王曉峰
(惠州大亞灣經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)環(huán)境監(jiān)測站,廣東 惠州 516086)
化工園區(qū)中存放著很多不同的危險化學(xué)品及有毒有害物質(zhì),相關(guān)報告顯示,國內(nèi)化工企業(yè)引起的突發(fā)環(huán)境事故頻頻發(fā)生。有毒有害氣體是導(dǎo)致化工園區(qū)突發(fā)環(huán)境事件的一項最關(guān)鍵的因素,其不僅急性毒性強、蔓延范圍大,且處理極為困難,容易形成事故連鎖效應(yīng),如果氣體出現(xiàn)泄漏后沒有快速、有效地處理,則會引起難以想象的后果。目前,對化工園區(qū)環(huán)境風(fēng)險管控體系、環(huán)境風(fēng)險源監(jiān)控系統(tǒng)等方面的探究正在不斷進行,而對化工園區(qū)有毒有害氣體預(yù) 警體系建設(shè)措施的探究還有所欠缺。國家對這方面的工作建設(shè)高度重視,從2012年開始,原環(huán)境保護部先后批復(fù)六?。▍^(qū))八個化工園區(qū)作為首批預(yù)警體系建設(shè)試點園區(qū)。本文主要對預(yù)警體系建設(shè)的技術(shù)路徑進行具體的探討與分析,希望能給相似園區(qū)環(huán)境預(yù)警體系建設(shè)與發(fā)展提供一些有用的借鑒。
1.1.1 建設(shè)模式選用“平戰(zhàn)結(jié)合”類型
化工園區(qū)有毒有害氣體預(yù)警體系有不同的建設(shè)類型,如突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)驅(qū)動型、“平戰(zhàn)結(jié)合”型等。當(dāng)前有關(guān)體系建設(shè)著重采取的是“平戰(zhàn)結(jié)合”類型,其集結(jié)了其他系統(tǒng)類型的優(yōu)勢特征,不僅可以對園區(qū)中有毒有害氣體風(fēng)險源與排放源進行及時、高效地管控,提升園區(qū)空氣質(zhì)量,而且可以在出現(xiàn)突發(fā)環(huán)境事件的情況下及時察覺、及時預(yù)警、及時響應(yīng),防止事件的嚴重性進一步加劇。
1.1.2 搭設(shè)三級預(yù)警體系
試點園區(qū)規(guī)模都比較龐大,經(jīng)濟效益較好,且有毒有害氣體的類型多樣,基于這些特點,試點園區(qū)采取了全方位調(diào)研、現(xiàn)場排查以及設(shè)備監(jiān)測等多種手段,對園區(qū)中所有有毒有害氣體的類型與數(shù)目進行了整理,并篩選出一些比較關(guān)鍵的污染性氣體,把這些氣體作為重要的預(yù)警因子。在預(yù)警站網(wǎng)的布設(shè)環(huán)節(jié)中,試點園區(qū)相關(guān)部門將儲罐、生產(chǎn)裝置、大氣污染物有組織排放口等環(huán)境風(fēng)險源設(shè)定為重點防控的“點”,將企業(yè)廠界設(shè)定為防控的“線”,將園區(qū)邊界設(shè)定為重點防護的“面”,并且還把園區(qū)周圍大氣環(huán)境敏感點與有毒有害氣體擴散通道作為全方位預(yù)防與控制的“域”,從而搭建出一個健全、合理的園區(qū)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)體系。
1.1.3 健全優(yōu)化預(yù)警體系
化工園區(qū)突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險預(yù)警體系的建設(shè)體現(xiàn)出兩大顯著特征,即建設(shè)周期長、資金投入多。結(jié)合我國安全、突發(fā)公共事件預(yù)警體系建設(shè)的相關(guān)經(jīng)驗,試點園區(qū)在完成建設(shè)規(guī)劃及方案的具體編制后,應(yīng)依據(jù)園區(qū)本身的運營情況,遵循分期建設(shè)準(zhǔn)則,依靠國家或地方所給予的財政資金支持,一步步開展建設(shè)工作,并在建設(shè)期間持續(xù)歸納經(jīng)驗感悟,健全優(yōu)化預(yù)警體系,使整個系統(tǒng)充分、有效地發(fā)揮作用。
1.1.4 建立綜合環(huán)境業(yè)務(wù)平臺
體系應(yīng)把化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系和園區(qū)中原有的應(yīng)急指揮系統(tǒng)、污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)、移動執(zhí)法系統(tǒng)等多個環(huán)境業(yè)務(wù)系統(tǒng)相互組合在一起,從而真正實現(xiàn)綜合挖掘、聯(lián)動分析的功能,為環(huán)境污染源的溯源、突發(fā)環(huán)境事件的應(yīng)對指導(dǎo)、空氣質(zhì)量的有效改善提供可靠支持[1]。
