高速公路突發環境事件及其后果分析

楊 磊

（山西省交通環境保護中心站（有限公司），山西 太原 030032）

高速公路作為綜合交通運輸網絡的組成部分，為國民經濟發展提供了重要支撐。截止2018年底，山西省已通車高速公路里程達到5 605 km，全省已打通26個高速出省口[1]，為全面建成小康社會提供了堅實保障。

高速公路往往占地范圍廣，涉及的環境敏感目標多，公路上行駛的危化品車輛多，危化品種類和數量不確定，一旦發生交通事故，造成危化品泄漏或爆炸，將對公路周邊的河流、村莊等產生重大環境影響[2]。因此，本文以山西省某高速公路為例，對可能發生的典型突發環境事件進行了情景分析，對環境風險物質進行了源強和擴散分析，對可能造成的環境風險后果進行了預測，為高速公路的突發環境事件應急預案編制提供參考依據。

1 典型突發環境事件情景分析

高速公路為區域的重要運輸通道，危險化學品的運輸不可避免。通過現場調查，并結合公路沿線環境特點及公路運輸物質的種類以及高速公路事故經驗，原神高速公路運營期的環境風險源主要為危險化學品運輸事故、收費站服務區污水泄漏進入環境等。

1.1 情景一 危化品運輸事故

危化品運輸事故根據事故的嚴重性以及事故造成的環境危害大小可分為重大事故和一般事故，若事故造成重大環境污染或破壞，則為重大事故；造成輕微環境污染和破壞或未造成環境污染和破壞的為一般事故。此類事故可能造成危化品的泄漏或爆炸，如果不采取有效措施加以控制，將對周圍的環境產生不利影響。危險品運輸車輛在隧道、橋梁、路基段發生事故，使運送的固態或液態危險品如農藥、汽油、化工品等泄漏進入周圍環境，造成沿線河流水體和地下水污染，或產生有毒有害氣體對周邊的大氣敏感點造成影響。

1.2 情景二 站區污水處理設備非正常運行

收費站、服務區和停車區污水收集池泄漏導致污水進入周圍環境，造成河流水體和地下水污染。

服務區、停車區和收費站的污水處理設備損壞或污水池坍塌導致污水發生泄漏，污水的環境影響范圍僅限于服務區、停車區和收費站場區內，不會波及外環境。

2 突發環境事件源強分析

高速公路站區不存放和使用危化品，不存在重大危險源。因此本次研究對象重大危險源為通行車輛運輸的危險化學品。鑒于公路危險化學品運輸車輛載重不同，運輸危險化學品種類多樣，且不適用《危險化學品重大危險源辨識》（GB18218—2018）要求，為此按照其物理特性劃分為固體危險化學品（爆炸物、毒性固體、遇水反應固體）、氣體危險化學品（毒性氣體、易燃氣體）和液體危險化學品（毒性液體、易燃液體）。這些危化品一旦泄漏，將對周圍環境風險敏感目標造成影響。

選擇公路上行駛車輛運載的天然氣、汽油、健康危險急性毒性物質3種常見環境風險物質進行源強分析，根據國家關于企業突發環境事件分級的相關規范及管理辦法[3]，3種物質情況詳見表1。

其中天然氣運輸車的Q值最高，為0.98。

表1 主要環境風險物質一覽表

選取高速公路運輸最廣泛的天然氣和液態危化品進行泄漏源強估算[4]。

2.1 天然氣泄漏分析

按照氣體泄漏速率計算公式進行估算，公式如式（1）：

式中：QG為氣體泄漏速度，kg/s；P 為容器壓力，Pa；Cd為氣體泄漏系數；A為裂口面積，m2；M為分子量；R為氣體常數，J（/mol·K）；TG為氣體溫度，K；Y為流出系數。

按照天然氣罐車裂開半徑為3 cm的圓形小孔，其他參數分別為溫度T=20℃，大氣壓力為P0=101.325 kPa，儲罐工作壓力為P=111.325 kPa，天然氣的絕熱指數k=1.36進行計算。

