宋永會，韓璐，溫麗麗，袁鵬，彭劍峰

1.環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險評估國家重點實驗室，中國環(huán)境科學(xué)研究院，北京　100012

2.中國環(huán)境科學(xué)研究院城市水環(huán)境科技創(chuàng)新基地，北京　100012

3.環(huán)境保護部環(huán)境規(guī)劃院，北京　100012

突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險源識別與監(jiān)控技術(shù)創(chuàng)新進展
——(Ⅱ)環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)與案例

宋永會1,2，韓璐1,2，溫麗麗3，袁鵬1，2，彭劍峰1，2

1.環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險評估國家重點實驗室，中國環(huán)境科學(xué)研究院，北京100012

2.中國環(huán)境科學(xué)研究院城市水環(huán)境科技創(chuàng)新基地，北京100012

3.環(huán)境保護部環(huán)境規(guī)劃院，北京100012

摘要：總結(jié)了國內(nèi)外環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)方面的先進經(jīng)驗,分析了當(dāng)前我國環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系的特點,指出與發(fā)達(dá)國家相比，我國在環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)上存在的問題，包括環(huán)境風(fēng)險源基本信息底數(shù)不清、監(jiān)控指標(biāo)不能滿足環(huán)境管理的需求以及環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控管理方式相對落后。在調(diào)研用戶需求的基礎(chǔ)上，提出了我國環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系的設(shè)計原則為先進性、可靠性、整體性和經(jīng)濟性原則。按照“數(shù)據(jù)采集—傳輸—處理—應(yīng)用”的信息處理思路，分別從監(jiān)控方案設(shè)計、監(jiān)控技術(shù)與設(shè)備、監(jiān)控數(shù)據(jù)采集傳輸、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、監(jiān)控管理系統(tǒng)等5個方面構(gòu)建了環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系。并將環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)在上海市閔行區(qū)、高橋石化地區(qū)及張家口市進行了應(yīng)用示范。

關(guān)鍵詞：環(huán)境風(fēng)險源；監(jiān)控技術(shù)體系；應(yīng)用

Technological Innovation Progress of Risk Sources Identification and

Monitoring of Sudden Environmental Pollution Accidents:

(Ⅱ)Risk Sources Monitoring Technology and Case Study

1國內(nèi)外環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系的內(nèi)容與特點

1.1重大環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)研究進展

環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控是風(fēng)險源日常管理、事故預(yù)防與應(yīng)急救援之間的銜接和過渡。對重大環(huán)境風(fēng)險源進行合理有效的監(jiān)控，是及時發(fā)現(xiàn)事故隱患，防范環(huán)境風(fēng)險的最有效途徑，也符合當(dāng)前環(huán)境風(fēng)險防范的迫切需求。國外對重大危險源監(jiān)控技術(shù)的研究起步較早[1]，已頒布了一系列的規(guī)程和法令，并趨于成熟和穩(wěn)定。早在1985年，國際勞工大會就通過了《關(guān)于危險物質(zhì)應(yīng)用和工業(yè)過程中事故預(yù)防措施》的決定，初步提出危險源監(jiān)控技術(shù)及方法；1988年和1991年，國際勞工組織又先后編寫了《重大事故控制實用手冊》和《重大工業(yè)事故的預(yù)防》，對重大危險源的辨識方法及控制措施提出了建議，促進了危險源監(jiān)控體系的完善；1992年以來，美國勞工部、美國國家環(huán)境保護局先后頒布了《高度危害化學(xué)品處理過程的安全管理》、《預(yù)防重大工業(yè)事故公約》、《預(yù)防化學(xué)品泄漏事故的風(fēng)險管理程序》，為危險源的確認(rèn)和控制奠定了基礎(chǔ)。我國的重大危險源監(jiān)控技術(shù)起步于20世紀(jì)90年代初，相繼頒布了GB 18218—2009《重大危險源辨識》和《安全生產(chǎn)法》等，技術(shù)與管理取得了較大進展[2-3]。

環(huán)境風(fēng)險源是指可能引起環(huán)境污染事故發(fā)生，從而對環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)或其組成產(chǎn)生不利作用的部分。區(qū)域范圍內(nèi)的環(huán)境風(fēng)險源主要是使用危險物質(zhì)的企業(yè)、集中倉儲倉庫、儲罐，危險物質(zhì)的運輸，毒害污染物的泄露，廢水廢氣事故性排放等[4-5]。針對環(huán)境風(fēng)險源的監(jiān)控技術(shù)研究主要是在借鑒重大危險源監(jiān)控技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。2003年以來，我國相繼發(fā)布了《關(guān)于開展重大危險源監(jiān)督管理工作的指導(dǎo)意見》(安監(jiān)關(guān)協(xié)字〔2004〕56號)、AQ 3035—2010《重大危險源(儲罐區(qū)、庫區(qū)和生產(chǎn)場所)安全監(jiān)控通用技術(shù)規(guī)范》與AQ 3036—2010《重大危險源(罐區(qū))現(xiàn)場安全監(jiān)控裝備設(shè)置規(guī)范》[6-8]等文件。國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布的《危險化學(xué)品重大危險源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》中對重大危險源提出了配備溫度、壓力、液位、流量、組分等信息的不間斷采集和監(jiān)測系統(tǒng)，以及可燃?xì)怏w和有毒有害氣體泄漏檢測報警裝置的要求，對重大危險源中儲存劇毒物質(zhì)的場所或者設(shè)施，提出了設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求。

