规决策中，降低风险差不多上风险治理常用的方法。尽管降低风险通常与法规相关联，但降低风险还能够通过许多其他方法来实现。如自然签订行业协议以及为消费者提供良好的风险信息，以便他们选择较低风险的产品。

风险能够被公司或政府保留：这能够是在知情的情况下动作，例如当某公司作了风险评价同时作出相关的规定承担可能由此风险造成的一切损失；然而，风险通常是在未被认知的情况下被保留，例如评价未被执行或者危害物未被鉴定。

4 ERA与EIA、ESA区不

环境风险评价与环境阻碍评价的要紧区不见下表：表1.1 环境风险评价与环境阻碍评价的要紧不同点

11 评价方法概率方法确定论方法

12 防范措施与应

需要不需要

急打算Array

ERA与ESA的要紧区不

环境风险评价与安全评价的要紧区不是：①环境风险评价要紧关注事故对厂（场）界外环境和人群的阻碍，而安全评价要紧关注事故对厂（场）界内环境和职工的阻碍；②拿火灾和爆炸事故来讲，环境风险评价不关注火灾产生的热辐射和爆炸产生的冲击波

带来的破坏阻碍，而关注火灾和爆炸产生或伴生的有毒有害物质

的泄漏造成的危害，而安全评价要紧关注火灾产生的热辐射和爆炸产生的冲击波带来的破坏阻碍；③我国目前环境风险评价导则关注的是概率专门小或微小但环境危害最严峻的最大可信事故，而安全评价要紧关注的是概率相对较大的各类事故，并不能包括最大可信事故。

第二章可靠性工程

教学要求：

1. 了解系统可靠性含义；可靠性、安全性、风险性定义；

2. 掌握系统可靠性计算；

3. 掌握系统可靠性分析方法（事件树、故障树分析方法）。

教学重点：

系统可靠性计算

授课方式：

课堂授课

学时数：4

1. 系统可靠性含义；可靠性、安全性、风险性定义

可靠性工程是系统工程的重要分支，它的任务是定性与定量

的分析、操纵、评估和改善系统或设备在设计、生产和使用的各个时期的可靠性，并在设计中达到可靠性与经济性综合平衡。

环境风险评价的重要任务之一是识不系统可能发生的一切事故序列的频率，在概率风险评价（PRA）中统称为第一级任务；系统可靠性分析与事故序列分析，从系统的设计运行资料、部件失效的统计数据、实验资料、规程等技术资料定性与定量地取得各类系统的故障频率，为计算系统的风险提供数据。

可靠性（经典定义）：系统或设备在规定的条件下，在规定的时刻内，完成规定功能的能力。规定条件包括使用条件、维护条件、环境条件等；规定时刻是可靠性定义中的核心，不谈时刻就无可靠性可言；可靠性指标与任务时刻是紧密相关的；而规定功能一般指用户提出的技术指标和要求。

由于系统或设备失效的形式和过程不同，因此评价它们的可靠度也会有不同的方法。一个系统如何样才确实是失效呢？有两类常用的失效准则。瞬时型失效是指系统在工作过程中随机地在某时刻突然地失去功能。另一种失效准则是非突发性的，它伴随性能衰退、老化和磨损过程，专门难明确指出它的确定寿命，这类失效又称耗损失效或漂移失效。

安全性（经典定义）：建立一种环境，使人们在这种环境下生

活与工作感受到的危害或危险是已知的，清晰的，同时是可操纵在可同意的水平上。安全性以风险值（风险水平）或同意的危险概率来定量描述程度。

风险性是以事故发生概率与该事故后果（人员死亡或者财产损失）的乘积表示。

以核电站为例，定量的安全目标是：①对电站1英里边界上的居民所产生的平均瞬时死亡风险不应超过美国风险本底（5×10-4/a）的0.1%，也确实是讲，瞬时风险的定量设计目标为5×10-7/a；②在50英里范围的致癌风险不能超过本底致癌风险的0.1%，而美国癌本底风险值为5×10-3，因此因核电站而造成的致癌风险设计目标为2×10-6/a。

2. 系统可靠性计算

可靠度函数

假如用随机变量T来表示系统从开始工作到发生故障的连续工作时刻，用t表示规定时刻，则系统在时刻t的可靠度R(t)是随机变量，为T大于时刻t的概率。R(t)=P(T＞t)

不可靠度 F(t)=1-R(t)=P(T≤t)

假设有同一种类的产品N 0个，在t=0时开始使用或试验， 令：N s (t)=工作到时刻t 存活的数目；

N f (t)=工作到时刻t 失效的数目；

N s (t)+N f (t)=N 0,依照物理意义，产品的可靠度由下式给出：

10f

f s 000

N -N (t)N (t)N (t)R(t)===-N N N 不可靠度F(t)由下式给出：

f 0N (t)

F(t)=N

典型系统可靠性计算的框图法

1 串联网络

这网络表示一个由元件（或分系统）串联连接的系统。在系统中，假如系统中任一个元件工作不正常，它将引起整个系统失效，一种k 个元件串联的系统如图2.3所示：

关于k 个独立不相同元件串联系统，依靠于时刻t 的可靠性R s (t)为：

{}{}{}{}123()1()1()1()1()s k R t F t F t F t F t =-?-?-?????-