化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控預(yù)警體系國內(nèi)外發(fā)展概況

張 然

（江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心 江蘇南京 210036）

引言

化工園區(qū)的發(fā)展模式起源于上世紀(jì)40年代初的美國，在石油資源豐富的墨西哥灣沿岸，當(dāng)時(shí)已建有眾多石油煉化廠，仰仗便利的交通優(yōu)勢(shì)，美國率先在該地區(qū)采取基地型集中模式逐步形成了一批大型石油化工產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，開創(chuàng)了世界化工園區(qū)興建發(fā)展之先河。二戰(zhàn)結(jié)束后，日、德及西歐其他發(fā)達(dá)國家借鑒美國模式，相繼在沿江沿海地區(qū)規(guī)劃建設(shè)了石油化工集中產(chǎn)業(yè)帶，帶動(dòng)了戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇[1]。隨著我國改革開放進(jìn)程的加速和世界化工行業(yè)的聚集化發(fā)展，從1984年至今，我國化工園區(qū)經(jīng)歷了從無到有、由弱變強(qiáng)的發(fā)展歷程[2]。然而，近年來化工園區(qū)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)不斷升級(jí)，在監(jiān)管缺位情況下易發(fā)生突發(fā)性環(huán)境污染事件對(duì)區(qū)域環(huán)境安全及群眾健康構(gòu)成威脅，環(huán)境影響突出，社會(huì)反響強(qiáng)烈。

在化工園區(qū)建設(shè)并應(yīng)用環(huán)境監(jiān)控預(yù)警體系，可讓管理者及決策者實(shí)時(shí)掌握?qǐng)@區(qū)環(huán)境污染指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，及時(shí)預(yù)警超標(biāo)排污情況，精準(zhǔn)溯源特征污染物，有效預(yù)防、及時(shí)控制園區(qū)突發(fā)性環(huán)境污染事件，環(huán)境監(jiān)控預(yù)警體系是控制化工園區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)人民身體健康與生態(tài)環(huán)境安全的重要保障體系，已被列為當(dāng)前環(huán)保工作的重點(diǎn)[3]。本文全面介紹國內(nèi)外各類化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控預(yù)警體系的研究、建設(shè)及應(yīng)用情況，以期借鑒各園區(qū)的建設(shè)思路，并找出目前技術(shù)研究空白，有利于提出適合我國國情的新一代化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控預(yù)警體系建設(shè)方案。

1 國外研究及建設(shè)現(xiàn)狀

第一，環(huán)境監(jiān)控和預(yù)警體系技術(shù)規(guī)定全面。歐盟現(xiàn)行空氣質(zhì)量監(jiān)測與管理體系對(duì)監(jiān)測點(diǎn)位設(shè)置、污染物監(jiān)測方法、空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)、空氣質(zhì)量信息發(fā)布與預(yù)報(bào)預(yù)警等方面作出了詳細(xì)的技術(shù)規(guī)定[4]。

第二，化工園區(qū)的環(huán)境監(jiān)控、預(yù)警手段先進(jìn)。常用的有自組織映射 (Self-organizing map，SOM)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSN）等。如Liukkonen et al基于SOM多變量方法建立起先進(jìn)的監(jiān)控平臺(tái)，用來監(jiān)控工業(yè)廢水[5]；Nashwa El-Bendary et al通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境因子的實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)警[6]。

第三，國外化工園區(qū)實(shí)行環(huán)境監(jiān)控與風(fēng)險(xiǎn)防范“一體化”建設(shè)。園區(qū)對(duì)區(qū)內(nèi)危險(xiǎn)化學(xué)品、危險(xiǎn)廢物貯存設(shè)施等風(fēng)險(xiǎn)源，區(qū)內(nèi)企業(yè)及園區(qū)集中的廢水、廢氣、危險(xiǎn)廢物處理設(shè)施等污染源，以及區(qū)域環(huán)境質(zhì)量，實(shí)施一體化在線監(jiān)控與實(shí)時(shí)預(yù)警，并建立了從園區(qū)到企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)防控聯(lián)動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，強(qiáng)調(diào)從污染源頭實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的最小化[7]。一體化的在線監(jiān)控與實(shí)時(shí)預(yù)警主要有以下特點(diǎn)：（1）監(jiān)測點(diǎn)位多，監(jiān)測范圍廣，監(jiān)測對(duì)象全面，監(jiān)測技術(shù)與設(shè)備先進(jìn)；（2）園區(qū)建有區(qū)域監(jiān)測網(wǎng)對(duì)污染物進(jìn)行監(jiān)測；（3）企業(yè)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)投入資金較多；（4）監(jiān)控預(yù)警體系成果顯著，通過監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用區(qū)域空氣質(zhì)量得到改善；（5）監(jiān)控系統(tǒng)一體化建設(shè)利用程度較高，數(shù)據(jù)對(duì)公眾公開，實(shí)現(xiàn)資源共享。

