风险分析在急性中毒职业病危害事故预评价中的应用

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?200?中国工业医学杂志　2007年6月第20卷第3期　　ChineseJIndMed　June2007,Vol.20No.3　　

?经验交流?

风险分析在急性中毒职业病危害事故预评价中的应用

黄德寅1,刘茂2,王丽2,陈会祥1,孙金艳3

　　(1.天津渤海化工集团公司劳动卫生研究所,天津　300051;2.南开大学城市公共安全研究中心,天津300071;

3.天津市卫生防病中心,天津　300011)

　　近年我国因有毒气体泄漏造成职业中毒及突发性公共卫生事件(化学)的发生频率还很高,如重庆市开县高桥镇川东北气矿井发生的天然气“井喷”事故,重庆天原化工厂氯气爆炸泄漏事件,京沪高速公路江苏淮安段氯气泄漏事件等。事件的发生均具有突发性、灾难性、复杂性和社会性,对公众健康和国民经济的影响很大,在一定程度上也影响了社会安定与和谐。

应对灾害性突发中毒事件的策略之一就是要进行风险分析。本文阐述了职业病危害事故风险分析的目的及意义,,1　风险是某一不幸事件在一个特定的时段或环境中产生我们所不希望的后果的可能性,也即某种事故发生的概率[1]。通常风险(F)是事故发生可能性和它们后果的函数。

即F=f(P,C)

式中:P为事件发生的概率;C为事件发生带来的损失。

风险分析是风险管理的重要部分,风险分析主要包括3部分:(1)风险辨识;(2)概率评价与后果评价;(3)评价风险,包括个人风险和社会风险的计算。风险管理过程及风险分析的一般程序见图1。

2　职业病危害事故风险分析的内容及方法211　风险识别

职业病危害事故风险分析需要从工程分析开始,通常运用一些定性分析的方法,系统的识别建设项目中可能产生事故的各种风险因素,并对可能导致的后果及对应的概率进行初步的认识和判定。

212　概率评价与后果评价

21211　风险概率评价　风险概率评价是研究造成职业病危害

图1　风险管理的过程

-3

故发生概率较低,在10数量级;大型(2000～10000kg)泄漏事故发生概率较小,在10-4数量级[2]。

2121112　急性中毒死亡概率:泄漏事故发生后,有毒物质导

事故发生的概率和事故的发生而引起急性中毒死亡的概率。前者如各种泄漏事故发生的概率,后者如毒气泄漏急性中毒致死的概率等。

2121111　职业病危害事故发生概率:工业上,有毒物质在使

致人员伤害的概率符合正态分布[2],表示为

2-5

)duP=exp(-2(2π)1/2-∞

式中:P为概率;u为积分变量。

用、生产、运输及储存中的泄漏事故概率虽然没有具体数值,但专业人士认为呈现如下规律,小型(10～100kg)泄漏事故发生概率较大,在10-2数量级;中型(100～2000kg)

泄漏事

概率变量(Y)与人接触毒物浓度及接触时间的关系如下:

Y=A+Bln(cnt)

式中:Y———符合高斯正态分布的随机变量,其均值为5,偏

　　收稿日期:2006-06-08;修回日期:2007-05-08

),女,副主任医师,研究方向为职作者简介:黄德寅(1962—

业卫生与职业病控制。

差为1;A,B,n———取决于毒物性质的常数,对不同的毒物有不同的取值;c———接触毒物的浓度,ppm;t———接触毒物

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的时间,min。

上式概率变量Y与中毒死亡概率P有直接关系,二者可以通过查表互相换算。

21212　风险后果评价　风险后果评价包括急性中毒伤害范围

m;v———重气云羽的轴向蔓延速度,m/s。

由于重气云羽横截面上危险物质通量守恒,得重气云羽中有毒物质浓度的计算公式:

C=b0h0C0/(bh)

确定准则(即毒性评价指标)和毒性物质扩散的浓度分布两个方面。

2121211　中毒伤害范围的确定准则———毒性评价指标:突发

盒子模型用于分析有毒气体近地面瞬间泄漏形成的重气云团在空中的扩散过程[2]。

在盒子模型的扩散过程中,重气径向扩散半径与时间的关系即任意时刻重气云团的半径计算公式为:

r=r0+2t

2

2

2

性灾害性有毒气体中毒事件发生后,暴露在有毒气体浓度下中毒死亡是最关心的事故后果,故使用扩散模型确定泄漏毒气影响区域,对生命和健康有立即危险的浓度是最重要的毒性评价指标。根据扩散计算的浓度和范围以及暴露人数,应用毒性指标可以计算急性中毒死亡的人数。

