丁超 李強 趙輝

（大連市生態(tài)環(huán)境事務服務中心，遼寧 大連 116023）

1 引言

為有效改善化工園區(qū)突發(fā)環(huán)境事件的應急處置能力，降低環(huán)保投訴率，地方各級環(huán)保部門先后開始推進化工園區(qū)環(huán)境風險預警體系建設工作［1-3］。松木島化工園區(qū)始建于2005 年下半年，2009 年7 月被納入國家戰(zhàn)略重點發(fā)展和支持區(qū)域。松木島化工園區(qū)總體規(guī)劃面積35 km2，污染物種類十分復雜。根據松木島化工園區(qū)面臨的環(huán)境問題，大連市突發(fā)事件應急管理委員會于2016 年10 月印發(fā)了《大連市應急體系“十三五”規(guī)劃》，明確將松木島化工園區(qū)環(huán)境風險預警系統(tǒng)建設列入全市應急體系“十三五“規(guī)劃。因此，松木島化工園區(qū)環(huán)境風險預警系統(tǒng)的建設是非常必要的。

2 國內園區(qū)環(huán)境風險預警系統(tǒng)建設現狀

2.1 國內化工園區(qū)環(huán)境風險監(jiān)控預警系統(tǒng)建設現狀

全國化工園區(qū)排放的污染物一直是影響各地區(qū)環(huán)境質量的重要因素，因此從2000 年開始，各地化工園區(qū)的管理者就開始探索新型的管理模式。例如張峰等提出了將工業(yè)無線傳感器網絡技術、視頻監(jiān)控技術和自動控制、無線通訊、地理信息系統(tǒng)（GlS）、數據庫及網絡工程等計算機技術應用于化工危險源的監(jiān)測和監(jiān)控系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)應用于泰州某化工公司危險源的環(huán)境監(jiān)控和應急管理［4］。河北省遷安市投資近8 000 萬元，以“數字環(huán)?！睘橹饕O計思想，建設了“監(jiān)控、運營、信息化”三位一體的監(jiān)測監(jiān)控平臺，前端配備了75 臺煙氣在線監(jiān)控設備，中心端建設了在線監(jiān)控、應急指揮、綜合辦公等核心業(yè)務系統(tǒng)。已有多個地區(qū)在化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控方面進行了建設和前期工作，例如廣州大亞灣、山東濱州、江蘇宿遷、南京化工園區(qū)等。大連市在2010 年開始了化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控的探索工作，在2013 年由市政府管控一體化項目投資3 670 萬元，建設了“大孤山環(huán)境監(jiān)控預警系統(tǒng)”，目前系統(tǒng)已經運行超過5 年，整體功能完整，設備工作正常，為多次環(huán)境事件提供了數據支持。

2.2 國內化工園區(qū)環(huán)境風險監(jiān)控預警技術現狀

環(huán)境監(jiān)控技術的發(fā)展水平決定了監(jiān)控系統(tǒng)的建設方向，國內早期探索化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)建設的地區(qū)，例如寧波鎮(zhèn)海和上海金山化工園區(qū)由于建設較早，受制于當時的技術水平，即使建設資金充裕，也普遍存在使用的儀器設備技術落后和系統(tǒng)信息化水平不高的問題，近年來也都進行了多次升級改造。

作為監(jiān)控系統(tǒng)采用的儀器設備首先要滿足在線化的要求，即設備能夠長期穩(wěn)定地運行，數據可以通過網絡傳輸。基于在線化的要求，目前國內針對化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控預警系統(tǒng)的建設形成了以下幾個設計方向：一是采用環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測站，監(jiān)測項目包括PM2.5、PM10、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等常規(guī)指標。優(yōu)點為設備技術成熟、監(jiān)測方法有相關標準；缺點是監(jiān)測項目少，不適合化工園區(qū)污染物排放的監(jiān)測，設備安裝需要站房，占地面積大，耗電量達到10 000 kW·h，每個站點投資額高達100 萬元，不適合網格布點，監(jiān)測結果一般不具備代表性。二是采用超級環(huán)境監(jiān)測站的儀器設備，例如采用開放式紅外光譜、在線式氣相色譜等，監(jiān)測項目包含各種有機化合物和有毒有害氣體。優(yōu)點是監(jiān)測項目覆蓋全；缺點是單個站點投資高達400 萬元，設備維護工作量大，同樣不適合網格布點監(jiān)測。三是采用氣體傳感器技術的監(jiān)測設備，比如各種類型的手持式有毒有害氣體檢測儀，通過簡單的技術改造，實現環(huán)境防護和數據傳輸。優(yōu)點是價格便宜，便于大規(guī)模部署；缺點是維護不方便，檢測靈敏度不高，無法滿足環(huán)境標準的要求，另外，設備的長期穩(wěn)定運行穩(wěn)定性不佳，一旦損壞不易維修。

