濱海新區(qū)突發(fā)水污染事故應(yīng)急處置平臺建設(shè)初探

門 娟，崔 靜

(天津市濱海新區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站 天津300456)

作為國家級戰(zhàn)略新區(qū)和國家綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)，天津?yàn)I海新區(qū)依托優(yōu)越的區(qū)位資源優(yōu)勢和開發(fā)開放政策，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，2016年更是成為了國內(nèi)首個 GDP過萬億元的國家級新區(qū)。經(jīng)濟(jì)體量與入駐企業(yè)增加的同時，也給天津?yàn)I海新區(qū)的區(qū)域環(huán)境帶來了風(fēng)險，工業(yè)化進(jìn)程中突發(fā)性水污染事故環(huán)境風(fēng)險日益加重。突發(fā)水環(huán)境污染事故具有突發(fā)性、嚴(yán)重性、廣泛性以及長期影響性等特點(diǎn)，會給社會、經(jīng)濟(jì)造成巨大損失，影響人民健康和安全，因此建立突發(fā)水污染事故應(yīng)急處置平臺具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，也是各級政府及環(huán)保部門環(huán)境安全事故能力建設(shè)的重要一環(huán)。

目前，天津?yàn)I海新區(qū)地表河流污染較為嚴(yán)重，河流水質(zhì)主要以Ⅴ類和劣Ⅴ類為主；且現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)中化工企業(yè)比重偏大，冶金、海洋化工、石油化工產(chǎn)業(yè)作為濱海新區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)，同時也是環(huán)境風(fēng)險事故發(fā)生的高危產(chǎn)業(yè)。尤其是 2015年“8·12”爆炸事故以來，人們見證了環(huán)境預(yù)警體系不完善對人類及自然環(huán)境造成的致命傷害，也是對薄弱的應(yīng)急預(yù)警處置機(jī)制提出了嚴(yán)重警告。構(gòu)建水環(huán)境污染事故應(yīng)急防控管理體系，建立濱海新區(qū)環(huán)境監(jiān)測應(yīng)急處置平臺，可全面提升環(huán)境監(jiān)測預(yù)警能力和環(huán)境監(jiān)管信息化水平，使各類污染源處于全天候監(jiān)控狀態(tài)下，可有效防范水環(huán)境污染事件的發(fā)生，對突發(fā)環(huán)境事件做到響應(yīng)迅速、分析準(zhǔn)確、指揮有力，將污染損失降至最低程度，最大限度保障濱海新區(qū)生態(tài)環(huán)境安全。

1 應(yīng)急處置平臺建立的必要性及基礎(chǔ)

先進(jìn)的突發(fā)水污染事故應(yīng)急處置管理平臺是為真實(shí)反映環(huán)境質(zhì)量狀況、準(zhǔn)確說明污染源排放情況、及時響應(yīng)環(huán)境突發(fā)事件、有效預(yù)警污染變化趨勢、滿足環(huán)境監(jiān)管需要而建立的一套涵蓋基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)裝備、信息網(wǎng)絡(luò)及人才保證等的綜合體系。目前，我國對突發(fā)水污染事故的處置還建立在地區(qū)應(yīng)急處置預(yù)案等文件指導(dǎo)和裝備儲備層面，鮮有通過數(shù)字化科技手段為依托建立的系統(tǒng)性指揮處置管理平臺案例。為及時快速地掌握突發(fā)水環(huán)境事故及隱患源的第一手信息，利于環(huán)保等各部門準(zhǔn)確制定決策，最大限度減少發(fā)生重大事故及重大損失的可能性，濱海新區(qū)已致力于利用自動在線監(jiān)控設(shè)施通過大數(shù)據(jù)平臺全面采集地表水環(huán)境及污染源水體監(jiān)測數(shù)據(jù)來判斷水體環(huán)境變化，并依托各類數(shù)據(jù)庫支撐從而建立能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)急快速響應(yīng)、應(yīng)急指揮、模型案例擬合、優(yōu)選處置決策、后續(xù)評估等一系列電子化管理的綜合應(yīng)急處置管理平臺。

