危险化学品事故的典型类型主要包括爆炸、火灾、中毒窒息、灼伤、泄露（污染）等, 其中爆炸与火灾常常伴随发生, 即火灾引起爆炸和爆炸引起火灾。采用4组（编号为A、B、C、D）研究数据进行可视化制图, 如图1所示。从图1不难发现, 危险化学品的事故类型主要为爆炸火灾, 其次是中毒窒息。易燃易爆物质是引发危险化学品事故的主要危险物质类型, 且危险化学品爆炸时具有速度快、破坏力大、多米诺效应等特点, 对公共安全和人民生命财产威胁较大。这4组研究即A组:佟淑娇等^[9]对2001~2013年459起危险化学品企业较大以上事故的类型进行了统计分析, 爆炸火灾类型事故占到化工事故总数55%; B组:李艳昌等^[10]对2006~2015年化工企业发生的125起安全生产事故类型进行了统计分析, 爆炸火灾类型事故占到总数50%; C组:马杰等^[11]对2001~2008年8年间119起较大及以上级别化工事故的类型进行了统计分析, 爆炸火灾类型事故占到总数67.2%; D组:叶永峰等^[12]对1974~2010年影响较大的114起化工企业典型事故案例进行了分析, 爆炸火灾类型事故占到总数74%。

图1

Fig.1

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	图1 ABCD共4组研究中危险化学品事故类型的统计分析结果Fig.1 Schematic of resultant statistical analysis of hazardous chemical accidents shown with ABCD

危险化学品事故的主要环节包括生产、储存、运输、使用、经营和处置废弃六大环节。根据现有文献对国内危险化学品事故环节的统计分析数据进行可视化制图, 收集了2005~2015年间2 553起危险化学品事故的发生环节和伤亡情况分布数据^{[3, 13]}, 如图2所示, 由图2不难发现, 生产、储存、运输和使用是危险化学品事故发生的主要环节, 也是引起人员伤亡情况较严重的环节, 其中生产环节的人员伤亡情况最为严重。这主要是因为危险化学品生产环节往往涉及高温高压等生产条件, 原料、中间体、产品等大部分介质在密闭的设备、管道内运行和储存, 危险化学品生产还具有流程复杂、工艺流程长、设备种类和数量多的特点, 事故发生时极容易引起多米诺效应。

图2

Fig.2

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	图2 2005~2015年间2553起危险化学品事故发生环节分布情况Fig.2 Process-related distribution of 2553 hazardous chemical accidents during 2005 ~ 2015

现有文献关于危险化学品事故原因分析多是从人员违规违章操作、工艺设计缺陷和设备故障等角度出发, 缺乏针对引起危险化学品事故的具体物质的统计分析研究。如吴宗之等^[14]基于“ 十一五” 期间我国490起危险化学品事故统计数据, 按照技术和设计有缺陷、违反操作规程或劳动纪律、设备设施有缺陷、安全设施缺少等10个方面对事故原因进行分析。现有研究很少有人从物质因素角度进行研究, 经过对检索文献的筛选, 只发现两篇文章涉及危险化学品事故具体物质, 其中一篇是从环境污染的角度出发进行统计分析, 即曹敬灿等^[15]基于780起危险化学品环境污染事故, 对引发事故的物质、环境污染介质以及污染处理处置情况等进行了分析。另一篇是由关文玲等^[16]从事故统计分析的角度, 对2001~2006年我国化工企业发生的64起火灾爆炸事故的介质进行统计分析, 对事故介质的分布特征进行了总结, 这项研究是众多文章里少有的一篇针对爆炸火灾化工事故发生具体物质因素进行统计分析的研究, 虽然存在时间跨度较短、样本数量较少的问题, 但仍具有一定的参考意义。

目前危险化学品事故相关研究中对物质信息的统计分析相对缺乏, 更不要说以物质信息为基础的数据库的建设。在文献调研中发现, 张贝克等^[17]利用SQL Server数据库技术将案例分类储存, 建立化工事故案例库, 包括设备类型、设备材料、工艺流程等内容; 金静等^[18]提出构建易燃危化品火灾事故调查技术支撑数据库的设想, 拟构建的数据库主要包括易燃危化品基础数据、引燃条件、起火现场特征、燃烧残留物痕迹特征、关键物证分析技术等模块。

