第五节　化学事故危险源危害评估

对化学事故危险源可能造成的危害进行评测和估算，有助于迅速控制危害源、防止毒源继续泄漏，并对泄漏的化学物品彻底洗消；有助于事故危害分区的准确划定和现场人员采取正确的个体防护措施，指导群众撤离；有助于人群接触量监测、伤员的初筛与分类、实施应急冲洗和做好现场抢救。因此，在化学事故抢险救灾时对危险源危害的评估是十分重要的。

一、评估的主要内容和步骤

①根据情报资料和现场测算，判定有毒有害化学品的品名、类别和数量、泄漏的位置和速率，结合当时气象要素或水流参数，估算毒气扩散的纵深、宽度和范围，确定危险区域边界线。

对于伴有冲击波危害的爆炸火球事故，还要计算出辐射热、冲击波不同程度烧伤或机械伤害所对应的半径。

②评估事故危险区对人员生命和健康状况的影响、急性中毒伤亡人员的比例和分布、慢性危害的程度和范围。

③危害方向和有毒云团向下风向的传播速度。危害方向主要指云团飘逸的去向；而云团传播的速度是指高毒性云团从事故发生地向下风向飘移的速度，尤其是对爆炸体源或化学袭击产生的云团，其危害纵深大，预测其传播速度对于下风向人员及时采取防护措施具有现实意义。

④标绘危害地域。根据适当的毒害剂量方程求解等剂量曲线，标绘出轻、中、重三种程度的危害地域。

对于重大危害纵深的事故，还应估算有毒云团向下风向传播的动态数据，包括事故后某一时间云团到达下风向的位置和下风向某一位置上的居民防护的时间等。

对于持久性危害的毒物，还应估算其液滴与再生毒性云团危害作用的持续时间。

⑤对经济损失进行评估，包括家禽、牲畜、鱼类和农作物的破坏，空气、水系、土壤污染后的处理恢复费用及对生产的影响等。

化学事故危险源危害评估的关键是建立评估模型和确定边界及伤害标准。化学事故危险源危害评估工作实际包括两步：事故前制定救援预案时，假定事故条件进行预测；事故发生后，根据现场的条件，按预定模型进行快速估算。随着化学事故危险源危害评估工作的发展，根据选定的扩散模型，编制计算机软件，实施快速估算，尽快指导危害区人员的防护行动。

二、化学事故危险源危害评估原理

对化学事故危险源的危害范围进行估算，是为了给救援指挥系统确定救援决策提供科学依据。根据化学危险源扩散的一般规律和实际处置工作的需要，大型化学危险源扩散危害范围的估算主要解决危害纵深和危害地域的问题。

（一）危害纵深

危害纵深是指对下风方向某处无防护人员作用的毒剂量如正好等于轻度伤害剂量时，该处离事故点的距离。轻度伤害剂量一般可取化学危险源毒物半致死剂量的0.04～0.05倍。

（二）危害地域

化学事故发生时，其危险源所产生的毒气云团，在传播过程中由于风的摆动、建筑物的阻挡及地形的影响，传播的轨迹为摆动的带形，其外接扇形称为危害地域，具体如图2-10所示。

扇形的扩散角一般取40°，但实际危害面积要小得多，约为一个12°夹角的带形，其面积S为：

S=πL2/8+1.2LX+0.15X2　　（2-55）

式中，L为起初毒云团的直径，km；X为危害纵深，km。

危害地域只是毒气云团最大危害能力的体现，对于有报警系统及防护准备的人员而言，危害地域远距离处人员不一定会受到伤害。

微风时，认为毒气云团在22.5°的下风区内扩散；无风时，认为毒气云团在事故点周围360°范围内扩散。

（三）传播速度和危害方向

有毒云团自身有一定大小和高度，其云团头部较高，尾部较低，头部传播较快而尾部传播较慢。一般来说，云团传播速度特指云团头部的速度，大约等于2m高处平均风速的2倍。所以计算的时候首先需要根据风速廓线方程计算出2m高处的平均风速。云团的危害方向是云团向下风向传播的方向，可由计算机自动根据设定的风向确定，但对于特殊地形上的扩散，必须考虑修正。

（四）云团传播的动态数据

对于有很大危害纵深的事故，还应估算有毒云团向下风向传播的动态数据，包括事故后某一时间云团到达下风向的位置和下风向某一位置上的居民开始防护的时间等，具体计算公式与地形情况和地面性质有密切关系。以大规模化学袭击为例，设下风距离x，毒气区直径L以km为单位，时间以h为单位。

1.到达时间Tdx

到达时间就是毒云头部到达下风x的时间，其通式为：

　　（2-56）

式中，K1为不同地形上的系数，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，沿顺风街道，K1=0.139，大、中城市，翻越建筑物，K1=0.23；u为离地面2m高的风速，m/s。

2.通过时间ΔT

通过时间是毒云头部到达某点至云团尾部离开所经过的时间间隔。其通式为：

　　（2-57）

式中，K2、K3为地面性质影响系数，其中，光秃地面，K2=1/3，K3=1/6，有密集低植物层覆盖的地面，K2=4，K3=0。

3.下风某点开始防护时间TF和解除防护时间TJ

TF、TJ都用天文时表示，则通式为：

　　（2-58）

　　（2-59）

式中，T0为化学袭击开始时间，h；x1为受毒云危害的面目标上风偏离毒区的距离，km；x2为受毒云危害的面目标下风偏离毒区的距离，km。

（五）爆炸燃烧事故的危害

对于池火燃烧或伴有冲击波危害的爆炸火球事故，要计算出热辐射、冲击波机械损伤不同伤害程度所对应的作用半径。例如，当液体温度高于周围温度时，液体表面上单位面积的燃烧速率为：