環(huán)境風(fēng)險源的監(jiān)控技術(shù)研究集中在建立特征污染物在線或離線監(jiān)測分析方法，制訂重大環(huán)境風(fēng)險源及特征污染物的動態(tài)監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)方案，開發(fā)監(jiān)測信息集成、監(jiān)控數(shù)據(jù)處理與動態(tài)數(shù)據(jù)管理技術(shù)及軟件系統(tǒng)等方面，為實現(xiàn)分布式多用戶的環(huán)境風(fēng)險源動態(tài)管理與監(jiān)控提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障。環(huán)境風(fēng)險源的有效監(jiān)控直接影響到區(qū)域環(huán)境污染綜合管理、重大污染事件的預(yù)防及其綜合決策。通過對重大環(huán)境風(fēng)險源的監(jiān)控，可有效分析污染物排放源對空氣質(zhì)量和水環(huán)境的影響，評價環(huán)境治理措施的效果，對突發(fā)性污染事件進行預(yù)警，為環(huán)境管理和決策提供技術(shù)支持[9-10]。筆者基于“十一五”國家高技術(shù)發(fā)展計劃(863計劃)項目“重大環(huán)境污染事件風(fēng)險源識別與監(jiān)控技術(shù)”關(guān)于風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)的主要研究成果，闡述了環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)研究進展。

1.2我國環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)特點與存在問題

雖然國內(nèi)外針對重大環(huán)境污染事件風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)開展了較多的研究，并取得了一定進展，但隨著經(jīng)濟和化學(xué)品行業(yè)的快速發(fā)展，突發(fā)環(huán)境污染事故頻現(xiàn)[11-12]，安全生產(chǎn)監(jiān)管部門主要防范生產(chǎn)事故的發(fā)生，對于事故環(huán)境影響防范所采取的預(yù)防性措施有限；環(huán)境保護部門應(yīng)對突發(fā)環(huán)境事故主要是針對事故發(fā)生后的應(yīng)急控制，而對事故發(fā)生前的風(fēng)險源監(jiān)控和管理體系建設(shè)開展的工作相對較少，在環(huán)境風(fēng)險源基礎(chǔ)信息獲取、監(jiān)控方式上還存在一定局限。

1.2.1環(huán)境風(fēng)險源基礎(chǔ)信息底數(shù)信息不清

相對于環(huán)境風(fēng)險管理的需求，我國目前存在著環(huán)境風(fēng)險源種類、數(shù)量、規(guī)模和分布不清，以及對環(huán)境風(fēng)險源周邊環(huán)境敏感受體的分布不清等問題。與發(fā)達(dá)國家相比，我國環(huán)境風(fēng)險源的風(fēng)險防控意識、水平、能力還存在較大差距。

此外，現(xiàn)有的環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)各地建設(shè)方式不同，通訊協(xié)議等都不一致，不能有效地達(dá)到數(shù)據(jù)資源共享，難以有效地為環(huán)境管理服務(wù)。同時，用有限的監(jiān)測數(shù)據(jù)評價整個區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量以及污染源的排放情況也不完全，這對于盡早發(fā)現(xiàn)污染事故和及時預(yù)報區(qū)域環(huán)境質(zhì)量等均有很大限制，難以滿足環(huán)境風(fēng)險管理的需求。

1.2.2監(jiān)控指標(biāo)與監(jiān)控方式

雖然環(huán)境在線監(jiān)測是環(huán)境保護部門對環(huán)境質(zhì)量及重點污染企業(yè)進行實時監(jiān)控的一個方式，但仍然存在問題：監(jiān)測項目偏重于常規(guī)指標(biāo)，有局限性，遠(yuǎn)不能滿足環(huán)境管理，特別是風(fēng)險管理和控制的要求；污染源的監(jiān)測周期和監(jiān)測頻率不能全面地反映實際排污情況，難以適應(yīng)環(huán)境管理的需要。

目前我國環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)測監(jiān)控采用常規(guī)監(jiān)測、自動監(jiān)測和應(yīng)急監(jiān)測相結(jié)合的方式，以常規(guī)監(jiān)測指標(biāo)為主，依據(jù)監(jiān)控對象的不同，所需的環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控指標(biāo)有所不同。儲罐以及生產(chǎn)裝置內(nèi)的溫度、壓力、液位等工藝參數(shù)是必測指標(biāo)。由于實際操作需要的人力、技術(shù)水平以及經(jīng)濟的可行性，發(fā)生環(huán)境污染事故的企業(yè)內(nèi)部的環(huán)境風(fēng)險源還沒有實現(xiàn)對有毒有害物等特征污染物的日常監(jiān)測。

