石油石化裝置突發環境風險等級評估方法研究*

謝 諺，楊洋洋，王昕喆，周志國，閆 茜，段安琪

(1.中國石化青島安全工程研究院，山東青島 266071 2.中國石化銷售有限公司華南分公司，廣東廣州 510000)

在過去的幾十年里，石油石化行業的一些突發環境事件造成了嚴重的后果。如2010年4月的美國墨西哥灣漏油事件，是美國歷史上“最嚴重的一次”漏油事故，超過160 km的海岸受到泄漏原油的污染，墨西哥灣沿岸生態環境遭遇“滅頂之災”。2005年吉化公司雙苯廠爆炸，污染物隨消防污水通過雨水系統排入松花江，對江水及流域生態環境造成嚴重污染，影響哈爾濱等城市用水，并引發俄羅斯政府關注。針對石油石化行業生產和管理特點，開展環境風險評估方法研究，有利于預防污染事件、減少生態破壞，為企業管理人員實施風險管控提供技術支撐。

本文從環境風險評估構架、環境風險源特點、風險防控手段與措施、環境受體情況等方面研究出發，探討石油石化裝置環境風險評估方法，并給出風險管控的思路和建議。

1 環境風險評估方法概述

1.1 歐美的做法

環境風險指發生突發環境事件的可能性及可能造成的危害程度。環境風險源指可能對環境產生危害的源頭，其存在是環境風險事件發生的先決條件[1]。歐美等發達國家環境風險管理研究開展較早，已形成較完善的環境風險管理法律、法規及標準，對作為風險管理核心部分的風險評估研究較多。美國環境保護局(EPA)頒布的《化學品事故防范法規》，要求生產、使用、存貯特定種類物質并超過臨界量標準的企業必須提交并實施風險管理計劃，且企業需依據風險分析、辨識情況，選擇合適的模型對風險源導致事故發生的可能性和嚴重程度進行定性和定量評價，并基于風險源可能導致的事故后果對企業風險按3個等級劃分。評估流程具體如圖1所示[2]。

圖1 風險水平等級劃分流程

歐盟主要以《Seveso Ⅱ》(96/82/EC)和《Seveso Ⅲ》(2003/105/EC)為基礎對企業重大事故進行管理[3]。指令中的風險評估方法主要包括兩方面的內容：一是甄別企業主要風險并制定相應的防治措施，包括：建立企業外部風險因素清單(例如企業周邊的學校、水廠、公共設施等外部影響因素)防止企業事故發生后引起周邊次生災害的發生；建立企業內部風險因素清單，包括工業生產過程、設備、工業原料、主要產物、工業廢棄物等；采用經驗和模型結合的方法對企業風險進行定量表征，常用模型包括HAZOP、FMEA/FMECA、What-if等；對企業信息進行歷史比對。二是進行安全分析，包括：可能性分析，一般分析危害發生的前提條件、故障樹分析；企業主要事故分析，對可能發生的主要事故進行場景描述并進行計算機模擬；制定應急預案。

1.2 國內的情況

我國的風險評價研究起步于20世紀90年代，早期主要以介紹和應用國外的研究成果為主。國家安監總局在GB18218《危險化學品重大危險源辨識》中，基于涉及危險化學品數量及其臨界量關系，規定了危險化學品重大危險源評估方法，但未考慮外界環境因素。2011年發布的《危險化學品重大危險源分級方法(國家安全生產監督管理總局令 第40號)》，在考慮廠外暴露人員等因素基礎上又將重大危險源進一步評估為4個等級，但仍未充分考慮可能對廠外河流、湖泊等環境風險受體的影響。

胡二邦等[4]在研究國外方法基礎上，認為石油工業的環境風險評價，包括風險識別、風險分析、后果計算、風險評價、風險管理和防范措施及應急計劃等內容。我國當前研究多從企業生產工藝和受體特征識別企業環境風險[5-11]，如從突發性環境風險和選址敏感性等方面入手選取了石化企業環境風險分級評價指標，從物料和工藝兩方面的危險性評價了企業環境風險[12]，也有研究從化學物質風險防范入手評估企業環境風險等[13]。