　　（2-60）

式中，Hc为燃烧热；Hvap为汽化热；cp为等压比热容；Tb为化合物的沸点；Tc为周围环境温度或液体温度。

半径为r的火池的总热通量（J/s）为：

　　（2-61）

距火池中心R处的热辐射强度（W/m2）为：

　　（2-62）

不同I值损伤程度不同，依照它们之间的对应关系可以确定各种损伤程度所对应的危害半径。根据I值可以估计火灾损伤。

作用10s时，人员伤亡情况如下：

I=（8～18）×103W/m2时，人员轻度烧伤；

I=（19～30）×103W/m2时，人员重度烧伤；

I=（31～40）×103W/m2时，1%人员伤亡。

作用60s时，人员死亡率可用式（2-63）估算：

　　（2-63）

其中

　　

I50是人员在60s内得到的50%死亡辐射热通量，I50=18.75×103W/m2。

热辐射长时间作用对物资的损坏情况如下：

I=（8～18）×103W/m2时，塑料熔化，有火焰时木材燃烧；

I=（19～30）×103W/m2时，木材燃烧；

I≥31×103W/m2时，操作设备完全损坏。

对伴有冲击波危害的爆炸火球事故，爆炸造成大气中破坏性的冲击波，如无限可燃蒸气的突然燃烧、无限气雾的爆炸等。

爆炸损伤半径Ri可用式（2-64）估算：

Ri=Ci（0.1Ec）1/3　　（2-64）

式中，Ec为爆炸总能量，J，Ec=Hcm；m为爆炸物质量，kg；Ci为经验常数，与损伤程度有关，其值见表2-17。

（六）毒剂持久性危害估算

毒剂持久性危害估算包括染毒地域毒剂的持久度估算和再生云危害纵深随时间变化估算，其中毒剂持久度分为毒剂再生云持久度和毒剂液滴持久度。毒剂持久度受很多因素影响，比如毒剂性质、染毒密度、地面性质以及气象条件等。为适应野战需求，通常根据平均地温基于以下模型进行估算：

Tz=Tz0KuKtKz　　（2-65）

Ty=Ty0KuKtKz　　（2-66）

式中，Tz、Ty为染毒地域毒剂的再生云持久度和液滴持久度；Tz0、Ty0为标准条件（平均地面温度25℃，风速2m/s，平坦光秃地面）下毒剂的再生云持久度和液滴持久度；Ku、Kt、Kz为风速、地面温度和下垫面性质对持久度的影响。Tz0、Ty0、Ku、Kt、Kz可查表，也可以根据回归公式计算得到。

三、化学事故危险源危害评估方法简介

目前，化学事故危险源危害评估方法有很多，这里只是简单介绍几种比较实用的方法。

（一）监测评价法

发生事故时对危险源识别评价的基本手段是化学监测。监测主要针对属于毒害品的气态化学物质或在事故环境中次生出的有毒气体。应以危险源泄漏点为中心，按不同半径设置采样点。一般按当时的上风向、下风向和两侧设置四个方向的采样点。化学监测的结果应依据信息系统，并充分考虑各种影响因素进行评价。在化学监测的基础上绘制出事故区域的毒物等浓度曲线图和各区的时间浓度衰减曲线，以便对事故区域进行准确的危害分区。

（二）公式估算法

在缺乏监测手段和监测数据的情况下，化学事故的危害范围可以通过Pasquill-Gaussion公式进行估算，从而确定事故点周围不同距离处的空气毒物浓度。

瞬时源和部分连续源泄漏或微风（<1m/s）条件下，采用高斯烟团模型的浓度分布模式：

　　（2-67）

连续源或泄放时间大于或等于扩散时间的可采用高斯烟羽模型的浓度分布模式：

　　（2-68）

式中，C（x，y，z，H）为任一点泄漏气体的浓度，mg/m3；Q为源强，单位时间泄漏点源排放的气体量，mg/s；σx为水平（x）方向上任一点泄漏气体分布曲线的标准偏差，即水平扩散系数，m；σy为水平（y）方向上任一点泄漏气体分布曲线的标准偏差，即水平扩散系数，m；σz为垂直（z）方向上任一点泄漏气体分布曲线的标准偏差，即垂直扩散系数，m；为平均风速，m/s；H为泄漏点源的有效高度，m。

（三）指数评价法

为了有助于对危险源的毒害危险性进行简便快速的定量评价，采用两种危险指数评价方法，这两种危险指数分别适用于无监测数据和有监测数据两种现场情况使用。

1.泄漏危险指数（LR）

泄漏危险指数是泄漏量D与致死剂量LD之比值的常用对数，并以气温T（℃）和沸点BP（℃）（转换成热力学温度）之比为修正系数。

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

其中，致死剂量尽可能用大鼠的半致死量，经口与经皮二者中选数值较小者，缺少时可用其他致死剂量代替。D和LD应取相同质量单位。D/LD大致表示危险源可能造成动物毒害的总体重数，可以用作危险程度的指标。因该值较粗略，为了只观察数量级的变化，故取对数表示。

2.吸入中毒危险指数（IR）

吸入中毒危险指数是事故现场空气中危害源实测浓度C与最高容许浓度MAC之比值。它表示危害源浓度超过MAC的倍数。

IR=C/MAC　　（2-70）

吸入中毒危险指数反映可能引起吸入中毒危险的程度。当浓度超过MAC时，C/MAC大于1，所以IR>1表示存在吸入中毒危险。其中IR为1～10为轻度危险；IR为10～100为中度危险；IR为100～1000为重度危险；IR在1000以上，为极度危险。因此，IR值可直接用作事故危害分区的数量依据。

考虑到只有少数化学品制定了MAC值，对于查不到MAC的化学品，建议以五百分之一的半致死量（LD50/500）取代MAC。