化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風險預警體系建設研究

王曉峰

（惠州大亞灣經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，廣東 惠州 516086）

引言

化工園區(qū)中存放著很多不同的危險化學品及有毒有害物質(zhì)，相關報告顯示，國內(nèi)化工企業(yè)引起的突發(fā)環(huán)境事故頻頻發(fā)生。有毒有害氣體是導致化工園區(qū)突發(fā)環(huán)境事件的一項最關鍵的因素，其不僅急性毒性強、蔓延范圍大，且處理極為困難，容易形成事故連鎖效應，如果氣體出現(xiàn)泄漏后沒有快速、有效地處理，則會引起難以想象的后果。目前，對化工園區(qū)環(huán)境風險管控體系、環(huán)境風險源監(jiān)控系統(tǒng)等方面的探究正在不斷進行，而對化工園區(qū)有毒有害氣體預 警體系建設措施的探究還有所欠缺。國家對這方面的工作建設高度重視，從2012年開始，原環(huán)境保護部先后批復六省（區(qū)）八個化工園區(qū)作為首批預警體系建設試點園區(qū)。本文主要對預警體系建設的技術路徑進行具體的探討與分析，希望能給相似園區(qū)環(huán)境預警體系建設與發(fā)展提供一些有用的借鑒。

1 化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風險預警體系建設現(xiàn)狀

1.1 優(yōu)勢特點

1.1.1 建設模式選用“平戰(zhàn)結(jié)合”類型

化工園區(qū)有毒有害氣體預警體系有不同的建設類型，如突發(fā)事件應急響應驅(qū)動型、“平戰(zhàn)結(jié)合”型等。當前有關體系建設著重采取的是“平戰(zhàn)結(jié)合”類型，其集結(jié)了其他系統(tǒng)類型的優(yōu)勢特征，不僅可以對園區(qū)中有毒有害氣體風險源與排放源進行及時、高效地管控，提升園區(qū)空氣質(zhì)量，而且可以在出現(xiàn)突發(fā)環(huán)境事件的情況下及時察覺、及時預警、及時響應，防止事件的嚴重性進一步加劇。

1.1.2 搭設三級預警體系

試點園區(qū)規(guī)模都比較龐大，經(jīng)濟效益較好，且有毒有害氣體的類型多樣，基于這些特點，試點園區(qū)采取了全方位調(diào)研、現(xiàn)場排查以及設備監(jiān)測等多種手段，對園區(qū)中所有有毒有害氣體的類型與數(shù)目進行了整理，并篩選出一些比較關鍵的污染性氣體，把這些氣體作為重要的預警因子。在預警站網(wǎng)的布設環(huán)節(jié)中，試點園區(qū)相關部門將儲罐、生產(chǎn)裝置、大氣污染物有組織排放口等環(huán)境風險源設定為重點防控的“點”，將企業(yè)廠界設定為防控的“線”，將園區(qū)邊界設定為重點防護的“面”，并且還把園區(qū)周圍大氣環(huán)境敏感點與有毒有害氣體擴散通道作為全方位預防與控制的“域”，從而搭建出一個健全、合理的園區(qū)預警網(wǎng)絡體系。

1.1.3 健全優(yōu)化預警體系

化工園區(qū)突發(fā)環(huán)境事件風險預警體系的建設體現(xiàn)出兩大顯著特征，即建設周期長、資金投入多。結(jié)合我國安全、突發(fā)公共事件預警體系建設的相關經(jīng)驗，試點園區(qū)在完成建設規(guī)劃及方案的具體編制后，應依據(jù)園區(qū)本身的運營情況，遵循分期建設準則，依靠國家或地方所給予的財政資金支持，一步步開展建設工作，并在建設期間持續(xù)歸納經(jīng)驗感悟，健全優(yōu)化預警體系，使整個系統(tǒng)充分、有效地發(fā)揮作用。

1.1.4 建立綜合環(huán)境業(yè)務平臺

體系應把化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風險預警體系和園區(qū)中原有的應急指揮系統(tǒng)、污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)、移動執(zhí)法系統(tǒng)等多個環(huán)境業(yè)務系統(tǒng)相互組合在一起，從而真正實現(xiàn)綜合挖掘、聯(lián)動分析的功能，為環(huán)境污染源的溯源、突發(fā)環(huán)境事件的應對指導、空氣質(zhì)量的有效改善提供可靠支持[1]。