1.2.3環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控管理方式

與發(fā)達(dá)國家相比，我國環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控管理方式相對落后，存在以下問題：環(huán)境風(fēng)險源管理信息數(shù)據(jù)采集能力不足，業(yè)務(wù)化水平較低，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系不健全；資源共享和區(qū)域協(xié)同機制不完善，分析決策支撐能力有待提升；環(huán)境風(fēng)險源的監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)，特別是適用于生態(tài)環(huán)境敏感目標(biāo)的監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)有待開發(fā)。

環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)測監(jiān)控、管理和科技支撐能力不足。環(huán)境保護部門缺乏特征環(huán)境風(fēng)險物質(zhì)的監(jiān)測能力，監(jiān)管手段不足。環(huán)境風(fēng)險源中的特征污染物的監(jiān)測方法體系不夠完善，特別是綜合性的排放標(biāo)準(zhǔn)在控制特征污染物排放方面未能有效實施，對特征污染物的控制在監(jiān)測監(jiān)控環(huán)節(jié)缺乏明確要求。

2我國環(huán)境風(fēng)險源特征與監(jiān)控技術(shù)體系辨析

2.1環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)須適應(yīng)污染物及環(huán)境敏感受體的類型特點

環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控須適應(yīng)突發(fā)環(huán)境污染事件污染物的特征與環(huán)境敏感受體的分類。當(dāng)前我國突發(fā)環(huán)境污染事件的敏感受體主要是大氣和水體。環(huán)境污染事件的類型包括爆炸、化學(xué)品泄露、非正常工況的廢水廢氣排放事故等[13]。一旦環(huán)境污染事件發(fā)生且周圍有環(huán)境敏感受體，就會使居民的日常生活受到較嚴(yán)重影響。2005年松花江的重大環(huán)境污染事件，起因是吉林石化雙苯廠發(fā)生爆炸，約100 t雙苯和硝基苯流入松花江，造成哈爾濱關(guān)閉松花江取水口，停止向市區(qū)供水[14]；2004年四川沱江的特大水污染事故，起因是川化股份公司第二化肥廠將大量高濃度工業(yè)廢水排進沱江，導(dǎo)致沿江簡陽、資中、內(nèi)江三地百萬人口飲水被迫中斷，生態(tài)環(huán)境遭到破環(huán)[15]。

發(fā)生環(huán)境污染事件的污染物類型從一般污染物擴展到有毒有害物質(zhì)、重金屬等特征污染物，因此，在環(huán)境風(fēng)險源的監(jiān)控指標(biāo)篩選上既要考慮風(fēng)險源本身的一些常規(guī)指標(biāo)，也要考慮風(fēng)險源的具體情況，如特征污染物的濃度指標(biāo)以及環(huán)境敏感受體的指標(biāo)等?？傊?，當(dāng)前我國突發(fā)環(huán)境污染事件污染物種類的特點對環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)提出了更高的要求，要求我國環(huán)境風(fēng)險管理與監(jiān)測進入到新階段，即從常規(guī)監(jiān)控指標(biāo)發(fā)展到特征污染物監(jiān)控指標(biāo)，并將生物毒性指標(biāo)作為綜合監(jiān)測水環(huán)境受體指標(biāo)。

2.2環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控必須符合環(huán)境風(fēng)險防控管理的要求

目前，我國突發(fā)環(huán)境污染事件的高發(fā)、頻發(fā)態(tài)勢可能還將持續(xù)一段時期[16-17]，“十二五”期間及其以后的一段時期我國仍處于工業(yè)化快速發(fā)展階段，同時也帶來了巨大的環(huán)境問題，環(huán)境管理和風(fēng)險防控面臨越來越大的壓力和挑戰(zhàn)，對新時期環(huán)境風(fēng)險防控管理提出了新的要求。國家《化學(xué)品環(huán)境風(fēng)險防控“十二五”規(guī)劃》[18]中提出，要遏制突發(fā)環(huán)境事件高發(fā)態(tài)勢，探索環(huán)境風(fēng)險防控長遠(yuǎn)戰(zhàn)略和管理機制，逐步實現(xiàn)化學(xué)品環(huán)境風(fēng)險管理的主動防控、系統(tǒng)管理和綜合防治。