1.2.1 化工園區(qū)缺乏建設(shè)熱情
相關(guān)報告顯示,國內(nèi)很多化工園區(qū)體量較小,不僅如此,部分化工園區(qū)處于建設(shè)初期,規(guī)模效應(yīng)沒有得到充分發(fā)揮。例如甘肅省一些省級及以上化工園區(qū)包含多種行業(yè)的小型企業(yè),如物流、機械制造等,這類化工園區(qū)由于化工企業(yè)分布散亂、資金籌備難度大,基層專業(yè)技術(shù)人員不足等一系列原因,導(dǎo)致有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系的建設(shè)存在極大難度,因此很多化工園區(qū)缺乏對環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系的建設(shè)熱情。
1.2.2 預(yù)警預(yù)測及自動化溯源功能有所欠缺
化工園區(qū)有毒有害氣體監(jiān)測預(yù)警體系在搭建過程中非常注重污染性氣體的自動化監(jiān)測與報警,某些園區(qū)也將大氣擴散模型結(jié)合到預(yù)警系統(tǒng)中,針對泄漏、火災(zāi)等突發(fā)事故發(fā)生的情況,對有毒有害氣體的污染性及其影響范圍展開預(yù)測分析,但預(yù)測分析結(jié)果大都精度不高,無法給具體工作的開展提供可靠參考。因此,相關(guān)部門還應(yīng)繼續(xù)深入探究與優(yōu)化模型,使污染物擴散范圍、落地濃度最高值等的預(yù)測結(jié)果更加精準(zhǔn)可靠,為應(yīng)急情況下人員疏散、應(yīng)急監(jiān)測點設(shè)置等工作的實施提供有力支持;使預(yù)警系統(tǒng)具備更快、更強的溯源功能與精準(zhǔn)合理的分析能力,從而給風(fēng)險隱患的快速察覺與防范應(yīng)對提供有力的技術(shù)支撐。
1.2.3 加快頒布相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)導(dǎo)則
在化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系建設(shè)在國內(nèi)化工園區(qū)全方位開展的背景下,國家應(yīng)加快頒布相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)導(dǎo)則,圍繞建設(shè)的目標(biāo)、內(nèi)容以及流程展開具體的說明,從而讓相關(guān)體系的建設(shè)有據(jù)可依。
項目應(yīng)嚴格遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、急行先用、分步開展”的重要原則,致力于合理完成系統(tǒng)規(guī)劃與頂層設(shè)計。平臺架構(gòu)搭設(shè)擁有可拓展性,給系統(tǒng)更新升級預(yù)留空間,防止重疊搭建與資源的不必要損耗。
技術(shù)路線應(yīng)在對園區(qū)中企業(yè)已建成的監(jiān)測設(shè)施與設(shè)備進行最大程度地運用與有效整合的前提下,對化工園區(qū)大氣監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)劃與布設(shè)進行改進與完善,搭建出統(tǒng)一、健全、準(zhǔn)確及高效的大氣環(huán)境風(fēng)險因子預(yù)警站網(wǎng)。
相關(guān)部門應(yīng)圍繞企業(yè)危險源、企業(yè)及周圍風(fēng)險點等一系列監(jiān)測數(shù)據(jù)進行采集整合,參考新一代信息技術(shù),如云計算、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等,并結(jié)合預(yù)警響應(yīng)、超標(biāo)響應(yīng)等,搭建出完整、合理、高效的化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險預(yù)警管理平臺;依靠前端對設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸情況進行動態(tài)化監(jiān)視,實現(xiàn)對整個園區(qū)或各個企業(yè)大氣污染物排放數(shù)據(jù)動態(tài)的實時、全面監(jiān)測;依靠閾值的合理設(shè)置,使其在超標(biāo)情況發(fā)生時能夠及時預(yù)警,借助平臺溯源功能高效確定排放區(qū),并根據(jù)設(shè)置等級啟動對應(yīng)響應(yīng)機制,在平臺的指導(dǎo)調(diào)度下對突發(fā)事件進行合理、及時地處置,保證事前快速響應(yīng),事后信息發(fā)布留存[2]。
