Green Performance 魯性能环境风险评价中AFTOX模型和SLAB模型的运用 分析
AFTOX and SLAB Modelling in Environment Risk Evaluation 肖1乙（上海建科环境技术有限公司，上海200032)
aaaaaaaaaaaaaaaaaa摘要：AFTOX模型和SLA B模型是我国环境风险评价导则HJ 169—2018《建设项目环境风险评价技术导则》中推荐使用的环境风险预测模型，适应于平坦地形下的环境风险预测模型。按照风险导则要求，预测最不利气象条件和最常见气象条件，在事故风险源确定的情况下，根据泄 漏进入大气中的物质性质和理查德参数（Ri)确定使用的预测模型。预测模型所有参数中，地面粗糙度和浓度平均时间对泄漏物质最终的落 地浓度影响较大。 关键词：环境风险预测模型；理查德参数（Ri)；地面粗糙度；浓度平均时间
中图分类号：X830 文献标识码：A文章编号：1674-814X(2021) 03-041-03
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科学技术的日新月异伴随工业化快速发展，对化学品的 使用需求不断增加，其中涉及许多种类的危险化学品。危险 化学品在储存、运输及使用过程中的泄漏事故时有发生，所 造成的环境影响和生态破坏远超过事故本身。危险化学品的 意外泄漏具有事发突然、危害大且不易控制的特点，因此危 险化学品的泄漏
扩散模拟十分重要。采用可靠模型对可能发 生的风险事故危害程度及影响范围预测分析，并提出风险防 范措施，使得环境风险在一个可控水平，为项目决策提供技 术依据。
1环境风险预测模型选择
目前用于模似危险物质泄漏扩散的有ALOHA(Area Location of Hazardous Atmospheres，有害大气区域定 位）、DEGADIS(Dense GasAtmospheric Dispersion，重 气体扩散）、SLAB(Atmospheric Dispersion Model for Denser than Air Releases，密度大于空气的扩散模型）、UDM(Unified Dispersion Model，泄漏扩散模型）、INPUFF(GAUSS Puff Diffusion Model，高斯烟团扩散模 型）、CHARM(Complex Hazardous Air Release Mode，危险物质释放复杂模型）、AFTOX(USAF Toxic Chemical Dispersion Mode丨，美国空军毒性化学物质扩散模型）等模 型，各模型均有其优缺点和适用范围。美国环境保护署推荐 的环境风险预测模型有DEGADIS、SLAB、AFTOX等3种模 型，我国生态环境部和HJ 169—2018《建设项目环境风险 评价技术导则》推荐的模型为SLAB模型和AFTOX模型。
AFTOX模型和SLA B模型属于平坦地形下的环境风险 事故模拟预测模型。AFTOX模型是由美国空军开发，以大 气扩散原理和高斯数字理论为基础的扩散模型，可适用于非 浮力中性气体、浮力烟羽气体扩散的情况。AFTOX模型可 处理瞬间的或持续的、地面或具有一定高度的源释放的气体 或液体。S
婴童车LAB模型是由美国能源部劳伦斯-利弗莫尔国家实 验室开发的重气体扩散模型，已通过多次现场试验和风洞模 拟验证，可以处理地面蒸发池、水平喷射源、垂向喷射源和 瞬时排放源等4种类型的排放源。通过求解物质的质量、动 量、能量和物质的守恒方程，对气体泄漏扩散进行模拟。物 质连续排放（非常长的持续时间）可被认为是静态烟羽形式 的释放。SLA B模型在稳定、中度稳定、不稳定气象条件下 均能达到比较好的模拟效果。
具体建设项目的环境风险预测选用哪种模型。通常情 况下，密度小于空气的轻质气体释放，平坦地形下可以直接 用AFTOX模型进行预测。密度大于空气的气体则应根据理