我国没有制定统一的毒性评价指标,目前主要以毒理学数据对人类和动物致命的最低浓度(LC10)为基础划分中毒等级。当化学物质的LC10这一项数据缺乏时,用LC50的十分之一作为对LC10的估计。

国外目前广泛使用的标准即美国应急计划指南(中采用的毒性指标

[1]

(ρρ)ρa

式中:r———t时刻重气云团的半径,m;r0———重气云团的初始半径,m;ρ——重气云团的初始密度,kg/m3;ρ——空气0—a—的密度,kg/3;V0———,m3;t———泄漏,。

,因此,在重气云团扩:

3

C(kg/m)

/3

=C0(x/V10)

。

-115

2121212　212121211　:213　职业病危害事故风险定量分析

按照风险的主体可分为:个人风险和社会风险。个人风险指的是单位时期内工业危险源外围上某一点一个未采取任何保护措施的个体因危险源发生事故而导致其死亡的概率。平均个人风险等于所有引起死亡伤害的概率的和,即,平均个人风险=∑fiNi/PT

i=1n

模型的选择,续泄漏2种,二者都是实际泄漏源的理想化。1987年Britter和

McQuaid通过实验数据的分析提出瞬间泄漏和连续泄漏判断准

则[2]:VT0/x≥215为连续泄漏,VT0/x≤016为瞬间泄漏;式中V为环境风速(m/s),T0为泄漏持续时间(s),x为观察者离开泄漏源的距离(m)。

212121212　扩散浓度分析:根据气云密度与空气密度的相对

式中:n———事故后果情况数;fi———事故后果情况I发生的频率;Ni———事故后果情况i的伤亡数;I———事件后果计数;

PT———所关心的总的人口数

[3]

大小,将气云分成重气云、中性气云和轻气云3类,轻气云和中性气云统称为非重气云。

高斯模型用来描述危险物质泄漏形成的非重气云扩散行为,或描述重气云在重力作用消失后的远场扩散行为用下面的公式计算。

瞬时泄漏时:

Cx,y,z,t=

[2]

社会风险指的是单位时期内工业危险源发生的所有事故中死亡人数等于N或大于N的事故发生的概率。

社会风险的计算:

F(N)=∑P[rn(i)],其中rn(i)

。根

据高斯模型,泄漏源下风向某点(x,y,z)在t时刻的浓度

≥N;表示对所有事

故中死亡人数≥N的事故求概率总和[3]。

3　实例风险分析

-2

σz

(2π)3/2σσxσyz+2

2

-

2

σx

2

+

2

2σy

311　建设项目风险识别

位于天津地区的某新建溴素生产企业系资源性项目,为靠近原料卤水厂址选择在天津某制盐场2个蒸发池之间,北邻三段一排蒸发池和滩区内大港油田柏油路,距离市区30

km,距离现有提溴厂7km,厂区面积为187m×112m。该项

σz

2

+

连续泄漏时:

++Cx,y,z,t222

σσ2σyzz

平板模型适用于分析有毒气体近地面连续泄漏形成的重

=πσσyzu

2

2

目拟建成与现有提溴厂并存的溴素车间,扩建后全厂拟定员

42人,生产操作工人32人,管理人员10人。在制溴生产过程

气云羽在空中的扩散过程[2]。

在平板模型的扩散过程中,重气云羽横截面半宽随下风向距离x的变化由下式确定:

ρa

式中:b———重气云羽的横风向半宽,m;b0———泄漏源点重

vb0

b=b1+

2

3

中需要使用液氯作为生产辅料,用量为2600t/年,在厂区设

8×1000kg的液氯钢瓶储存罩棚,生产过程中液氯气化装置

存在氯气泄漏的危险。

312　风险后果分析

31211　液氯泄漏扩散范围　由于液氯的泄漏事故方式、原因

gh(ρ-ρ)

及储存量等都具有不确定性,现选择一只液氯钢瓶10～1000

kg的几种泄漏量进行计算。由于液氯是高毒类物质,溴素生

气云羽的横风向半宽,m;h0———泄漏源点重气云羽的高度,

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产工艺过程制定相应的安全管理措施,并设置自动控制系统,具备自动报警、紧急制动和防止误操作的功能,所以当发生泄漏事故时,完全可以在10min内发现并采取相应的应急措施,所以对于液氯泄漏事故选择重气瞬间泄漏扩散模型[4]。计算结果见表1。