第四，有較多化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控預(yù)警體系的成熟應(yīng)用案例。一如，美國德州休斯敦地區(qū)的空氣質(zhì)量監(jiān)控與預(yù)警體系，該地為大型石化集中區(qū),區(qū)內(nèi)空氣污染嚴(yán)重，20世紀(jì)80年代初,該地區(qū)內(nèi)廠商共同出資建設(shè)了全美最大的空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)——“休斯頓區(qū)域監(jiān)測網(wǎng)(HRM)”。該監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積約2300km2，站點(diǎn)數(shù)超過 52 座,監(jiān)測因子包括 CO、NO2、O3、SO2、Pb 和 PM 等 6 種基準(zhǔn)污染物，約150種VOCs，以及H2S、OC/EC、硫酸鹽、氣象參數(shù)等。目前該網(wǎng)絡(luò)每年需要約220萬美元的運(yùn)行經(jīng)費(fèi)，由區(qū)內(nèi)47家公司（約占區(qū)內(nèi)企業(yè)數(shù)50%）共同提供。過去16年中，區(qū)內(nèi)空氣中VOCs的關(guān)鍵物種苯系物濃度平均削減幅度達(dá)80%[8]。該網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測數(shù)據(jù)在網(wǎng)上公開，實(shí)現(xiàn)了資源共享。二如，加拿大最大的鋼鐵中心——安大略省哈密爾頓地區(qū)，該地區(qū)內(nèi)顆粒物、揮發(fā)性有機(jī)物、臭味等污染較為嚴(yán)重，2003年5月建成了“哈密爾頓空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(HAMN)”，現(xiàn)有22家公司參加。該監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)有各類監(jiān)測點(diǎn)位19個(gè)，其中包括13個(gè)連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測站，以及6個(gè)人工監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測指標(biāo)包括：SO2、NO2、NO、NOx、TRS、PM10 及 PM2.5 等連續(xù)性指標(biāo)；TSP、VOCs、PAHS等非連續(xù)性指標(biāo)。該網(wǎng)絡(luò)自2010年起監(jiān)測數(shù)據(jù)在網(wǎng)上公開。從歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)看，20世紀(jì)90年代中期至2010年，該地區(qū)特征污染物下降顯著，其中苯、TSP、PM2.5和PAHS下降幅度分別為69%、34%，34%和5%[8]。

綜上所述，國外化工園區(qū)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控和預(yù)警體系技術(shù)規(guī)定全面，監(jiān)控、預(yù)警手段先進(jìn)，園區(qū)實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)控與風(fēng)險(xiǎn)防范一體化，總體來說，國外化工園區(qū)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控預(yù)警體系研究與建設(shè)已較為成熟。

2 國內(nèi)研究及建設(shè)現(xiàn)狀

與國外的研究相比，目前國內(nèi)化工園區(qū)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控預(yù)警體系的建設(shè)尚處于發(fā)展階段，即使是小范圍的監(jiān)控預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)量、監(jiān)控項(xiàng)目的設(shè)置、監(jiān)測范圍的大小、監(jiān)測準(zhǔn)確度、數(shù)據(jù)公開共享程度均與發(fā)達(dá)國家有一定的差距。

目前我國對(duì)于化工園區(qū)的監(jiān)控體系的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：

第一，化工園區(qū)環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)管理研究。如茍華等人結(jié)合化工園區(qū)的現(xiàn)實(shí)情況，通過管理模式的優(yōu)化，采用SEI(Software Engineering Institution)的風(fēng)險(xiǎn)管理步驟，控制項(xiàng)目建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)，有條不紊地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理[9]。

