泉港石化工業區環境空氣污染監控點選取研究與應用

莊杰平

(泉港區環境監測站，福建 泉州 362801)

石化企業是我國重要的支柱行業，建設多元功能的石化工業園區，是實現上下游產業聚集、資源化循環利用、減少環境風險的重大方式，但石化工業園區排放的大氣污染源種類多而復雜、影響范圍廣，已成為區域環境空氣污染的重要因素[1]，對于邊界居民區環境污染的影響必須引起高度重視。建立石化工業區環境空氣自動監測系統，監控污染排放，客觀反映污染源對周邊區域環境空氣質量影響，以及區域環境空氣質量水平和變化規律，是協調石化工業區大氣環境與經濟、社會關系的重要監控手段。研究石化工業區污染監控點位置，按照石化工業區污染排放，污染物擴散、遷移及區域污染分布狀況，確定石化工業區邊界最大污染落地濃度區，捕捉最大污染特征，以此反映可能對人體健康造成污染影響，保證石化工業園區污染源聚集區對當地環境空氣質量影響監測的準確性，是建立石化工業區環境空氣自動監測系統有效性的主要根據。

1 泉港石化工業區規劃產業及污染排放情況

1.1 園區規劃及產業發展

泉港石化工業園區是湄洲灣石化基地的先導區，泉港石化工業園區分為四個片區[2]：基礎石化產業項目區、石化深加工產業項目區、冷能綜合利用項目區和物流倉儲四大產業區，總面積25.98km2。基礎石化產業區規劃總面積為651.21公頃，以福建煉化一體化項目為基礎，涵蓋煉油、乙烯、芳香烴為主導產業；石化深加工項目區1044.16公頃，以福建聯合石化EO-EG為基礎的下游精細化工產業；冷能綜合利用區規劃面積約81.47公頃，物流倉儲區規劃面積約274.81公頃，石化物流區、原油庫區、LNG罐區等。

1.2 污染排放情況

泉港石化工業區排放的廢氣按生產行業可分為石油煉制廢氣、石油化工廢氣；按排放方式可分為燃燒煙氣、生產工藝廢氣、火炬廢氣和無組織排放廢氣。石油煉制廢氣來自燃燒煙氣和工藝尾氣，如：加熱煙氣、鍋爐煙氣、催化劑再生煙氣、焦化放空氣、氧化瀝青尾氣，硫回收尾氣等。石油化工行業廢氣主要有燃燒煙氣、工藝尾氣、裝置設備泄漏的烴類氣體，堿渣處理裝置、污水處理廠等散發出的惡臭氣體等。石油化工行業排放的大氣污染物主要有SO2、NOx、TSP、非甲烷總烴、惡臭物質(硫化氫、氨等)等。泉港石化工業園區中高架源69個、低架源(幾何高度30m以下[3])49個、面源29個，各類源污染物排放統計見表1。

表1 各類源污染物排放情況表 單位:kg/h

2 落地濃度區的確定

選用秀嶼氣象站2019年全年氣象數據，采用地面高程數據SRTM3(對應分辨率精度為90m)，按照《環境影響評價技術導則 大氣環境》(HJ2.2-2018)推薦的AERMOD 模式，對泉港工業區69個中高架源、49個低架源、29個面源進行多源模擬預測， PM10、SO2、NOx、TSP、CO、H2S、NH3、非甲烷總烴(NMHC)各污染物在泉港工業區邊界西南區域形成最大落地濃度疊合區域。

環境空氣污染監控點布設要求[23]：①設在可能對人體健康造成影響的污染物高濃度區；②設在源主導風向和第二主導風向的下風向的最大落地濃度區；③設在源主導風向和第二主導風向的下風向的工業園區邊界。

泉港工業區所在區域主導風向為NE(26.0%)，次主導風向為NNE(10.5%)和ENE(11.9%)，從上述預測最大落地濃度區分析，該區位于泉港工業區主導風向的下風向，同時區內存在居民區，該區內均符合環境空氣污染監控點布設要求。但該落地濃度區大且涉及工業區邊界長，須進一步優化污染監控點位置。