1.1 現(xiàn)有水環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)情況

水環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)能連續(xù)及時動態(tài)地監(jiān)測目標(biāo)水域的水質(zhì)及其變化狀況，它是一套以在線自動分析儀器為核心，運(yùn)用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動測量技術(shù)、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及相關(guān)的專用分析軟件和通信網(wǎng)絡(luò)所組成的一個綜合性在線自動監(jiān)測體系，可同時進(jìn)行多參數(shù)水質(zhì)自動監(jiān)測，達(dá)到及時掌握主要流域重點(diǎn)斷面水體的水質(zhì)狀況、預(yù)報(bào)重大或流域性水質(zhì)污染事故、解決跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛、監(jiān)督總量控制制度落實(shí)情況和排放達(dá)標(biāo)情況等目的，從而為管理決策服務(wù)。

目前，濱海新區(qū)河流斷面水環(huán)境自動監(jiān)測站剛剛驗(yàn)收運(yùn)營，所選取的自動監(jiān)測系統(tǒng)包括水樣采集控制子系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集信息傳輸子系統(tǒng)、信息管理和預(yù)警預(yù)報(bào)子系統(tǒng)。每日有 15個河流斷面的水自動站在持續(xù)傳送水自動監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測項(xiàng)目包括 pH值、溶解氧、氨氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、化學(xué)需氧量、濁度、電導(dǎo)率等。這些斷面涵蓋了濱海新區(qū)包括海河在內(nèi)的所有主要河流。同時，濱海新區(qū)共有 67家廢水污染源企業(yè)納入污染源在線監(jiān)控平臺管理，其中國控廢水企業(yè) 8家、市控廢水企業(yè) 8家、區(qū)控廢水企業(yè) 27家、國控污水處理廠13家、市控污水處理廠11家，監(jiān)測項(xiàng)目包括COD和氨氮這兩項(xiàng)敏感指標(biāo)。污染源在線監(jiān)測設(shè)備均可實(shí)時傳遞排污口污染物的各項(xiàng)指標(biāo)變化情況，并有專人監(jiān)視數(shù)據(jù)的異常情況。在具備數(shù)據(jù)采集、傳輸功能的同時，我們還應(yīng)看到現(xiàn)有這些自動監(jiān)測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析、綜合評價、預(yù)測預(yù)警、決策支持等聯(lián)動功能方面的不完備，還需利于GIS平臺、遙感技術(shù)及水質(zhì)模型對突發(fā)水污染事件形成動態(tài)模擬[1]，水環(huán)境污染源在線管理系統(tǒng)納入應(yīng)急處置平臺尚需進(jìn)一步完善。

1.2 數(shù)據(jù)庫支撐

1.2.1 專家人才庫資源

根據(jù)環(huán)保部《突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急管理辦法》(第34號令)，省級環(huán)境保護(hù)主管部門及具備條件的市縣級環(huán)保主管部門應(yīng)當(dāng)設(shè)立環(huán)境應(yīng)急專家?guī)斓囊?，因此在?gòu)建天津?yàn)I海新區(qū)突發(fā)水環(huán)境應(yīng)急處置平臺時應(yīng)建立專家數(shù)據(jù)庫，負(fù)責(zé)協(xié)助處理突發(fā)環(huán)境事件，指導(dǎo)和制定應(yīng)急處置方案，提供決策建議，并參與后續(xù)污染損壞評估和日常技術(shù)培訓(xùn)等工作。目前，濱海新區(qū)已具備環(huán)境應(yīng)急專家人才資源，各類專業(yè)人才均來自于環(huán)保領(lǐng)域各單位的高級工程師、博士研究生等，他們均為從事多年環(huán)境應(yīng)急預(yù)警、環(huán)境保護(hù)科研項(xiàng)目的資深環(huán)保專家。

1.2.2 應(yīng)急裝備庫資源

應(yīng)急裝備資源是開展突發(fā)水污染事故應(yīng)急處置必不可少的條件。根據(jù)新區(qū)工業(yè)主導(dǎo)行業(yè)特點(diǎn)和地區(qū)特點(diǎn)，應(yīng)配置以下 3方面裝備：①配置應(yīng)急監(jiān)測現(xiàn)場采樣車。配備便攜式多參數(shù)水質(zhì)檢測儀、便攜式水流流量計(jì)、各類水采樣設(shè)備(小型采樣艇)、車載氣象系統(tǒng)、各類采樣(通訊、防護(hù))儀器設(shè)備等，人員防護(hù)設(shè)備等應(yīng)急監(jiān)測儀器及保障設(shè)備，達(dá)到快速響應(yīng)的能力。②配置應(yīng)急監(jiān)測流動實(shí)驗(yàn)室。配備便攜式氣質(zhì)聯(lián)用分析儀、發(fā)光細(xì)菌毒性檢測儀、便攜式多功能水質(zhì)檢測儀(含便攜式紫外/可見分光光度計(jì))、油份測定儀，達(dá)到在事故現(xiàn)場開展各類污染事件監(jiān)測分析的能力。③配置應(yīng)急監(jiān)測指揮車。配備車載通訊設(shè)備、移動傳輸設(shè)備、定位/導(dǎo)航系統(tǒng)，達(dá)到在移動中了解污染事件監(jiān)測進(jìn)展、指揮開展應(yīng)急監(jiān)測的能力。

