化工園區(qū)重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控布點研究

李霽，劉征濤 ，李捍東，劉秀華，和笑天，李騰

1.北京師范大學水科學研究院，北京 100875

2.環(huán)境基準與風險評估國家重點實驗室，中國環(huán)境科學研究院，北京 100012

近年來，環(huán)境污染事件頻發(fā)，嚴重威脅了人民生命和國家財產(chǎn)安全，已引起世界各國的廣泛關注［1-3］?；@區(qū)是一類特殊的化學工業(yè)生產(chǎn)場所，其通過各種途徑排放的污染物以及事故泄漏的污染物將直接或間接影響周邊的生態(tài)環(huán)境［4-5］。因此，對化工園區(qū)可能造成重大環(huán)境污染事件的環(huán)境風險源進行有效地監(jiān)控和管理，是遏制環(huán)境污染事故發(fā)生，保護生態(tài)環(huán)境安全的重要措施之一。

環(huán)境風險源是指可能引起環(huán)境污染事故發(fā)生，從而對環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)或其組分產(chǎn)生不利作用的部分。根據(jù)涉及的有毒有害物狀態(tài)的不同，環(huán)境風險源可分為氣態(tài)風險源、液態(tài)風險源和固態(tài)風險源［6］。目前，我國在環(huán)境風險源監(jiān)控方面的研究尚處于起步階段，相關研究多集中在安監(jiān)部門的重大危險源監(jiān)控與環(huán)保部門的突發(fā)性環(huán)境污染事故應急監(jiān)測［7-10］。在環(huán)境風險源方面，研究主要集中在環(huán)境風險源的識別、分類［6］，監(jiān)控技術規(guī)范的設計［11］和監(jiān)控平臺的構建等方面［12］，對環(huán)境風險源具體的監(jiān)控布點方面缺乏系統(tǒng)的探討。筆者以化工園區(qū)重點液態(tài)環(huán)境風險源為研究對象，建立了從源到周邊敏感環(huán)境受體全區(qū)域監(jiān)控布點方法，以期為化工園區(qū)重點液態(tài)環(huán)境風險源的有效監(jiān)控，環(huán)境風險源管理與重大環(huán)境污染事故防范提供技術支撐。

1 監(jiān)控布點原則

化工園區(qū)內(nèi)涉及的環(huán)境風險源眾多，種類復雜，如果對每個環(huán)境風險源都實施從源到敏感環(huán)境受體全方位的監(jiān)控，將消耗大量的人力、財力和物力?？紤]到我國當前的經(jīng)濟技術水平和環(huán)境管理水平，筆者借鑒流域水質(zhì)目標管理中“分區(qū)、分類、分級、分期”管理的理念［13-16］，根據(jù)化工園區(qū)重點液態(tài)環(huán)境風險源的特點，按照“分區(qū)、分類、分級”的總原則實施化工園區(qū)重點液態(tài)環(huán)境風險源的監(jiān)控，即針對不同類型、不同級別的環(huán)境風險源，對其監(jiān)控布點的區(qū)域、采樣的頻次和監(jiān)控指標等的要求不同。圖1是重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控總體原則框架，其中“分區(qū)”是指液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控區(qū)域的劃分;“分類”是指液態(tài)環(huán)境風險源分類和敏感環(huán)境受體(水環(huán)境受體)分類;“分級”是指液態(tài)環(huán)境風險源分級。

圖1 重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控總體原則框架Fig.1 The principle of major liquid environmental risk sources monitoring

1.1 分區(qū)(監(jiān)控區(qū)域的劃分)

為了使獲得的重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控信息具備完整性，重點液態(tài)環(huán)境風險源的監(jiān)控區(qū)域不僅包括重點液態(tài)環(huán)境風險源本身，還應涵蓋其可能的影響區(qū)域。根據(jù)監(jiān)控期間關注點不同，液態(tài)環(huán)境風險源的影響區(qū)域劃分(表1)可分為重點液態(tài)環(huán)境風險源本體、事故緩沖區(qū)和周邊敏感環(huán)境受體(水環(huán)境受體)。