園區(qū)相關(guān)部門及人員應(yīng)通過資料查閱與實地調(diào)研,對化工園區(qū)的基本情況、周圍半徑五公里范圍內(nèi)敏感保護目標(biāo)、園區(qū)中各個企業(yè)狀況、化工園區(qū)及周圍環(huán)境、安監(jiān)、氣象等部門已經(jīng)建成的監(jiān)控站點、設(shè)備裝置狀況進行具體掌握。
進行環(huán)境風(fēng)險評估主要是為了在對園區(qū)有毒有害氣體特性、存有量以及生成量進行全方位監(jiān)測與掌握的前提下,對園區(qū)中各種有毒害性質(zhì)的污染物、高風(fēng)險大氣污染物的類型及排放、擴散特點等進行辨別,同時對大氣環(huán)境風(fēng)險事故等多種狀況進行了解。基于此,園區(qū)應(yīng)對著重防范與控制的大氣污染物類型,依靠風(fēng)險識別與影響范圍分析對重點防控區(qū)、范圍等進行確認,為系統(tǒng)“靶向溯源、精準(zhǔn)預(yù)警”及有效應(yīng)急處理計劃的編制奠定可靠的基礎(chǔ)。
2018年,原環(huán)境保護部對外公布了首批有毒有害大氣污染物名單,其中包含甲醛等六類揮發(fā)性有機污染物及鉛、汞等五類重金屬及其化合物,涉及我國很多經(jīng)濟行業(yè)與公共設(shè)施管理業(yè),如制造業(yè)、熱力業(yè)等。園區(qū)在選取預(yù)警因子時還會遇到一些問題,如在生產(chǎn)、存儲、運送等多個過程中都沒有牽涉到有毒有害大氣污染物名單中的污染物,以至于無法切實實施相關(guān)預(yù)警體系的建設(shè)。
所以,在選擇預(yù)警因子的過程中,相關(guān)部門應(yīng)結(jié)合風(fēng)險識別狀況,把國家公布的首批有毒有害氣體名單中的污染物類型,及行業(yè)、地方等大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中所包含的氣體與歷史環(huán)境事件中所涉及的大氣污染物都結(jié)合到預(yù)警因子的初步篩選范圍當(dāng)中;接著通過定性或半定量的手段,依照這些污染物的環(huán)境影響性高低進行排列,考慮有毒有害氣體的毒害性、活性等多方面的情況,并考慮園區(qū)環(huán)境風(fēng)險事件中一些出現(xiàn)頻率較高、危害程度較嚴重的污染物,在預(yù)警因子初選名單中合理選取重點的污染物氣體,將它們作為預(yù)警系統(tǒng)搭建的重要因子,進而有效提高園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險防控水平[3]。
化工園區(qū)預(yù)警站網(wǎng)能夠給園區(qū)的環(huán)境管理工作提供一些基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù),是保證化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控及風(fēng)險預(yù)警效果得以實現(xiàn)的重點?;@區(qū)預(yù)警站網(wǎng)的布置主要是結(jié)合環(huán)境風(fēng)險評估結(jié)果與篩選出來的預(yù)警因子,將有毒有害氣體擴散通道、園區(qū)周圍大氣環(huán)境風(fēng)險受體設(shè)定成保護“域”,在風(fēng)險單元、企業(yè)廠界、園區(qū)邊界等點位合理搭建布設(shè)預(yù)警子站,對于經(jīng)濟條件比較好的地方,則可以配備移動監(jiān)測站等,搭設(shè)出完整、合理的、“固定+移動”相組合的、全面覆蓋型的監(jiān)控預(yù)警網(wǎng)。
子站配置需要含有氣象儀器,這樣能夠為事故的追蹤溯源與預(yù)測分析提供必要的預(yù)警因子,如溫度、濕度、風(fēng)速等;不僅如此,也需要配備預(yù)警因子監(jiān)控設(shè)備、配套硬件設(shè)施等。預(yù)警子站要具備污染氣體、氣象等數(shù)據(jù)信息的自動化采集、保存及上傳等功能。
預(yù)警平臺的建設(shè)應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)對所監(jiān)測、采集的有毒有害氣體數(shù)據(jù)信息的動態(tài)實時分析,且具備相關(guān)風(fēng)險預(yù)警預(yù)測功能。
3.4.1 數(shù)據(jù)采集傳輸
預(yù)警子站把采集獲得的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)信息高效傳送到預(yù)警平臺,依靠平臺事先設(shè)置的預(yù)警閾值,在有毒有害氣體的數(shù)量超標(biāo)時自動、及時預(yù)警。預(yù)警閾值可以依照有毒有害氣體的濃度含量及變動情況、風(fēng)險可接納性等來進行設(shè)置,預(yù)警閾值的設(shè)置值既可是一種或多種有毒有害氣體的濃度值、濃度響應(yīng)斜率、濃度超限時長,又可以是相鄰多個傳感器、分析儀的報警數(shù)量、順序和相鄰濃度梯度等其他值。
