荒煤气中苯并_a_芘_Bap_环境风险评价研究

第25卷第3期 齐 齐 哈 尔 大 学 学 报 Vol.25,No.3 2009年5月 Journal of Qiqihar University May,2009
荒煤气中苯并（a）芘（Bap）环境风险评价研究
钱程1，任丽波2，姚瑶1
（1. 黑龙江省环境工程评估中心，哈尔滨 150000；2. 哈尔滨市建设工程质量监督总站，哈尔滨 150000）
摘要：对焦化过程中可能存在的环境风险因素进行了系统的识别与分析，并根据潜在的环境风险类型与危害程度，从中筛选出含有苯并芘的荒煤气一旦泄漏于环境中造成的后果影响进行了系统研究。

研究结果表明：荒煤气的泄漏或者不采取任何措施直接释放于环境中，将对释放源周围环境造成较大不良影响。

源强、不同区域的人口密度以及气象条件将是确定风险区域的重要因素。

关键词：苯并芘；泄漏；风险区域
中图分类号：TQ547.7 文献标识码：A文章编号：1007-984X(2009)03-0022-03
焦化项目生产过程中存在着诸多环境风险隐患，例如，焦化生产过程中的焦炉煤气、氨、洗油、粗苯等均为易燃、易爆物质，具有潜在的火灾和爆炸风险，而荒煤烟中含有的BaP因其具有致癌性，属于有毒化学污染物，则对人身健康存在着潜在危害。

本文结合某煤城可能存在的环境风险因素进行了系统的识别与分析，并根据潜在的环境风险类型与危害程度，从中筛选出含有苯并芘的荒煤气一旦泄漏于环境中造成的后果影响进行了系统研究。

研究结果表明：荒煤气的泄漏将对释放源周围的环境质量造成较大不良影响。

1 焦化生产过程中环境风险识别
1.1 爆炸事故原因及出现几率分析
爆炸事故发生的原因主要有以下几个方面：一是由于生产过程中的可燃气体因操作不当混入空气后，造成气体在设备或管道内的爆炸事故；二是可燃气体泄漏时与空气混合发生爆炸或因气体高速喷出、磨擦产生静电而导致火灾或爆炸发生；三是违章操作、设备老化和维修不善造成的事故。

从国内外焦化生产事故的多年统计资料可知，焦化生产中极端事故发生概率相对较小，多由操作不当所致，突发性事故的原因及后果见表1。

表1 突发性事故发生原因及后果
事故类型 事故状态 后果 风机故障 使焦炉炭化室荒煤气无法抽出，引起炉内压力升高，煤气四溢，可能损坏炉体或引起火灾 荒煤气通过
循环氨水泵故障 无法及时冷却高温荒煤气，导致集气管高温变形胀裂，甚至可能引起火灾 荒煤气通过
停电 停电且备用电源尚未启动时焦炉炉体无组织排放 荒煤气大量放
炉门变形 长期高温，炉门材质不佳，引起炉门荒煤气泄漏 荒煤气泄漏
1.2 有毒有害化学污染物质的风险识别
由于，火灾爆炸造成的影响区域主要是在事故源周围较近范围内，而一旦发生有毒有害物质泄漏，则后果影响将借助风力输送作用造成较大范围内出现有毒有害物质高浓度污染的现象。

苯并芘（BaP）具有致癌性，属于有毒化学污染物，对人身健康存在着潜在危害。

为此，本研究以BaP的环境风险作为重点研究对象。

1.3 荒煤气放散与苯并芘（Bap）源项分析
收稿日期：2008-09-20
作者简介：钱程（1966-），男，哈尔滨人，哈尔滨工业大学环境工程硕士，高级工程师，主要从事环境科学研究、环境影响评价技术评估研究。

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本研究重点对荒煤气放散事故本身有两种状态即荒煤气未经燃烧直接放散（荒煤气点火装置失灵）和荒煤气经燃烧后放散，特别是重点关注荒煤气未经点燃直接放散的情况。