1.2.3 合理配置應(yīng)急管理平臺資源系統(tǒng)

整合濱海新區(qū)現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)測資源，構(gòu)建由監(jiān)測管理系統(tǒng)、監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、監(jiān)測技術(shù)裝備系統(tǒng)、監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)、監(jiān)測人才隊(duì)伍系統(tǒng)、監(jiān)測質(zhì)量管理系統(tǒng)為基本要素的濱海新區(qū)區(qū)域環(huán)境監(jiān)測預(yù)警體系，可以及時跟蹤污染物排放的變化情況，準(zhǔn)確預(yù)警和及時響應(yīng)各類環(huán)境突發(fā)事件，滿足環(huán)境管理的需要。建立水環(huán)境質(zhì)量報(bào)告發(fā)布制度，及時發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生的污染過程或環(huán)境安全隱患。

2 突發(fā)水污染事故應(yīng)急預(yù)案及預(yù)警功能嵌入

于安詳細(xì)介紹了南京化學(xué)工業(yè)園區(qū)突發(fā)水污染事件防范與應(yīng)急處置體系建設(shè)的應(yīng)急預(yù)案[2]，提出建設(shè)水污染應(yīng)急體制、建立企業(yè)應(yīng)急預(yù)案等制度，這些都是應(yīng)急處置平臺建設(shè)的基礎(chǔ)。姜繼平等梳理歸納了預(yù)警應(yīng)急響應(yīng)的基本流程，即以“應(yīng)急溯源”和“風(fēng)險預(yù)警”為主線輔以“應(yīng)急監(jiān)測”[3]，這些均是預(yù)警處置平臺建設(shè)的理論框架，應(yīng)急處置平臺必須具備完善的預(yù)警處置技術(shù)。

濱海新區(qū)應(yīng)急預(yù)警處置平臺主要作用于應(yīng)急監(jiān)測準(zhǔn)備、響應(yīng)階段，核心是采用數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)相結(jié)合的方式，采用分散與集中相結(jié)合的方式對環(huán)境信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行平臺式管理。準(zhǔn)備期信息應(yīng)包含以下內(nèi)容：平時應(yīng)急信息管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理、污染源和危險源信息、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施信息、監(jiān)測信息管理、應(yīng)急資源管理、應(yīng)急預(yù)案管理、應(yīng)急能力評估管理、應(yīng)急演練信息管理。響應(yīng)期信息應(yīng)包含：接出警信息管理、聯(lián)合指揮協(xié)調(diào)管理、現(xiàn)場信息采集與交互、應(yīng)急資源調(diào)度管理、應(yīng)急輔助決策支持、應(yīng)急信息發(fā)布等。

3 應(yīng)急處置平臺的響應(yīng)機(jī)制及模型模擬技術(shù)

3.1 應(yīng)急平臺響應(yīng)機(jī)制

在平臺數(shù)據(jù)采集預(yù)警功能設(shè)計(jì)上，可借鑒王麗絨的水污染監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路[2]，結(jié)合污染物漂移動力學(xué)和擴(kuò)散規(guī)律挖掘，對突發(fā)污染源定位，自動生成水質(zhì)變化應(yīng)急處理的有效方案，且結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)實(shí)現(xiàn)對突發(fā)性水污染的自動報(bào)警。

與此同時，還需整合現(xiàn)有污染源在線監(jiān)測站點(diǎn)、地表水在線監(jiān)測站點(diǎn)，建立水環(huán)境污染預(yù)警管理平臺，接入?yún)^(qū)域風(fēng)險源數(shù)據(jù)庫、企業(yè)污染物排污數(shù)據(jù)庫、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)境風(fēng)險閾值數(shù)據(jù)庫等，使平臺具有水風(fēng)險預(yù)警動態(tài)分析、分級預(yù)警及區(qū)域綜合預(yù)警等功能。水污染事故響應(yīng)機(jī)制如圖1所示。

