化学事故中的典型泄漏物质筛选方法研究

■ 史飞天 甘肃省公安消防总队金昌市公安消防支队

危险化学品是具有易燃、易爆、有毒、有害及腐蚀特性的化学品，能够对人员、设施、环境造成伤害或损伤。随着化学工业的发展，危险化学品的种类越来越多，规模越来越大，危险特性越来越复杂。危险化学品在生产、使用、储存、运输等活动中，对人民的生命财产和生存环境构成了严重的威胁。这些物质一旦泄漏，将会产生化学事故，导致人员伤亡、财产损失，甚至破坏环境。近年来，化学事故已经引起人们的高度重视，尤其是2015年的天津“8·12”特别重大火灾爆炸事故以后，更是引起国内外的广泛关注。

在化学事故救援中，首先需要确定泄漏物质的种类和分布范围，然后才能正确地进行处置。近年来，由于傅立叶变换红外光谱技术（FTIR）具有灵敏度高，能够同时监测多种物质和远距离遥测的优点，在环境监测、化学侦检等方面得到应用。在FTIR侦检泄漏危险化学品时，需要建立物质的红外光谱数据库。危险化学品红外光谱的测量和光谱数据库的建立是FTIR侦检的基础。

危险化学品种类繁多，目前世界上已知的化学品有1000多万种，在市场上流通化学品的就有8万种之多。在这些化学品中，85%以上属于危险化学品。我国的危险化学品也非常多，其中列入国家标准《危险货物品名表》（GBl2268-2012）中的危险货物就有近3500种；2015年国家颁布的《危险化学品名录（2015版）》中确定了2800余种种危险化学品。

对这些种类繁多的危险化学品，都进行红外光谱数据测量，所花费的时间和经费将相当大，有时也是不可能的。因此需要从这些种类繁多的危险化学品中，使用一定的方法，筛选出典型的危险化学品物质，建立典型的危险化学品红外光谱数据，逐步开展FTIR侦检的研究和应用工作，以便建立起FTIR侦检系统。

一、筛选原则

危险化学品的筛选在FTIR侦检中是建立红外光谱数据库的基础性工作。在筛选典型危险化学品时，需要符合代表性、实用性和准确性3个原则，以保障FTIR侦检系统在事故处置中能有效地发挥作用。

1.代表性

危险化学品种类繁多，需要建立光谱数据库的物质也就比较多。但是在FTIR侦检中，红外光谱的数据库数目不是越多越好。这主要涉及两个原因：一是若危险化学品种类筛选得太多，则需要测量红外光谱的工作量太大；二是在实际的侦检中，若数据库的数目过大，计算机通过比对确定事故现场泄漏物质的时间也将较长。因此，筛选的危险化学品种类不能太多。为了使得FTIR能够尽可能多地应用于事故现场，筛选所得的危险化学品应该具有广泛的代表性，能够基本涵盖应急救援过程中所涉及到的危险化学品。

2.实用性

数据库中的危险化学品种类也不能太少，否则有些关键的危险化学品没有入库，对于这些物质的泄漏事故现场，FTRI在侦检中就无法进行比对，得不到侦检的目的。因此所筛选的危险化学品要与实际中可能发生的事故之间有一定的相关性，以确保红外光谱数据库具有较强的实用性。实用性还要求在当前的实验条件下能够获得其红外光谱数据，以满足化学事故现场侦检的需要。

3.准确性

在筛选时要涉及到统计数据，这些数据必须来源可靠，必须是对真实发生的化学事故总结。因此所选用案例数据必须是权威的数据，必须是真实发生的事故案例。

二、筛选方法与步骤

1.筛选方法

危险化学品种类多，危险性质差异大，需要筛选出危险性大、事故发生频率高的危险化学品，可作为FTIR侦检的基础数据，缩小事故现场侦检的范围。同时为了满足筛选的原则，本文选用案例统计法、问卷调查法和专家会议法来筛选危险化学品种类。

（1）案例统计法

主要是通过直接搜集案例，从消防年鉴、化学事故处置报告、公开出版的案例集等各种文献中获取案例数据，分析泄漏的物质，从中挖掘出危险化学品在事故中出现的频次。

（2）问卷调查法

为了提高案例统计法筛选数据的可靠性，根据案例统计结果拟好调查问卷表，并发放和分析调查问卷，得到更实用的数据。调查问卷的发放对象应是从事化学事故应急救援工作的一线专家和科研院所的学者。

（3）专家会议法

整理案例统计和问卷调查结果，邀请专家，对筛选结果进行评价，并提出筛选意见。

2.筛选步骤

按照由大到小、由浅入深的方式，逐步筛选出典型的危险化学品，具体实施步骤如下：

第1步：初步确定物质种类。通过查阅《危险化学品名录汇编》《危险货物品名表》和《中国消防手册》等文献，依据危险化学品的危险性，确定入选的危险化学品种类。

第2步：案例统计与分析。以所收集的141例化学事故案例为基础，对危险化学品的种类和数量进行统计，得到每种危险化学品发生事故的次数，并按发生事故的次数进行排序。

第3步：初步筛选结果。结合前两步所得数据，综合处理，初步筛选出典型的危险化学品气体。

第4步：问卷调查与分析。向化学事故应急处置专家和科研院所学者发放调查问卷，对初步筛选的危险化学品进行再筛选，确定出事故发生率高、侦检难度大的危险化学品种类。

第5步：确定最终筛选结果。邀请专家，对筛选的结果进行评价。综合汇总专家意见，得出最终的筛选结果，即典型的危险化学品，并整理搜集物质的理化性质、危险特性以及灭火、救援、防护措施等基础数据。