2004年國家環境保護部發布HJ/T169《建設項目環境風險評價技術導則》，2018年生態環境部(原環境保護部)對標準進行了修訂。標準通過定性(類比、加權等)、定量(指數法、概率法、事故樹法)等方法確定最大可信事故及其概率，借助于大氣、水體等計算模型預測事故影響范圍及程度，為建設項目可能發生的突發性事故的環境風險評價提供了技術依據。該標準的評估對象為建設項目，利用的技術方法專業、復雜，不適用于企業管理人員對在役生產設施的風險評估和管理。

2014年，國家環境保護部發布了《企業突發環境事件風險評估指南》，2018年該指南經修訂作為標準HJ941-2018《企業突發環境事件風險分級方法》頒布實施。標準運用環境風險物質數量與其臨界量的比值(Q)、生產工藝過程與環境風險控制水平(M)和環境風險受體敏感程度(E)，分別評估企業突發大氣環境事件風險和突發水環境事件風險。該標準的評估對象為可能發生突發環境事件的企業，利用生產管理中的指標矩陣進行風險評估分級，有利于企業開展在役生產設施的風險評估和管理。但該標準在指導石油石化企業開展裝置級別的風險評估時存在以下問題：①由于企業生產規模大、原料和產品易燃易爆，生產工藝復雜，評估結果為重大的比例超過90%，不利于企業進一步開展風險管控；②標準適用于企業的環境風險評估，在參照其進行裝置級別的風險控制水平評價和受體識別時范圍過于寬泛，導致各裝置的區分度低；③標準不適用于石油天然氣長輸管道、城鎮燃氣管道，對石油天然氣開采設施、加油(氣)站及港口、碼頭等設施的適用性不強；④石油石化行業突發環境風險絕大多數同時涉及大氣和水環境，針對裝置分別開展大氣和水風險評估，意義不顯著但工作量增大。

2 石油石化裝置環境風險評估構架

參考美國EPA和歐盟Seveso指令對環境風險的管理和評估的思路，結合國家對已建成投產或處于試生產階段企業的突發環境事件評估方法，建立針對石油石化行業裝置的環境風險評估構架。

由于石油石化行業涉及油氣開采、運輸、煉制、銷售等一系列生產經營過程，各類型裝置(設施)的環境風險物質種類數量特征、建設(管理)標準和方式、環境受體連通方式存在差別，因此評估時宜先就環境風險源類型進行分類識別。根據石油石化行業不同類型生產經營裝置(設施)的特點，將石油石化裝置環境風險源劃分為陸上油氣田井場、海(水)上油氣田系統、油氣田站場、裝置及儲運設施、加油加氣站、陸域管道、海底管道、碼頭8個類型。在確定評估對象和范圍的基礎上，利用層次分析法對環境風險源環境風險物質情況、裝置風險管控水平和環境風險受體情況進行矩陣評估，確定裝置環境風險源等級，進而制定風險管理計劃。評估構架見圖2。

圖2 石油石化裝置環境風險評估構架

3 環境風險源類型特點與物質風險評估

8個類型的環境風險源的評估單元劃分方法和環境物質風險評估方法各不相同，但評估思路一致，即依據風險源的物質種類和物質量，將代表環境物質風險的Q或R值分為3～4個等級。環境物質風險級別劃分的量化指標，通過對同一類型環境風險源的生產規模和所涉及的環境風險物質量統計確定。

陸上油氣田井場往往較為集中，周圍環境敏感受體相同的獨立的油(氣)井場、井組、井群、油基泥漿(巖屑)設施可定為一個獨立的環境風險源。開采過程中主要涉及的環境風險物質為油類物質的混合物，井場采出液、油基泥漿(巖屑)按照絕對物質存量納入環境物質風險評估Q，由于物質存量小，等級劃分按照10，50 t分為3個等級。

海(水)上油氣田系統包括海上油氣開發的中心平臺、井組平臺、單井平臺，灘海陸岸油氣開發的井臺，和水上油氣開發的井臺，以平臺(井臺)作為一個環境風險源。海(水)上油氣田系統涉及的環境風險物質與陸上類似，以絕對物質量作為環境物質風險評估指標Q，等級劃分按照10，100，500 t分為4個等級。

油氣田站場指聯合站、接轉站、污水站、集氣站等生產設施，評估時應以相對獨立的一個(套)裝置或設施作為一個環境風險源，如原油處理單元、原油罐區、高濃度有機廢液處理儲存設施、高礦化度污水罐區、天然氣(伴生氣)處理單元、輕烴處理單元、采油氣污水處理單元等。由于環境風險物質種類多，引入臨界值的概念評估環境物質風險R，臨界值取值主要參照HJ941-2018《企業突發環境事件風險分級方法》。