1.2 不足之處

1.2.1 化工園區(qū)缺乏建設熱情

相關報告顯示，國內(nèi)很多化工園區(qū)體量較小，不僅如此，部分化工園區(qū)處于建設初期，規(guī)模效應沒有得到充分發(fā)揮。例如甘肅省一些省級及以上化工園區(qū)包含多種行業(yè)的小型企業(yè)，如物流、機械制造等，這類化工園區(qū)由于化工企業(yè)分布散亂、資金籌備難度大，基層專業(yè)技術人員不足等一系列原因，導致有毒有害氣體環(huán)境風險預警體系的建設存在極大難度，因此很多化工園區(qū)缺乏對環(huán)境風險預警體系的建設熱情。

1.2.2 預警預測及自動化溯源功能有所欠缺

化工園區(qū)有毒有害氣體監(jiān)測預警體系在搭建過程中非常注重污染性氣體的自動化監(jiān)測與報警，某些園區(qū)也將大氣擴散模型結(jié)合到預警系統(tǒng)中，針對泄漏、火災等突發(fā)事故發(fā)生的情況，對有毒有害氣體的污染性及其影響范圍展開預測分析，但預測分析結(jié)果大都精度不高，無法給具體工作的開展提供可靠參考。因此，相關部門還應繼續(xù)深入探究與優(yōu)化模型，使污染物擴散范圍、落地濃度最高值等的預測結(jié)果更加精準可靠，為應急情況下人員疏散、應急監(jiān)測點設置等工作的實施提供有力支持；使預警系統(tǒng)具備更快、更強的溯源功能與精準合理的分析能力，從而給風險隱患的快速察覺與防范應對提供有力的技術支撐。

1.2.3 加快頒布相關標準及技術導則

在化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風險預警體系建設在國內(nèi)化工園區(qū)全方位開展的背景下，國家應加快頒布相關標準與技術導則，圍繞建設的目標、內(nèi)容以及流程展開具體的說明，從而讓相關體系的建設有據(jù)可依。

2 整體建設思路

2.1 設計原則

項目應嚴格遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、急行先用、分步開展”的重要原則，致力于合理完成系統(tǒng)規(guī)劃與頂層設計。平臺架構(gòu)搭設擁有可拓展性，給系統(tǒng)更新升級預留空間，防止重疊搭建與資源的不必要損耗。

2.2 技術路線

技術路線應在對園區(qū)中企業(yè)已建成的監(jiān)測設施與設備進行最大程度地運用與有效整合的前提下，對化工園區(qū)大氣監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)劃與布設進行改進與完善，搭建出統(tǒng)一、健全、準確及高效的大氣環(huán)境風險因子預警站網(wǎng)。

相關部門應圍繞企業(yè)危險源、企業(yè)及周圍風險點等一系列監(jiān)測數(shù)據(jù)進行采集整合，參考新一代信息技術，如云計算、虛擬現(xiàn)實技術等，并結(jié)合預警響應、超標響應等，搭建出完整、合理、高效的化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風險預警管理平臺；依靠前端對設備數(shù)據(jù)傳輸情況進行動態(tài)化監(jiān)視，實現(xiàn)對整個園區(qū)或各個企業(yè)大氣污染物排放數(shù)據(jù)動態(tài)的實時、全面監(jiān)測；依靠閾值的合理設置，使其在超標情況發(fā)生時能夠及時預警，借助平臺溯源功能高效確定排放區(qū)，并根據(jù)設置等級啟動對應響應機制，在平臺的指導調(diào)度下對突發(fā)事件進行合理、及時地處置，保證事前快速響應，事后信息發(fā)布留存[2]。

3 化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風險預警體系構(gòu)建方案

3.1 園區(qū)基本情況調(diào)查

園區(qū)相關部門及人員應通過資料查閱與實地調(diào)研，對化工園區(qū)的基本情況、周圍半徑五公里范圍內(nèi)敏感保護目標、園區(qū)中各個企業(yè)狀況、化工園區(qū)及周圍環(huán)境、安監(jiān)、氣象等部門已經(jīng)建成的監(jiān)控站點、設備裝置狀況進行具體掌握。

