大連市松木島化工園區(qū)環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系建設(shè)研究

丁超 李強(qiáng) 趙輝

（大連市生態(tài)環(huán)境事務(wù)服務(wù)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(yīng)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(jìn)化工園區(qū)環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系建設(shè)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(diǎn)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(fù)雜。根據(jù)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(yīng)急管理委員會于2016 年10 月印發(fā)了《大連市應(yīng)急體系“十三五”規(guī)劃》，明確將松木島化工園區(qū)環(huán)境風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)列入全市應(yīng)急體系“十三五“規(guī)劃。因此，松木島化工園區(qū)環(huán)境風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)是非常必要的。

2 國內(nèi)園區(qū)環(huán)境風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)化工園區(qū)環(huán)境風(fēng)險監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)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(zhì)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)和自動控制、無線通訊、地理信息系統(tǒng)（GlS）、數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡(luò)工程等計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)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(yīng)用于泰州某化工公司危險源的環(huán)境監(jiān)控和應(yīng)急管理［4］。河北省遷安市投資近8 000 萬元，以“數(shù)字環(huán)保”為主要設(shè)計(jì)思想，建設(shè)了“監(jiān)控、運(yùn)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(shè)備，中心端建設(shè)了在線監(jiān)控、應(yīng)急指揮、綜合辦公等核心業(yè)務(wù)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(jìn)行了建設(shè)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(xiàng)目投資3 670 萬元，建設(shè)了“大孤山環(huán)境監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)”，目前系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行超過5 年，整體功能完整，設(shè)備工作正常，為多次環(huán)境事件提供了數(shù)據(jù)支持。

2.2 國內(nèi)化工園區(qū)環(huán)境風(fēng)險監(jiān)控預(yù)警技術(shù)現(xiàn)狀

環(huán)境監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展水平?jīng)Q定了監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)方向，國內(nèi)早期探索化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)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(shè)較早，受制于當(dāng)時的技術(shù)水平，即使建設(shè)資金充裕，也普遍存在使用的儀器設(shè)備技術(shù)落后和系統(tǒng)信息化水平不高的問題，近年來也都進(jìn)行了多次升級改造。

作為監(jiān)控系統(tǒng)采用的儀器設(shè)備首先要滿足在線化的要求，即設(shè)備能夠長期穩(wěn)定地運(yùn)行，數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。基于在線化的要求，目前國內(nèi)針對化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)形成了以下幾個設(shè)計(jì)方向：一是采用環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站，監(jiān)測項(xiàng)目包括PM2.5、PM10、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等常規(guī)指標(biāo)。優(yōu)點(diǎn)為設(shè)備技術(shù)成熟、監(jiān)測方法有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；缺點(diǎn)是監(jiān)測項(xiàng)目少，不適合化工園區(qū)污染物排放的監(jiān)測，設(shè)備安裝需要站房，占地面積大，耗電量達(dá)到10 000 kW·h，每個站點(diǎn)投資額高達(dá)100 萬元，不適合網(wǎng)格布點(diǎn)，監(jiān)測結(jié)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(shè)備，例如采用開放式紅外光譜、在線式氣相色譜等，監(jiān)測項(xiàng)目包含各種有機(jī)化合物和有毒有害氣體。優(yōu)點(diǎn)是監(jiān)測項(xiàng)目覆蓋全；缺點(diǎn)是單個站點(diǎn)投資高達(dá)400 萬元，設(shè)備維護(hù)工作量大，同樣不適合網(wǎng)格布點(diǎn)監(jiān)測。三是采用氣體傳感器技術(shù)的監(jiān)測設(shè)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(shù)改造，實(shí)現(xiàn)環(huán)境防護(hù)和數(shù)據(jù)傳輸。優(yōu)點(diǎn)是價格便宜，便于大規(guī)模部署；缺點(diǎn)是維護(hù)不方便，檢測靈敏度不高，無法滿足環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求，另外，設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)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(fēng)險預(yù)警體系建設(shè)研究

3.1 環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系簡介

該項(xiàng)目作為大連市化工園區(qū)環(huán)境風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分，利用松木島現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)控資源，構(gòu)建先進(jìn)的區(qū)域環(huán)境風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)，以期解決園區(qū)現(xiàn)有迫切的環(huán)境問題，加強(qiáng)園區(qū)應(yīng)急管理，增強(qiáng)風(fēng)險防控能力，提升環(huán)境質(zhì)量。

