大连市环境科学设计研究院

王伟

国外代表性的大气风险预测模型 1、Slab模型

SLAB模型由美国能源部劳伦斯-利弗莫尔( Lawrence Livermore)国家实验室开发, 是用于重气释放源的大气扩散模型。

优点：

①提供4种预测情景；

地面池蒸发 水平射流 垂直射流 瞬时体积源

②计算出的浓度是时间平均的浓度值；

③计算速度快，计算精度好，可以进行三维浓度值计算。

缺点：需要输入三十多个参数，这些参数包括：泄漏类型、泄漏物质属性、泄漏参数、气象数据等，输入数据量大。

2、DEGADIS模型

DEGADIS模型由美国海岸警备队和气体研究所开发, 能对短期环境浓

度及预期将暴露在高于特定有毒化学品浓度水平的区域进行模拟，其基本模型是标准的高斯扩散模型。

优点：

①内置了部分化学物质属性，可以直接输入化学品名称，计算时直接调用化学品属性值；

②美国用其计算规范要求的液化天然气扩散防护区域，它也是我国颁布的《液化天然气（LNG）生产储存和装运》（GBT20368-2006）推荐使用的预测LNG蒸气扩撒的模型。

缺点：

只能计算平面泄漏的扩散，没有考虑地形的影响。

3、ALOHA软件

ALOHA（Areal Locations of Hazardous Atmospheres，有害大气空中定位软件）是由美国环保署（EPA）化学制品突发事件和预备办公室（CEPPO）和美国国家海洋和大气管理（NOAA）响应和恢复办公室共同开发的应用程序。

ALOHA已广泛应用于危险化学品事故应急救援和应急辅助决策等领域。

例如：台湾的《毒性化学物质灾害疏散避难作业原则》，依据ALOHA

扩散模拟结果划分毒性化学物质危险区域。

ALOHA软件优点：

①可以模拟危险化学品火灾、爆炸和中毒等事故后果；

②内置常用化学品数据库；

③ALOHA可以自动选择高斯模型或重气模型进行预测；

④考虑到风向短时间的变化，给出一个置信范围。

缺点：

①低风速、稳定情况下，预测不准确；

②不能计算地形高度的影响。

大连理工大学的郑洪波等人分别使用SLAB模型、ALOHA模型和《风

险评价导则》中的烟团模型进行了对比模型。

模拟情景选择了美国Lawrence Livemore国家实验室进行的液化天然

气（LNG）在水面液池蒸发扩散现场验证。

液化天然气由于低温释放，释放时会凝结为液滴形式在空气中形成蒸

汽云扩散，云团密度比空气大，属于重气云扩散。

得出如下结论：

SLAB模型的预测值最接近于观测值，ALOHA模型次之，而高斯模型

则最差。对重气云扩散模型的模拟可靠性进行排序为：SLAB模型 >

ALOHA模型 > 高斯模型。

大连市科技局支持的《突发性大气污染事件模拟预警系统

研究》课题。

课题出发点：为化工园区提供风险预警系统

化工园区例子：大孤山化工园区位于大连市金州新区大孤

山半岛，岛上以化工企业和船舶配套企业为主。

可能产生的大气风险源大部分为重气体。

模型选择：Slab

技术路线：

风险物质数据库 Visul Studio.net 开发平台

ArgObjects地理信息系统控件

SLAB模型 风险源数据库 周边环境数据库

突发性大气污染事件模拟预警系统

应急响应范围及疏散计划

国内现有风险标准是 LC50和 IDLH， 用于短期急性接触空气浓度标准值。

LC50：半致死浓度，是使受试动物接触化学物质一定时间( 2-4 h) 后，并

在一定观察期限内( 一般为14d) 半数死亡的毒物浓度。 由于实验动物（

大鼠或小鼠）及实验时间( 2-4 h) 的不一致，因此将 LC50作为有毒有害

物质的评价标准，评价结果的可比性差。

IDLH：立即威胁生命和健康浓度，是从职业安全卫生的角度考虑的，是保

护工业场所的工作人员所制定的标准值，不适合对公众的健康影响阈值，

没有考虑对敏感人群，如老人和孩子的影响。

PACs——保护行动标准，由美国后果评估和保护行动委员会（SCAPA）提出。

空气风险阈值选择PACs作为标准。

PAC毒物伤害阈值等级划分

等级 定义

PAC-1 基于6min的有效数据，可产生轻微、短暂的健康影响

PAC-2 基于6min的有效数据，不可逆或严重的健康影响，可能损害采取防护行动的能力

PAC-3 基于6min的有效数据，威胁生命健康

.net+ArcObjects+Access+Surfer+电子地图

部分风险物质Slab模型需要的参数做成数据库，方便调用。

上千种化学物质的CAS代码、分子量、常温下状态、熔点、沸点、比重、爆炸下限、PACs值等存入数据库中，可以进行查询。

查询各物质详细的安全说明

计算下风向浓度，PAC3、PAC2出现的范围。

动态显示关心浓度随时间变化的趋势范围

计算关心点出，各浓度的出现时间、结束时间，便于采取应急措施。

事件：某化工厂的硫磺回收装置制硫单元的酸性气管线由于腐蚀发生破裂，H2S外泄进入环境。

泄漏源强：

硫磺回收装置采用DCS进行监控操作，泄漏事故发生后5min内，即

可发现并切断两侧阀门，事故发生后，硫化氢总泄漏量为1.083t，即3.61kg/s。

气象条件

风速：1.4m/s；

稳定度：F

泄漏时间：300s

采用的评价标准

PAC-3 致死浓度

PAC-2 危险浓度

预测结果

致死浓度范围 254.6m

危险浓度范围 450m

泄漏后69s 泄漏后180s 泄漏后360s

应采取的应急措施：

1、应急监测点位布设在预测的应急浓度出现的范围及方

位；

2、监测结果随时反馈给应急中心，结合预测结果，确定

疏散的范围；

3、危险范围设置警戒区，避免不知情人员误入事故现场

及下风向。

未能考虑风向短时间变化的影响；

应急疏散范围有待进一步研究。