作為環(huán)境風(fēng)險防控管理技術(shù)體系的重要組成部分，環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系必須體現(xiàn)環(huán)境風(fēng)險防控管理的要求，將被動式的事故應(yīng)急管理方式向主動的風(fēng)險防控管理轉(zhuǎn)變，將環(huán)境風(fēng)險管理的關(guān)口前移。由于不同的環(huán)境風(fēng)險源所屬的行業(yè)類型及所處的場所不同，風(fēng)險物質(zhì)的種類不同，不同區(qū)域的環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控的要求是不同的。針對環(huán)境風(fēng)險源本體的監(jiān)控布點，需要監(jiān)測可能影響環(huán)境風(fēng)險源安全狀態(tài)的工藝參數(shù)和環(huán)境參數(shù)，該區(qū)域采樣點的布設(shè)與生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、物料特性和儲罐結(jié)構(gòu)等有關(guān)，應(yīng)根據(jù)實際情況布點；針對緩沖區(qū)的監(jiān)控布點，分為企業(yè)內(nèi)部的緩沖區(qū)和企業(yè)外部的緩沖區(qū)，其中企業(yè)內(nèi)部緩沖區(qū)監(jiān)控點的布設(shè)需考慮生產(chǎn)工藝和排水管網(wǎng)設(shè)置情況，企業(yè)外部緩沖區(qū)監(jiān)控布點要考慮排水管道中污水的最終流向，集中式污水處理設(shè)施和排入地表水系監(jiān)控布點要求不同；針對環(huán)境敏感受體的監(jiān)控需考慮水環(huán)境敏感受體和大氣環(huán)境敏感受體的特點區(qū)別對待[19]。

2.3環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控須符合國家的管理決策

總體上看，我國現(xiàn)有的環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)測監(jiān)控水平與先進國家有較大差距，且近期我國突發(fā)環(huán)境污染事件頻現(xiàn)[20-21]，涉及污染物種類繁多，環(huán)境風(fēng)險所處情況復(fù)雜，對環(huán)境監(jiān)控的需求比發(fā)達(dá)國家更大。按照我國現(xiàn)有條件，盡管建立了國家、省、市、縣4級環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)，但環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控設(shè)備與技術(shù)水平有差異，監(jiān)控的指標(biāo)涉及的污染物種類也不同，多以國家規(guī)定的水質(zhì)監(jiān)測污染物為主。此外，環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)測技術(shù)方法發(fā)展不平衡，各種技術(shù)和方法缺少系統(tǒng)的梳理和總結(jié)。目前我國沒有系統(tǒng)通用的環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)測技術(shù)規(guī)范，在環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控布點、樣品采集、監(jiān)測分析等方面缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)須結(jié)合國家的宏觀管理決策，《化學(xué)品環(huán)境風(fēng)險防控“十二五”規(guī)劃》中提出了重點防控的化學(xué)品名單，環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)須重點篩選高發(fā)類的突發(fā)事件、特征污染物類的化學(xué)品，在化工、醫(yī)藥等重點行業(yè)，以及地理位置敏感的重點防控區(qū)域開展相關(guān)的監(jiān)控技術(shù)體系構(gòu)建工作。

3我國環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系研究

3.1環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系設(shè)計原則

環(huán)境風(fēng)險源的有效監(jiān)控直接影響到區(qū)域環(huán)境污染綜合管理、重大污染事件的預(yù)防及綜合決策。環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系是構(gòu)建先進的環(huán)境風(fēng)險防控體系的重要內(nèi)容，可有效對引發(fā)事故的風(fēng)險源進行管理，防范風(fēng)險，更好地應(yīng)對突發(fā)環(huán)境污染事件。結(jié)合目前重大環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控的現(xiàn)狀條件，提出適合我國國情的環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系，其設(shè)計原則如下：

(1)先進性原則。環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系建設(shè)具有較高的技術(shù)起點，充分采用現(xiàn)有高新技術(shù)，確保完成后，達(dá)到先進水平。

(2)可靠性原則。選用高品質(zhì)的儀器設(shè)備完成監(jiān)控技術(shù)的架構(gòu)，確保篩選的環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)可靠，設(shè)備運行穩(wěn)定，盡量減少投運后的維護工作量，節(jié)約二次投入的資金，并能夠在實際中推廣應(yīng)用。

(3)整體性原則。環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系是一個有機整體，應(yīng)從方案設(shè)計、監(jiān)控設(shè)備集成、信息采集傳輸、系統(tǒng)構(gòu)建等方面進行考慮，并充分考慮整個監(jiān)控技術(shù)體系在具體區(qū)域上的示范應(yīng)用。

(4)經(jīng)濟性原則。盡可能以最少費用獲得必要的環(huán)境風(fēng)險源信息，獲取代表性的監(jiān)控指標(biāo)，最經(jīng)濟的監(jiān)控點位布設(shè)以及監(jiān)控技術(shù)設(shè)備的推薦。

3.2環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系設(shè)計思路

環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)綜合考慮功能需求，以及各種硬件結(jié)構(gòu)的共性[22]，按照“數(shù)據(jù)采集—傳輸—處理—應(yīng)用”的信息處理思路，結(jié)合“監(jiān)控方案設(shè)計—監(jiān)控設(shè)備—信息采集傳輸—系統(tǒng)構(gòu)建—集成應(yīng)用”的體系架構(gòu)特點，設(shè)計出基本的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(圖1)。其在國家重大環(huán)境污染事故防范和應(yīng)急體系中具有重要作用，是環(huán)境風(fēng)險源管理體系的重要組成部分。

圖1　環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系的設(shè)計思路Fig.1　The design of environmental risk sources monitoring