2.1.1 数据库框架体系构建

危险化学品事故信息数据库要保障信息的全面性以及可靠性, 尤其是要重点关注危险物质和相关物质流信息, 为物证调查和检验鉴定提供信息参考。本课题组构建的数据库框架体系如图3所示, 数据库将重点收集危险化学品事故的危险物质、物质流信息、工艺装备、时空信息、事故类型、事故环节、危害评估和数据来源8大方面的信息, 其中, 危险物质、物质流信息和工艺装备的收集与信息挖掘分析是研究的重点; 事故时空信息主要是为后期可视化制图提供数据基础; 事故类型、发生环节、人员伤亡和经济损失等属于危险化学品事故的重要统计指标^[1]。为了保障数据来源的准确性和可追溯性, 还将每一个事故对应其信息数据来源, 上述8个方面信息相互结合, 共同组成危险化学品事故信息参考平台。

图3

Fig.3

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	图3 危险化学品事故数据库框架体系Fig.3 Framework of the hazardous chemical accident database

2.1.2 数据库数据来源

数据库框架体系构建后, 首先要解决的就是数据来源问题。在第1部分的文献调研中, 对国内外危险化学品事故信息统计分析相关文献的数据来源进行了统计和整理, 以期为数据库信息的获取提供信息渠道。表1为危险化学品事故信息获取数据源统计, 其中第二列是现有相关文献的数据来源与出处, 第三列是频次, 代表使用此数据来源的文献数量。从表1不难发现, 国家安全生产监督管理总局（现为国家应急管理部）为现有研究的主要数据来源途径。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 危险化学品事故信息数据来源汇总表 Table 1 Statistics on information sources of hazardous chemical accidents 序号 来源 频次 1 国家安全生产监督管理总局 8 2 中国化学品安全协会官网 4 3 媒体、网络和各种公开出版物等渠道 3 4 安全管理网 2 5 原化学工业部科学技术情报研究所 1 6 中国化学品安全网 1 7 化学工程事故快报 1 8 应急管理部公布的“ 历史上发生的危险化学品事故” 系列信息 1 9 国内外政府性网站, 如中央人民政府网站、中国消防在线、各地安全生产监督管理局网站、美国CSB、美国交通运输部、英国HSE等 1 10 国内外综合性新闻网站, 如新华网、中国新闻网、人民网、新浪网、路透社、BBC等 1

表1 危险化学品事故信息数据来源汇总表 Table 1 Statistics on information sources of hazardous chemical accidents

在第1部分的文献调研中, 发现不同文章中同一年份危险化学品事故数据存在明显差异, 这可能是由于各个文章中统计口径和方式不同, 导致数据不够全面, 大量的一般事故记录有限, 查证困难, 难以准确地开展有效的统计分析。数据的准确性是建立数据库和开展应用研究的基础, 是最基础的保障。为了保障数据的准确性, 数据库仅收录数据来源可靠的危险化学品事故信息（来自于官方事故调查报告、政府性网站或正规出版物等渠道）。

通过1.1部分的研究可知, 爆炸火灾是危险化学品事故的主要表现类型, 占到危险化学品事故总数的半数以上, 其中易燃易爆危险化学品是此类事故的主要物质因素, 但是危险化学品有3 000余种, 有必要针对重点高频物质进行深入挖掘分析。在2.1部分数据库建立的基础上, 进行大量危险化学品事故物质信息的收集, 可针对危险物质进行词频的统计分析和分类整理, 查阅整理重点物质的理化性质, 进行重点物质的检验方法研究, 从而将“ 危险化学品事故（环节、类型、工艺装备）— 危险物质— 检验鉴定” 三者相结合, 为危险化学品事故物证调查提供信息参考与分析研判平台。

课题组目前收集到200个危险化学品事故信息, 以现有数据为例, 将事故的危险物质进行了词频制图, 如图4所示, 图中字体大小代表其出现的次数多少, 也就是由其引发的危险化学品事故的数量多少。由图4不难发现, 由油气类物质（液化石油气、重整油、汽油、天然气、柴油、石脑油等）引起的危险化学品事故最多, 其次是火炸药类物质（烟火药、炸药、黑火药、硝酸铵、太安等）。目前危险化学品事故信息收集工作刚刚起步, 随着事故信息数据不断地充实增加, 在大量数据支持的基础上, 可以开展深入全面的分析研究工作, 重点针对高频危险化学品展开其理化性质、提取检验方法、对人与环境危害影响研究, 最终形成以具体危险化学品物质为基础的信息参考平台。