3 松木島化工園區(qū)環(huán)境風險預警體系建設研究

3.1 環(huán)境風險預警體系簡介

該項目作為大連市化工園區(qū)環(huán)境風險預警系統(tǒng)的重要組成部分，利用松木島現有環(huán)境監(jiān)控資源，構建先進的區(qū)域環(huán)境風險預警系統(tǒng)，以期解決園區(qū)現有迫切的環(huán)境問題，加強園區(qū)應急管理，增強風險防控能力，提升環(huán)境質量。

3.2 整體建設思路

按照“第一時間發(fā)現、第一時間預警、第一時間響應”的總體建設目標，在全面開展有毒有害氣體環(huán)境風險排查工作的基礎上，針對化工園區(qū)內有毒有害氣體特征污染物，構建“全覆蓋、全天候、全過程”的環(huán)境風險預警體系，通過自動監(jiān)測網絡監(jiān)控實時掌握園區(qū)內的有毒有害氣體濃度分布及變化趨勢，科學合理地應對可能出現的突發(fā)環(huán)境污染事故，同時服務于園區(qū)日常環(huán)境質量監(jiān)管，增加對常規(guī)環(huán)境空氣污染因子的監(jiān)測，為區(qū)域環(huán)境質量預警及防治提供依據。環(huán)境預警系統(tǒng)總體功能框架見圖1。

圖1 環(huán)境預警系統(tǒng)總體功能框架

3.3 實施步驟

3.3.1 園區(qū)污染源排查

松木島化工園區(qū)產業(yè)由海洋化工、石油化工、精細化工、合成氣化工、化工產品深加工和電鍍行業(yè)等企業(yè)構成。園區(qū)主要風險源企業(yè)眾多，通過重大風險源識別，松木島化工園區(qū)共有24 家企業(yè)存在重大風險源，還有3 家列入重大污染源分級。通過對園區(qū)污染源的排查，確定了園區(qū)企業(yè)污染源的排放位置和排放的污染因子，建立了松木島化工園區(qū)有毒有害氣體指紋庫。

3.3.2 園區(qū)有毒有害氣體監(jiān)測因子確定

松木島化工園區(qū)現有主要排污企業(yè)生產的產品涉及合成氨、農藥、香料、石油等，污染物種類較多。根據國家公布的有毒有害大氣污染物名錄以及松木島化工園區(qū)內企業(yè)生產工藝及污染物排放因子，確定了園區(qū)有毒有害氣體監(jiān)測因子，包括苯系物、烴類化合物、有機硫化物、甲醛、氯化氫、硫化氫、氟化氫、溴化氫、氨氣、氯氣、醇類化合物及各種混合有機廢氣等多種特殊污染物。

3.3.3 環(huán)境風險預警體系建設

為實現園區(qū)監(jiān)測預警全覆蓋目標，該園區(qū)項目建設內容涵蓋監(jiān)控平臺系統(tǒng)建設（包括數據中心和網絡建設）、企業(yè)有毒有害氣體監(jiān)控預警系統(tǒng)建設（包括20 個風險源監(jiān)控點）、區(qū)域環(huán)境空氣質量輔助監(jiān)測系統(tǒng)建設（包括3 個小型環(huán)境空氣自動監(jiān)測站）、區(qū)域環(huán)境空氣質量VOC 自動監(jiān)測系統(tǒng)建設（環(huán)境空氣自動監(jiān)測站）和應急預警響應機制建設。

3.3.3.1 監(jiān)控平臺系統(tǒng)建設

（1）數據中心和網絡建設

該項目預警體系監(jiān)控平臺系統(tǒng)建設一個小型數據中心，除接收存儲松木島監(jiān)控系統(tǒng)產生的數據外，將之前已建成的大石化監(jiān)控系統(tǒng)、大孤山監(jiān)控系統(tǒng)、電離輻射監(jiān)控系統(tǒng)等數據也接入本監(jiān)控平臺，包括采集間隔為1 min 的設備共55 臺、采集間隔1 h 的設備7 套。本項目在線監(jiān)測設備網格分布在園區(qū)中，20 套風險源監(jiān)控子站和3 套小型空氣自動站采用4G 無線網絡的通信方式。預警系統(tǒng)網絡結構見圖2。