3.2 園區(qū)環(huán)境風險評估和預警因子篩選

進行環(huán)境風險評估主要是為了在對園區(qū)有毒有害氣體特性、存有量以及生成量進行全方位監(jiān)測與掌握的前提下，對園區(qū)中各種有毒害性質(zhì)的污染物、高風險大氣污染物的類型及排放、擴散特點等進行辨別，同時對大氣環(huán)境風險事故等多種狀況進行了解?；诖耍瑘@區(qū)應對著重防范與控制的大氣污染物類型，依靠風險識別與影響范圍分析對重點防控區(qū)、范圍等進行確認，為系統(tǒng)“靶向溯源、精準預警”及有效應急處理計劃的編制奠定可靠的基礎。

2018年，原環(huán)境保護部對外公布了首批有毒有害大氣污染物名單，其中包含甲醛等六類揮發(fā)性有機污染物及鉛、汞等五類重金屬及其化合物，涉及我國很多經(jīng)濟行業(yè)與公共設施管理業(yè)，如制造業(yè)、熱力業(yè)等。園區(qū)在選取預警因子時還會遇到一些問題，如在生產(chǎn)、存儲、運送等多個過程中都沒有牽涉到有毒有害大氣污染物名單中的污染物，以至于無法切實實施相關預警體系的建設。

所以，在選擇預警因子的過程中，相關部門應結(jié)合風險識別狀況，把國家公布的首批有毒有害氣體名單中的污染物類型，及行業(yè)、地方等大氣污染物排放標準中所包含的氣體與歷史環(huán)境事件中所涉及的大氣污染物都結(jié)合到預警因子的初步篩選范圍當中；接著通過定性或半定量的手段，依照這些污染物的環(huán)境影響性高低進行排列，考慮有毒有害氣體的毒害性、活性等多方面的情況，并考慮園區(qū)環(huán)境風險事件中一些出現(xiàn)頻率較高、危害程度較嚴重的污染物，在預警因子初選名單中合理選取重點的污染物氣體，將它們作為預警系統(tǒng)搭建的重要因子，進而有效提高園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風險防控水平[3]。

3.3 針對預警因子構(gòu)建預警站網(wǎng)

化工園區(qū)預警站網(wǎng)能夠給園區(qū)的環(huán)境管理工作提供一些基礎性的數(shù)據(jù)，是保證化工園區(qū)環(huán)境監(jiān)控及風險預警效果得以實現(xiàn)的重點?；@區(qū)預警站網(wǎng)的布置主要是結(jié)合環(huán)境風險評估結(jié)果與篩選出來的預警因子，將有毒有害氣體擴散通道、園區(qū)周圍大氣環(huán)境風險受體設定成保護“域”，在風險單元、企業(yè)廠界、園區(qū)邊界等點位合理搭建布設預警子站，對于經(jīng)濟條件比較好的地方，則可以配備移動監(jiān)測站等，搭設出完整、合理的、“固定+移動”相組合的、全面覆蓋型的監(jiān)控預警網(wǎng)。

子站配置需要含有氣象儀器，這樣能夠為事故的追蹤溯源與預測分析提供必要的預警因子，如溫度、濕度、風速等；不僅如此，也需要配備預警因子監(jiān)控設備、配套硬件設施等。預警子站要具備污染氣體、氣象等數(shù)據(jù)信息的自動化采集、保存及上傳等功能。

3.4 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞和預警平臺建設

預警平臺的建設應當能夠?qū)崿F(xiàn)對所監(jiān)測、采集的有毒有害氣體數(shù)據(jù)信息的動態(tài)實時分析，且具備相關風險預警預測功能。

