在建设项目环境风险评价的“源项分析”中,需计算危险化学品的( )。
A 、重大危险源特大事故的泄漏量
B 、重大危险源最大可信事故的泄漏量
C 、重大安全事故的泄漏
D 、重大危险源重大事故的泄漏量
【正确答案:B】
建设项目环境风险评价中的源项分析是通过对建设项目的潜在危险识别及事故概率计算,筛选出最大可信事故,估算危险化学品泄漏量。在此基础上进行后果分析,确定该项目风险度,与相关标准比较,评价能否达到环境可接受风险水平。源项分析的目的是通过对建设项目进行危害分析,确定最大可信事故、发生概率和危险性物质泄漏量。
2004年开始实施至今的《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T169-2004),提出“为贯彻《中华人民共和国环境影响评价法》、《建设项目环境管理条例》以及《环境影响评价技术导则》,将建设项目环境风险评价纳入环境影响评价管理范畴,从而有利于项目建设全过程风险管理,并提高环境风险评价工作及审查工作的质量和效率,使其达到法制化、规范化和标准化的要求”。
2007年实施的《环境影响评价技术导则·陆地石油天然气开发建设项目》(HJ/T349-2007)中要求“根据建设项目的特点,按钻井、集输、处理等工艺过程进行环境风险评价,加强对井喷、套外返水、井管破损及集输管线泄漏、储罐及处理装置发生火灾及爆炸的风险计算、评价和管理,重点提出具体环境风险应急防范措施和制订应急预案,防止风险事故对周围环境敏感点造成次生污染”。
一、环境风险评价的涵义与目的
《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T169-2004)将环境风险评价定义为对建设项目建设和运行期间发生的可预测突发性事件或事故(一般不包括人为破坏及自然灾害)引起有毒有害、易燃易爆等物质泄漏,或突发事件产生的新的有毒有害物质所造成的对人身安全与环境的影响和损害进行评估,提出防范、应急与减缓措施。
环境风险评价的目的是分析和预测建设项目存在的潜在危险、有害因素,建设项目建设和运行期间可能发生的突发性事件或事故(一般不包括人为破坏及自然灾害),引起有毒有害和易燃易爆等物质泄漏,所造成的人身安全与环境影响和损害程度,提出合理可行的防范、应急与减缓措施,以使建设项目事故率、损失和环境影响达到可接受水平。
建设项目的环境风险评价是针对建设项目本身引起的环境风险进行评价。按其成因,环境风险可分为化学风险、物理风险和自然灾害引发的风险。化学风险是指对人类、动物和植物能产生毒害或不利作用的化学物品的排放、泄漏或易燃易爆物品的泄漏而引发的风险物理风险是指由机械设备或机械结构的故障所引发的风险自然灾害引发的风险是指地震、火山、洪水、台风、滑坡等自然灾害带来的各种风险。因此,CO2地质储存环境风险评价主要评价化学风险。
按危害性事件承受的对象,风险分为人群风险、设施风险和生态风险。人群风险是指因危害事件而致人病、伤、死、残等损失的概率设施风险是指危害事件对人类社会经济活动的依托设施等损失的概率生态风险是指危害性事件对生态系统中某些要素或生态系统本身造成破坏的概率。显然,CO2地质储存危害性事件承受的对象为人群风险和生态风险。
根据上述定义,CO2地质储存环境风险评价的重点是CO2泄漏造成的对人身安全与环境的影响和损害程度。而因地震、火山喷发等突发自然灾害引起的CO2泄漏造成的人身安全与环境影响,宜纳入建设项目安全评价中。
综上所述,CO2地质储存的环境风险考虑的环境要素主要包括土壤、水资源(地下水、饮用水)、生态环境和人体健康等。考虑的环节包括CO2地质储存工程建设和CO2注入储存过程。工程建设过程重点考虑的目标是对能源消费、废物、化学品及危险品、水资源和大气污染物的排放等。
二、二氧化碳地质储存环境风险评价的内容与方法
根据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T169-2004)规定,CO2地质储存环境风险评价应包括风险识别、源项分析、后果计算、风险计算和评价以及风险管理五方面内容。