3 污染監控點優化選取

3.1 污染監控點預選方法

在上述模擬計算出最大落地濃度疊合區域內，進一步考慮高架源的污染物輸送較遠且到達地面濃度較低，若污染監控點設置距離工業區遠，無法起到正常排放監控和事故風險預警監測作用；同時低架源及面源排放的污染物影響集中在下風向0.1～2km距離范圍，低架源的廢氣污染物是影響工業區周邊區域環境空氣質量的主要因素，污染監控預選點選取在模擬計算的最大落地濃度疊合區中距離泉港下風向0.1～2km范圍內，即選取原中行南埔分理處(1#)、仙境村老協會(2#)、東山村委會(3#)3個地點作為污染監控預選點，見圖1。

圖1 工業區外各污染物最大落地濃度疊合區域

3.2 污染監控點優化選取方法

考慮模式模擬計算時，存在地面局部氣象及地形變化原因，可采取現場連續監測的方法，從污染監控預選點中，進一步優化選取污染監控點。

依據天氣預報選定以東北風為主天氣條件，于2020年1月3～9日，對原中行南埔分理處(1#)、仙境村老協會(2#)、東山村委會(3#)3個地點進行連續7天環境空氣質量手工監測[24]，監測因子選取SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、臭氧，所用監測方法和儀器設備見表2。手工監測期間實測氣象參數表明，較有利于污染物向主導下風向擴散，見表3。利用綜合指數[25]對三個預選點位連續七日的監測數據進行分析，最終選取污染監控點。

表3 3個預選點環境空氣實測氣象參數

表2 環境空氣監測方法和儀器

綜合指數計算公式如下：

式中，Isum——污染物綜合指數；Cix——各個污染物平均值，mg/m3；Six——各個污染物環境質量日標準限值，mg/m3。

如表4所示，從環境空氣質量綜合指數分析，3個預選點位中，仙境村老協會的綜合指數最高，其次為東山村委會，原中行南埔分理處綜合指數最低。在泉港石化工業園區下風向0.1～2km范圍內，3個預選點位均可作為對園區大氣污染狀況的監控點位，其中仙境村老協會的污染程度相對較大，同時考慮泉港石化工業園區規劃發展，即泉港石化工業區深加工產業未來向北發展，設置的污染監控點還應滿足北部深加工產業環境空氣影響監控需求，因此可優先選擇仙境村老協會(2#)布設污染監控點，用于反映泉港區工業園區大氣污染狀況的污染監控點位。

表4 3個預選點環境空氣污染綜合指數

4 應用探討

選取污染監控點應具有代表性、整體性、前瞻性，須客觀反映泉港工業區規劃空間發展，污染源空氣質量現狀和變化趨勢，以及對周邊區域環境空氣質量的影響。受制于監測能力和條件，本次對泉港工業區污染監控預選點連續監測時限不足，同時開展實測的時間應選擇污染最重的月份。從泉港工業區下風向最大落地濃度區看，由于區域大且涉及工業區邊界長，且工業區存在向北發展，應考慮后期增設污染監控點，以實現為生態環境部門精細化管控泉港石化工業區污染排放、事故風險預警提供更有力支撐。

5 結論

對于工業區環境空氣污染監控點選取的方法：首先調查工業區污染源污染排放，污染物擴散、遷移及區域污染分布狀況，通過模式模擬計算，預測多源多污染物形成最大落地濃度疊合區；從污染最大落地濃度區，選取多個預選點，最終采用現場實測和污染綜合指數法，確定最優環境空氣污染監控點。通過泉港工業區環境空氣污染監控點選取論證，選取仙境村老協會布設污染監控點，可客觀反映泉港區工業園區大氣污染狀況。本文環境空氣污染監控點選取方法，可為其他工業區污染監控點選址提供借鑒和參考。