3.4.2 環(huán)境預(yù)警
園區(qū)應(yīng)對企業(yè)端監(jiān)控數(shù)據(jù)、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù),建立基于歷史大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計預(yù)測模型,對異常趨勢提前預(yù)警;同時結(jié)合企業(yè)排放清單、數(shù)值預(yù)報模式、氣象數(shù)據(jù)等,針對現(xiàn)有污染排放體系下污染物的擴散轉(zhuǎn)移過程,實現(xiàn)環(huán)境污染預(yù)測預(yù)警。
3.4.3 污染溯源
園區(qū)應(yīng)搭建不同風(fēng)險源特點數(shù)據(jù)庫及高效識別模型,針對“超標(biāo)預(yù)警、預(yù)測預(yù)警、信訪投訴”等情況,通過“點線面域”監(jiān)測網(wǎng)與移動監(jiān)測,對污染源進行快速、精準(zhǔn)地追蹤確定,且能夠和巡查執(zhí)法系統(tǒng)相互組合應(yīng)用,進一步提升執(zhí)法的準(zhǔn)確度[1]。
為了使監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)能夠全方位覆蓋整個園區(qū),園區(qū)項目建設(shè)不僅涵蓋了風(fēng)險單元、污染源、邊界,而且也涵蓋了監(jiān)控平臺、應(yīng)急預(yù)警響應(yīng)機制等多個方面。
3.5.1 風(fēng)險單元站監(jiān)控能力建設(shè)
園區(qū)通過全面排查的方式,明晰園區(qū)企業(yè)危險及泄漏風(fēng)險大的儀器設(shè)備,在各個企業(yè)合理設(shè)置傳感器式有毒有害氣體報警儀,能夠?qū)崟r化、動態(tài)化地監(jiān)測與防控各種危險隱患,保證泄漏排放能夠被及時察覺、及時響應(yīng)。
3.5.2 污染源監(jiān)控能力建設(shè)
企業(yè)污染源監(jiān)測主要考慮NMHC這一核心預(yù)警因子,對園區(qū)企業(yè)的大多數(shù)排口范圍進行完全覆蓋,將采集獲得的預(yù)警數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)綀@區(qū)監(jiān)管平臺上,使其能夠在企業(yè)污染物的排放量大于閾值的情況下及時預(yù)警,且可以對排放量進行高效精準(zhǔn)的計算。
3.5.3 企業(yè)廠界、園區(qū)邊界、敏感點監(jiān)控能力建設(shè)
企業(yè)廠界考慮安裝NMHC監(jiān)測設(shè)備及電化學(xué)傳感器等覆蓋范圍廣、監(jiān)測速度快的監(jiān)測設(shè)備,另外,園區(qū)邊界宜采用開放式傅里葉變換紅外光譜儀、紫外差分吸收光譜儀、飛行時間質(zhì)譜儀等監(jiān)測參數(shù)多、監(jiān)測速度較快的監(jiān)測設(shè)備,重點考慮主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向有代表性的點位;在園區(qū)周圍敏感點主要考慮安裝精度高的監(jiān)測設(shè)備,如GC-MS能夠?qū)?10多種物質(zhì)進行有效監(jiān)測,相關(guān)人員結(jié)合指紋庫的數(shù)據(jù)信息,能夠快速確定污染物的來源。
3.5.4 移動自動監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)
園區(qū)配備一部移動式監(jiān)測車與飛行時間質(zhì)譜儀,使用這些儀器設(shè)施,能夠確保秒級出數(shù),使得園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)、平時巡檢等多種多樣的工作需要都能得到比較好的滿足。
3.5.5 實驗室監(jiān)測能力建設(shè)
在園區(qū)中建設(shè)可用于氣體檢測的實驗室,這個實驗室配備先進的儀器設(shè)備,如NMHC分析儀、GC-MS分析儀等,可用于園區(qū)監(jiān)測設(shè)備的平時比對及執(zhí)法監(jiān)測等方面,提升監(jiān)測能力。
3.5.6 應(yīng)急預(yù)警響應(yīng)機制建設(shè)
按照實際需求,園區(qū)在上述建設(shè)的前提下,應(yīng)構(gòu)建與完善應(yīng)急響應(yīng)機制,該機制的構(gòu)建涵蓋以下重要部分:監(jiān)測預(yù)警與超標(biāo)響應(yīng)機制、異味溯源巡排查機制、企業(yè)指紋動態(tài)管理機制等。
3.5.7 預(yù)警平臺建設(shè)
