化工园区环境监控预警体系国内外发展概况

张 然

（江苏省环境监测中心 江苏南京 210036）

引言

化工园区的发展模式起源于上世纪40年代初的美国，在石油资源丰富的墨西哥湾沿岸，当时已建有众多石油炼化厂，仰仗便利的交通优势，美国率先在该地区采取基地型集中模式逐步形成了一批大型石油化工产业聚集区，开创了世界化工园区兴建发展之先河。二战结束后，日、德及西欧其他发达国家借鉴美国模式，相继在沿江沿海地区规划建设了石油化工集中产业带，带动了战后经济复苏[1]。随着我国改革开放进程的加速和世界化工行业的聚集化发展，从1984年至今，我国化工园区经历了从无到有、由弱变强的发展历程[2]。然而，近年来化工园区的环境风险不断升级，在监管缺位情况下易发生突发性环境污染事件对区域环境安全及群众健康构成威胁，环境影响突出，社会反响强烈。

在化工园区建设并应用环境监控预警体系，可让管理者及决策者实时掌握园区环境污染指标的动态变化规律，及时预警超标排污情况，精准溯源特征污染物，有效预防、及时控制园区突发性环境污染事件，环境监控预警体系是控制化工园区环境风险，保护人民身体健康与生态环境安全的重要保障体系，已被列为当前环保工作的重点[3]。本文全面介绍国内外各类化工园区环境监控预警体系的研究、建设及应用情况，以期借鉴各园区的建设思路，并找出目前技术研究空白，有利于提出适合我国国情的新一代化工园区环境监控预警体系建设方案。

1 国外研究及建设现状

第一，环境监控和预警体系技术规定全面。欧盟现行空气质量监测与管理体系对监测点位设置、污染物监测方法、空气质量评价、空气质量信息发布与预报预警等方面作出了详细的技术规定[4]。

第二，化工园区的环境监控、预警手段先进。常用的有自组织映射 (Self-organizing map，SOM)和无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）等。如Liukkonen et al基于SOM多变量方法建立起先进的监控平台，用来监控工业废水[5]；Nashwa El-Bendary et al通过无线传感器网络（WSN）实现对环境因子的实时监控、预警[6]。

第三，国外化工园区实行环境监控与风险防范“一体化”建设。园区对区内危险化学品、危险废物贮存设施等风险源，区内企业及园区集中的废水、废气、危险废物处理设施等污染源，以及区域环境质量，实施一体化在线监控与实时预警，并建立了从园区到企业的风险防控联动应急响应机制，强调从污染源头实现风险的最小化[7]。一体化的在线监控与实时预警主要有以下特点：（1）监测点位多，监测范围广，监测对象全面，监测技术与设备先进；（2）园区建有区域监测网对污染物进行监测；（3）企业对监控系统投入资金较多；（4）监控预警体系成果显著，通过监控系统的应用区域空气质量得到改善；（5）监控系统一体化建设利用程度较高，数据对公众公开，实现资源共享。

第四，有较多化工园区环境监控预警体系的成熟应用案例。一如，美国德州休斯敦地区的空气质量监控与预警体系，该地为大型石化集中区,区内空气污染严重，20世纪80年代初,该地区内厂商共同出资建设了全美最大的空气质量监测网——“休斯顿区域监测网(HRM)”。该监测网络覆盖面积约2300km2，站点数超过 52 座,监测因子包括 CO、NO2、O3、SO2、Pb 和 PM 等 6 种基准污染物，约150种VOCs，以及H2S、OC/EC、硫酸盐、气象参数等。目前该网络每年需要约220万美元的运行经费，由区内47家公司（约占区内企业数50%）共同提供。过去16年中，区内空气中VOCs的关键物种苯系物浓度平均削减幅度达80%[8]。该网络监测数据在网上公开，实现了资源共享。二如，加拿大最大的钢铁中心——安大略省哈密尔顿地区，该地区内颗粒物、挥发性有机物、臭味等污染较为严重，2003年5月建成了“哈密尔顿空气质量监测网络(HAMN)”，现有22家公司参加。该监测网络有各类监测点位19个，其中包括13个连续自动监测站，以及6个人工监测点。监测指标包括：SO2、NO2、NO、NOx、TRS、PM10 及 PM2.5 等连续性指标；TSP、VOCs、PAHS等非连续性指标。该网络自2010年起监测数据在网上公开。从历史监测数据看，20世纪90年代中期至2010年，该地区特征污染物下降显著，其中苯、TSP、PM2.5和PAHS下降幅度分别为69%、34%，34%和5%[8]。