最終求得天然氣QG=0.32 kg/s。

持續時間t=8.7 h（按照最大泄漏速度計算）。

2.2 液態危化品泄漏分析

按照液體泄漏速率計算公式進行估算，公式如式（2）：

式中：QL為液體泄漏速度，kg/s；Cd為液體泄漏系數，本次取0.6；A為裂口面積，m2；P為容器內介質壓力，Pa；P0為環境壓力，Pa；g為重力加速度；h 為裂口之上液位高度，m；ρ為泄漏液體的密度，kg/m3。

按照危化品罐車裂開半徑為3 cm的圓形小孔，其他參數分別為液面高度h=2 m，環境壓力和介質壓力均取101.325 kPa，ρ按照1 m/s進行計算。

最終求得液態危化品QL=3.14 kg/s。

持續時間t=1.77 h（按照最大泄漏速度計算）。

3 釋放環境風險物質的擴散途徑與應急措施、應急物資情況分析

3.1 釋放環境風險物質的擴散途徑

公路涉及的環境風險物質種類多且不確定，按照環境風險物質的形態進行擴散分析見表2。

表2 環境風險物質的擴散途徑

公路易發生的環境風險共分為三類，分別為火災、爆炸和泄漏[5]。

3.1.1 火災

公路行駛的危險化學品運輸車輛（運輸易燃、易爆品）發生交通事故后引起火災，造成人員傷亡和財產損失。

3.1.2 爆炸

公路行駛的危險化學品運輸車輛（運輸易燃、易爆品）發生交通事故后引起爆炸，造成人員傷亡和財產損失。

3.1.3 泄漏

公路行駛的危險化學品運輸車輛發生交通事故后因貯存容器破裂產生泄漏，泄漏物擴散至周圍環境導致環境污染。

3.2 應急措施與應急物資情況分析

3.2.1 應急設施（備）有效性分析

3.2.1.1 橋面徑流收集系統

本高速公路共設跨河橋梁4處，在4處橋梁均設置了橋面徑流水收集系統，對橋面徑流進行全面收集，并在橋頭設置了事故水收集池。保證事故狀態下廢水全部進入收集池，不外排，確保河流不受污染。

3.2.1.2 路基排水

泉域巖溶裸露區路基段內設置2處路基事故水收集池，容積為150 m3。

3.2.1.3 收集池的有效性分析

本項目在跨越河流橋梁下及泉域巖溶裸露區設置的事故水收集池容積為150 m3。橋下建設的事故水收集池采用鋼筋混凝土結構，施工前對地面進行了壓實處理，由養護工區工人定期清理事故水收集池中的積水，保障事故水收集池平常處于清空狀態。收集池的容量按照運輸車輛單車最大載運量20 t計算，考慮消防用水和沖洗清潔用水10 t計算，收集池大小可滿足要求。

3.2.1.4 日常養護措施的有效性分析

本項目由高速公路公司進行養護管理，養護工區位于收費站，養護工區配備了相關設備，包括抽水車。本文建議建設單位建立橋面徑流收集系統和事故水收集池日常巡查和維護制度，派專人對該系統進行日常檢查和維護（包括定期和非定期——下雨后），并購買便攜式抽水泵，使用抽水車及便攜式抽水泵及時將事故水收集池中的存水抽取，并妥善處置，確保事故水收集池日常處于清空狀態。嚴禁將事故水收集池中的水外排至水環境敏感區中。

3.2.1.5 事故狀態下應急救援

建設單位在各個站區儲備了環境應急物資，主要包括砂子、石灰、堵塞橋梁泄水孔材料、滅火器、應急車輛和施工機械等，一旦有運輸危險化學品的車輛發生事故，事故處理部門可及時到達事故現場處理事故，對事故現場采取應急措施。

3.2.2 應急物資有效性分析

3.2.2.1 時間保障

運營單位在沿線的服務和管理設施均儲備了足夠數量的應急物資，應急物資儲備于沿線各收費站、服務區和停車區中。

應急物資儲備點最大距離間隔為21.6 km，即事故發生地與最近物資儲備點的最遠距離為11 km，按照車輛在公路以60 km/h行駛，一旦發生事故，應急物資運輸車輛可在15 min內到達事故現場，保證第一時間進行救援。