3.2.1環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控方案設(shè)計

環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控方案設(shè)計是環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系的研究基礎(chǔ)和前提，包括監(jiān)控指標(biāo)的篩選、監(jiān)控點位的布設(shè)及優(yōu)化等。首先，基于反映環(huán)境風(fēng)險物質(zhì)本身性質(zhì)和特征污染物的監(jiān)控指標(biāo)構(gòu)建原則，以典型行業(yè)、區(qū)域和重要環(huán)境敏感目標(biāo)為研究對象，以量大面廣、難于控制的液態(tài)及氣態(tài)污染源為研究重點，確定了重點風(fēng)險源監(jiān)控參數(shù)(包括工藝參數(shù)與環(huán)境參數(shù)等)，從而確立了既反映風(fēng)險源周邊的自然、社會狀況及敏感目標(biāo)的環(huán)境質(zhì)量，又反映環(huán)境風(fēng)險物質(zhì)本身性質(zhì)和特征的監(jiān)控指標(biāo)體系。其次，結(jié)合監(jiān)控指標(biāo)，按照因地制宜、分類指導(dǎo)、重點突出的環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控點布設(shè)原則，針對不同類型的環(huán)境風(fēng)險源提出了布點方法[23]。最后，針對環(huán)境風(fēng)險源的特性，基于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法或國際上公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)分析方法的基本要求，結(jié)合環(huán)境在線監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，集成包括小型傳感設(shè)備和大型監(jiān)測儀器在內(nèi)的百余種成套技術(shù)設(shè)備、參數(shù)及適用條件信息，從氣象參數(shù)、無機污染物、有機污染物、綜合毒性、生物指標(biāo)、移動源方面構(gòu)建了整裝成套的包含百余種儀器信息的監(jiān)控技術(shù)庫，完善了環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系。

3.2.2環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)與設(shè)備系統(tǒng)

環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)與設(shè)備系統(tǒng)是進行風(fēng)險源動態(tài)監(jiān)控的硬件設(shè)備，主要包括有環(huán)境參數(shù)和安全參數(shù)的傳感器，特征污染物的連續(xù)、自動監(jiān)控設(shè)備和數(shù)據(jù)采集等硬件設(shè)備?；A(chǔ)硬件主要包括通訊服務(wù)鏈路，監(jiān)控中心配置的各種服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

重大環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控方法是對風(fēng)險源監(jiān)控系統(tǒng)中的指標(biāo)進行具體監(jiān)測和數(shù)據(jù)判斷，從而獲得監(jiān)控系統(tǒng)中某一指標(biāo)的特征數(shù)據(jù)，以反映該指標(biāo)的現(xiàn)狀及變化趨勢。環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)與設(shè)備系統(tǒng)主要是集成固定源(包括氣態(tài)源和液態(tài)源)監(jiān)控技術(shù)和移動源監(jiān)控技術(shù)。對于液態(tài)環(huán)境風(fēng)險源，針對敏感環(huán)境受體主要采用綜合毒性監(jiān)控技術(shù)，針對風(fēng)險源的源狀態(tài)、源物質(zhì)濃度和綜合指標(biāo)采用點式監(jiān)測技術(shù)；對于氣態(tài)環(huán)境風(fēng)險源，針對氣象條件、源狀態(tài)和源物質(zhì)濃度指標(biāo)采用點式監(jiān)測技術(shù)，針對敏感環(huán)境受體采用區(qū)域式監(jiān)測技術(shù)。

特征風(fēng)險物濃度和綜合指標(biāo)的監(jiān)控技術(shù)主要采用點式法，包括LEL(lower explosive limit)檢測器法、電化學(xué)檢測器法、火焰離子化(FID)檢測器法、光離子化(PID)檢測器法、紅外吸收儀法、基于VUV(vacuum ultraviolet)的飛行時間質(zhì)譜儀法和基于氣相色譜的VOCs監(jiān)測法等[24]。對于特征風(fēng)險物質(zhì)的監(jiān)控，除了上述理化監(jiān)控技術(shù)及儀器，生物毒性監(jiān)測儀也是一類重要監(jiān)控儀器。

3.2.3環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)

環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)可采用有線專網(wǎng)或者無線3G網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，數(shù)據(jù)庫、地理信息系統(tǒng)、操作系統(tǒng)以及其他中間服務(wù)為監(jiān)控平臺提供基礎(chǔ)服務(wù)。

監(jiān)控平臺的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)主要功能是數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理以及整個網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)，在建設(shè)時要充分考慮經(jīng)濟成本和傳輸?shù)姆€(wěn)定性、可靠性。研究發(fā)現(xiàn)[25]，無線網(wǎng)絡(luò)(GPRS、CDMA)方式和以太網(wǎng)方式是目前最經(jīng)濟、最可靠的通訊方式，也是采用最多的通訊方式。

3.2.4環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控管理軟件系統(tǒng)

