石油石化装置突发环境风险等级评估方法研究*

谢 谚，杨洋洋，王昕喆，周志国，闫 茜，段安琪

(1.中国石化青岛安全工程研究院，山东青岛 266071 2.中国石化销售有限公司华南分公司，广东广州 510000)

在过去的几十年里，石油石化行业的一些突发环境事件造成了严重的后果。如2010年4月的美国墨西哥湾漏油事件，是美国历史上“最严重的一次”漏油事故，超过160 km的海岸受到泄漏原油的污染，墨西哥湾沿岸生态环境遭遇“灭顶之灾”。2005年吉化公司双苯厂爆炸，污染物随消防污水通过雨水系统排入松花江，对江水及流域生态环境造成严重污染，影响哈尔滨等城市用水，并引发俄罗斯政府关注。针对石油石化行业生产和管理特点，开展环境风险评估方法研究，有利于预防污染事件、减少生态破坏，为企业管理人员实施风险管控提供技术支撑。

本文从环境风险评估构架、环境风险源特点、风险防控手段与措施、环境受体情况等方面研究出发，探讨石油石化装置环境风险评估方法，并给出风险管控的思路和建议。

1 环境风险评估方法概述

1.1 欧美的做法

环境风险指发生突发环境事件的可能性及可能造成的危害程度。环境风险源指可能对环境产生危害的源头，其存在是环境风险事件发生的先决条件[1]。欧美等发达国家环境风险管理研究开展较早，已形成较完善的环境风险管理法律、法规及标准，对作为风险管理核心部分的风险评估研究较多。美国环境保护局(EPA)颁布的《化学品事故防范法规》，要求生产、使用、存贮特定种类物质并超过临界量标准的企业必须提交并实施风险管理计划，且企业需依据风险分析、辨识情况，选择合适的模型对风险源导致事故发生的可能性和严重程度进行定性和定量评价，并基于风险源可能导致的事故后果对企业风险按3个等级划分。评估流程具体如图1所示[2]。

图1 风险水平等级划分流程

欧盟主要以《Seveso Ⅱ》(96/82/EC)和《Seveso Ⅲ》(2003/105/EC)为基础对企业重大事故进行管理[3]。指令中的风险评估方法主要包括两方面的内容：一是甄别企业主要风险并制定相应的防治措施，包括：建立企业外部风险因素清单(例如企业周边的学校、水厂、公共设施等外部影响因素)防止企业事故发生后引起周边次生灾害的发生；建立企业内部风险因素清单，包括工业生产过程、设备、工业原料、主要产物、工业废弃物等；采用经验和模型结合的方法对企业风险进行定量表征，常用模型包括HAZOP、FMEA/FMECA、What-if等；对企业信息进行历史比对。二是进行安全分析，包括：可能性分析，一般分析危害发生的前提条件、故障树分析；企业主要事故分析，对可能发生的主要事故进行场景描述并进行计算机模拟；制定应急预案。

1.2 国内的情况

我国的风险评价研究起步于20世纪90年代，早期主要以介绍和应用国外的研究成果为主。国家安监总局在GB18218《危险化学品重大危险源辨识》中，基于涉及危险化学品数量及其临界量关系，规定了危险化学品重大危险源评估方法，但未考虑外界环境因素。2011年发布的《危险化学品重大危险源分级方法(国家安全生产监督管理总局令 第40号)》，在考虑厂外暴露人员等因素基础上又将重大危险源进一步评估为4个等级，但仍未充分考虑可能对厂外河流、湖泊等环境风险受体的影响。

胡二邦等[4]在研究国外方法基础上，认为石油工业的环境风险评价，包括风险识别、风险分析、后果计算、风险评价、风险管理和防范措施及应急计划等内容。我国当前研究多从企业生产工艺和受体特征识别企业环境风险[5-11]，如从突发性环境风险和选址敏感性等方面入手选取了石化企业环境风险分级评价指标，从物料和工艺两方面的危险性评价了企业环境风险[12]，也有研究从化学物质风险防范入手评估企业环境风险等[13]。