1.风险识别
风险识别包括生产设施风险识别、物质风险识别以及风险类别识别。对于CO2地质储存而言,具有风险的设施包括废弃井、灌注井和监测井井筒的完整性、井口装置、泵室、阀室等工程单元以及地质因素的各类泄漏通道具有风险的物质为CO2风险事故为泄漏。
1)灌注井和监测井井筒的完整性以及废弃井的可封堵性影响井筒完整性的因素包括技术套管完整性、水泥环质量和地层因素3部分。技术套管完整性是井筒完整性最重要的因素,而水泥环质量和地层条件差会增大井筒失效,导致CO2泄漏的风险。废弃井的可封堵性包括,废弃井内是否有水泥和套管等设备被遗弃其内、腐蚀和酸化或碱破坏原有地层稳定性的程度、原有套管腐蚀程度、套管与水泥墙、套管与水泥塞以及套管本身的衔接程度等。
2)泵室、井口装置、阀室等工程单元包括各类阀、环、密封圈等。井口装置及各类管道引发事故的主要因素有内腐蚀、外腐蚀、第三方破坏、建筑物破坏、地层位移、焊缝、接点故障、超压及其他。同类项目中,内腐蚀因素所占比例最大(罗小兰等,2008)。
3)地质因素地质构造因素,如活动断裂、盖层扩散裂隙、构造成因地裂缝、地震成因的活动断裂和地震裂缝,以及跨越盖层和水力圈闭可能是造成CO2泄漏的主要地质因素。
盖层封闭性取决于盖层的强度和重量是否足以抵抗流体压力及注入CO2产生的压力,盖层厚度越薄,扩散裂隙及盖层断裂越发育,越容易发生CO2泄漏。
储层地下水水压是影响上覆盖层力学稳定性的主要因素之一。水压大、水量丰富、通道畅通、补给充足时,不利于CO2地质储存,易导致CO2泄漏。反之则反。
4)其他因素其他因素主要包括自然因素(如台风、雷电、地震等)和人为因素(如战争、人为破坏等)。但一般环境风险评价不考虑工程外部事故风险因素(如地震、雷电、战争和人为蓄意破坏等),主要考虑可能对场地外围居民和环境造成污染危害的事故。
5)其他泄漏风险如果注入的CO2纯度不是很高,在一些特定的环境下,H2S、SO2、NO2和其他等气体将会和CO2一起注入储层中,从而带来一些潜在的风险。如发生井喷时,泄漏出的H2S的毒害性要比泄漏CO2的毒性大得多同样,当SO2溶解于地下水时,影响程度要比CO2更为严重,无疑将增加各种重金属的活动性,导致更为严重的危害性(沈平平等,2009)。
2.源项分析
源项分析包括最大可信事故概率分析和有害物质泄漏量计算两个方面。最大可信事故是指在所有预测的概率不为零的事故中,对环境(或健康)危害最严重的重大事故。在目前尚无CO2泄漏事件报道的情况下,最大可信事故概率分析可采用类比法得出。
3.后果计算
依据上述CO2泄漏途径的复杂性以及在大气中的扩散,按照《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T169-2004)的要求,可采用重气体扩散模式计算。
4.风险管理
风险管理的重点是CO2地质储存场地选址的合理性及CO2灌注工程本质风险防范措施。
首先,在CO2地质储存场地选址阶段,应对场地所在区域地震地质和工程地质按相关技术要求和标准进行详细工作,从地震地质-工程地质角度,对选址地区的区域稳定性进行综合评价。
其次,CO2灌注工程装置一旦失控,误操作或设备、管线发生破裂、泄漏等,就开始了风险事故发生。尽管我们无法改变环境风险的客观存在,但可以通过科学的设计、施工、操作和管理,将环境风险发生的可能性和危害性降到最低程度,真正做到防患于未然,达到预防事故发生的目的。因此,CO2灌注工程建设与运营应严格遵循有关安全标准、规范和规定,制定具体的防范及应急处理措施和方案。
三、二氧化碳地质储存泄漏事故影响预测方法
1.源强估计
假设典型的CO2泄漏是井口装置上的输送管道连接处泄漏,设定泄漏孔径10mm,在3min内泄漏得到控制,且当气体流速在音速范围(临界流),CO2泄漏速度按下式计算(梁鹏等,2009)