環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控管理軟件系統(tǒng)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的接收和處理、監(jiān)控數(shù)據(jù)管理、風(fēng)險源數(shù)據(jù)展示等內(nèi)容。軟件管理系統(tǒng)是為環(huán)保監(jiān)管部門提供服務(wù)的具體應(yīng)用，包括日常管理、監(jiān)控預(yù)警、決策支持等模塊。通過監(jiān)控軟件管理系統(tǒng)提供風(fēng)險源監(jiān)控管理能力的服務(wù)，實現(xiàn)基于Web-GIS的環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控點及監(jiān)控信息動態(tài)加工、處理(空間與專題分析等)與可視化，以及空間信息與屬性信息的模糊交互式查詢等功能。

3.2.5環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用案例

選取典型示范區(qū)(上海市閔行區(qū)、上海市高橋石化地區(qū)、張家口市)為應(yīng)用對象，結(jié)合環(huán)境保護部門風(fēng)險管理的需求，將研究技術(shù)成果應(yīng)用于環(huán)境風(fēng)險源的監(jiān)控。針對特大城市上海市，分別提出了閔行區(qū)和高橋石化地區(qū)的重大環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控指標(biāo)、監(jiān)控布點及監(jiān)控方案，以期為上海市環(huán)境風(fēng)險管理提供支持；提出了張家口市重大環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控方案，開發(fā)了“張家口市環(huán)境風(fēng)險源綜合管理系統(tǒng)”，以期為張家口市環(huán)境風(fēng)險源管理與風(fēng)險防范提供技術(shù)支持。

上海市地處長江三角洲，地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達(dá)，人口密集，閔行區(qū)是上海市行政區(qū)劃的腹部，是上海市工業(yè)重要的集中地[26]，以上海市為示范對象，針對上海市河網(wǎng)復(fù)雜，保留多個工業(yè)園區(qū)的產(chǎn)業(yè)布局，高風(fēng)險、重污染的企業(yè)數(shù)量較多，區(qū)位優(yōu)勢良好和交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，各類環(huán)境污染事件時有發(fā)生，以及水源保護具有代表性等特點，開展環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控方案，包括監(jiān)控風(fēng)險物質(zhì)篩選、監(jiān)控技術(shù)推薦、風(fēng)險源動態(tài)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建等研究。上海市閔行區(qū)的環(huán)境風(fēng)險源及敏感受體監(jiān)控點位見圖2。開發(fā)的特大城市環(huán)境風(fēng)險源動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)以及飲用水源地環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，部分軟件功能見圖3～圖6。

圖2　上海市閔行區(qū)環(huán)境風(fēng)險源及敏感受體監(jiān)控點位Fig.2　Monitoring sites of environmental risk source andsensitive receptor for Minhang District of Shanghai city

圖3　特大城市環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控系統(tǒng)Fig.3　Environmental risk source monitoring system of extra-large city

圖4　環(huán)境風(fēng)險源管理Fig.4　Management for environmental risk source

圖5　環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計Fig.5　Inquiry and statistics for environmentalrisk source monitoring data

圖6　環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控系統(tǒng)模型分析Fig.6　Model analysis of environmental risksource monitoring system

上海市高橋石化地區(qū)是我國第一個跨行業(yè)、跨部門的特大型經(jīng)濟聯(lián)合體，同時其產(chǎn)品多屬于重大化學(xué)品危險源，具有重大環(huán)境風(fēng)險源的特點。根據(jù)環(huán)境保護部門管理的技術(shù)需求，結(jié)合本研究的共性技術(shù)成果，明確了空氣中揮發(fā)性有機污染物為監(jiān)控重點，并為高橋石化地區(qū)推薦了監(jiān)控技術(shù)設(shè)備。

張家口市位于北京市上風(fēng)上水位置，地理位置敏感，擔(dān)負(fù)著保護京津地區(qū)生態(tài)安全的重要任務(wù)，同時也是河北省的老工業(yè)基地。隨著張家口市采礦業(yè)和化工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，環(huán)境風(fēng)險源的種類和數(shù)量不斷增加，突發(fā)性環(huán)境污染事件時有發(fā)生，因此，選取張家口市為研究示范區(qū)。針對其經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護之間的矛盾，迫切需要降低因經(jīng)濟發(fā)展帶來的環(huán)境風(fēng)險升高的問題，以及需對環(huán)境風(fēng)險較大企業(yè)加強管理的實際需求，開展了張家口市環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)方案研究。結(jié)合環(huán)境保護部門風(fēng)險管理需求，在集成污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)基礎(chǔ)上，開發(fā)了包括尾礦庫管理等功能的張家口市環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控系統(tǒng)平臺(圖7和圖8)，實現(xiàn)了對張家口市重大環(huán)境風(fēng)險源的監(jiān)控及風(fēng)險源綜合管理。

圖7　張家口市環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控系統(tǒng)Fig.7　Environmental risk source monitoringsystem for Zhangjiakou city

圖8　環(huán)境風(fēng)險源視頻監(jiān)控Fig.8　Video monitoring of environmental risk source