3.2.2.2 物資保障

高速公路運營管理單位應依據現有資源的評估結果，在相應站區儲存滿足危險化學品事故發生后所需的應急物資。

4 突發環境事件危害后果分析

4.1 汽油、柴油泄漏

4.1.1 泄漏原因

根據前述物質泄漏風險識別結果，汽油、柴油泄漏大致分為兩個方面的原因：

a）車輛發生交通事故導致汽油、柴油泄漏，表現為點狀區域短時間影響。

b）車輛貯存容器破裂造成的泄漏，表現為線狀擴散。

4.1.2 風險分析

a）汽油、柴油為易燃易爆品，極易發生爆炸、火災、產生次生環境風險。

b）汽油為易揮發物質，汽油揮發產生的汽油蒸汽導致大氣中的非甲烷總烴超標，造成大氣環境污染。

c）汽油柴油泄漏進入水體，導致水體中的石油類物質超標，造成水環境污染。

d）汽油柴油泄漏進入土壤，對土壤造成污染，使土壤失去原有生態功能，甚至可能透過土壤進入地下水，對人類的飲用水造成風險。

4.2 固體危險化學品

4.2.1 泄漏原因

根據前述物質泄漏風險識別結果，固體危險化學品泄漏大致分為兩個方面的原因：

a）車輛發生交通事故導致危險化學品泄漏，表現為固體危險化學品點狀大量集中特點。

b）車輛貯存容器破裂造成的泄漏，表現為固體危險化學品線狀微量散落特點。

4.2.2 風險分析

固體危險化學品分為爆炸物、毒性固體、遇水反應固體三類，會出現兩類環境風險，即遇水化學反應生成氣體進入大氣或者溶解于液體進入水體、土壤對環境造成污染。

4.3 液體危險化學品

4.3.1 泄漏原因

根據前述物質泄漏風險識別結果，液體危險化學品泄漏大致分為兩個方面的原因：

a）車輛發生交通事故導致危險化學品泄漏，表現為液體危險化學品點狀大量集中特點。

b）車輛貯存容器破裂造成的泄漏，表現為液體危險化學品線狀微量散落特點。

4.3.2 風險分析

液體危險化學品分為毒性液體、易燃液體兩大類，會出現兩類環境風險，即氣化或燃燒生成氣體進入大氣或者進入水體、土壤對環境造成污染。

4.4 氣體危險化學品

4.4.1 泄漏原因

根據前述物質泄漏風險識別結果，氣體危險化學品泄漏大致分為兩個方面的原因：

a）車輛發生交通事故導致危險化學品泄漏，表現為氣體危險化學品點狀區域短時間影響。

b）車輛貯存容器破裂造成的泄漏，表現為氣體危險化學品線狀擴散。

4.4.2 風險分析

氣體危險化學品分為毒性氣體、易燃氣體兩大類，會出現一類環境風險，即進入大氣污染環境。

影響人群環境保護目標為公路沿線的所有人群敏感點，若發生上述大氣突發環境事件將會危害公路沿線人群環境保護目標。

4.5 消防水

車輛交通事故狀態下發生火災時需要大量的水降低車體周圍的溫度，避免發生更大的連環事故。因此，在滅火和降溫的時候就會利用大量的水，這些水中將帶有油類物質及溶于水的危險化學品未經處理進入水體，將會對外環境造成污染。

5 結論

高速公路作為線性工程，其環境風險事故主要表現為汽柴油泄漏、爆炸進入環境產生的環境風險及次生環境風險；固體、液體、氣體危險化學品事故產生爆炸或泄漏產生的環境風險；事故消防水未經處理進入環境產生的次生環境風險等，一旦發生上述環境風險事故將對周邊環境產生較大的影響。因此，建設運營管理單位應制定相應的環境風險應急預案，采取相應的防范和應急措施，以確保在發生事故后能及時啟動環境風險應急預案，并正確采取相應的應急措施。