圖2 預警系統(tǒng)網絡結構

（2）監(jiān)控平臺體系功能

包括風險源管理、監(jiān)測站點管理、監(jiān)測數據管理、監(jiān)測數據查詢、視頻集中展示、綜合分析、環(huán)境在線監(jiān)控預警、監(jiān)測數據預警、預警推送、精細化監(jiān)測管理、環(huán)境事故應急、應急資源調度、數字應急預案、應急信息庫、應急知識管理、污染追蹤溯源分析、應急輔助決策支持等。

3.3.3.2 企業(yè)有毒有害氣體監(jiān)控預警系統(tǒng)建設

松木島化工園區(qū)主要為中小型精細化工企業(yè)，具有生產工藝復雜、污染物種類多、無組織排放嚴重的特點。對于松木島這類污染源集中分布的化工園區(qū)，監(jiān)控點原則上設置在主導風向和第二主導風向的下風向企業(yè)邊界，同時考慮到化工園區(qū)內企業(yè)之間的相互監(jiān)控，在園區(qū)內采用網格布點法，設置了20個風險源監(jiān)控點，用于監(jiān)控園區(qū)內企業(yè)的大氣污染物無組織排放，安裝位置選擇企業(yè)辦公樓樓頂，方便設備運行維護。

園區(qū)內企業(yè)排放的污染物和涉及的?；贩N類包括硫化氫、甲醇、氨氣、二氧化硫、苯系物、非甲烷總烴、氯氣、氯苯、氯化氫、二氯甲烷、氟化氫、溴化氫及混合有機廢氣等幾十種。風險源監(jiān)控子站采用氣體傳感器檢測技術，選擇8 種氣體污染物，包括TVOC、一氧化碳、二氧化硫、氨氣、硫化氫、氯化氫、氯氣、甲醇；另外，監(jiān)控設備還同時具備激光散射法監(jiān)測細顆粒物PM2.5，PM10的能力。

3.3.3.3 區(qū)域環(huán)境空氣質量輔助監(jiān)測系統(tǒng)建設

該項目建設3 個小型環(huán)境空氣自動監(jiān)測站?？紤]到松木島化工園區(qū)并非人口密集的市區(qū)，以及未來監(jiān)測點位可能隨企業(yè)搬遷改造等變化發(fā)生調整，放棄使用建設和運行成本高昂的標準型環(huán)境空氣自動監(jiān)測站，采用目前成熟的高度集成化的小型環(huán)境空氣自動監(jiān)測站。監(jiān)測項目為PM2.5、PM10、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、VOC 和氣象五參數。

3.3.3.4 區(qū)域環(huán)境空氣質量VOC 自動監(jiān)測系統(tǒng)建設

松木島化工園區(qū)原有環(huán)境空氣自動監(jiān)測站監(jiān)測項目僅為監(jiān)測環(huán)境空氣的PM10，PM2.5，SO2，NOX，CO，O3等常規(guī)6 項污染物，并未涵蓋該園區(qū)排放的有毒有害氣體污染物。因此該項目根據松木島化工園區(qū)大氣污染物排放特點，增設區(qū)域環(huán)境空氣質量VOC自動監(jiān)測系統(tǒng)，增加環(huán)境空氣有機硫化物和揮發(fā)性有機物監(jiān)測項目，其中，有機硫化物包括甲硫醇、乙硫醇、甲硫醚、二硫化碳、乙硫醚、二甲二硫醚等6 種化合物，揮發(fā)性有機物包括《2018 年重點地區(qū)環(huán)境空氣揮發(fā)性有機物監(jiān)測方案》中117 種化合物。

4 松木島化工園區(qū)環(huán)境風險預警體系優(yōu)缺點分析

4.1 松木島環(huán)境風險預警系統(tǒng)先進性

4.1.1 監(jiān)控設備智能化

該項目采用的智能化監(jiān)控設備除具備常規(guī)監(jiān)控能力外，還具備智能化的運行指標（含儀表級與系統(tǒng)級）。智能化監(jiān)控設備采用各種智能化傳感器和智能化算法，配合中心端設備運行管理軟件可實現設備及由設備組成的系統(tǒng)運行狀態(tài)（正常態(tài)、非常態(tài)、故障態(tài)、斷線、停運）監(jiān)控、故障的自診斷、遠程運維管理等。

