某研究院浓缩技术研发中心事故状态下氟化物大气环境影响预测方法研究

张逸茹

中图分类号：X51 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2020）01-155-02

摘 要 本文根据国家环境影响评价的相关法规及评价导则，结合项目的周边环境概况及项目所涉及的物料，选取并优化了适合本院xfs号lx机项目事故状态下的大气扩散预测模型。为院xfs号lx机项目环境影响评价前期本底的特征污染物监测、环境影响评价中事故状态下大气污染物预测及该项目建成后日常环境监测布点等提供技术支持；同时，为XX院号a机项目烟羽应急计划区的划定提供技术支持。

关键词 事故状态下 氟化物环境影响 预测方法

一、本项目污染源分析

xfs号lx机试验项目主要从事lx分离性能、寿命考核和可靠性试验，试验系统按不提取产品设计，24小时常年运转，其试验物料为氟化物，设计为百公斤级。设施排放污染物主要为大气污染物，排放的污染物经99%高效过滤器处理后，经排气筒集中后有组织的排放，类比院现有的设施，产生的大气污染物在正常工况下能够做到达标排放。

从环评角度来说，非正常工况、事故状况下对周边环境的影响分析既是环境影响评价不可缺少的部分，又是核相关行业中公众及科研人员关注的重中之重。

经过前期与国家相关部门的咨询与沟通，根据《国防科技工业军用核设施安全监管分类办法》我院不排除预计采用的介质的核素x低于Ⅲ类阀值，应按低于Ⅲ类进行管理。但该办法第十三条规定：对于操作和贮存ab6的军工核设施，分类时应考虑ab6的化学毒性，故国家相关部门决定对我院本项目采用Ⅲ类安全监管。故本文涉及到ab6的研究重点为其化学毒性方面的预测分析。重点针对氟化物的化学毒性开展预测分析。

二、事故状况下氟化物的大气环境影响预测

xfs号lx机试验项目设计物料为百公斤级，本研究假定在线物料量为600kg，参考《建设项目环境风险评价技术导则 征求意见稿》中泄漏液体蒸发量估算值，泄漏液体物質为极易挥发物质时，蒸发量占泄露量的百分比为90～100%。在xfs号lx机试验项目中，物料在一定压力下运行，物料在料罐中运行时处于气体状态，根据环境影响评价偏保守原则，当出现严重事故时假定物料瞬时全部泄露，那么事故状态下的污染源强可设定为600kg。

（一）采用无毒氟化物的环境影响预测评价

由《环境影响评价技术导则—大气环境》（HJ/T2.2-2008）可知，对于小于1小时短期非正常排放，可采用SCREEN3估算模式进行预测。按预测模式的模拟现实可分为点源、面源、线源、体源四种类别。本研究的事故排放为面源排放，事故排放物料量以600kg计，试验中心建筑面积为18337 m2，占地面积为14181 m2。本项目拟建于试验中心大厅（大厅为一层结构），排放高度以10m计，长度为148m，宽度为96m。

估算模式所需的面源参数有：

1.面源排放速率：42.3g/s？m2；

2.排放高度：10m；

3.长度：148m，宽度96m。

本项目距污染源中心点5km内的范围内均为平原，为简单地形，故不需要考虑提供地形参数；周围也无建筑物可能导致建筑物下洗，不需要提供建筑物参数，同时本项目距离海岸或宽阔水体岸边较远，不会导致岸边熏烟，不需要提供岸边熏烟参数。

经估算模式SCREEN3预测计算，使用无毒氟化物作为物料时，当本项目发生突发事故瞬间泄露时，本项目事故排放在E类稳定度下，污染物在下风向的最大落地浓度为286500m g/m3，距离事故源为163m。本项目最近的环境敏感目标东南方向3km处的军粮城居民聚集区的环境浓度为8284m g/m3。

由上述预测结果可知，应在下风向163m处设点监测，由于冬季主导风向为西北风，夏季主导风向为东南风，春季和秋季主导风向为西南风，则应在本项目东南、西北及东北163m左右处结合周边监测可达性设点进行常规监测，由于全年主导风向为西南风，因此还应该在本项目下风向163m左右处加密监测；本项目的环境敏感目标位军粮城居民聚集区，因此应在军粮城居民聚集区设点监测。

（二）采用有毒氟化物时的环境影响预测评价

1.环境风险评价模型及优化

若使用介质为有毒物质，则该物质泄漏后的后果计算，应使用《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ/T169-2004）中的有毒有害物质在大气中的扩散相关规定。由于本项目物料泄漏属于严重事故，故必须在短期内得到控制，不会存在长时间排放问题，故采用多烟团模式。该模型模拟机理简单，易于理解，运算量较小，可以模拟瞬时泄露，由于提出时间早，实验数据多，因而较为成熟，并且具有使用方便、计算结果与实验值能较好吻合等特点，使其得到广泛的应用。