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查德参数（Ri)和排放性质进行判断烟团/烟羽是否为重质 气体。对于连续排放，R i彡1/6为重质气体，Ri < 1/6为轻 质气体；对于瞬时排放，Ri > 0.04为重质气体，Ri < 0.04 为轻质气体。重质气体用SLAB模型进行预测，轻质气体用 AFT0X模型进行环境风险预测。
2模型运用及参数选择分析
每种环境风险预测模型在运行前都需要根据要求和实际 情况输入不同的参数。这些参数包括泄漏源参数、泄漏物质 物化参数、气象参数、环境参数及系统参数等，其取值最终 影响预测结果的准确性及可靠性。
2.1泄漏源参数及物化性质参数
泄漏源参数包括泄漏容器内部温度及压力、容器裂口面 积及形状、容器裂口上部的液位高度、液体泄漏量、液池面 积及液池平均深度、泄漏时间，参数根据泄漏源实际情况确 定。泄漏物质物化性质参数包括物质分子量、沸点、临界温 度、临界压力、液体密度、蒸汽定压比热容、沸点时液体汽 化热、液体比热容、比热容比、饱和压力常数等。一般风险 预测软件包中包含化学品数据的文件，但不会囊括所有危险 化学品物质名称和参数。经常会遇到化学品的物化性质参数 不全，或者软件中未提供该种物质的物化性质，此时需要从 其他权威渠道到相关参数输入预测模型。如果泄漏物质常 温下为气体，且采用AFT0X模型预测时，只需要知道泄漏 物质名称、分子量及沸点即可。
AFT0X模型和SLA B模型均无源强计算模块，但一般 I不境风险预测软件包中除了预测模型外，也附带源强计算模 块。使用环境风险预测模型时，可以先根据预测的具体情 景，使用软件包中的源强模块计算一个风险预测源强，再预 测模型调用这个源强进行预测。或者使用者根据物质泄漏和 蒸发的公式手动计算一个风险预测源强后，再将数据输入相 关的预测模型中。SLA B模型是根据守恒原理模拟
物质泄漏 扩散后，得到泄漏物质最终的一个近地面浓度，输入预测模 型的参数比AFT0X模型要多。其中，物化性质参数物质沸 点、液体密度、蒸汽定压比热容、比热容比等参数对预测结 果有明显影响。
泄漏源参数和物化性质参数是每个环境风险预测项目 的基础，准确计算风险源强及准物质性质参数是环境风 险预测的根本。很多环境风险防范措施也是针对风险源强 提出的，如直接降低风险物质贮存量、用风险小的物质替 代风险大的物质、加强风险防范措施等，使环境风险在可 接受水平。2.2气象及环境参数
气象参数和环境参数对风险预测模型是必需的，气象参 数有大气稳定度、风向、风速及测量高度、气温及逆温层高 度等，环境参数主要有环境温度、湿度及地表粗糙度等。预 测风向主要用于确定泄漏源下风向影响的敏感受体，对泄漏 物质的最终落地浓度大小无影响。物质泄漏一般在近地面排 放并稀释扩散，主要受近地面风速及大气稳定度影响，逆温 层高度对泄漏物质的最终落地浓度也基本无影响。
最新的环境风险评价导则HJ 169—2018直接规定了环 境风险一级、二级评价所采用的气象条件。其中，环境风险 二级评价采用最不利气象条件，即取F类稳定度、1.5 m/s 风速、温度25 °C、湿度50%。环境风险一级评价采用上述 最不利气象条件以及事故发生地的最常见气象条件分别进行 后果
预测，最常见气象条件由当地最近3 a内的至少连续1 a气象观测资料统计分析得出。其包括出现频率最高的稳定 度、该稳定度下的平均风速（非静风）、日最高平均气温、年平均湿度。根据大气扩散原理，影响污染物扩散的气象 因子主要是大气稳定度和风速。大气稳定度是直接影响大气 污染物扩散的极重要因素，大气在竖直方向产生的强烈对流 能够使污染物迅速扩散。相反，当大气处于稳定状态时，大气上下对流速度减缓，使得污染物稀释扩散也减缓，而在局 部区域大量积聚造成大气污染。另外，风速和污染物稀释扩 散也有直接关系，根据高斯扩散模式的表达式，在其他条件 相同时，下风向任意一点的污染物浓度与风速成反比，风速 越大扩散稀释能力越强。因此，我们在使用AFT0X模型和 SLAB模型进行环境风险预测时，按照风险导则要求应预测 一个最不利气象条件的结果，一级评价还应预测当地最常见 气象条件的结果。
AFT0X模型和SLA B模型是平坦地形下的环境风险预 测，我们可以根据事故发生地的地表类型，从模型中选择 地表的粗糙度。一般地表粗糙度大有利于对泄漏物质的吸 收，因此预测的泄漏物质最终落地浓度结果会更小，影响 也越小。