2004年国家环境保护部发布HJ/T169《建设项目环境风险评价技术导则》，2018年生态环境部(原环境保护部)对标准进行了修订。标准通过定性(类比、加权等)、定量(指数法、概率法、事故树法)等方法确定最大可信事故及其概率，借助于大气、水体等计算模型预测事故影响范围及程度，为建设项目可能发生的突发性事故的环境风险评价提供了技术依据。该标准的评估对象为建设项目，利用的技术方法专业、复杂，不适用于企业管理人员对在役生产设施的风险评估和管理。

2014年，国家环境保护部发布了《企业突发环境事件风险评估指南》，2018年该指南经修订作为标准HJ941-2018《企业突发环境事件风险分级方法》颁布实施。标准运用环境风险物质数量与其临界量的比值(Q)、生产工艺过程与环境风险控制水平(M)和环境风险受体敏感程度(E)，分别评估企业突发大气环境事件风险和突发水环境事件风险。该标准的评估对象为可能发生突发环境事件的企业，利用生产管理中的指标矩阵进行风险评估分级，有利于企业开展在役生产设施的风险评估和管理。但该标准在指导石油石化企业开展装置级别的风险评估时存在以下问题：①由于企业生产规模大、原料和产品易燃易爆，生产工艺复杂，评估结果为重大的比例超过90%，不利于企业进一步开展风险管控；②标准适用于企业的环境风险评估，在参照其进行装置级别的风险控制水平评价和受体识别时范围过于宽泛，导致各装置的区分度低；③标准不适用于石油天然气长输管道、城镇燃气管道，对石油天然气开采设施、加油(气)站及港口、码头等设施的适用性不强；④石油石化行业突发环境风险绝大多数同时涉及大气和水环境，针对装置分别开展大气和水风险评估，意义不显著但工作量增大。

2 石油石化装置环境风险评估构架

参考美国EPA和欧盟Seveso指令对环境风险的管理和评估的思路，结合国家对已建成投产或处于试生产阶段企业的突发环境事件评估方法，建立针对石油石化行业装置的环境风险评估构架。

由于石油石化行业涉及油气开采、运输、炼制、销售等一系列生产经营过程，各类型装置(设施)的环境风险物质种类数量特征、建设(管理)标准和方式、环境受体连通方式存在差别，因此评估时宜先就环境风险源类型进行分类识别。根据石油石化行业不同类型生产经营装置(设施)的特点，将石油石化装置环境风险源划分为陆上油气田井场、海(水)上油气田系统、油气田站场、装置及储运设施、加油加气站、陆域管道、海底管道、码头8个类型。在确定评估对象和范围的基础上，利用层次分析法对环境风险源环境风险物质情况、装置风险管控水平和环境风险受体情况进行矩阵评估，确定装置环境风险源等级，进而制定风险管理计划。评估构架见图2。

图2 石油石化装置环境风险评估构架

3 环境风险源类型特点与物质风险评估

8个类型的环境风险源的评估单元划分方法和环境物质风险评估方法各不相同，但评估思路一致，即依据风险源的物质种类和物质量，将代表环境物质风险的Q或R值分为3～4个等级。环境物质风险级别划分的量化指标，通过对同一类型环境风险源的生产规模和所涉及的环境风险物质量统计确定。

陆上油气田井场往往较为集中，周围环境敏感受体相同的独立的油(气)井场、井组、井群、油基泥浆(岩屑)设施可定为一个独立的环境风险源。开采过程中主要涉及的环境风险物质为油类物质的混合物，井场采出液、油基泥浆(岩屑)按照绝对物质存量纳入环境物质风险评估Q，由于物质存量小，等级划分按照10，50 t分为3个等级。

海(水)上油气田系统包括海上油气开发的中心平台、井组平台、单井平台，滩海陆岸油气开发的井台，和水上油气开发的井台，以平台(井台)作为一个环境风险源。海(水)上油气田系统涉及的环境风险物质与陆上类似，以绝对物质量作为环境物质风险评估指标Q，等级划分按照10，100，500 t分为4个等级。

油气田站场指联合站、接转站、污水站、集气站等生产设施，评估时应以相对独立的一个(套)装置或设施作为一个环境风险源，如原油处理单元、原油罐区、高浓度有机废液处理储存设施、高矿化度污水罐区、天然气(伴生气)处理单元、轻烃处理单元、采油气污水处理单元等。由于环境风险物质种类多，引入临界值的概念评估环境物质风险R，临界值取值主要参照HJ941-2018《企业突发环境事件风险分级方法》。