其相应Bap 释放源强：荒煤气放散量为15 457.22 m 3
，（苯并芘）BaP 为0.112 kg，粗苯为529.78 kg，氨为122.29 kg。

2 苯并芘（Bap）泄漏后果风险分析与评价
2.1 预测模式与扩散参数
预测参数选择分烟团模式
)2exp()2exp(}2)(exp{π22),0,,(222222][)(23σσσσσσz e y x i z y x i
i i H Y t u x Q t y x t t C −−−−−
⋅=− ),0,,(1
t t y x i n i i T C C −=∑= 式中：Q i 为瞬时排放的落地质量，mg；C i 为t i 时刻释放的烟团浓度，mg/m 3
；u 为平均风速，m/s；t 为事故发生后的时间，s。

扩散参数,,2
121ααγσγσσX X z y x ===各指数、系数的定值见参考文献[1]。

2.2 影响后果分析与评价
依据分烟团模式，苯并芘（Bap）泄漏后不同状态下的浓度分布情况如下。

2.2.1 有风条件下
有风条件选择研究地区常年平均风速（u =3.6 m/s），苯并芘的空间与时间分布结果见图1至图2。

图1 泄漏10 min 后，有风D 稳定度，苯并（a）芘地面浓度分布图 图2 泄漏420 min 后，有风F 稳定度，.苯并（a）芘地面浓度分布图 可以看出：有风条件下，发生事故性泄漏时，F 稳定度下，造成危害性的浓度分布能持续420 min 以上，污染输送的距离达到距离事故源91 000 m。

2.2.2 小风条件下
小风情况下（u =0.75 m/s），苯并芘的空间与时间分布结果见图3至图5。

图3 泄漏40 h 后，小风D 稳定度，苯并（a）芘地面浓度分布图 图4 泄漏40 h 后，小风E 稳定度，苯并（a）芘地面浓度分布图
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可以看出：小风条件下，发生事故性泄漏时，F 稳
定度下，浓度超过标准值的分布能持续40 h 以上，污染
输送的距离达到距离事故源75 km 。

3 结束语
本文通过采用分烟团模式，以某焦化企业生产过程
中荒煤气放散到大气环境中，苯并（a）芘在各种气象条
件下产生的不良影响进行了研究。

研究结果表明：苯并
（a）芘产生的不良影响不仅与泄漏的有毒物质的量有
关，而且，气象条件是有毒气体在大气中浓度分布的关
键因素。

在有风、不稳定气象条件下，有毒气体随着风
力的输送、大气湍流的稀释扩散作用，高浓度的烟云主要分布在距离事故源比较近的区域范围内；而在不利气象条件下，高浓度的烟云不但持续的时间长，而且，会随着风力地输送作用，影响到下风向很远的区域。

本文中，当风速为0.75 m/s（小风），稳定度位F 类时，苯并（a）芘浓度大于0.01μg/m 3以上的区域可持续40 h，飘移距离可达75 km。

据此，可以进一步确定出突发性事故泄漏的风险区域，以便及时制定应急计划和指导救援工作，减少人员伤亡与减轻事故带来的不良影响。

参考文献
[1] 国家环境保护局开发监督司. 工业危险评价技术指南 国际金融组织贷款建设项目环境保护文件汇编[R].北京：国家环境保护局开发监督司，1992. Study on the environmental risk of Bap in the raw coal gas
QIAN Chen，REN Li-bo，YAO Yao
（Centre of Environmental Engineering Assessment of Heilongjiang Province，Harbin 150000, China）
Abstract：It was identified and analyzed the potential environmental risk factors and was studied the consequences of leakage of the raw coal gas containing Bap systematically according to the types of the environmental risks and the harm extent in this paper. The results show that: if no measures were taken for the leakage of the raw coal gas and let it released directly, it would cause much adverse impacts on the surroundings. Risk-affected regions not only relate to the source of the gas leakage, but also to the weather conditions closely. The population density of different regions and weather conditions were the key factors to identify the risk regions.
Key words：benzopyrene (Bap)；leakage；risk regions。