移動監測在化工園區有毒有害氣體預警監測布點中的應用

林 桔，黃增威，康世洋

(廣東中聯興環保科技有限公司，廣東 廣州 510000)

化工園區作為化工企業集中區域，由于風險聚集效應，環境安全問題越來越突出，突發環境事件 發生頻繁也越來越高。有毒有害氣體是造成化工園區突發環境事件最主要因素之一，為有效預防和妥善處置有毒有害氣體突發環境事件，2012年開始各省不斷探索化工園區有毒有害氣體環境風險預警體系建設[1]。預警體系的建設與應用可以使管理者及決策者及時掌握園區環境污染的動態變化規律、了解園區環境污染發展的趨勢，對污染超標行為進行及時預警，對污染進行有效溯源，有效預防和及時控制園區突發性污染事件的發生，提高園區環境管理的工作效率[2]。

如何真正有效發揮化工園區有毒有害氣體預警體系的作用，預警站點的科學合理布局是關鍵之一。一些化工園區在進行站點布設時，因為缺乏全面的前期摸底，站點布局不合理，會出現監測盲點或是重復布設等問題。利用移動監測車對大氣污染因子、重點目標進行辨識，判別污染物傳輸主要路徑，在此基礎上，可以為預警監測網絡點位布設提供依據[3]。

筆者總結了目前化工園區有毒有害氣體預警監測點位布設的思路及移動監測在點位布設中的作用，并結合某化工園區實際案例，為如何利用移動監測開展預警監測網絡布點提供可借鑒的思路。

1 預警監測點位布設

1.1 預警監測點位布設思路

化工園區預警監測點位的布設基于對園區的摸底調查情況，以廠界、有毒有害氣體擴散通道、園區周邊環境大氣環境風險受體為保護“域”，在風險單元、廠界、擴散途徑以及環境敏感點建設分布建設預警子站、有條件的可配置移動監測移動站等，在園區形成“風險源、廠界、敏感點/擴散途徑”的三級預警體系，以及“固定+移動”結合的覆蓋式監控預警網絡[1]。

1.2 移動監測在化工園區預警監測的應用

移動監測的基本原理是把大氣自動監測設備安置在經過改裝的專門車輛上，從而實現走航式監測任務。整個車載系統包括核心監測設備、數據采集和傳輸系統、信息化應用平臺和車體及輔助設備4部分。根據搭載的監測設備不同，可實現對空氣中多種成分的實時在線監測。針對化工行業特點，搭載在線質譜、氣質聯用儀器和傅立葉紅外光譜儀等，可實現對 VOCs 等多組分的有毒有害氣體進行監測[3-6]。

根據生態環境部2019年發布的《有毒有害氣體環境風險預警體系建設技術導則》(征求意見稿)中明確建議在預警站點布設方面有條件的可開展移動監測。近年來，一些化工園區也已經開展了一些有意義的實踐，并起到較好的效果。目前移動監測主要應用方向有走航監測、應急監測及輔助管理，在預警因子篩選、重點風險源識別、固定監測站點布設、應急監測等方面發揮很大作用，還可以和已建成固定監測站點互相驗證，輔助精準溯源和評估，為化工園區管控提供重要的技術支撐。

2 應用實例

2.1 監測方案

2.1.1 移動監測點位布設

某省石化工業園區涉及石化、化工、倉儲等行業，企業類型多且相對密集。為排查該化工園區環境空氣VOCs含量及重點風險源情況，共設置10個監測點位，其中B1為參照點，A2～A10為監測點，移動監測點位布設如圖1所示。

圖1 某化工園區移動監測點位布設圖

2.1.2 TT24- -F 7/GCTOF系統原理

本次方案中移動監測車配備的檢測設備是TT24-7xr預濃縮儀和氣相-飛行時間質譜儀(GCTOF)，其組成分為全在線雙冷阱大氣預濃縮系統、色譜分離系統和質譜檢測系統三個部分。

環境大氣通過采樣系統采集后，進入預濃縮系統，在低溫條件下，環境中VOCs在冷阱中被冷凍富集，預濃縮系統配備兩個相同的已填充吸附劑的冷阱，分析時樣品依次通過這兩個冷阱，兩者利用電子(Peltier)技術獨立冷卻。采樣時其中一個冷阱用來吸附VOCs同時另一個冷阱快速加熱脫附，樣品“閃蒸”進入分析系統，經氣相色譜柱分離后被飛行時間質譜檢測，可同時進行快速定性定量分析C2～C32范圍內揮發性和半揮發性化合物，對同分異構具有很好的分離檢測效果。富集系統采用雙冷阱設計，交替采樣和進樣，無分析盲點，無需制冷劑，可實現長時間的連續運行，符合美國EPA相關標準要求(TO-15，EPA/600-R-98/161)。