三、数据统计与分析

1.数据来源

（1）危险化学品种类的确定

确定典型的危险化学品，主要依据有3个，一是《危化品安全管理条例》（2011版）、国家标准《化学品分类和危险性公示通则》（GB13690-2009）以及《首批重点监管的危险化学品目录》和《第二批重点监管危险化学品名录》，二是化工园区涉及到的危险化学品，三是危险化学品在燃烧分解时产生的危险化学品。

（2）事故案例的来源

事故案例为1980年至2017年国内发生的重大化学事故，共计141例。其中选自《化学事故案例》的有27例，选自《国内外危化品典型事故案例分析》的有39例，选自《中国消防年鉴》（2009-2012）的有13例，选自《突发环境污染事故应急监测案例》的有30例，选自《中外抢险救援典型战例精选》的有5例，选自2013～2017“公安消防部队灭火抢险救援战例研讨班资料汇编”的有27例。

统计的141例案例主要为危险化学品气体泄漏事故案例，以及挥发性强、危险特性高的危险化学品液体泄漏事故案例。

2.物质初选

按照《危化品安全管理条例》（2011版）和国家标准《化学品分类和危险性公示通则》（GB13690-2009），危险化学品按其主要危险特性分为理化危险、健康危险以及环境危害三大类。在这些物质中，有的是有毒有害物质，有的是易燃易爆化学品。常见的有液化石油气、汽油和原油以及氯、氨、一氧化碳、光气、硫化氢、二氧化硫、氰化氢、氯化氢、氮氧化物、氟化氢、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，化工园区主要产业类型有石油化工、精细化工、生物化工等，涉及到的危险化学品主要有二氧化硫、硫化氢、氨气、氮化物以及乙烯、苯、甲苯和甲硫醇、二硫化碳等。

还有，危险化学品在燃烧分解时也能够产生对人体有危害的有毒气体，如氯气、氨气、一氧化碳、硫化氢、氢氰酸等10余种。

依据这种方法，从化学事故侦检工作需要出发，初步确定危化品气体或者易挥发液体60种，如液化石油气、天然气、汽油、氯气、氨气、一氧化碳、硫化氢等。

3.案例统计

以入选的60种危险化学品为基础，对搜集的141例化学事故案例分类整理，按照危险物质发生事故的次数统计处理，并按降序排列，得到危险化学品发生事故案例次数统计情况。

根据此步，确定初步筛选的危险化学品有30种，见表1。

表1 化学事故案例泄漏物质统计

4.问卷调查

在案例分析的基础上，对事故案例中的30种危险化学品，重新编排，制作调查问卷。主要是调查该危险化学品是否是容易泄漏的危险化学品，以及在化学事故现场需要侦检的重要性（重要、一般还是不重要）。我们在长期从事化学事故抢险救援工作的一线专家和科研院所的学者间发放调查问卷100份，收回100份，回收率为100%。有效问卷为100份，有效率为100%。

对调查问卷的分析，主要包括下列3步：

第1步，统计危险化学品种类。为了弥补我们初步筛选的不准确性，在调查问卷中，我们还建议调查对象根据自己的经验，给出我们在统计中遗漏的、也是容易泄漏的危险化学品。通过统计，我们得到了专家认可的30种危险化学品。

第2步，统计危险化学品的“常见”程度。对收回的100份调查问卷分类整理，统计出调查对象认为每种危险化学品在化学事故中打钩“常见”一栏的专家总数，再除以总的调查对象数，即可以得到该危险化学品是否为“常见”。例如，百分之百的专家认为氨气是常见的危险化学品。从事故案例分析，也可以知道，氨气泄漏事故发生的可能性以及人员伤亡的比例都较高。

第3步，统计危险化学品在侦检中的重要程度。计算方法和第1步的统计方法基本相同，不同的是侦检重要性按重要、一般和不重要3类分别统计计算，这样就得出专家认为每种危险化学品侦检重要程度的比例。例如，对于氨气，100%的专家都选择了“重要”一栏，即专家认为在事故处置过程中对氨气的侦检是非常重要的。

按照同样的方法，对其余的危险化学品进行统计分析，统计结果见表2。

表2 问卷调查情况统计表

5.筛选结果

对于筛选的30种危险化学品，邀请专家，请专家对筛选结果进行评价。专家根据自身的经验和事故发生率高以及侦检的重要性等原则，综合分析比对案例统计结果和调查问卷结果，最终确定氯、液化天然气、汽油、液氨、液化石油气、苯等20种典型的危险化学品为筛选对象，具体情况见表3。

表3 典型危险化学品

20 硫化氢

四、结语

通过案例统计资料、调查问卷和专家会议等方法，根据侦检的重要性，综合分析，最终确定20种典型的危险化学品为筛选对象。这20种危险化学品基本上是事故发生频率和危险性较大的，其中液氨、液化天然气、液化石油气和汽油等泄漏事故发生较为频繁，氯气、苯等泄漏事故危险性较大。这些物质的红外光谱能够为化学事故FTRI侦检提供基础数据，确保侦检具有针对性。

另外，在这20种物质中，由于氯气是双原子对称分子，属于非极性分子，没有红外特征光谱，需要用特殊的方法来侦检。在实践中，可以依据泄漏气体的颜色、气味以及动植物等中毒状况以及特种设备来分析。

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