4.1.2 監(jiān)控指標多元化

根據對轄區(qū)內特征污染物的分析以及空氣在線監(jiān)控技術的發(fā)展現狀，在松木島化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控預警系統(tǒng)的建設過程中，針對性考慮新區(qū)特征污染物，配置了國際上最先進的監(jiān)控儀表，在企業(yè)廠界和典型區(qū)域監(jiān)控點分別建立企業(yè)級監(jiān)控子站及環(huán)境級監(jiān)控子站。企業(yè)級子站監(jiān)管企業(yè)特征污染物的泄漏或無組織排放，環(huán)境級子站監(jiān)控重點風險源企業(yè)、環(huán)境敏感點、污染物擴散路徑等。

4.1.3 監(jiān)控平臺全面化

針對松木島化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控與應急響應的業(yè)務特點，要求現場端的處置人員和決策指揮領導能便捷地查詢風險源信息、環(huán)境監(jiān)控信息、應急資源信息、應急指揮與處置調度命令等，選用先進的軟件系統(tǒng)架構和全面的功能模塊，實現園區(qū)內信息互聯，實時獲取準確信息。

4.1.4 應急響應快速化

監(jiān)控預警系統(tǒng)采取24 h 不間斷實時監(jiān)控，對園區(qū)內化工企業(yè)的大氣污染物排放異常情況能夠快速感知，軟件監(jiān)控平臺的智能篩選功能可以第一時間判斷出涉事企業(yè)的大致方位，為環(huán)境管理人員的應急響應節(jié)省反應時間。

4.2 現有環(huán)境風險預警體系短板及完善措施

有毒有害氣體監(jiān)控預警體系建設應當按照“一次規(guī)劃，分步實施”的策略開展，通過分步建設，建成動態(tài)監(jiān)控、層次分明的數字化園區(qū)有毒有害氣體監(jiān)控預警體系［5］。松木島化工園區(qū)環(huán)境風險預警體系在監(jiān)控平臺、監(jiān)控設備、監(jiān)控指標、應急響應方面都具備先進性，但在預警體系完整性方面有漏洞，缺少風險單元監(jiān)測站、預警移動站等。

4.2.1 增加企業(yè)排放口風險單元監(jiān)測站

依據《有毒有害氣體環(huán)境風險預警體系建設技術導則（征求意見稿）》，預警站點包括以下分類：風險單元站、污染源監(jiān)測站、廠界站、擴散途經站、環(huán)境敏感點站、移動站等。松木島化工園區(qū)現有環(huán)境預警體系中監(jiān)測站點主要監(jiān)控園區(qū)內企業(yè)廠界的無組織排放和園區(qū)內環(huán)境空氣質量。松木島化工園區(qū)主要為無組織排放嚴重的中小型精細化工企業(yè)，因此很少像大型企業(yè)安裝廢氣在線監(jiān)測設施以監(jiān)控企業(yè)污染源有組織排放，缺少對企業(yè)排放口的風險單元站監(jiān)測。建議在化工園區(qū)企業(yè)污染源排放口安裝污染源在線監(jiān)控設施，布設污染源監(jiān)控點，用覆蓋園區(qū)企業(yè)的風險單元站監(jiān)控污染排放的源頭。

4.2.2 增加預警移動站

目前松木島化工園區(qū)環(huán)境預警體系尚未包含移動站。移動式監(jiān)測車不僅可以對區(qū)域污染底數進行摸底，還可以填補固定站無機動性這一“短板”，為園區(qū)應急響應、日常巡查、精準溯源提供強有力的技術支持。應配置移動監(jiān)測車等設備以完善該園區(qū)環(huán)境監(jiān)控預警體系。

4.2.3 加強實驗室監(jiān)測能力建設

建設一座常規(guī)專項氣體檢測實驗室，實驗室可配置氣相色譜質譜分析儀、非甲烷總烴分析儀以及無機氣體分析儀器等，以協助化工園區(qū)環(huán)境管理部門進行環(huán)境污染事故應急、信訪監(jiān)測等。

5 結語

松木島化工園區(qū)環(huán)境風險預警體系的建立加強了化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)測能力，提升了化工園區(qū)環(huán)境管理水平，為化工園區(qū)突發(fā)環(huán)境事件提供及時的預警響應和準確的數據支持。對該預警體系進行研究分析和提出改進措施具有重要意義，可為大連市各化工園區(qū)環(huán)境空氣預警體系的建設和完善提供參考。