图4

Fig.4

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	图4 高频危险化学品词云示意图Fig.4 Schematic of word cloud about highly-liable hazardous chemicals

通过1.2部分的研究可知, 危险化学品在生产环节发生的事故多, 而且人员伤亡情况较为严重。生产环节与存储、运输、使用等环节不同, 生产环节具有工艺复杂和化学品类繁多的特点, 其物质流信息丰富, 包含原料、中间体、产品、副产物等。危险化学品事故（事件）的物证调查人员有必要了解现场企业的工艺流程和所涉及的具体物质信息（原料、中间体、产品）, 尤其要了解这些物质的物理化学性质, 将危险化学品物质流信息与物证调查、检验鉴定有机统一。正规企业的危险化学品生产环节的物质流信息是可以通过公开渠道获取的, 一般情况下, 危险化学品生产环节的物质流信息可在官方公布的调查报告中获取, 也可以在企业的环境评价报告书中获取, 尤其是环境评价报告书对企业的原料、中间体、产品、废弃物、产能、物质消耗量等物质流信息有全面的介绍。

危险化学品生产环节物质流分析可为物证调查和检验鉴定提供重要的方向和范围。本文以江苏响水天嘉宜化工有限公司为例, 对其主产品苯二胺的生产物质流信息进行挖掘分析。天嘉宜化工有限公司主要产品为苯二胺, 即:间苯二胺（17 000 吨/年）、邻苯二胺（2 500 吨/年）、对苯二胺（500 吨/年）。天嘉宜化工有限公司苯二胺产品生产工艺为:苯与硝酸、硫酸的混合酸经两次硝化反应, 其中苯既作为原料又作为溶剂, 两次硝化反应后生成混二硝基苯粗品, 通过水洗、碱洗等精制工艺除去硝基苯酚等副产物, 经加氢反应生成产品混苯二胺, 再经精馏分离得到邻苯二胺、间苯二胺和对苯二胺产品。根据江苏响水天嘉宜化工有限公司“ 3· 21” 特别重大爆炸事故调查报告以及相关文献^{[21, 22]}对苯二胺合成工艺的研究, 制得天嘉宜化工有限公司苯二胺项目物质流信息示意图如图5所示。爆炸事故的起火位置为天嘉宜公司旧固废库中部偏北堆放黄料（硝化废料）部位, 确定黄料的主要成分是事故调查的重点。根据企业物质流信息图可知, 黄料来源于粗混二硝基苯的精制环节, 从物质流角度讲, 基本可以确定黄料属于硝基苯类物质范围, 硝基苯酚类是硝化反应的主要副产物, 二硝基苯是硝化反应产品, 且硝基苯酚类和二硝基苯微溶于水或者溶于热水, 水相中会有硝基苯酚类和二硝基苯经冷却形成晶体, 硝基苯酚类和二硝基苯晶体颜色多为淡黄色和黄色, 所以事故现场黄料主要成分很有可能是硝基苯酚类和二硝基苯类物质（表2）。

图5

Fig.5

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	图5 江苏响水天嘉宜化工有限公司苯二胺项目物质流信息示意图Fig.5 Schematic for material flow in the phenylenediamine project operated with a Jiangsu-based company of chemical industry

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 硝基苯酚和二硝基苯的部分理化性质 Table 2 Certain physical and chemical properties of nitrophenol-/dinitrobenzene-kind chemicals 分类 物质 部分理化性质 溶解性 形态颜色 硝基 苯酚类 二硝基苯酚 不溶于冷水, 溶于热水、乙醇、乙醚、丙酮、苯、氯仿 黄色晶体 三硝基苯酚 溶于热水、乙醇、乙醚, 易溶于苯等有机溶剂 苦味酸, 炸药的一种, 淡黄色结晶固体 二硝基苯 间二硝基苯 微溶于水, 溶于乙醇、乙醚、苯等 无色固体 邻二硝基苯 微溶于水, 溶于乙醇、乙醚、苯等 苦杏仁味的无色到黄色片状结晶 对二硝基苯 微溶于水, 溶于乙醇、乙醚、苯等 浅黄色粉末

表2 硝基苯酚和二硝基苯的部分理化性质 Table 2 Certain physical and chemical properties of nitrophenol-/dinitrobenzene-kind chemicals