圖1 水污染事故應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制Fig.1 Emergency responding mechanism of water pollution accidents

3.2 開發(fā)適用于應(yīng)急處置及預(yù)警的模型模擬技術(shù)

3.2.1 開發(fā)突發(fā)水污染事故應(yīng)急預(yù)警模型

突發(fā)性水污染事故發(fā)生時，可根據(jù)污染情況(是否直接進(jìn)入直排海河流)、受影響人口、影響范圍、受影響水體大小、經(jīng)濟(jì)損失、水環(huán)境質(zhì)量退化程度等來設(shè)定預(yù)警指標(biāo)及警情分級[4]。運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)預(yù)警方法對水污染事故的嚴(yán)重程度進(jìn)行定量分析[5-6]，基于地理信息系統(tǒng)和各類數(shù)據(jù)庫構(gòu)建突發(fā)性水污染事故應(yīng)急預(yù)警整體框架。該預(yù)警模型可為事故發(fā)生時判斷污染物的類型、濃度及污染物的擴(kuò)散模型和衰減模型，通過對污染情況的模擬預(yù)測出污染范圍及污染程度，并結(jié)合危險品的性質(zhì)，給出適合的處置方案。

3.2.2 開發(fā)應(yīng)急處置技術(shù)方案動態(tài)生成模型及決策支持系統(tǒng)

突發(fā)性水污染應(yīng)急響應(yīng)過程最為關(guān)鍵的需求是“應(yīng)急處置”，決策者需要快速準(zhǔn)確地選擇適宜的應(yīng)急處置技術(shù)，制定應(yīng)急處置技術(shù)方案。在事前應(yīng)急預(yù)案編制過程中只能依據(jù)典型污染事故和設(shè)定提出應(yīng)急處置工程實(shí)施操作路線。劉仁濤[7]等提出“相似歷史案例篩選——應(yīng)急處置技術(shù)篩選——應(yīng)急處置材料設(shè)備篩選”的三步篩選模式及決策模型，形成了智能化應(yīng)急處置預(yù)案。

3.2.3 開發(fā)污染物擴(kuò)散遷移過程可視化動態(tài)模型

李文君[8]等基于可視化技術(shù)，研究水質(zhì)模型與3S集成環(huán)境的融合方法與途徑，以松花江為例構(gòu)建了松花江突發(fā)水污染可視化模擬系統(tǒng)，模擬了污染物的擴(kuò)散和遷移過程，通過三角網(wǎng)的構(gòu)建和水質(zhì)數(shù)據(jù)的擬合，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)模型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的動態(tài)可視化展現(xiàn)，具有十分重要的借鑒價值。

4 結(jié) 論

由于濱海新區(qū)暫未建立系統(tǒng)的突發(fā)水污染事故應(yīng)急預(yù)警管理體系，本研究探索在構(gòu)建濱海新區(qū)預(yù)警中心體系建設(shè)、水環(huán)境自動監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)及水污染應(yīng)急設(shè)施建設(shè)的基礎(chǔ)上，合理配置應(yīng)急處置平臺的系統(tǒng)資源，編制突發(fā)水環(huán)境污染應(yīng)急預(yù)案，建立準(zhǔn)確、快速、高效的應(yīng)急聯(lián)動響應(yīng)機(jī)制，通過可視化模擬手段模擬污染物遷移轉(zhuǎn)化過程，優(yōu)選應(yīng)急處置技術(shù)，構(gòu)建濱海新區(qū)水環(huán)境應(yīng)急管理處置示范平臺。

［1］ 李維乾，解建倉，李建勛，等. 突發(fā)水污染事件中遙感瓦片大數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)[J]. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2006(2)：31-37.

［2］ 王麗絨. 突發(fā)水污染監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)初探[J]. 能源與節(jié)能，2017(4)：102-103.

［3］ 于安. 突發(fā)水環(huán)境污染事件防范與應(yīng)急處置體系建設(shè)——以南京化學(xué)工業(yè)園區(qū)為例[J]. 環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2012，24(6)：6-10.

［4］ 姜繼平，王鵬，劉杰，等. 突發(fā)水污染預(yù)警應(yīng)急響應(yīng)研究與實(shí)踐的方法辨析[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2017(9)：1-14.

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［8］ 李文君，黃強(qiáng)，楊明祥. 松花江突發(fā)水污染可視化模擬系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[J]，計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2012(9)：211-214.