化學事故中的典型泄漏物質篩選方法研究

摘要：化學偵檢是化學事故應急救援的關鍵環節，是化學事故科學處置的前提條件。傅立葉變換紅外光譜技術（FTIR）具有響應速度快、偵檢范圍廣以及遠距離遙測的優點，在化學偵檢中的應用前景逐漸得到人們的關注。為了便于開展FTIR化學偵檢研究與應用，需要篩選出特定的危險化學品種類。本文使用案例統計、問卷調查和專家會議等方法，依據事故發生率高、危險性大的特點，最終確定了氨氣、液化石油氣、液化天然氣、笨等物質為典型的危險化學品，需要優先建立紅外光譜。

關鍵詞：應急救援；危險化學品；化學事故；泄漏；篩選

危險化學品是具有易燃、易爆、有毒、有害及腐蝕特性的化學品，能夠對人員、設施、環境造成傷害或損傷。隨著化學工業的發展，危險化學品的種類越來越多，規模越來越大，危險特性越來越復雜。危險化學品在生產、使用、儲存、運輸等活動中，對人民的生命財產和生存環境構成了嚴重的威脅。這些物質一旦泄漏，將會產生化學事故，導致人員傷亡、財產損失，甚至破壞環境。近年來，化學事故已經引起人們的高度重視，尤其是2015年的天津“8·12”特別重大火災爆炸事故以后，更是引起國內外的廣泛關注。

在化學事故救援中，首先需要確定泄漏物質的種類和分布范圍，然后才能正確地進行處置。近年來，由于傅立葉變換紅外光譜技術（FTIR）具有靈敏度高，能夠同時監測多種物質和遠距離遙測的優點，在環境監測、化學偵檢等方面得到應用。在FTIR偵檢泄漏危險化學品時，需要建立物質的紅外光譜數據庫。危險化學品紅外光譜的測量和光譜數據庫的建立是FTIR偵檢的基礎。

危險化學品種類繁多，目前世界上已知的化學品有1000多萬種，在市場上流通化學品的就有8萬種之多。在這些化學品中，85%以上屬于危險化學品。我國的危險化學品也非常多，其中列入國家標準《危險貨物品名表》（GBl2268-2012）中的危險貨物就有近3500種；2015年國家頒布的《危險化學品名錄（2015版）》中確定了2800余種種危險化學品。

對這些種類繁多的危險化學品，都進行紅外光譜數據測量，所花費的時間和經費將相當大，有時也是不可能的。因此需要從這些種類繁多的危險化學品中，使用一定的方法，篩選出典型的危險化學品物質，建立典型的危險化學品紅外光譜數據，逐步開展FTIR偵檢的研究和應用工作，以便建立起FTIR偵檢系統。

一、篩選原則

危險化學品的篩選在FTIR偵檢中是建立紅外光譜數據庫的基礎性工作。在篩選典型危險化學品時，需要符合代表性、實用性和準確性3個原則，以保障FTIR偵檢系統在事故處置中能有效地發揮作用。

1.代表性

危險化學品種類繁多，需要建立光譜數據庫的物質也就比較多。但是在FTIR偵檢中，紅外光譜的數據庫數目不是越多越好。這主要涉及兩個原因：一是若危險化學品種類篩選得太多，則需要測量紅外光譜的工作量太大；二是在實際的偵檢中，若數據庫的數目過大，計算機通過比對確定事故現場泄漏物質的時間也將較長。因此，篩選的危險化學品種類不能太多。為了使得FTIR能夠盡可能多地應用于事故現場，篩選所得的危險化學品應該具有廣泛的代表性，能夠基本涵蓋應急救援過程中所涉及到的危險化學品。

2.實用性

數據庫中的危險化學品種類也不能太少，否則有些關鍵的危險化學品沒有入庫，對于這些物質的泄漏事故現場，FTRI在偵檢中就無法進行比對，得不到偵檢的目的。因此所篩選的危險化學品要與實際中可能發生的事故之間有一定的相關性，以確保紅外光譜數據庫具有較強的實用性。實用性還要求在當前的實驗條件下能夠獲得其紅外光譜數據，以滿足化學事故現場偵檢的需要。