2.3模型的系统参数设置
采用AFT0X模型和SLA B模型进行环境风险预测时，都有需要设置的系统参数，所设置的参数基本相同，包括预 测模拟范围、预测精度参数（每分钟烟团数、数值迭代）、预测高度、浓度平均时间等。模拟范围、预测高度根据实 际情况设置便可。AFT0X模型预测精度为每分钟释放烟团
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指标，不仅能体现系统实际运行效果，对于系统经济性的评 价也至关重要。其相比于传统检测方法更符合实际情況且更 具有科学性。
6结语
当前，太阳能热水仍十分依赖政策的支持，不管是强制 安装还是资金补贴。但只有在解决技术问题的基础上，让系 统更好地服务于人民，才能更好地发挥可再生能源的节能、低碳作用。因此，只有优化系统性能评价指标，增加以结果 为导向的政策，鼓励技术不断进步，才能避免市场参与者以 短期快速获利为目标的发展模式。
收稿日期：2020-11-20
作者简介：马舰，1985年生，工程师，从事暧通节能验收、节能 咨询方面的工作，现供职于天津市房屋质量安全鉴定检测中心有限公司。作者通信地址：天津市河西区环湖西路20号，邮编：300060。
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数，SLAB模型预测精度为数值迭代参数。预测使用的气象 参数根据导则要求设定，排放源参数也是不变的。实际使用 这2个模型预测时，改变每分钟释放烟团数或数值迭代参数 这2个系统精度参数值对最后预测结果影响很小，特别是使 用大气稳定度为F、风速1.5m/s的气象条件预测时，改变 预测精度条件对预测结果无影响。因此，这2个参数选用系 统默认的即可。
系统参数设置中浓度平均时间是需要着重考虑的，浓度 平均时间对预测影响的最终距离和最终落地浓度都有明显影 响。对于持续排放，AFT0X模型默认值是15 min。对于< 15 m in持续时间的排放，默认平均时间等于排放时间。对 于瞬时气体排放，平均时间是1 min。此外，平均时间一般 大于排放时间。
SLA B模型未对浓度平均时间做具体规定，SLA B使用 手册中认为预测的浓度平均时间与扩散方程相关的各种物理 现象有关，依赖于烟雾的走向。当浓度平均时间增加时，会发生更多的烟雾路径，形成更宽的烟雾团，而排放物质的 最终落地浓度和影响距离相对会更小。也有研究报道浓度平 均时间与物质泄漏排放时间、物质到达最近受体时间以及 安全暴露浓度标准中暴露时间关系密切，并认为浓度
金属全自动喷涂生产线平均 时间应取上述3个时间中的最小值。我国的环境风险评价导 则HJ 169—2018中采用的危险物质毒性终点浓度值为美国能源部2016年5月公布的PAC数值，是基于60 m in的有
效数值。因此，浓度平均时间设置需要< 1 h，也可以参照 AFTOX模型设置浓度平均时间。
3结语
AFTOX模型和SLAB模型是我国环境风险评价导则HJ 169—2018中推荐使用的，适应于平坦地形的建设项目环境
风险评价数学模型。在事故风险源及气象条件确定的情况 下，环境参数地面粗糙度、系统参数浓度平均时间对泄漏物
质最终的落地浓度影响较大，较小的地面粗糙度和较短的浓
度平均时间更偏向于取得更保守的预测结果。另外，当预测
双向推车结果显示风险等级较高，超出风险可控范围时，一般采取降
低风险源的措施，如减少风险物质的贮存量、使用低风险物
质替代风险水平高或临界量小的物质，提高风险物质的安全
防范水平等，使项目的环境风险控制在可接受水平。
旋转座椅收稿日期：2020-11-29
作者简介：肖亿，1976年生，中级工程师，注册环评工程师，
主要从事环境咨询、环境影响评价等工作，现供职于上海建科环境
技术有限公司。作者通信地址：上海市徐；匚区宛平南路75号3号
楼117室，邮编：200032。
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