3.3環(huán)境風(fēng)險源動態(tài)監(jiān)控的技術(shù)創(chuàng)新

環(huán)境風(fēng)險源的監(jiān)控具有鮮明的技術(shù)特點，因此在環(huán)境風(fēng)險源的動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計過程中涉及許多新的技術(shù)問題。目前，環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控主要包括實時監(jiān)控的傳感、報警及現(xiàn)場控制集成技術(shù)，特征污染物動態(tài)監(jiān)控信息的采集、數(shù)據(jù)傳輸及處理技術(shù)，環(huán)境風(fēng)險源動態(tài)監(jiān)控技術(shù)平臺的構(gòu)建等。因此，環(huán)境風(fēng)險源動態(tài)監(jiān)控的創(chuàng)新性技術(shù)，不僅是環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)平臺的核心基礎(chǔ)，也是推進全國環(huán)境風(fēng)險管理新模式的基本保障。

3.3.1重大環(huán)境風(fēng)險源實時監(jiān)控的傳感、報警及現(xiàn)場控制集成技術(shù)

環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控的傳感設(shè)備是對環(huán)境風(fēng)險源各種狀態(tài)的前端感知儀器設(shè)備。企業(yè)中的環(huán)境風(fēng)險源(如罐區(qū)、庫區(qū)、生產(chǎn)場所等)常含有易燃、易爆、毒性等危險物，對安全生產(chǎn)和人身安全構(gòu)成了極大的威脅，需采用前端的設(shè)備對重大環(huán)境風(fēng)險源進行監(jiān)測、監(jiān)視、預(yù)警和控制，才能更好地預(yù)防重大事故的發(fā)生，降低環(huán)境風(fēng)險水平，主要采用液位、溫度、濕度、壓力、流量、可燃及有毒氣體傳感器等。

3.3.2特征污染物動態(tài)監(jiān)控信息采集、數(shù)據(jù)傳輸及處理技術(shù)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是整個動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，不僅存儲了園區(qū)的風(fēng)險要素、企業(yè)信息及政策法規(guī)等靜態(tài)數(shù)據(jù)，且實時存儲各風(fēng)險源的監(jiān)測數(shù)據(jù)，為分析模擬技術(shù)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

信息采集、數(shù)據(jù)傳輸及處理技術(shù)通過設(shè)置數(shù)據(jù)采集的頻率，可實現(xiàn)24 h不間斷地將傳感器等設(shè)備前端采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中存儲，并在本地計算機中進行數(shù)據(jù)保存。前端處理程序?qū)⒔邮盏降臄?shù)據(jù)分析處理后存儲到數(shù)據(jù)庫中，同時工作人員可根據(jù)關(guān)鍵詞查詢檢索數(shù)據(jù)庫中存儲的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3.3.3環(huán)境風(fēng)險源動態(tài)監(jiān)控技術(shù)平臺構(gòu)建

環(huán)境風(fēng)險源動態(tài)監(jiān)控技術(shù)平臺的設(shè)計既要滿足對產(chǎn)生重大環(huán)境風(fēng)險源的實時監(jiān)控、預(yù)警及信息管理，實現(xiàn)風(fēng)險源及敏感受體監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時采集、傳輸、存儲功能，又要構(gòu)建信息查詢發(fā)布平臺，使環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)管實時化、透明化、信息化。因此，在監(jiān)控技術(shù)平臺設(shè)計過程中既要關(guān)注風(fēng)險源本身，又要關(guān)注環(huán)境敏感受體。將數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)中的屬性數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫與管理信息數(shù)據(jù)庫相融合，開發(fā)基于Web-GIS技術(shù)的重大環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控系統(tǒng)，滿足對重大環(huán)境風(fēng)險源以及敏感受體的監(jiān)控功能，實現(xiàn)對重大環(huán)境風(fēng)險的預(yù)警與監(jiān)管。同時，在解決系統(tǒng)設(shè)計和基礎(chǔ)性關(guān)鍵問題等方面制訂一套切合實際的監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范，為子系統(tǒng)、設(shè)備等其他技術(shù)規(guī)范的制訂提供依據(jù)。并且分別針對化工園區(qū)、特大城市、飲用水源地等不同對象，形成重大環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)方案，以期為地方環(huán)境保護部門的環(huán)境管理提供依據(jù)。

3.3.4GIS空間分析技術(shù)

借助GIS強大的空間分析功能，采集、儲存并處理區(qū)域內(nèi)風(fēng)險源、敏感受體、災(zāi)害環(huán)境等空間分布信息。利用GIS空間分析模塊，可進行空間數(shù)據(jù)的相關(guān)分析、疊圖分析和加權(quán)綜合分析，獲取環(huán)境風(fēng)險程度及其影響因素的空間分析結(jié)果。在電子地圖的基礎(chǔ)上，利用相關(guān)地理信息系統(tǒng)軟件進行數(shù)據(jù)處理分析，并發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)平臺。用戶可在Web-GIS平臺上查詢到風(fēng)險源、企業(yè)及園區(qū)相關(guān)歷史數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，以各種方式對原始數(shù)據(jù)進行匯總、統(tǒng)計和對比，并以圖表和報表的形式繪圖并輸出，為環(huán)境監(jiān)控管理和輔助決策提供支撐。