裝置及儲運設施包括油氣田企業成品原油庫、天然氣凈化廠，煉油、化工企業裝置、設施，管道儲運及銷售企業站場，煉油、化工、銷售、管道儲運各類油品、化學品、高濃度污水集中儲存設施等。評估對象盡量選取獨立的一個(套)裝置、罐組或中間站場作為一個單元。裝置由于涉及的環境風險物質復雜，利用物質量與臨界量比值的和代表環境物質風險R。罐組由于規模大且同時發生事故的概率低，選取物質量與臨界量比值最大的罐代表罐組環境物質風險R，指標的選擇使裝置和罐組的環境物質風險R之間具備了比較的可能。

加油加氣站類型以一個加油(氣)站作為一個環境風險源，陸上加油(氣)站和水上加油站的環境風險物質評估方法不同。陸上加油(氣)站可直接參照GB 50156-2012《汽車加油加氣站設計與施工規范》，利用絕對物質量確定環境物質風險Q；水上加油站則考慮最大油艙容量，以絕對量50，100 t將環境物質風險Q劃分為3個等級。

陸域管道指油氣長輸管道、油氣田集輸管道，以及煉油、化工企業廠際管道，評估時以相鄰兩個切斷閥之間的管道作為一個環境風險源。油品輸送管道以物質絕對量100，1 000，10 000 t將環境物質風險Q劃分為4個等級，天然氣及化學品輸送管道利用物質量與臨界量比值代表環境物質風險R，物質量以管道中物質存量和管線截斷之前的輸送量的加和計算。

海底管道主要運輸油類物質，包括海上平臺與陸岸聯通的集輸管道和原油等原料類油品的海底輸送管道，其評估單元確定為具有截斷功能設備之間的管段，環境物質風險Q以10，100，500 t油類物質絕對量劃分為4個等級。

碼頭類型以相對獨立的泊位(躉船)作為一個風險源，包含泊位至最近一處截斷閥之間的裝卸管線。在評估環境物質風險時，將油品裝卸碼頭和化學品裝卸碼頭進行區分，油品碼頭以物質最大可能泄漏量Q評估，化學品碼頭則利用物質最大可能泄漏量與臨界量比值R評估。最大可能泄漏量的確定以輸送管道中物質存量和管線截斷之前的輸送量的加和計算。

4 環境風險防控水平

在環境風險物質存在量一定的情況下，環境風險防控水平越高，可能對環境受體造成的損害越低。環境風險防控水平將生產工藝、安全及設備質量管理和環境風險防控3方面要素作為一級指標，并根據各類環境風險源的生產工藝、設備特點和管理水平進行二級指標的選用和權重的設置。

考慮到石油化工行業突發環境事故中設備或安全事故次生事故的比例高，環境風險防控水平引入與環境安全直接相關的設備和安全因素作為一級指標。環境風險控制手段是環境風險防控水平的基礎，因此是一級指標的必選項。而生產工藝指標設置，須首先分析風險源的生產特點，對于同一風險源類型中工藝差別低、影響不顯著的，取消生產工藝指標設置，如碼頭、管道類別。一級指標的權重設置，也與風險源類型息息相關，在環境通道上可設置環境風險防控措施的風險源類型，設備和安全的權重可減小，如裝置及儲運設施類型；而直接臨近敏感目標或環境通道難以設置風險防控措施的，設備和安全的權重可以增加，如管道類型、井場和海水上油氣田系統類型。在進行二級指標賦分時，宜明確具體的要求內容，如安全隱患的級別及整改情況、設備的建設標準、檢驗周期及檢驗結果、緊急關斷措施的設置及類型、污染物監測項目、監測設備安裝及使用情況、事故污染物收集處置措施、環境應急管理情況等，判別標準主要借鑒HJ 941-2018《企業突發環境事件風險分級方法》、GB 50156-2012《汽車加油加氣站設計與施工規范》、GB 50160-2008《石油化工企業設計防火標準》、GB 50351-2014《儲罐區防火堤設計規范》、GB 50483-2009《化工建設項目環境保護設計規范》、GB 50737-2011《石油儲備庫設計規范》、GB 50747-2012《石油化工污水處理設計規范》、QSH0729-2018《石化企業水體環境風險防控技術要求》等國家、企業規范文件。