3.準確性

在篩選時要涉及到統計數據，這些數據必須來源可靠，必須是對真實發生的化學事故總結。因此所選用案例數據必須是權威的數據，必須是真實發生的事故案例。

二、篩選方法與步驟

1.篩選方法

危險化學品種類多，危險性質差異大，需要篩選出危險性大、事故發生頻率高的危險化學品，可作為FTIR偵檢的基礎數據，縮小事故現場偵檢的范圍。同時為了滿足篩選的原則，本文選用案例統計法、問卷調查法和專家會議法來篩選危險化學品種類。

（1）案例統計法

主要是通過直接搜集案例，從消防年鑒、化學事故處置報告、公開出版的案例集等各種文獻中獲取案例數據，分析泄漏的物質，從中挖掘出危險化學品在事故中出現的頻次。

（2）問卷調查法

為了提高案例統計法篩選數據的可靠性，根據案例統計結果擬好調查問卷表，并發放和分析調查問卷，得到更實用的數據。調查問卷的發放對象應是從事化學事故應急救援工作的一線專家和科研院所的學者。

（3）專家會議法

整理案例統計和問卷調查結果，邀請專家，對篩選結果進行評價，并提出篩選意見。

2.篩選步驟

按照由大到小、由淺入深的方式，逐步篩選出典型的危險化學品，具體實施步驟如下：

第1步：初步確定物質種類。通過查閱《危險化學品名錄匯編》《危險貨物品名表》和《中國消防手冊》等文獻，依據危險化學品的危險性，確定入選的危險化學品種類。

第2步：案例統計與分析。以所收集的141例化學事故案例為基礎，對危險化學品的種類和數量進行統計，得到每種危險化學品發生事故的次數，并按發生事故的次數進行排序。

第3步：初步篩選結果。結合前兩步所得數據，綜合處理，初步篩選出典型的危險化學品氣體。

第4步：問卷調查與分析。向化學事故應急處置專家和科研院所學者發放調查問卷，對初步篩選的危險化學品進行再篩選，確定出事故發生率高、偵檢難度大的危險化學品種類。

第5步：確定最終篩選結果。邀請專家，對篩選的結果進行評價。綜合匯總專家意見，得出最終的篩選結果，即典型的危險化學品，并整理搜集物質的理化性質、危險特性以及滅火、救援、防護措施等基礎數據。

三、數據統計與分析

1.數據來源

（1）危險化學品種類的確定

確定典型的危險化學品，主要依據有3個，一是《危化品安全管理條例》（2011版）、國家標準《化學品分類和危險性公示通則》（GB13690-2009）以及《首批重點監管的危險化學品目錄》和《第二批重點監管危險化學品名錄》，二是化工園區涉及到的危險化學品，三是危險化學品在燃燒分解時產生的危險化學品。

（2）事故案例的來源

事故案例為1980年至2017年國內發生的重大化學事故，共計141例。其中選自《化學事故案例》的有27例，選自《國內外危化品典型事故案例分析》的有39例，選自《中國消防年鑒》（2009-2012）的有13例，選自《突發環境污染事故應急監測案例》的有30例，選自《中外搶險救援典型戰例精選》的有5例，選自2013～2017“公安消防部隊滅火搶險救援戰例研討班資料匯編”的有27例。

統計的141例案例主要為危險化學品氣體泄漏事故案例，以及揮發性強、危險特性高的危險化學品液體泄漏事故案例。

2.物質初選

按照《危化品安全管理條例》（2011版）和國家標準《化學品分類和危險性公示通則》（GB13690-2009），危險化學品按其主要危險特性分為理化危險、健康危險以及環境危害三大類。在這些物質中，有的是有毒有害物質，有的是易燃易爆化學品。常見的有液化石油氣、汽油和原油以及氯、氨、一氧化碳、光氣、硫化氫、二氧化硫、氰化氫、氯化氫、氮氧化物、氟化氫、氯乙烯、苯、硫酸二甲脂、甲苯、丙烯腈、甲醛、苯乙烯、溴甲烷、二硫化碳等。