使用该模式的变型，可以计算多烟团释放对环境的叠加影响。由于环境风险计算时污染源一般为瞬时源或者为突发源，不同的预测时刻下，烟团与计算点的相对坐标不同，需要根据预测时刻对烟团坐标进行修正，采用修正模型，通过对时间变量的控制，就可以很好的解决该问题，并解决了在预测时刻时部分烟团是否释放的问题。进一步增强了计算的合理性和准确性。

稳定度提级按照《制定地方大气污染物排放保准的技术方法》（GB/T3840-91） 中附录D 的规定：

①平原地区农村及城市远郊区的扩散参数选取，A、B、C 级稳定度由表D1 和表D2 直接查算，D、E 和F 级稳定度则需向不稳定方向提半级后查算。

②工业区或城区中点源的扩散参数选取，工业区A 和B 级不提级，C 级升到B 级，D、E 和F 级向不稳定方向提一级后查算。

③丘陵山区的农村或城市，其扩散参数选取方法同城市工业区。

X、Y、Z方向的扩散参数σX、、σy及σz的选取对预测结果产生很大的影响，因此参数的正确选择对整个预测的准确度产生关键影响，能为企业能够科学、准确、有效的制定应急预案提供有效的参考和指导。风速和大气稳定度影响了X、Y、Z方向的扩散参数，而风速对大气稳定度又起到一定的决定作用。通常假设σx、等于σy，因为在（X，Y）平面内气流的扰动和湍流扩散能力相差不多，近乎相等。大氣污染物的扩散与稳定度状况密切相关，本评价用云量和太阳高度角确定太阳辐射等级数，再由太阳辐射等级与地面风速划分稳定度等级。

本研究的事故排放为面源排放，而上述优化后的风险预测模式为点源排放模式，因此应继续对模式进行优化，本研究对于面源采用虚拟点源进行修正，也就是把面源看作由无数个点源组成。通过对扩散参数的修正来计算面源，扩散参数修正公式如下：

ay=ay+ ls /4.3

az=az+h/2.15

式中： ls——面源边长，m；

H——面源高度，m。

2.模型所需气象资料

项目所在地多年统计气象资料：年平均风速4.2m /s、最大风速15.3m /s、盛行风向SW、年平均气温12.2℃、极端最高气温40.9℃、极端最低气温-15.3℃、年平均相对湿度63.7%、年平均日照时数2770.4h。大气稳定度以D类为主。

3.气象条件的选择

气象条件的选择主要考虑不利于污染物扩散的气象条件和出现频率较高的气象条件。因此本次环境风险预测选取风速4.2m /s，SW方向，分别计算稳定度B、D、E情况下，事故排放对周围环境的影响。

4.预测结果

本文分别预测了有风条件下，稳定度为B、D、E的气象条件下，事故发生后5分钟、10分钟、20分钟、25分钟的氟化物各距离落地浓度。

本文以假定的毒理特性指标来模拟其事故排放的各距离落地浓度分布。其中，假定半致死浓度为10000m g/m3，短时间接触浓度为50 m g/m3。

预测结果表明：事故排放的氟化物最大落地浓度超过短时间接触容许浓度50m g/m3的下风向最远距离为7000m，出现在有风、E类稳定度下。氟化物最大落地浓度超过短时间接触容许浓度50m g/m3的最大面积为25分钟 B类稳定度下风向时10.49km2的区域，此区域应划为烟羽应急计划区；氟化物最大落地浓度超过半致死浓度的最远距离为下风向至事故装置点1160m范围内，出现在10分钟时有风、E类稳定度下。区域最大为D类稳定度下的0.17km2。因而发生氟化物泄露事故后将会影响到本厂区及相邻的的企业、居住区，在此范围内不应有居民区。应根据不同时间不同浓度对应的最远距离设定事故状态下的应急监测点，按照浓度分布，在相应区域内设置本底及常规监测点。当事发时主导风向为西北风时，距离本项目最近的环境敏感目标，东南方向3km距离处的军粮城居住聚集区的落地浓度最大为3437.97m g/m3。

三、结语

通过本文研究，得到了XXX研究院浓缩技术研发中心建设项目事故状态下氟化物大气环境影响预测方法，氟化物的最大落地浓度及浓度最大分布区域，为环境影响评价前本底监测、运营期的常规监测及事故发生后应急监测布点的空间分布提供依据，为该项目烟羽应急计划区的划定提供技术支持。

参考文献：

[1]国防科技工业军用核设施安全监管办公室.国防科技工业军用核设施安全监管分类办法[s].军核监[2011]8号.

[2]李时蓓，戴文楠.对环境空气质量预测中不利气象条件的研究[J].环境科学研究，2007（5）：26- 30.