3.2 整體建設(shè)思路

按照“第一時間發(fā)現(xiàn)、第一時間預(yù)警、第一時間響應(yīng)”的總體建設(shè)目標(biāo)，在全面開展有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險排查工作的基礎(chǔ)上，針對化工園區(qū)內(nèi)有毒有害氣體特征污染物，構(gòu)建“全覆蓋、全天候、全過程”的環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系，通過自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控實(shí)時掌握園區(qū)內(nèi)的有毒有害氣體濃度分布及變化趨勢，科學(xué)合理地應(yīng)對可能出現(xiàn)的突發(fā)環(huán)境污染事故，同時服務(wù)于園區(qū)日常環(huán)境質(zhì)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(zhì)量預(yù)警及防治提供依據(jù)。環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)總體功能框架見圖1。

圖1 環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)總體功能框架

3.3 實(shí)施步驟

3.3.1 園區(qū)污染源排查

松木島化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)由海洋化工、石油化工、精細(xì)化工、合成氣化工、化工產(chǎn)品深加工和電鍍行業(yè)等企業(yè)構(gòu)成。園區(qū)主要風(fēng)險源企業(yè)眾多，通過重大風(fēng)險源識別，松木島化工園區(qū)共有24 家企業(yè)存在重大風(fēng)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(xiàn)有主要排污企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品涉及合成氨、農(nóng)藥、香料、石油等，污染物種類較多。根據(jù)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(nèi)企業(yè)生產(chǎn)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(jī)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(jī)廢氣等多種特殊污染物。

3.3.3 環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系建設(shè)

為實(shí)現(xiàn)園區(qū)監(jiān)測預(yù)警全覆蓋目標(biāo)，該園區(qū)項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容涵蓋監(jiān)控平臺系統(tǒng)建設(shè)（包括數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)）、企業(yè)有毒有害氣體監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)（包括20 個風(fēng)險源監(jiān)控點(diǎn)）、區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量輔助監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)（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(zhì)量VOC 自動監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)（環(huán)境空氣自動監(jiān)測站）和應(yīng)急預(yù)警響應(yīng)機(jī)制建設(shè)。

3.3.3.1 監(jiān)控平臺系統(tǒng)建設(shè)

（1）數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

該項(xiàng)目預(yù)警體系監(jiān)控平臺系統(tǒng)建設(shè)一個小型數(shù)據(jù)中心，除接收存儲松木島監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)也接入本監(jiān)控平臺，包括采集間隔為1 min 的設(shè)備共55 臺、采集間隔1 h 的設(shè)備7 套。本項(xiàng)目在線監(jiān)測設(shè)備網(wǎng)格分布在園區(qū)中，20 套風(fēng)險源監(jiān)控子站和3 套小型空氣自動站采用4G 無線網(wǎng)絡(luò)的通信方式。預(yù)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 預(yù)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

（2）監(jiān)控平臺體系功能

包括風(fēng)險源管理、監(jiān)測站點(diǎn)管理、監(jiān)測數(shù)據(jù)管理、監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢、視頻集中展示、綜合分析、環(huán)境在線監(jiān)控預(yù)警、監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)警、預(yù)警推送、精細(xì)化監(jiān)測管理、環(huán)境事故應(yīng)急、應(yīng)急資源調(diào)度、數(shù)字應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急信息庫、應(yīng)急知識管理、污染追蹤溯源分析、應(yīng)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(yù)警系統(tǒng)建設(shè)

松木島化工園區(qū)主要為中小型精細(xì)化工企業(yè)，具有生產(chǎn)工藝復(fù)雜、污染物種類多、無組織排放嚴(yán)重的特點(diǎn)。對于松木島這類污染源集中分布的化工園區(qū)，監(jiān)控點(diǎn)原則上設(shè)置在主導(dǎo)風(fēng)向和第二主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向企業(yè)邊界，同時考慮到化工園區(qū)內(nèi)企業(yè)之間的相互監(jiān)控，在園區(qū)內(nèi)采用網(wǎng)格布點(diǎn)法，設(shè)置了20個風(fēng)險源監(jiān)控點(diǎn)，用于監(jiān)控園區(qū)內(nèi)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(shè)備運(yùn)行維護(hù)。

園區(qū)內(nèi)企業(yè)排放的污染物和涉及的危化品種類包括硫化氫、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(jī)廢氣等幾十種。風(fēng)險源監(jiān)控子站采用氣體傳感器檢測技術(shù)，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(shè)備還同時具備激光散射法監(jiān)測細(xì)顆粒物PM2.5，PM10的能力。

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

該項(xiàng)目建設(shè)3 個小型環(huán)境空氣自動監(jiān)測站。考慮到松木島化工園區(qū)并非人口密集的市區(qū)，以及未來監(jiān)測點(diǎn)位可能隨企業(yè)搬遷改造等變化發(fā)生調(diào)整，放棄使用建設(shè)和運(yùn)行成本高昂的標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)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(shù)。

