氯气

有个污水处理项目，靠近30米左右有个氯瓶储存区，要不要考虑什么安全措施？

摘要 本文以大气湍流扩散模型为基础，结合大气环境基本资料和氯气的性质，提出了氯气泄漏突发事件的应急防护范围，为发生类似事件时的人群撤离范围和布点监测、 监控范围，提出了一种思路，供大家参考。

正文

液氯，是一种较为常用的化工原料，在我市的工业生产中使用液氯的大小企业有28家，全市液氯贮存量近300吨。因此，液氯的使用，是我市重大环境安全隐患，液氯泄漏事件的应急预案也是我市突发环境事件应急预案的主要内容，而出现泄漏事件之后的安全防护距离或者说人群撤离距离也就是预案的重点之一。下面从大气湍流扩散模式和空气卫生控制要求两方面出发，对特定条件下液氯泄漏事件的安全防护范围作初步估算，供大家参考。
一、液氯的性质
液氯：黄绿色透明液体，相对密度1.468（0℃）
沸点-34.6℃，1kg液氯气化后体积为0.3m3,标准状态下密度为3.217kg/m3，比空气重，性质活泼、助燃，在阳光下与其他易燃气体混合时会发生燃烧爆炸，剧毒、危规编号31001，贮存库温不超过35℃。
液氯的贮存均采用钢瓶、其装瓶压力为：25℃时，7.4kg/cm,30℃时8.6kg/cm2,每瓶容积为800L，净重1000kg.阀门出口最小口径为5mm.
二、泄漏事件假设
从安全防护的角度来看，我们把泄漏事件设定在下列条件下：
1、环境温度25℃
2、阀门全开，阀门连接管拆断，d=5mm
3、贮存净量为1000kg,全部泄完，在泄漏过程中不考虑压力减小。
4、无法采取其他应急措施，只能让氯气全部随风扩散。
上述假设的最大好处是充分预计突发事件的危害性而
采取最安全的预防措施，以最大限度的减少事件对人民财产的损失。
三、泄漏量的估算
由于液氯的沸点为-34.6℃，而环境温度为30℃，因此液氯池泄漏后将瞬间气化，其泄漏量可按气体泄漏量计算。而氯气泄漏速度在临界流内。
其泄漏量的计算公式如下：

上式其中K=
K=1.33 绝热系数
Cd=气体泄漏系数：1.00
A裂口面积：
A=（5×10-3/2）2·π＝1.963×10-5m2
M:分子量：70.90
R：气体常数：8.314 J/（mol·k）
TC气体温度298K
Y:流出系数 Y＝1.0
P:容量内介质压力
7.4kg/cm2=7.255×105Pa
则泄漏量：

4、 安全防护距离
1、基本资料：
10m高度处我市年平均风速为2.75m/s,按帕斯圭尔方法分类稳定度为C类，预测高度为人群呼吸带大气层高度为1.2m，地处农村及远郊区
则1.2m处风速为：

大气中氯气控制浓度≤1.0mg/m3，为30分钟一次浓度值
2、扩散模式：由于液氯泄漏属地面源，其排放高度可视为0，则取泄漏点为原点，与风向平行方向为轴线，在有界的高斯扩散模型：


中令H=0，得地面源得扩散模式为

上式中因预测高度为人群呼吸带大气层，Z＝1.2m，其之 值相对很小，可以忽略，上式可简化为

在（3）式中令Y=0，则得泄漏点下风向轴线浓度扩散公式为

3、扩散参数δy 、δz的选用
扩散参数的选取方法很多，但都有其局限性，帕斯圭尔曲线采样时间应为3分钟，同时采用曲线查法重复性较差，本文则采用“环评技术方法”中推荐的方法。
计算可得，下风向轴线（x轴方向）浓度衰减至卫生控制浓度1mg/m3时距离为7550m,横向衰减浓度至1mg/m3的最大距离（y方向与轴垂直）为±545m，最大宽度为1090m，出现在下风方4300m处。
下表为衰减距离与浓度的关系

X（m） 200 500 1000 2000 3000 4000
C(mg/m3) 698 137.4 38 10.98 5.25 3.13
Y(m) 92 178 283 425 506 541
X（m） 4300 5000 6000 7000 7550
C(mg/m3) 2.76 2.10 1.51 1.14 1.00
Y(m) 543 530 465 302 /
上表中，C为轴向浓度值，Y为与轴向垂直的横向距离，氯气在此点已被横向扩散衰减至1.0mg/m3。也就是横向最大防护距离。
当然，氯气在扩散时遇到农作物，水面时因发生化学反应，其衰减浓度比此计算浓度要大，因此，实际防护范围要小于上述范围，但从安全角度来看，此防护范围具有其实际操作意义。当泄漏速率减小即阀门开启度减小时，其防护范围可按百分比减小。
另外从上文不难发现，当液氯以上述速率泄漏时，1瓶液氯的总泄漏时间约620秒，随风扩散至7550m处需时3400秒，到2000m时轴向浓度有10.98mg/m3，此时扩散时间只有900秒，这说明：
一、如果没有预防措施，影响区域内人群危害程度是相当严重的。
二、卫生监测可以在事发4300秒后进入影响范围内进行布点监测，以检验其危害是否消除。

参考文献
1、《空气污染气象学原理及应用》李宗恺 潘云仙 孙润桥 编
气象出版社（1985年）
2、《环境影响评价—技术方法》
国家环境保护总局环境工程评估中心编
中国环境科学出版社（2006年）