装置及储运设施包括油气田企业成品原油库、天然气净化厂，炼油、化工企业装置、设施，管道储运及销售企业站场，炼油、化工、销售、管道储运各类油品、化学品、高浓度污水集中储存设施等。评估对象尽量选取独立的一个(套)装置、罐组或中间站场作为一个单元。装置由于涉及的环境风险物质复杂，利用物质量与临界量比值的和代表环境物质风险R。罐组由于规模大且同时发生事故的概率低，选取物质量与临界量比值最大的罐代表罐组环境物质风险R，指标的选择使装置和罐组的环境物质风险R之间具备了比较的可能。

加油加气站类型以一个加油(气)站作为一个环境风险源，陆上加油(气)站和水上加油站的环境风险物质评估方法不同。陆上加油(气)站可直接参照GB 50156-2012《汽车加油加气站设计与施工规范》，利用绝对物质量确定环境物质风险Q；水上加油站则考虑最大油舱容量，以绝对量50，100 t将环境物质风险Q划分为3个等级。

陆域管道指油气长输管道、油气田集输管道，以及炼油、化工企业厂际管道，评估时以相邻两个切断阀之间的管道作为一个环境风险源。油品输送管道以物质绝对量100，1 000，10 000 t将环境物质风险Q划分为4个等级，天然气及化学品输送管道利用物质量与临界量比值代表环境物质风险R，物质量以管道中物质存量和管线截断之前的输送量的加和计算。

海底管道主要运输油类物质，包括海上平台与陆岸联通的集输管道和原油等原料类油品的海底输送管道，其评估单元确定为具有截断功能设备之间的管段，环境物质风险Q以10，100，500 t油类物质绝对量划分为4个等级。

码头类型以相对独立的泊位(趸船)作为一个风险源，包含泊位至最近一处截断阀之间的装卸管线。在评估环境物质风险时，将油品装卸码头和化学品装卸码头进行区分，油品码头以物质最大可能泄漏量Q评估，化学品码头则利用物质最大可能泄漏量与临界量比值R评估。最大可能泄漏量的确定以输送管道中物质存量和管线截断之前的输送量的加和计算。

4 环境风险防控水平

在环境风险物质存在量一定的情况下，环境风险防控水平越高，可能对环境受体造成的损害越低。环境风险防控水平将生产工艺、安全及设备质量管理和环境风险防控3方面要素作为一级指标，并根据各类环境风险源的生产工艺、设备特点和管理水平进行二级指标的选用和权重的设置。

考虑到石油化工行业突发环境事故中设备或安全事故次生事故的比例高，环境风险防控水平引入与环境安全直接相关的设备和安全因素作为一级指标。环境风险控制手段是环境风险防控水平的基础，因此是一级指标的必选项。而生产工艺指标设置，须首先分析风险源的生产特点，对于同一风险源类型中工艺差别低、影响不显著的，取消生产工艺指标设置，如码头、管道类别。一级指标的权重设置，也与风险源类型息息相关，在环境通道上可设置环境风险防控措施的风险源类型，设备和安全的权重可减小，如装置及储运设施类型；而直接临近敏感目标或环境通道难以设置风险防控措施的，设备和安全的权重可以增加，如管道类型、井场和海水上油气田系统类型。在进行二级指标赋分时，宜明确具体的要求内容，如安全隐患的级别及整改情况、设备的建设标准、检验周期及检验结果、紧急关断措施的设置及类型、污染物监测项目、监测设备安装及使用情况、事故污染物收集处置措施、环境应急管理情况等，判别标准主要借鉴HJ 941-2018《企业突发环境事件风险分级方法》、GB 50156-2012《汽车加油加气站设计与施工规范》、GB 50160-2008《石油化工企业设计防火标准》、GB 50351-2014《储罐区防火堤设计规范》、GB 50483-2009《化工建设项目环境保护设计规范》、GB 50737-2011《石油储备库设计规范》、GB 50747-2012《石油化工污水处理设计规范》、QSH0729-2018《石化企业水体环境风险防控技术要求》等国家、企业规范文件。