4展望

針對我國環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)缺乏系統(tǒng)梳理和總結(jié)的現(xiàn)狀，設(shè)計了體現(xiàn)“監(jiān)控方案設(shè)計—監(jiān)控設(shè)備—數(shù)據(jù)采集傳輸—監(jiān)控軟件—管理應(yīng)用”架構(gòu)特點的環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)體系，使之具有兼容性和可操作性。其在國家重大環(huán)境污染事故防范和應(yīng)急體系中具有重要作用，是環(huán)境風(fēng)險源管理體系的重要組成部分。將環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)的研究成果在化工園區(qū)、典型城市進行了應(yīng)用，以期對我國實施環(huán)境風(fēng)險管理，遏制目前重大環(huán)境污染事件頻發(fā)態(tài)勢提供有效的科技支撐。

應(yīng)用環(huán)境風(fēng)險源動態(tài)監(jiān)控的創(chuàng)新性技術(shù)開發(fā)的環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)區(qū)域重大環(huán)境風(fēng)險狀況的全過程動態(tài)監(jiān)控，集實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)庫管理、GIS地圖展示及模型分析等功能于一體，達(dá)到及時預(yù)警的作用，使環(huán)境風(fēng)險源的常態(tài)化管理與應(yīng)急式管理有效結(jié)合，為決策管理提供支持。

通過借鑒國外先進理念和技術(shù)設(shè)備，結(jié)合我國實際情況，總結(jié)了環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控的研究發(fā)展趨勢：

(1)環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)朝著信息化方向發(fā)展。環(huán)境信息化的應(yīng)用將從環(huán)保監(jiān)控大數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)具有規(guī)律性、科學(xué)性和有價值的監(jiān)控信息。在云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等發(fā)展的推動下，每年環(huán)境保護部門產(chǎn)生的海量監(jiān)測數(shù)據(jù)，將在大數(shù)據(jù)挖掘分析、預(yù)測性分析等功能的助力之下，通過建立評估和預(yù)測預(yù)報模型，預(yù)測未來發(fā)展趨勢。

(2)環(huán)境監(jiān)控中心經(jīng)過發(fā)展，逐步從無規(guī)劃的試點性質(zhì)發(fā)展為規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化，從單一業(yè)務(wù)到綜合業(yè)務(wù)，從簡單行政強制統(tǒng)一發(fā)展為根據(jù)地區(qū)的差異分類指導(dǎo)，有計劃的分步實施。

(3)根據(jù)當(dāng)前環(huán)境監(jiān)控建設(shè)的現(xiàn)狀和研究開發(fā)的動向，以及新形勢下對環(huán)境監(jiān)控的要求，以環(huán)境監(jiān)控為核心的環(huán)境保護大系統(tǒng)代表了潛在的環(huán)境保護需求，符合新形勢下環(huán)境保護對環(huán)境監(jiān)控的要求，可在環(huán)境保護中發(fā)揮重大作用。同時，環(huán)境保護大系統(tǒng)還有許多技術(shù)難題，需要不斷摸索，逐步加以解決。

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SONG Yong-hui1,2, HAN Lu1,2, WEN Li-li3, YUAN Peng1,2, PENG Jian-feng1,2

1.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences,

Beijing 100012, China

2.Department of Urban Water Environmental Research, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China

3.Chinese Academy for Environmental Planning, Beijing 100012, China

Abstract:The advanced experience of the environmental risk source monitoring techniques in foreign and domestic countries was summarized, and the characteristics of China’s environmental risk source monitoring techniques analyzed. It was pointed out that compared with the developed countries, there existed many problems in the environmental risk source monitoring techniques in China. The basic information of environmental risk sources was not clear, the monitoring indicators could not meet the environmental management needs and the monitoring and management mode of environmental risk sources was relatively backward. Based on the user requirement analysis, the design principles of the environmental risk source monitoring technique system were put forward, i.e. the principles of supreme, reliability, integrity and economic interest. According to the technical line of information process of “data acquisition, transmission, processing and application”, the environmental risk source monitoring technique system was constructed from five aspects, i.e. the monitoring scheme design, the monitoring equipment technology, the monitoring data acquisition and transmission, the monitoring network structure, and the monitoring management system, etc. Finally, the environmental risk source monitoring techniques were applied and demonstrated in Minhang District of Shanghai, Gaoqiao Petrochemical Area of Shanghai and Zhangjiakou City.

Key words:environmental risk source; monitoring technique system; application

中圖分類號:X820.4

文章編號:1674-991X(2015)05-0353-08

doi:10.3969j.issn.1674-991X.2015.05.056

作者簡介:宋永會(1967—)，男，研究員，博士，主要從事水污染控制與水環(huán)境管理技術(shù)研究，songyh@craes.org.cn

基金項目:國家高技術(shù)發(fā)展計劃(863計劃)項目(2008AA06A404);國家科技支撐計劃項目(2015BAK16B01)

收稿日期:2015-07-29

宋永會，韓璐，溫麗麗，等.突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險源識別與監(jiān)控技術(shù)創(chuàng)新進展:(Ⅱ)環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控技術(shù)與案例[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報,2015,5(5):353-360.

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