3.4.1 數(shù)據(jù)采集傳輸

預警子站把采集獲得的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)信息高效傳送到預警平臺，依靠平臺事先設置的預警閾值，在有毒有害氣體的數(shù)量超標時自動、及時預警。預警閾值可以依照有毒有害氣體的濃度含量及變動情況、風險可接納性等來進行設置，預警閾值的設置值既可是一種或多種有毒有害氣體的濃度值、濃度響應斜率、濃度超限時長，又可以是相鄰多個傳感器、分析儀的報警數(shù)量、順序和相鄰濃度梯度等其他值。

3.4.2 環(huán)境預警

園區(qū)應對企業(yè)端監(jiān)控數(shù)據(jù)、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立基于歷史大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計預測模型，對異常趨勢提前預警；同時結(jié)合企業(yè)排放清單、數(shù)值預報模式、氣象數(shù)據(jù)等，針對現(xiàn)有污染排放體系下污染物的擴散轉(zhuǎn)移過程，實現(xiàn)環(huán)境污染預測預警。

3.4.3 污染溯源

園區(qū)應搭建不同風險源特點數(shù)據(jù)庫及高效識別模型，針對“超標預警、預測預警、信訪投訴”等情況，通過“點線面域”監(jiān)測網(wǎng)與移動監(jiān)測，對污染源進行快速、精準地追蹤確定，且能夠和巡查執(zhí)法系統(tǒng)相互組合應用，進一步提升執(zhí)法的準確度[1]。

3.5 儀器配備及軟件平臺配置

為了使監(jiān)測預警網(wǎng)能夠全方位覆蓋整個園區(qū)，園區(qū)項目建設不僅涵蓋了風險單元、污染源、邊界，而且也涵蓋了監(jiān)控平臺、應急預警響應機制等多個方面。

3.5.1 風險單元站監(jiān)控能力建設

園區(qū)通過全面排查的方式，明晰園區(qū)企業(yè)危險及泄漏風險大的儀器設備，在各個企業(yè)合理設置傳感器式有毒有害氣體報警儀，能夠?qū)崟r化、動態(tài)化地監(jiān)測與防控各種危險隱患，保證泄漏排放能夠被及時察覺、及時響應。

3.5.2 污染源監(jiān)控能力建設

企業(yè)污染源監(jiān)測主要考慮NMHC這一核心預警因子，對園區(qū)企業(yè)的大多數(shù)排口范圍進行完全覆蓋，將采集獲得的預警數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)綀@區(qū)監(jiān)管平臺上，使其能夠在企業(yè)污染物的排放量大于閾值的情況下及時預警，且可以對排放量進行高效精準的計算。

3.5.3 企業(yè)廠界、園區(qū)邊界、敏感點監(jiān)控能力建設

企業(yè)廠界考慮安裝NMHC監(jiān)測設備及電化學傳感器等覆蓋范圍廣、監(jiān)測速度快的監(jiān)測設備，另外，園區(qū)邊界宜采用開放式傅里葉變換紅外光譜儀、紫外差分吸收光譜儀、飛行時間質(zhì)譜儀等監(jiān)測參數(shù)多、監(jiān)測速度較快的監(jiān)測設備，重點考慮主導風向下風向有代表性的點位；在園區(qū)周圍敏感點主要考慮安裝精度高的監(jiān)測設備，如GC-MS能夠?qū)?10多種物質(zhì)進行有效監(jiān)測，相關人員結(jié)合指紋庫的數(shù)據(jù)信息，能夠快速確定污染物的來源。

3.5.4 移動自動監(jiān)測系統(tǒng)建設

園區(qū)配備一部移動式監(jiān)測車與飛行時間質(zhì)譜儀，使用這些儀器設施，能夠確保秒級出數(shù)，使得園區(qū)應急響應、平時巡檢等多種多樣的工作需要都能得到比較好的滿足。

3.5.5 實驗室監(jiān)測能力建設

在園區(qū)中建設可用于氣體檢測的實驗室，這個實驗室配備先進的儀器設備，如NMHC分析儀、GC-MS分析儀等，可用于園區(qū)監(jiān)測設備的平時比對及執(zhí)法監(jiān)測等方面，提升監(jiān)測能力。

3.5.6 應急預警響應機制建設

按照實際需求，園區(qū)在上述建設的前提下，應構(gòu)建與完善應急響應機制，該機制的構(gòu)建涵蓋以下重要部分：監(jiān)測預警與超標響應機制、異味溯源巡排查機制、企業(yè)指紋動態(tài)管理機制等。