另外，化工園區主要產業類型有石油化工、精細化工、生物化工等，涉及到的危險化學品主要有二氧化硫、硫化氫、氨氣、氮化物以及乙烯、苯、甲苯和甲硫醇、二硫化碳等。

還有，危險化學品在燃燒分解時也能夠產生對人體有危害的有毒氣體，如氯氣、氨氣、一氧化碳、硫化氫、氫氰酸等10余種。

依據這種方法，從化學事故偵檢工作需要出發，初步確定危化品氣體或者易揮發液體60種，如液化石油氣、天然氣、汽油、氯氣、氨氣、一氧化碳、硫化氫等。

3.案例統計

以入選的60種危險化學品為基礎，對搜集的141例化學事故案例分類整理，按照危險物質發生事故的次數統計處理，并按降序排列，得到危險化學品發生事故案例次數統計情況。

根據此步，確定初步篩選的危險化學品有30種，見表1。

4.問卷調查

在案例分析的基礎上，對事故案例中的30種危險化學品，重新編排，制作調查問卷。主要是調查該危險化學品是否是容易泄漏的危險化學品，以及在化學事故現場需要偵檢的重要性（重要、一般還是不重要）。我們在長期從事化學事故搶險救援工作的一線專家和科研院所的學者間發放調查問卷100份，收回100份，回收率為100%。有效問卷為100份，有效率為100%。

對調查問卷的分析，主要包括下列3步：

第1步，統計危險化學品種類。為了彌補我們初步篩選的不準確性，在調查問卷中，我們還建議調查對象根據自己的經驗，給出我們在統計中遺漏的、也是容易泄漏的危險化學品。通過統計，我們得到了專家認可的30種危險化學品。

第2步，統計危險化學品的“常見”程度。對收回的100份調查問卷分類整理，統計出調查對象認為每種危險化學品在化學事故中打鉤“常見”一欄的專家總數，再除以總的調查對象數，即可以得到該危險化學品是否為“常見”。例如，百分之百的專家認為氨氣是常見的危險化學品。從事故案例分析，也可以知道，氨氣泄漏事故發生的可能性以及人員傷亡的比例都較高。

第3步，統計危險化學品在偵檢中的重要程度。計算方法和第1步的統計方法基本相同，不同的是偵檢重要性按重要、一般和不重要3類分別統計計算，這樣就得出專家認為每種危險化學品偵檢重要程度的比例。例如，對于氨氣，100%的專家都選擇了“重要”一欄，即專家認為在事故處置過程中對氨氣的偵檢是非常重要的。

按照同樣的方法，對其余的危險化學品進行統計分析，統計結果見表2。

5.篩選結果

對于篩選的30種危險化學品，邀請專家，請專家對篩選結果進行評價。專家根據自身的經驗和事故發生率高以及偵檢的重要性等原則，綜合分析比對案例統計結果和調查問卷結果，最終確定氯、液化天然氣、汽油、液氨、液化石油氣、苯等20種典型的危險化學品為篩選對象，具體情況見表3。

四、結語

通過案例統計資料、調查問卷和專家會議等方法，根據偵檢的重要性，綜合分析，最終確定20種典型的危險化學品為篩選對象。這20種危險化學品基本上是事故發生頻率和危險性較大的，其中液氨、液化天然氣、液化石油氣和汽油等泄漏事故發生較為頻繁，氯氣、苯等泄漏事故危險性較大。這些物質的紅外光譜能夠為化學事故FTRI偵檢提供基礎數據，確保偵檢具有針對性。

另外，在這20種物質中，由于氯氣是雙原子對稱分子，屬于非極性分子，沒有紅外特征光譜，需要用特殊的方法來偵檢。在實踐中，可以依據泄漏氣體的顏色、氣味以及動植物等中毒狀況以及特種設備來分析。

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