對化工園區(qū)而言，重點液態(tài)環(huán)境風險源本體是指重點液態(tài)環(huán)境風險源涉及的有毒有害物具體的生產(chǎn)、加工、搬運、使用或貯存單元，一般位于企業(yè)內(nèi)部區(qū)域，對該區(qū)域應重點關注影響事故發(fā)生的參數(shù)。事故緩沖區(qū)為重點液態(tài)環(huán)境風險源涉及的有毒有害物可能的排放或泄漏通道，連接位于企業(yè)內(nèi)部區(qū)域的液態(tài)環(huán)境風險源本體和位于園區(qū)外部區(qū)域的周邊敏感環(huán)境受體(水環(huán)境受體)，對該區(qū)域應重點關注估算事故影響范圍和程度的指標，便于一旦發(fā)生事故時可及時采取有效控制措施，避免造成進一步的環(huán)境污染。周邊敏感環(huán)境受體是指液態(tài)環(huán)境風險源發(fā)生環(huán)境污染事故時直接或間接受其影響的敏感保護對象，一般包括大氣環(huán)境受體、水環(huán)境受體和土壤環(huán)境受體。本研究中敏感環(huán)境受體僅考慮受重點液態(tài)環(huán)境風險源影響最密切、最直接的水環(huán)境受體。對該區(qū)域的監(jiān)控應重點關注表征生態(tài)環(huán)境安全的指標。

表1 重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控區(qū)域劃分Table 1 Monitoring regions of major liquid environmental risk sources

1.2 分類

環(huán)境風險源的分類方式有很多種，包括基于環(huán)境受體的分類方法、基于物質(zhì)狀態(tài)的分類方法、基于事故傳播途徑的分類方法等［6］。針對化工園區(qū)，為了便于重點液態(tài)環(huán)境風險源的監(jiān)控研究，筆者根據(jù)液態(tài)環(huán)境風險源涉及的場所、設備、設施等(合稱單元)的不同，將化工園區(qū)重點液態(tài)環(huán)境風險源(固定源)分為幾類:有毒有害物生產(chǎn)場所(生產(chǎn)場所)，有毒有害物庫區(qū)(庫區(qū))，有毒有害物儲罐區(qū)(儲罐)及有毒有害物輸送管道和有毒有害物質(zhì)污水排放口或儲存池。在監(jiān)控布點時，為便于借鑒現(xiàn)行的環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范，根據(jù)水體類型不同，將化工園區(qū)重點液態(tài)環(huán)境風險源周邊的敏感環(huán)境受體(水環(huán)境受體)劃分為地表水、地下水和近岸海域。

1.3 分級

根據(jù)環(huán)境風險源發(fā)生事故的概率和事故后果不同，環(huán)境風險源可分為一般環(huán)境風險源和重大環(huán)境風險源［17］。重大環(huán)境風險源又可分為四級，具體分級標準詳見文獻［17］。

依據(jù)環(huán)境風險源的劃分標準，將液態(tài)環(huán)境風險源劃分為一般液態(tài)環(huán)境風險源和重點液態(tài)環(huán)境風險源。重點液態(tài)環(huán)境風險源根據(jù)其發(fā)生事故的概率和事故后果劃分為一級重點液態(tài)環(huán)境風險源、二級重點液態(tài)環(huán)境風險源、三級重點液態(tài)環(huán)境風險源和四級重點液態(tài)環(huán)境風險源。發(fā)生事故的概率和事故后果的順序為一級重點液態(tài)環(huán)境風險源＞二級重點液態(tài)環(huán)境風險源＞三級重點液態(tài)環(huán)境風險源＞四級重點液態(tài)環(huán)境風險源。

1.4 重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控布點原則

科學布點是重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控的基礎。為了保證重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控的科學性、系統(tǒng)性、可靠性、代表性和可比性，及時、準確、可靠、全面地反映環(huán)境風險源的狀況，同時兼顧監(jiān)控費用的合理性，重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控布點應遵循以下原則:1)監(jiān)控點位的選擇以液態(tài)環(huán)境風險源識別、分類和分級為基礎，不同級別、類型的風險源在布點范圍和方法上應區(qū)別對待;2)監(jiān)控點位的布設應盡可能涵蓋整個重點液態(tài)環(huán)境風險源主要的影響區(qū)域，包括液態(tài)環(huán)境風險源本體、事故緩沖區(qū)和周邊敏感環(huán)境受體(水環(huán)境受體);3)盡可能以最少的斷面(點位)獲取足夠的有代表性的數(shù)據(jù)，同時需要考慮采樣的可行性和方便性;4)重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控布點應以現(xiàn)有重大危險源監(jiān)測布點和現(xiàn)行環(huán)境監(jiān)測布點為基礎，使重點液態(tài)環(huán)境風險源的監(jiān)控與現(xiàn)有危險源監(jiān)測體系和環(huán)境監(jiān)測體系相適應、相融合。