3.5.7 預警平臺建設

園區(qū)基于原有的監(jiān)控平臺，通過對其進行升級、優(yōu)化，使該平臺能夠?qū)崿F(xiàn)自動監(jiān)測監(jiān)控、高效應急管理以及智能發(fā)布信息等功能。這個平臺不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對環(huán)境風險源頭的實時防范與預警，還能夠及時處理環(huán)境突發(fā)事件，切實實現(xiàn)“平戰(zhàn)結(jié)合、統(tǒng)籌兼顧”。平臺涵蓋很多子系統(tǒng)，如基礎信息數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)、三維GIS平臺子系統(tǒng)、實時監(jiān)測子系統(tǒng)等。預警子站能夠把監(jiān)測獲取的園區(qū)大氣數(shù)據(jù)快速上傳到預警平臺，相關人員通過合理設置平臺閾值及有效分析數(shù)據(jù)，能夠?qū)τ卸居泻怏w進行實時動態(tài)預警和超標預警，并按照級別生成啟動應急預案。平臺閾值的設置結(jié)合了很多相關數(shù)據(jù)信息分析，相關人員在充分考慮園區(qū)基礎排放情況的前提下，結(jié)合廠界標準值、大氣污染物排放標準值、職業(yè)接觸限值等進行設置，共設置四級閾值：一是異常閾值、二是注意閾值、三是警告閾值、四是危險閾值。

項目以終端監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎，搭建出一個集計算、預測、溯源功能為一體的模型，對有毒有害氣體的擴散趨勢進行預測。根據(jù)園區(qū)指紋庫中的相關數(shù)據(jù)，同時參考有關的氣象數(shù)據(jù)等，可以確定有毒有害氣體的擴散移動路線。借助“污染小尺度溯源”的技術手段，實現(xiàn)預測預警、超標預警及信訪投訴，并且參考四級監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)信息與移動監(jiān)測數(shù)據(jù)，使有毒有害氣體的溯源工作變得更快、更準，并使得污染氣體環(huán)境突發(fā)事故能夠得到及時的防范與處理。

3.6 建立系統(tǒng)質(zhì)控和應急管理體系制度

系統(tǒng)質(zhì)控體系能夠確保環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性與準確性，也可以給環(huán)境質(zhì)量、環(huán)境風險的客觀合理評估、環(huán)境超標情況的精準預判等工作的實施提供重要保障。質(zhì)控體系應當涵蓋幾個重要部分，如預警子站巡檢、維護制度、預警設備備品備件制度、定期校準制度等。應急管理體系必須涵蓋的重要部分有污染氣體預警通報制度、預警響應機制、應急處理方案生成等，只有這樣才能使化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風險預警體系真正實現(xiàn)平穩(wěn)、高效運作[4]。

4 結(jié)語

綜上所述，本文主要圍繞化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風險預警體系建設進行探究，結(jié)合化工園區(qū)生產(chǎn)特征與突發(fā)環(huán)境事件特征，以預警體系的信息化、智能化發(fā)展為目標，為該體系的建設提出了一些措施建議，即該體系應當可以實現(xiàn)事前防控、事中應急響應以及事后評價的效果。另外，化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風險預警體系信息平臺也應考慮與其他風險預警模塊相互結(jié)合應用，提升有關數(shù)據(jù)的計算與分析能力，從而和達標排放、污染物濃度監(jiān)控以及常規(guī)環(huán)境監(jiān)管相互統(tǒng)籌協(xié)調(diào)在一起，真正展現(xiàn)出“平戰(zhàn)結(jié)合”的功能。相比于其他園區(qū)，化工園區(qū)中企業(yè)分布非常緊密，發(fā)生突發(fā)事故的可能性較大，且一旦發(fā)生事故，后果難以想象。而有毒有害氣體是造成化工園區(qū)突發(fā)環(huán)境事故的關鍵因素，因此希望本文的研究能夠給有關園區(qū)的有毒有害氣體環(huán)境預警體系建設帶來一些啟發(fā)與參考。