系統整體示意圖見圖2，移動監測車及內部監測儀器實物圖見圖3。

圖2 系統整體示意圖

圖3 移動監測車及內部檢測設備實物圖

2.1.3 質量控制及質量保證措施

為保證監測數據的準確性，參照《國家環境空氣監測網環境空氣揮發性有機物連續自動監測質量控制技術規定(試行)》(總站氣函[2019]785號文件)，文件要求，在測試過程中進行質量控制。具體措施為：

(1)建立標準曲線，要求所有化合物的線性相關系>0.98；

(2)實際監測過程，每2天對移動監測車分析系統進行了標樣質控測試，測試濃度為4 μg/L，對質控測試進行評價，所有化合物偏差均≤30%。

2.2 監測結果與討論

2.2.1 監測結果

在2020年3月10日至2020年3月16日7天中對10個點位進行走航監測，共獲得有效數據66組，各監測點位數據如圖4所示。

圖4 某石化園區移動監測結果

2.2.2 結果分析

從圖4可知，該化工園區主要以烷烴類、丙酮、氯乙烷、苯系物等濃度較高。污染物濃度相對較高的點位為監測點A4、A5、A9，見圖4(c)、圖4(d)、圖4(h)。

A4監測點位于該園區石化產業下游精細化工片區西南角，13日監測3組數據有較為明顯的波動，10:00、11:00、12:00測得VOCs分別為187.20、130.87、49.61(μg/m3)。10:00、11:00時的風向為東北風，VOCs濃度較高，12:00時的風向為南風，VOCs濃度有了較為明顯的下降。14日主體風向為東北風，測得VOCs總量分別為112.24、125.46、108.93 μg/m3，濃度變化不大。根據風向及周邊企業可初步判斷，A4監測點VOCs濃度增加受東北側精細化工等企業影響較為明顯。

A5監測點位于園區某石化企業西側三號門，VOCs平均值為117.03 μg/m3，與其他監測點位相比，烯烴類濃度相對較高，占比提升到27.15%，烯烴類濃度均值為31.77 μg/m3，其中1,3-丁二烯檢測峰值達到60.3 μg/m3。根據風向及企業排查資料比對，該點位VOCs主要貢獻來自石化企業，且可初步判斷1,3-丁二烯為該石化企業丁二烯裝置在生產過程中排放造成的影響。

A9監測點位于該園區兩個油庫主導風向的下風向，兩個油庫皆為油品轉存的倉儲類企業。該點位是10個監測點位中VOCs濃度最高的點位，其平均為130.41 μg/m3。此點位數據波動較大，11日VOCs均值為239.50 μg/m3，12日VOCs均值為75.86 μg/m3。在11日14:00時VOCs含量達到峰值280.72 μg/m3，污染物以烷烴為主，占排放總量的76.71%。烷烴中異戊烷濃度為44.4 μg/m3、正戊烷濃度為34.8 μg/m3、正丁烷濃度為34.5 μg/m3、異丁烷濃度為22.0 μg/m3、丙烷17.9 μg/m3。根據風向及企業排查，可初步判斷數據波動較大的原因，為生產作業時油品轉運過程中無組織排放造成的影響。

根據以上分析結果，得出該石化工業園區大氣污染因子來源是園區東北側精細化工、石化企業及油庫，需作為園區重點監控區域。

3 結 論

本文介紹了一種基于氣相-飛行時間質譜技術的化工園區有毒有害氣體車載預警監測系統，并利用該車載系統對某化工園區10個監測點位連續7天進行全范圍監測。

根據監測結果分析可知，園區進行預警站點布設按照 “風險源、廠界、敏感點 / 擴散途徑”的總體思路下，需要在園區東北側精細化工、石化企業及油庫重點監控區域進行點位布設，確保點位布設科學合理，不會出現監測盲點或是重復布設等問題。

由此可見移動監測作為一種新型手段，可以識別化工業園區大氣污染因子及主要來源、識別園區重點監控區域、判別污染物傳輸主要路徑。在此基礎上，可以為后續該化工園區進行預警站點布設提供強有力的數據支撐，還為園區重點預警因子篩選及儀器設備配置提供科學依據。