第二，化工危險(xiǎn)源環(huán)境安全監(jiān)測和應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用研究。目前研究處于危險(xiǎn)源環(huán)境安全監(jiān)控監(jiān)管、事故監(jiān)測預(yù)警和應(yīng)急救援輔助的探索和嘗試階段。如張峰等人提出了將工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)和自動(dòng)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(xiǎn)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(xiǎn)源的環(huán)境監(jiān)控和應(yīng)急管理[10]。桑海泉等人根據(jù)國家重大危險(xiǎn)源監(jiān)控監(jiān)管與應(yīng)急救援體系的要求，提出了化工園區(qū)安全監(jiān)控與應(yīng)急平臺(tái)的總體架構(gòu)，以GIS作為基礎(chǔ)信息系統(tǒng)平臺(tái)，集化工園區(qū)日常安全監(jiān)控監(jiān)管、事故監(jiān)測預(yù)警和應(yīng)急救援輔助決策功能于一體[11]。

第三，化工園區(qū)重大環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控技術(shù)的研究與應(yīng)用。近年來，以化工業(yè)園區(qū)為核心關(guān)注點(diǎn)，建立并完善重大環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控預(yù)警技術(shù)體系成為研究的熱點(diǎn)，旨在做到在突發(fā)環(huán)境污染事故初期進(jìn)行預(yù)警。如韓璐等人以重大環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控技術(shù)規(guī)范、重大危險(xiǎn)源控制規(guī)章、污染源在線監(jiān)測為基礎(chǔ)，從監(jiān)控布點(diǎn)范圍、監(jiān)控指標(biāo)體系、監(jiān)控技術(shù)篩選等三方面構(gòu)建了化工業(yè)園區(qū)重大環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控技術(shù)體系[12]。

第四，化工園區(qū)突發(fā)污染事故應(yīng)急救援管理信息平臺(tái)建設(shè)的研究。目前國內(nèi)有研究通過構(gòu)建應(yīng)急管理信息平臺(tái)，對(duì)化工園區(qū)的突發(fā)污染事故提供方法保障。賈倩等人針對(duì)化工園區(qū)突發(fā)大氣環(huán)境影響范圍廣、難以預(yù)測和難以應(yīng)對(duì)的特點(diǎn)，以突發(fā)大氣環(huán)境事件風(fēng)險(xiǎn)防控與應(yīng)急為切入點(diǎn)，在分析風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測預(yù)警與事件應(yīng)急響應(yīng)需求的基礎(chǔ)上，提出了化工園區(qū)應(yīng)急管理信息平臺(tái)整體構(gòu)架[13]。

結(jié)語

國內(nèi)對(duì)化工園區(qū)的監(jiān)控體系的研究，主要集中在化工園區(qū)環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)管理、化工危險(xiǎn)源環(huán)境安全監(jiān)測和應(yīng)急響應(yīng)、重大環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控技術(shù)和突發(fā)污染事故應(yīng)急救援管理等四方面。而我國在化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控預(yù)警體系研究中反映出了以下幾點(diǎn)較為突出的問題：

第一，化工園區(qū)監(jiān)控預(yù)警研究大多集中在安全層面，即風(fēng)險(xiǎn)管理、安全監(jiān)測和應(yīng)急響應(yīng)、重大環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控技術(shù)和突發(fā)污染事故應(yīng)急救援管理研究，而對(duì)于環(huán)境層面的監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)研究很少；

第二，化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)化程度低，自動(dòng)站管理分散、應(yīng)用缺乏，發(fā)揮作用有限，導(dǎo)致對(duì)化工園區(qū)的監(jiān)測不全面、預(yù)警不及時(shí)，與發(fā)達(dá)國家的在線監(jiān)控與實(shí)時(shí)預(yù)警的一體化相比存在一定的差距；

第三，化工園區(qū)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)在相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和方法上相當(dāng)匱乏，相關(guān)層面的研究也較少。

建議環(huán)境管理者及研究人員針對(duì)以上國內(nèi)技術(shù)研究空白，開展一系列的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、方法、技術(shù)研究，以期建立健全適合我國國情的化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控預(yù)警體系。