综上所述，国外化工园区环境自动监控和预警体系技术规定全面，监控、预警手段先进，园区实现环境监控与风险防范一体化，总体来说，国外化工园区环境自动监控预警体系研究与建设已较为成熟。

2 国内研究及建设现状

与国外的研究相比，目前国内化工园区环境自动监控预警体系的建设尚处于发展阶段，即使是小范围的监控预警网络，监测点的数量、监控项目的设置、监测范围的大小、监测准确度、数据公开共享程度均与发达国家有一定的差距。

目前我国对于化工园区的监控体系的研究主要集中在以下几个方面：

第一，化工园区环境在线监测系统的风险管理研究。如苟华等人结合化工园区的现实情况，通过管理模式的优化，采用SEI(Software Engineering Institution)的风险管理步骤，控制项目建设的风险，有条不紊地进行风险管理[9]。

第二，化工危险源环境安全监测和应急响应系统的应用研究。目前研究处于危险源环境安全监控监管、事故监测预警和应急救援辅助的探索和尝试阶段。如张峰等人提出了将工业无线传感器网络技术、视频监控技术和自动控制、无线通讯、地理信息系统（GlS）、数据库及网络工程等计算机技术应用于化工危险源的监测和监控系统，并将该系统应用于泰州某化工公司危险源的环境监控和应急管理[10]。桑海泉等人根据国家重大危险源监控监管与应急救援体系的要求，提出了化工园区安全监控与应急平台的总体架构，以GIS作为基础信息系统平台，集化工园区日常安全监控监管、事故监测预警和应急救援辅助决策功能于一体[11]。

第三，化工园区重大环境风险源监控技术的研究与应用。近年来，以化工业园区为核心关注点，建立并完善重大环境风险源监控预警技术体系成为研究的热点，旨在做到在突发环境污染事故初期进行预警。如韩璐等人以重大环境风险源监控技术规范、重大危险源控制规章、污染源在线监测为基础，从监控布点范围、监控指标体系、监控技术筛选等三方面构建了化工业园区重大环境风险源监控技术体系[12]。

第四，化工园区突发污染事故应急救援管理信息平台建设的研究。目前国内有研究通过构建应急管理信息平台，对化工园区的突发污染事故提供方法保障。贾倩等人针对化工园区突发大气环境影响范围广、难以预测和难以应对的特点，以突发大气环境事件风险防控与应急为切入点，在分析风险预测预警与事件应急响应需求的基础上，提出了化工园区应急管理信息平台整体构架[13]。

结语

国内对化工园区的监控体系的研究，主要集中在化工园区环境在线监测系统的风险管理、化工危险源环境安全监测和应急响应、重大环境风险源监控技术和突发污染事故应急救援管理等四方面。而我国在化工园区环境监控预警体系研究中反映出了以下几点较为突出的问题：

第一，化工园区监控预警研究大多集中在安全层面，即风险管理、安全监测和应急响应、重大环境风险源监控技术和突发污染事故应急救援管理研究，而对于环境层面的监控与预警系统研究很少；

第二，化工园区环境监控预警系统化程度低，自动站管理分散、应用缺乏，发挥作用有限，导致对化工园区的监测不全面、预警不及时，与发达国家的在线监控与实时预警的一体化相比存在一定的差距；

第三，化工园区环境自动监控预警系统在相关规范、标准和方法上相当匮乏，相关层面的研究也较少。

建议环境管理者及研究人员针对以上国内技术研究空白，开展一系列的规范、标准、方法、技术研究，以期建立健全适合我国国情的化工园区环境监控预警体系。