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

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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)目根據(jù)松木島化工園區(qū)大氣污染物排放特點(diǎn)，增設(shè)區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量VOC自動監(jiān)測系統(tǒng)，增加環(huán)境空氣有機(jī)硫化物和揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測項(xiàng)目，其中，有機(jī)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(jī)物包括《2018 年重點(diǎn)地區(qū)環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)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(fēng)險預(yù)警體系優(yōu)缺點(diǎn)分析

4.1 松木島環(huán)境風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)先進(jìn)性

4.1.1 監(jiān)控設(shè)備智能化

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

4.1.2 監(jiān)控指標(biāo)多元化

根據(jù)對轄區(qū)內(nèi)特征污染物的分析以及空氣在線監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，在松木島化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)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(jìn)的監(jiān)控儀表，在企業(yè)廠界和典型區(qū)域監(jiān)控點(diǎn)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(diǎn)風(fēng)險源企業(yè)、環(huán)境敏感點(diǎn)、污染物擴(kuò)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(yīng)急響應(yīng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，要求現(xiàn)場端的處置人員和決策指揮領(lǐng)導(dǎo)能便捷地查詢風(fēng)險源信息、環(huán)境監(jiān)控信息、應(yīng)急資源信息、應(yīng)急指揮與處置調(diào)度命令等，選用先進(jìn)的軟件系統(tǒng)架構(gòu)和全面的功能模塊，實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)信息互聯(lián)，實(shí)時獲取準(zhǔn)確信息。

4.1.4 應(yīng)急響應(yīng)快速化

監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)采取24 h 不間斷實(shí)時監(jiān)控，對園區(qū)內(nèi)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(yīng)急響應(yīng)節(jié)省反應(yīng)時間。

4.2 現(xiàn)有環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系短板及完善措施

有毒有害氣體監(jiān)控預(yù)警體系建設(shè)應(yīng)當(dāng)按照“一次規(guī)劃，分步實(shí)施”的策略開展，通過分步建設(shè)，建成動態(tài)監(jiān)控、層次分明的數(shù)字化園區(qū)有毒有害氣體監(jiān)控預(yù)警體系［5］。松木島化工園區(qū)環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系在監(jiān)控平臺、監(jiān)控設(shè)備、監(jiān)控指標(biāo)、應(yīng)急響應(yīng)方面都具備先進(jìn)性，但在預(yù)警體系完整性方面有漏洞，缺少風(fēng)險單元監(jiān)測站、預(yù)警移動站等。

4.2.1 增加企業(yè)排放口風(fēng)險單元監(jiān)測站

依據(jù)《有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則（征求意見稿）》，預(yù)警站點(diǎn)包括以下分類：風(fēng)險單元站、污染源監(jiān)測站、廠界站、擴(kuò)散途經(jīng)站、環(huán)境敏感點(diǎn)站、移動站等。松木島化工園區(qū)現(xiàn)有環(huán)境預(yù)警體系中監(jiān)測站點(diǎn)主要監(jiān)控園區(qū)內(nèi)企業(yè)廠界的無組織排放和園區(qū)內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量。松木島化工園區(qū)主要為無組織排放嚴(yán)重的中小型精細(xì)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(shè)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(fēng)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(shè)施，布設(shè)污染源監(jiān)控點(diǎn)，用覆蓋園區(qū)企業(yè)的風(fēng)險單元站監(jiān)控污染排放的源頭。

4.2.2 增加預(yù)警移動站

目前松木島化工園區(qū)環(huán)境預(yù)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(shù)進(jìn)行摸底，還可以填補(bǔ)固定站無機(jī)動性這一“短板”，為園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)、日常巡查、精準(zhǔn)溯源提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。應(yīng)配置移動監(jiān)測車等設(shè)備以完善該園區(qū)環(huán)境監(jiān)控預(yù)警體系。

4.2.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測能力建設(shè)

建設(shè)一座常規(guī)專項(xiàng)氣體檢測實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室可配置氣相色譜質(zhì)譜分析儀、非甲烷總烴分析儀以及無機(jī)氣體分析儀器等，以協(xié)助化工園區(qū)環(huán)境管理部門進(jìn)行環(huán)境污染事故應(yīng)急、信訪監(jiān)測等。

5 結(jié)語

松木島化工園區(qū)環(huán)境風(fēng)險預(yù)警體系的建立加強(qiáng)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(yù)警響應(yīng)和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。對該預(yù)警體系進(jìn)行研究分析和提出改進(jìn)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(yù)警體系的建設(shè)和完善提供參考。