表1　液氯泄漏扩散致死范围计算

泄漏量(kg)

1020501005001000

根据表3得到拟建工厂F2N曲线图,由此可以看出拟建工厂的社会风险大于荷兰而低于丹麦的标准。见图2。

致死范围(m)

179191226178308109388152666144841131

3

图2　拟建溴素生产企业F2N曲线图

313　案例风险分析结论

拟建溴素生产企业有毒气体泄漏及扩散的个人风险值为

215×10-5,10-5上限;社会风险

　　注:氯气对人危险浓度为300mg/m。

31212　液氯泄漏风险概率的确定　急性中毒死亡概率通过计

[5,10

算概率变量Y,经查表换算,见表2。

表2　液氯泄漏扩散风险

事件

10kg液氯泄漏20kg液氯泄漏50kg液氯泄漏100kg液氯泄漏500kg液氯泄漏1000kg液氯泄漏

事故概率

10-210-10-210-510

-5

死亡概率

210-3-3215×10-3215×10-3215×10-3215×10

-3

)

4611172123

kg;20kg液氯泄漏蒸

气云会扩散至厂区运输公路线,工厂发生泄漏也会直接影响到道路运输以及人员的生命安全。

4　讨论

职业病危害风险分为职业暴露风险与事故风险2种。目前职业病危害预评价中通常考虑的是职业暴露引起的风险,是对建设项目正常生产可能产生的职业病危害及其对工作场所和劳动者健康的影响作出评价,其影响是相对缓慢的、长期的,后果相对确定,影响程度也相对较易度量。而职业病危害事故风险分析是对事故出现的概率及其后果进行预测及评价,主要分析职业病危害评价中不确定性的问题。因此,把风险分析作为职业病危害预评价的方法是非常必要的,可以提高职业病危害预评价的质量和技术水平。

通过风险分析推断职业病危害事故产生的后果及发生的概率,企业并按照可接受风险水平采取必要的防范与应急救援措施,可使风险降低到可接受水平,将有利于建设项目全过程风险管理,提高应急救援的能力。可见风险分析也是预防、控制和消除职业病危害,保护劳动者健康安全,促进经济发展的需要。参考文献:

[1]宇德明.易燃、易爆、有毒危险品储运过程定量风险评价[M].

31213　液氯泄漏风险后果的确定　事故后果是根据该建设项

目的地理位置及周边环境所确定的。拟建工厂选址在天津某制盐场2个蒸发池之间,在事故影响范围之内的只有厂区内作业人员及管理人员。作业人员32人,分4组轮流值班,则厂区内以白班时间人数计为18人。

事故影响范围大于300m时,则还要考虑事故对厂区周围的影响。现场职业卫生调查发现,通往厂区的道路车辆主要运输原料及产品,可以假定人数为5人。

31214　风险定量评价

3121411　个人风险:根据前面假设,建成的厂区内有42人,

再加上通往厂区道路可能路过的人,我们将暴露在工厂带来的风险中的总人数PT近似取为47人。

个人风险=213×10-5。该值接近英国(HSE)和荷兰的个人风险10-5上限。

3121412　社会风险:对表2中的概率进行累积求和,结果见

中国铁道出版社,2000:14254.

[2]CenterforChemicalProcessSafetyoftheAmericanInstituteofChemicalEn2

gineers.GuidelinesforUseofVaporCloudDispersionModels[M].Ameri2canInstituteofChemicalEngineers,NewYork,1996.

[3]CenterChemicalProcessSafetyoftheAmericanInstituteofChemicalEngi2

neers.GuidelinesforChemicalTransportationRiskAnalysis[M].Ameri2

表3。

表3　液氯扩散社会风险

伤亡人数

≥5

累计频率

荷兰标准丹麦标准

01400×1041000×10

-4-4

≥10

11000×10-5-4

≥15

41440×10

-6-5

≥20

51100×10-621500×10-6-5

canInstituteofChemicalEngineers,NewYork,1995.

[4]Nishapati,Mark.Acceptabilityandapplicabilityofquantifiedriskassess2

mentinthenextmillennium.ProceedingsoftheInternationalConferenceonOffshoreMechanicsandArcticEngineering2OMAE[C].1998,9821431.[5]丁厚成,万成略.风险评价标准值初探[J].工业安全与环保,

2004,30(10):45247.

81160×10-551610×10-531060×10-5

　　注:荷兰和丹麦标准分别依据各自采用的社会风险最低可接受风险水平。