園區(qū)基于原有的監(jiān)控平臺,通過對其進行升級、優(yōu)化,使該平臺能夠?qū)崿F(xiàn)自動監(jiān)測監(jiān)控、高效應(yīng)急管理以及智能發(fā)布信息等功能。這個平臺不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對環(huán)境風(fēng)險源頭的實時防范與預(yù)警,還能夠及時處理環(huán)境突發(fā)事件,切實實現(xiàn)“平戰(zhàn)結(jié)合、統(tǒng)籌兼顧”。平臺涵蓋很多子系統(tǒng),如基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)、三維GIS平臺子系統(tǒng)、實時監(jiān)測子系統(tǒng)等。預(yù)警子站能夠把監(jiān)測獲取的園區(qū)大氣數(shù)據(jù)快速上傳到預(yù)警平臺,相關(guān)人員通過合理設(shè)置平臺閾值及有效分析數(shù)據(jù),能夠?qū)τ卸居泻怏w進行實時動態(tài)預(yù)警和超標(biāo)預(yù)警,并按照級別生成啟動應(yīng)急預(yù)案。平臺閾值的設(shè)置結(jié)合了很多相關(guān)數(shù)據(jù)信息分析,相關(guān)人員在充分考慮園區(qū)基礎(chǔ)排放情況的前提下,結(jié)合廠界標(biāo)準(zhǔn)值、大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)值、職業(yè)接觸限值等進行設(shè)置,共設(shè)置四級閾值:一是異常閾值、二是注意閾值、三是警告閾值、四是危險閾值。
項目以終端監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),搭建出一個集計算、預(yù)測、溯源功能為一體的模型,對有毒有害氣體的擴散趨勢進行預(yù)測。根據(jù)園區(qū)指紋庫中的相關(guān)數(shù)據(jù),同時參考有關(guān)的氣象數(shù)據(jù)等,可以確定有毒有害氣體的擴散移動路線。借助“污染小尺度溯源”的技術(shù)手段,實現(xiàn)預(yù)測預(yù)警、超標(biāo)預(yù)警及信訪投訴,并且參考四級監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)信息與移動監(jiān)測數(shù)據(jù),使有毒有害氣體的溯源工作變得更快、更準(zhǔn),并使得污染氣體環(huán)境突發(fā)事故能夠得到及時的防范與處理。
系統(tǒng)質(zhì)控體系能夠確保環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性與準(zhǔn)確性,也可以給環(huán)境質(zhì)量、環(huán)境風(fēng)險的客觀合理評估、環(huán)境超標(biāo)情況的精準(zhǔn)預(yù)判等工作的實施提供重要保障。質(zhì)控體系應(yīng)當(dāng)涵蓋幾個重要部分,如預(yù)警子站巡檢、維護制度、預(yù)警設(shè)備備品備件制度、定期校準(zhǔn)制度等。應(yīng)急管理體系必須涵蓋的重要部分有污染氣體預(yù)警通報制度、預(yù)警響應(yīng)機制、應(yīng)急處理方案生成等,只有這樣才能使化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系真正實現(xiàn)平穩(wěn)、高效運作[4]。
綜上所述,本文主要圍繞化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系建設(shè)進行探究,結(jié)合化工園區(qū)生產(chǎn)特征與突發(fā)環(huán)境事件特征,以預(yù)警體系的信息化、智能化發(fā)展為目標(biāo),為該體系的建設(shè)提出了一些措施建議,即該體系應(yīng)當(dāng)可以實現(xiàn)事前防控、事中應(yīng)急響應(yīng)以及事后評價的效果。另外,化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系信息平臺也應(yīng)考慮與其他風(fēng)險預(yù)警模塊相互結(jié)合應(yīng)用,提升有關(guān)數(shù)據(jù)的計算與分析能力,從而和達標(biāo)排放、污染物濃度監(jiān)控以及常規(guī)環(huán)境監(jiān)管相互統(tǒng)籌協(xié)調(diào)在一起,真正展現(xiàn)出“平戰(zhàn)結(jié)合”的功能。相比于其他園區(qū),化工園區(qū)中企業(yè)分布非常緊密,發(fā)生突發(fā)事故的可能性較大,且一旦發(fā)生事故,后果難以想象。而有毒有害氣體是造成化工園區(qū)突發(fā)環(huán)境事故的關(guān)鍵因素,因此希望本文的研究能夠給有關(guān)園區(qū)的有毒有害氣體環(huán)境預(yù)警體系建設(shè)帶來一些啟發(fā)與參考。