具体评估时，采用评分法对环境风险源的各个指标进行评估汇总，总分100，各项指标分数加和后，按照15，30，50将风险源环境风险控制水平M分为4个等级。

5 环境风险受体的类型及特点

环境风险受体指在突发环境事件中可能受到危害的企业外部人群、具有一定社会价值或生态环境功能的单位或区域等。环境风险受体按照环境风险物质可能影响的环境要素，分别进行敏感性判别。环境风险源正常生产及事故状况下次生的环境风险物质为气态并可能仅对大气环境产生污染的，在判别环境受体敏感性时可不考虑水环境风险受体。环境风险源正常生产及事故状况下次生的环境风险物质为液态或固态并可能仅对水环境产生污染的，可在判别环境受体敏感性时不考虑大气环境风险受体。

环境风险受体等级根据敏感性分为3个等级，受体类型主要参照HJ 941-2018《企业突发环境事件风险分级方法》，同时兼顾社会关注度高的受体，如长江非生态功能区、城市景观水体等。指标设置考虑到装置(设施)类型与受体连通的方式，和所涉及环境风险物质的扩散特性。如陆上油气田井场，宜以井场所在汇水区内的水环境受体识别为主，而装置和储运设施则关注排水口与水环境受体的位置关系，管道在进行风险受体识别时不仅要考虑穿跨越水体和穿跨越方式，还需考虑管道与其他管道、沟渠的交叉、立面设置情况。在识别大气环境受体时，一方面考虑受体的重要性和敏感程度，另一方面考虑受体与风险源的远近关系，对于物质毒性小或挥发性低的装置(设施)重点识别500 m范围内受体，对于物质毒性高且扩散性强的装置(设施)需扩大范围进行受体识别。

6 环境风险源等级确定

环境风险源等级的确定利用风险矩阵法实现。首先按照环境受体等级情况选择适用的矩阵表，利用Q/R和M等级情况查询确定环境风险源的等级，一级表示风险度最高，二级、三级的风险度依次降低。风险受体敏感性高的风险矩阵中，一级占比高于二级、三级，随着受体敏感性的降低，一级在风险矩阵中的占比逐渐降低，例如装置及储运设施类型的风险矩阵表(图3)。不同类型的环境风险源的风险矩阵表并不完全相同，应急措施有效性低的装置(设施)类型的风险矩阵中，一级占比相对较高，如海底管道类型、海(水)上油气田系统类型，而环境风险普遍较低的装置(设施)类型的风险矩阵中，三级占比较高，如加油加气站类型。为鼓励企业提高环境风险水平，环境风险控制水平为M1(即环境风险控制水平最好的情况)时，等级不设置一级环境风险源。

图3 装置及储运设施类型的风险矩阵

7 典型石油石化装置(设施)评估情况

根据以上研究的石油石化装置环境风险评估方法，对4×104余个石油石化装置(设施)的环境风险进行了评估，评估涉及8个环境风险源类型。结果表明，一级环境风险源占比6.6%，二级环境风险源占比14.4%，三级环境风险源占比79.0%。

一级环境风险源中，陆域管道类型占比59.3%，海底管道类型占比11.3%，装置及储运设施类型占比10.6%，陆上油气田井场类型占比8.7%，油气田站场类型占比6.8%，海(水)上油气田系统类型占比1.3%，码头类型占比1.3%，加油加气站类型占比0.7%。

8类环境风险源中海底管道的一类源占比最高，为84.6%；其次为海(水)上油气田系统类型，一类源占比25.3%；码头类型一类源占比18.5%；陆域管道类型一类源占比16.6%；陆上油气田井场类型一类源占比11.5%；装置及储运设施类型一类源占比7.3%；油气田站场类型一类源占比6.9%；加油加气站类型一类源占比0.1%。

8 结语

随着社会发展，石油石化项目的环境风险受到社会关注，企业与周围社会的矛盾日益突出，企业环境风险的管理亟需提高完善。本文研究的石油石化装置环境风险评估方法依据企业生产经营装置(设施)特点将环境风险源划分为8个类型，并分析了各类型环境风险源的物质特征和生产、管理特点，提出环境风险管控的要求及环境风险受体识别的方法，可对企业内的环境风险源进行分类分级评估和管理，明确企业环境风险管理重点和管理措施，有针对性地开展企业环境风险源的识别和监管。