2 化工園區(qū)重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控布點方法

根據(jù)重點液態(tài)環(huán)境風險源的布點原則，對化工園區(qū)不同類型的重點液態(tài)環(huán)境風險源進行分類、分級、分區(qū)域的布點。

2.1 不同級別重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控布點的一般要求

不同級別的重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)測布點區(qū)域應有所區(qū)別:一級重點液態(tài)環(huán)境風險源，監(jiān)控布點區(qū)域為從重點液態(tài)環(huán)境風險源本體到周邊敏感環(huán)境受體的全部監(jiān)控區(qū)域;二級重點液態(tài)環(huán)境風險源，監(jiān)控布點區(qū)域為重點液態(tài)環(huán)境風險源本體和事故緩沖區(qū);三級、四級重點液態(tài)環(huán)境風險源，監(jiān)控布點區(qū)域為重點液態(tài)環(huán)境風險源本體及位于企業(yè)內(nèi)部區(qū)域的事故緩沖區(qū)(表2)。

表2 不同級別重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)測點位的一般要求Table 2 General requirements on monitoring regions for the different grades of major liquid environmental risk sources

對于二級、三級、四級重點液態(tài)環(huán)境風險源，當其上一級監(jiān)控區(qū)域的監(jiān)控數(shù)出現(xiàn)明顯異常時，其監(jiān)控區(qū)域應擴展至下一級。即當二級液態(tài)環(huán)境風險源企業(yè)外部事故緩沖區(qū)監(jiān)控數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，應將敏感環(huán)境受體(水環(huán)境受體)納入到二級液態(tài)環(huán)境風險源的監(jiān)控區(qū)域中;當三級、四級液態(tài)環(huán)境風險源企業(yè)內(nèi)部事故緩沖區(qū)監(jiān)控數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，應同時監(jiān)控企業(yè)外部事故緩沖區(qū)，依次類推。

2.2 重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控布點方法

2.2.1 本體布點

環(huán)境風險源本體監(jiān)控即在具體源布點，監(jiān)測可能影響環(huán)境風險源安全狀態(tài)的工藝參數(shù)和環(huán)境參數(shù)。該區(qū)域采樣點位的布設與生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設備、物料特性和存儲單元等有關，應根據(jù)實際情況布點。

2.2.2 事故緩沖區(qū)布點

2.2.2.1 企業(yè)內(nèi)部事故緩沖區(qū)布點

該區(qū)域采樣點的布設與生產(chǎn)工藝和排水管網(wǎng)設置情況有關，通常選擇在企業(yè)的污水排放口，車間或工段的排放口以及有關工序或設備的排水點。具體監(jiān)測點位設置在管道的中央，水質(zhì)混合均勻處。

2.2.2.2 企業(yè)外部事故緩沖區(qū)布點

若排水管道通向污水集中處理設施，應對未處理的進水和處理后的出水分別監(jiān)測;若通過排水渠道直接排入地表水系，應在排入地表水系前的排水渠道布點。

2.2.3 敏感環(huán)境受體(水環(huán)境受體)布點

2.2.3.1 地表水監(jiān)控

若重點液態(tài)環(huán)境風險源附近存在地表水環(huán)境受體，或重點液態(tài)環(huán)境風險源所在企業(yè)污水最終排入地表水，應在排放口或可能泄入?yún)^(qū)上下游的對照斷面和控制斷面設置監(jiān)控點，有條件的園區(qū)和企業(yè)還可在消減斷面布點。河段監(jiān)控點位可結合已有的地表水環(huán)境監(jiān)測點位布設，避免重復監(jiān)控。具體采樣位置應根據(jù)當?shù)厮鳁l件和排放口或可能泄入?yún)^(qū)位置而定。離線監(jiān)控的點位布設依據(jù)HJ/T 91—2002《地表水和污水監(jiān)測技術規(guī)范》［18］，在線監(jiān)控的點位布設依據(jù)《地表水自動監(jiān)測技術規(guī)范》(征求意見稿)［19］。

