【摘 要】論述應用定量風險評價（QRA）對評價、控制低概率重大事故風險的重要意義。介紹了低概率重大風險范疇與主要來源；QRA技術的主要用途與基本方法；研發與使用QRA計算重大風險的主要技術程序。提出了在應用QRA評價重大風險時應注意的幾個主要技術問題。

　　【關鍵詞】低概率事件 重大風險 定量風險評價

　　在連續發生了印度博帕爾毒氣泄漏（1984）、前蘇聯切爾諾貝利核電站爆炸（1986）和英國北海油田鉆井平臺火災（1988）等一系列重大工業災難后。重大事故風險威脅再一次成為國際安全界的關注的焦點。這些事件發生雖然十分罕見，但由于其引發的災難性后果，使工業、科技和保險經營等各界對低概率后果嚴重事件風險評價與控制的研究格外重視。其典型的例子是在美國航天飛機的研發中，由于當時航天飛機采用了最先進的技術和材料，幾乎所有人都認為航天飛機作為現代工業文明的驕傲，其系統運行具有很好的可靠性，在安全上可以“萬無一失”。美國航天局先前一直應用傳統的工程理論所謂支持系統的方法解決各種安全和可靠性問題。這種理論使多數人包括一些決策者認為航天飛機發生災難性事件的可能性極為罕見，幾乎微不足道。1986年“挑戰者”號航天飛機在全世界的注視中升空失事，再一次引起對罕見事件風險的反思。美國航天局開始請國際科學應用公司的系統安全專家對航天飛機的風險運行全面的檢查分析，結果科學家得出一個結論：航天飛機每次執行任務出現災難性事故的概率是0.7%，也就是在145次飛行中，可能有一次會出現災難性的問題。這項研究還排列出了導致航天飛機失事七類重大風險，其中風險性最高的是主發動機故障，機率為37.8%。這些研究結果已列入了美國航天局1997年—2000年的研發計劃。低概率重大事故定量化風險評價在我國還剛剛處于起步階段，公眾、管理人員，甚至包括一些安全科技人員對其潛在影響認識不夠，導致對一些重大事故隱患的治理存有冒險與僥幸心理，實際上定量化風險評價技術水平較低也是在我國安全生產工作中存在往往重視后果處理，忽略事前預防原因之一。

　　低概率事件一般是指發生可能性小于5%以下的事件，而低概率重大風險事件是針對相對發生概率很小，但可導致重大人員傷亡，后果嚴重的事件而言。一般低概率重大風險事件的誘因主要分成以下六類：
　　1、工業生產事故
　　2、環境污染
　　3、大型工程失效（水壩、摩天大廈、隧道和橋梁等）
　　4、運輸工具故障（航空、航海和航天等）
　　5、自然災害（水災、地震、颶風和烈性傳染病等）
　　6、人類自身活動（恐怖主義，戰爭，種族與宗教沖突和探險等）

　　由于低概率事件的罕見性和不確定性，使許多人對它漠視甚至誤解：公眾更多關心它的后果，而很少注意到突發事件的概率，對不同類別事件概率的差別也不敏感；人們更多關心現時的安全性，對今后幾年、甚至幾十年一遇的未知事故往往采取容忍心理；就多數公眾而言，對風險的判斷主要憑借自己和周圍人的經驗，甚至感覺，而對科學家提出的復雜計算模型和令人費解的預測結果常常不以為然。

　　近代工業逐漸向大型、集團化發展，一些大型、高能和高速的工藝和設施越來越多，工業生產領域中低概率重大事件的風險相對明顯增加，其識別、評價與控制技術也日益完善，其中最引人注目的是定量風險評價（QRA）技術。由于ＱＲＡ技術的不斷進步，事故不可知論已成為過去，使憑僥幸心理和單憑經驗進行安全管理的思想將逐漸被淘汰。QRA方法的應用能夠比較精確估算工業活動中某些特定風險的概率并對低概率事件后果做定量化的評價計算，進而比較事故（風險）可能發生的主要條件和各種方式，由此幫助技術人員和決策者控制資源配置和預防工作的方向，而后者尤為重要，因為它有助于確定政府或企業所必須清楚面對的風險強度和確定承擔風險的能力。

　　重大事故風險的罕見性（低概率）和不確定性使其評價工作變得困難和復雜。某些事件的模型，如颶風的評估，也許僅包括數十個可變因素，但在工業領域，如大型化工企業，核電站或航天器，其風險概率評估模型中可能包括成千上萬，甚至數百萬個可變和交互影響的因素，其中每一個因素都代表可能失效或出現故障的元件。評估模型最重要的功能就是必須能夠精確的描述這些元件在運行時產生的相互作用。如果沒有更快的處理器，更先進的軟件和巨大的數字存儲能力的支持，實現這樣復雜多變的計算是難以想象的。由于計算機的廣泛應用和一些概念化計算軟件的迅速發展，科學家才能應用數學方法，對導致某些事件的微小、復雜和可變的因素做出識別，并運算和預測這類（個）事故的概率值，進一步還可以應用數字實現技術，使這個事故被最接近于真實的模擬出來。