具體評估時，采用評分法對環境風險源的各個指標進行評估匯總，總分100，各項指標分數加和后，按照15，30，50將風險源環境風險控制水平M分為4個等級。

5 環境風險受體的類型及特點

環境風險受體指在突發環境事件中可能受到危害的企業外部人群、具有一定社會價值或生態環境功能的單位或區域等。環境風險受體按照環境風險物質可能影響的環境要素，分別進行敏感性判別。環境風險源正常生產及事故狀況下次生的環境風險物質為氣態并可能僅對大氣環境產生污染的，在判別環境受體敏感性時可不考慮水環境風險受體。環境風險源正常生產及事故狀況下次生的環境風險物質為液態或固態并可能僅對水環境產生污染的，可在判別環境受體敏感性時不考慮大氣環境風險受體。

環境風險受體等級根據敏感性分為3個等級，受體類型主要參照HJ 941-2018《企業突發環境事件風險分級方法》，同時兼顧社會關注度高的受體，如長江非生態功能區、城市景觀水體等。指標設置考慮到裝置(設施)類型與受體連通的方式，和所涉及環境風險物質的擴散特性。如陸上油氣田井場，宜以井場所在匯水區內的水環境受體識別為主，而裝置和儲運設施則關注排水口與水環境受體的位置關系，管道在進行風險受體識別時不僅要考慮穿跨越水體和穿跨越方式，還需考慮管道與其他管道、溝渠的交叉、立面設置情況。在識別大氣環境受體時，一方面考慮受體的重要性和敏感程度，另一方面考慮受體與風險源的遠近關系，對于物質毒性小或揮發性低的裝置(設施)重點識別500 m范圍內受體，對于物質毒性高且擴散性強的裝置(設施)需擴大范圍進行受體識別。

6 環境風險源等級確定

環境風險源等級的確定利用風險矩陣法實現。首先按照環境受體等級情況選擇適用的矩陣表，利用Q/R和M等級情況查詢確定環境風險源的等級，一級表示風險度最高，二級、三級的風險度依次降低。風險受體敏感性高的風險矩陣中，一級占比高于二級、三級，隨著受體敏感性的降低，一級在風險矩陣中的占比逐漸降低，例如裝置及儲運設施類型的風險矩陣表(圖3)。不同類型的環境風險源的風險矩陣表并不完全相同，應急措施有效性低的裝置(設施)類型的風險矩陣中，一級占比相對較高，如海底管道類型、海(水)上油氣田系統類型，而環境風險普遍較低的裝置(設施)類型的風險矩陣中，三級占比較高，如加油加氣站類型。為鼓勵企業提高環境風險水平，環境風險控制水平為M1(即環境風險控制水平最好的情況)時，等級不設置一級環境風險源。

圖3 裝置及儲運設施類型的風險矩陣

7 典型石油石化裝置(設施)評估情況

根據以上研究的石油石化裝置環境風險評估方法，對4×104余個石油石化裝置(設施)的環境風險進行了評估，評估涉及8個環境風險源類型。結果表明，一級環境風險源占比6.6%，二級環境風險源占比14.4%，三級環境風險源占比79.0%。

一級環境風險源中，陸域管道類型占比59.3%，海底管道類型占比11.3%，裝置及儲運設施類型占比10.6%，陸上油氣田井場類型占比8.7%，油氣田站場類型占比6.8%，海(水)上油氣田系統類型占比1.3%，碼頭類型占比1.3%，加油加氣站類型占比0.7%。

8類環境風險源中海底管道的一類源占比最高，為84.6%；其次為海(水)上油氣田系統類型，一類源占比25.3%；碼頭類型一類源占比18.5%；陸域管道類型一類源占比16.6%；陸上油氣田井場類型一類源占比11.5%；裝置及儲運設施類型一類源占比7.3%；油氣田站場類型一類源占比6.9%；加油加氣站類型一類源占比0.1%。

8 結語

隨著社會發展，石油石化項目的環境風險受到社會關注，企業與周圍社會的矛盾日益突出，企業環境風險的管理亟需提高完善。本文研究的石油石化裝置環境風險評估方法依據企業生產經營裝置(設施)特點將環境風險源劃分為8個類型，并分析了各類型環境風險源的物質特征和生產、管理特點，提出環境風險管控的要求及環境風險受體識別的方法，可對企業內的環境風險源進行分類分級評估和管理，明確企業環境風險管理重點和管理措施，有針對性地開展企業環境風險源的識別和監管。