2.2.3.2 地下水監(jiān)控

地下水為選測項目，有條件的園區(qū)，可以根據(jù)實際情況監(jiān)測園區(qū)周邊的地下水。監(jiān)測點位盡量結合已有的地下水監(jiān)測點位，避免重復。布點方法依據(jù)HJ/T 164—2004《地下水環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》［20］。

2.2.3.3 近岸海域監(jiān)控

若重點液態(tài)環(huán)境風險源臨近海域或重點液態(tài)環(huán)境風險源所在企業(yè)污水最終排入海域，則應監(jiān)控附近海域。近岸海域監(jiān)控站位應設在污水匯入?yún)^(qū)域，一般采用網(wǎng)格法布點，兼顧海洋水團、水系鋒面，重要漁場、養(yǎng)殖場，主要航線，海灣，入海河口，環(huán)境功能區(qū)、重點風景區(qū)、自然保護區(qū)、廢棄物傾倒區(qū)以及敏感環(huán)境區(qū)等具有典型性、代表性的海域，必要時可增加站位密度，盡可能沿用歷史監(jiān)測站位。具體布點方法依據(jù) GB 17378—2007《海洋監(jiān)測規(guī)范》［21］。

3 某化工園區(qū)重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控布點

3.1 基本情況

某化工園區(qū)地處經(jīng)濟發(fā)達的長江三角洲區(qū)域內(nèi)，依托長江深水岸線而建，規(guī)劃面積45 km2，是一家以發(fā)展石油化工、有機化工為主的化學工業(yè)園。該園區(qū)現(xiàn)有企業(yè)35家，包括石油與天然氣化工、有機化工、高分子材料、生命醫(yī)藥等領域。園區(qū)企業(yè)廢水經(jīng)園區(qū)污水處理廠統(tǒng)一處理，達標后排入附近河道。

3.2 重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控布點

該化工園區(qū)共識別出重點液態(tài)環(huán)境風險源11個，均為罐區(qū)(儲罐)類環(huán)境風險源，其中一級環(huán)境風險源2個，二級環(huán)境風險源1個，三級環(huán)境風險源6個，四級環(huán)境風險源2個。液態(tài)環(huán)境風險源涉及的源物質(zhì)包括甲苯、二甲苯、甲醇等易燃、易爆、有毒有害物。

在對該化工園區(qū)重點液態(tài)環(huán)境風險源資料調(diào)研、實地考察和分類分級的基礎上，根據(jù)“分區(qū)、分類、分級”監(jiān)控的原則，對該化工園區(qū)重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控點位進行布設(圖2)。重點液態(tài)環(huán)境風險源本體設置了11個監(jiān)控點位，該區(qū)域主要監(jiān)控可能影響環(huán)境風險源安全狀態(tài)的工藝參數(shù)和環(huán)境參數(shù)。由于儲罐類型和監(jiān)控指標的不同，具體監(jiān)控儀器和設備的設置方法只能根據(jù)實際情況具體分析，可參考AQ 3036—2010《危險化學品重大危險源罐區(qū)現(xiàn)場安全監(jiān)控裝備設置規(guī)范》［22］。事故緩沖區(qū)設置了監(jiān)控點位12個，包括重點液態(tài)環(huán)境風險源所在企業(yè)的總排水口10個，以及園區(qū)污水處理廠的進水和總排水口。周邊敏感環(huán)境受體(地表水)監(jiān)控斷面2個，分別位于園區(qū)污水總排放口上游500 m和下游100 m。

圖2 某化工園區(qū)重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控點位分布Fig.2 Monitoring sites distribution of major liquid environmental risk sources of chemical industry parks

4 結語

對重大環(huán)境風險源實施有效監(jiān)控是將重大環(huán)境污染事件遏制在孕育期，是有效預防污染事故和減少環(huán)境危害的重要措施之一。對環(huán)境風險源進行科學監(jiān)控是從源頭規(guī)避重大環(huán)境污染事故發(fā)生的有效途徑，監(jiān)控布點是其中的一項關鍵技術。筆者在對液態(tài)環(huán)境風險源進行分類、分級和監(jiān)控區(qū)域劃分的基礎上，借鑒流域水質(zhì)目標管理的理念，提出了“分區(qū)、分類、分級”的化工園區(qū)重點液態(tài)環(huán)境風險源監(jiān)控布點方法，并實際用于某化工園區(qū)。

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