中国二氧化碳地质储存地质基础及场地地质评价
式中P为容器内介质压力,PaP0环境压力,PaK为气体的绝热指数(热容比),取1.29。
根据计算,CO2泄漏速度可按下式计算(假定气体的特性是理想气体)
中国二氧化碳地质储存地质基础及场地地质评价
式中QG为气体泄漏速度,kg/sP为容器压力,PaCd为气体泄漏系数,圆形裂口取1.0A为裂口面积,m2,泄漏孔径10mmM为物质分子量R为气体常数,8.314J/(mol·k)T0为气体温度,298KY为流出系数,临界流Y=1.0。
据此可计算出进入大气环境的CO2泄漏量。
2.事故预测
(1)预测模式
据《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T169-2004),建议采用重气体扩散模式计算。按一年气象资料逐时滑移或按天气规范取样,计算各网格点和关心点浓度值,然后对浓度值由小到大排序,取其累积概率水平为95%的值,作为各网格点和关心点的浓度代表值进行评价。
重气体扩散采用Cox和Carpenter稠密气体扩散模式,计算稳定连续释放和瞬时释放后不同时间时的气团扩散。气团扩散按下式计算
在重力作用下的扩散
中国二氧化碳地质储存地质基础及场地地质评价
在空气的夹卷作用下扩散
中国二氧化碳地质储存地质基础及场地地质评价
中国二氧化碳地质储存地质基础及场地地质评价
式中R为瞬间泄漏的烟云形成半径H为圆柱体的高γ为边缘夹卷系数,取0.6α为顶部夹卷系数,取0.1u1为风速,m/sK为试验值,一般取1Ri为Richardon数,由下式得出Ri= α为经验常数,取0.1U1为轴向紊流速度L为紊流长度。
(2)预测内容
在假定天气条件下,预测事故对关心点及一定范围内的影响。
(3)参考标准
国标《工作场所有害因素职业接触限值》(GBZ2-2002),规定CO2短时间接触容许浓度为18000mg/m3,以及国标《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002),规定室内CO2日平均值为0.1%。
四、风险评价原则
大气环境风险评价,首先计算浓度分布,然后按《工作场所有害因素职业接触限值》(GBZ2-2002)规定的短时间接触容许浓度给出该浓度分布范围及在该范围内的人口分布。
水环境风险评价,以水体中污染物浓度分布,包括面积及污染物质质点轨迹漂移等指标进行分析,浓度分布以对水生生态损害阈做比较。
对以生态系统损害为特征的事故风险评价,按损害的生态资源的价值进行比较分析,给出损害范围和损害值。
综上所述,我国现行相关法律、条例、技术导则及公众调查结果表明,尽管CO2地质储存属环保项目,但CO2泄漏潜在的风险是不可否认的,特别是目前CCS技术在我国还处于研究阶段,CO2地质储存环境风险评价方法尚有待深入研究。
环境风险评价是环评中的一个重要专题,在当今环境污染和生态破坏呈现出越来越多的复杂性、累积性的趋势下,环境风险评价愈发显示出其重要性。
根据建设项目的工程特征、环境特征进行环境影响属性分析,对存在火灾、爆炸、泄露风险的设备单元、物质单元在其生产、使用、贮存风险物质的数量大于等于临界量时,可确定其为重大危险源。
环境风险评价步骤 :
风险识别(识别风险类型)-----→源项分析(确认其可预见最大可信事故发生概率,危险物质泄露量)----→后果计算(确认环境风险影响的范围和程度)----→风险计算和评价----→风险管理(采取的减缓措施和应急预案)。
这样才能对具有风险单元的建设项目提出有效的预防措施和应急手段,最大程度的降低环境风险水平,保护各环境要素(大气、地表水、地下水、土壤、生态等)不受损害。
换言之,不进行环境风险评价就无法确定项目的风险水平和风险值(Rmax),就无法与同行业可接受的允许风险值(RL)进行比较。当最大可信事故风险值Rmax≥RL时 项目的环境风险不可接受,反之Rmax∠RL时 项目的环境风险可接受。
可见环境风险评价在环评时是很有必要的。