　　風險概率分析提出已經有40多年歷史，但定量化方法應用還是近二十年的事情，近十年是QRA發展最快的時期，并且公眾對其信任度也在不斷提高。進入九十年代后期，QRA已從單項的定量化事故樹分析和連續系統模擬，逐漸發展到復雜系統運算和重大社會經濟發展決策的支持[1]。

　　目前在美、英、日和歐共體等工業發達國家，幾乎對所有重大工程項目和建設規劃都需要事先做定量風險評價和安全建議[2][3]，其目標：一是認識重大工程或規劃自身的風險和附近居民所承受的風險等級，二是由安全部門決定其風險是否可以使工程規劃得以否決或批準。在八十年代前，這些評價和建議主要是依靠專業與經驗的判斷。這些判斷是通過對假設釋放出的危險物質進行離散計算，然后據此進行預測得出的。現在看來，其評估的方法與其說基于風險，還不如說是基于后果。在八十年代后期，在數字化技術推動下，QRA的研發在技術上有了重大突破，數字化的個人風險等值線和社會風險曲線（F-N曲線）等技術不斷更新、完善，這些技術方法和評估模型開始在工程設計和社區規劃中實際應用。

　　QRA計算重大事故風險主要過程包括：
　　1、依據重大危險地點、物質特征、物質質量、控制和安全系統、以及操作程序，計算并確定能夠造成傷害后果的假設泄漏的典型泄漏量。
　　2、利用歷史上的失效統計分析（即所謂的一般失效概率數據）確定每一次假設泄漏在某一給定時間段內（一般是一年內）發生的可能性。結合使用成熟技術（例如定量化故障樹分析技術）所得的基本構件的失效概率數據，得出每一次假定危險物質泄漏的概率值。
　　3、對每一次泄漏進行評估，包括危險性物質泄漏速率和泄漏持續時間。
　　4、計算有毒以及易燃性物質泄漏釋放后，在不同天氣條件下的大氣擴散構成。對于易燃性物質的泄漏，要考慮在泄漏源立即被點燃的可能性。同時對延時點燃的情況，則應按照易燃物質浮云或氣流內預測濃度等級以及沿途點火源的分布及點火可能性的差異分別給予處理。
　　5、在上述擴散、爆炸以及火焰計算基礎上可以確定各種不同危害參量（有毒氣體濃度、熱輻射、火焰區的延伸以及沖擊波超壓或沖量）在空間和時間上的分布。
　　有毒物質的危險度評定標準是基于急性中毒劑量毒性負荷（毒性負荷＝Cndt），或更大劑量毒性負荷的機率。對于易燃性物質的危險，需要考慮熱輻射、火焰區域以及爆破產生的沖擊波。

　　QRA技術可計算出某個假定個體處于某特定地點時能遭受到至少標準的毒性負荷劑量、熱輻射劑量、或指定程度的沖擊超壓的概率。原則上這些劑量都應該轉換為導致傷亡可能性的“概率單位”。概率單位將接觸劑量與死亡可能性或者其他一些傷害程度聯系起來，可以計算出個體承受到至少那些劑量的個人風險（死亡概率）。在個人風險計算基礎上，進一步考慮到重大風險地區周圍的人口密度，或者一次事故可影響到不同人口數目的可能性等因素，即擴展到社會風險評估。社會風險是指在任意一年里發生影響至少一定數量人口的事件的累積概率。社會風險的計算同樣受到范圍、地貌、氣象、人口密度空間分布與時間變化等復雜因素和它們相互作用因素的影響。

　　QRA有毒物質風險評價的方法已經比較系統完善，這些程序主要建立在對影響區域計算的基礎之上。這些區域定義了居民將接受到至少是標準劑量毒性危害的范圍。而對這些區域進行風險評價計算，必須考慮復雜多變的天氣條件和人們在室內或者室外的不同情況，對該區域進行風險評價計算。由此可見，每一個區域都與某個特定氣象條件出現和人員暴露的概率相對應，對一個特定區域的計算結果很難直接用于另外的評價對象，即使它們之間十分類似。如果假定區域內氣流等條件均相同，一個人在某特定地點被卷入危險區域的概率就可以計算出來，而且可以轉換為個人危險性評估和它距毒物泄漏點距離的函數。通過分析程序還可計算每種失效情況下個人風險的差異，并據此推算得出所有失效情況下總的個人風險與距泄漏點距離之間的函數關系。應用總危險度、不同天氣條件下危險發生比率，以及某指定點天氣數據（大量相等地區中，每一個地區的不同風速/天氣種類組合的可能性）等參數，推算畫出個人風險值的危險度曲線。這些曲線表示了某假定個體接受至少定量毒氣的頻率（10-4、10-5、10-6次/每年），并被精確的繪制在網格化的地圖上。
　　
　　通過另一種計算程序，結合人口分布和社區類型信息、計算出的危險區域、以及當地出現指定風/天氣的可能性的綜合分析，可計算出社會危險度[4][5]。計算社會風險時，可根據計算精度的要求，按區域風玫瑰圖（至少12個風向）的方向分別計算相應危險區域所影響的人數N。每一個危險區域的方位都有很大差異，因此可以獲得若干對可能性和人數N的數據，進而可以導出N個或者更多人承受危險影響的累積概率。

　　QRA也常用于易燃性物質風險評價，現有QRA模型大多是針對與液化石油氣（LPG）裝置有關的事故風險。這些評價模型能比較精確的計算出：任意一年內主要貯存容器因立即點燃發生沸騰液體擴展蒸氣爆炸（BLEVE）的概率；以及所產生的火球的影響。

　　易燃物質QRA計算方法原則上與有毒物質危險基本一致，不同的是在計算前需要輸入特定數據或因素。這些數據和因素要求至少包括以下幾方面：容器大小；LPG類型（如丙烷或正丁醛）；容器災難性失效概率：容器冷失效；容器熱失效；容器有限性失效概率（裂縫或漏洞）；與蒸餾器、泵、管道系統等設備相關的容器泄漏概率；設備或管道泄漏物點燃的可能性與點燃可能性的分配；貯存器設備周圍社區種類，以及人口密度等。

　　易燃物質QRA方法能夠計算設備周圍由直角坐標網格定義的各小單元中心處的熱輻射[（kWm-2）1.33s]等級和爆破產生的沖擊超壓（kPa），同時也可計算相關的這些熱輻射等級以及爆破產生的沖擊波發生的頻度。由這些物質可進一步推導出指定熱輻射等級和指定沖擊壓力的等值線，每一條等值線都給出了能在給定頻率（例如10-5、10-6次/每年）下發生指定范圍內等級熱輻射和沖擊壓力的地點距源點的距離。另外，這些計算出來的輻射和沖擊超壓等級可以與概率方程一起，推導出不同距離下的個人死亡率，然后又可以繪制出個人死亡率的等值線。如果在計算過程中考慮到了危險設備周圍的人口分布，那么也可以導出社會風險評估值。因為BLEVE事件在確定廠區外危險方面至關重要，應該單獨使用定量的故障樹技術計算它的頻率。在計算中還必須考慮評估對象所特有的一些細節因素，比如閥門數量、管道長度和有沒有水噴霧等。由于長運輸管道發生泄漏的方式、泄漏量、氣流影響和一定范圍內被稀釋后可燃極限等許多因素都不同于LPG，所以用于BLEVE的QRA模型并不完全適用于管道工程，盡管運送管道發生事故的頻率很高，但其致死性風險的區域一般不會超出50米以外的范圍，但如果管道泄漏點處在可波及到LPG危險距離范圍內或者在泄漏源頭立即被點燃的可能性很大，其風險可能要高出一個數量級，這一點在計算社會風險方面更為重要。

　　雖然QRA的技術方法已十分先進、計算結果也比較精確，但它的基本運行畢竟還是建立在“假設”基礎之上，而這些假設是否可靠、可信，主要依據所輸入模型中數據的有效性。另外，還應強調的是：使用QRA計算風險概率的最大價值在于工程或規劃前，至少在過程中，而不是在工程完成，甚至事件發生后。

參考文獻

　　1. Helen Balmforth, Ron Macbeth, Toxic RISKAT version 3.1 The Inclusion of the Site Risk Methodology, Health&Safety Laboratory 2002.27

　　2. Nishapati, Mark, Acceptability and applicability of quantified risk assessment in the next millennium, Proceedings of the International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering-OMAE,OMAE98-1431,1998,7pp

　　3. Laheij, G.M.H.; Post, J.G.; Ale, B.J.M., Standard methods for land-use planning to determine the effects on societal risk, vol71 Jan.2000: 269~282

　　4. Stallen, Pieter Jan M.; Geerts, Rob; Vrijling, Han K., Three conceptions of quantified societal risk, Risk Analysis vol 16 Oct.1996: 635~644

　　5. R.E. Jorissen and P.J.M. Stallen, Quantified societal risk and policy making, Technology risk and society v12, Kluwer Academic Publishers, c1998