走航监测在化工园区预警监测布点中的应用

＊金周军 王旭涛

（1.聚光科技（杭州）股份有限公司 浙江 310000 2.清本环保工程（杭州）有限公司 浙江 310000）

环境风险预警体系建设是提升化工园区管理水平，推进治理体系和治理能力现代化的必然要求。通过全覆盖式监控+信息化管理手段，形成“技防+人防”双管齐下的监管模式，利用先进的在线监测设备和预警平台实时掌握化工园区有毒有害气体污染现状及分布状况，日常管理配合隐患排查服务最大限度降低企业有组织、无组织的有毒有害气体排放，及时发现异常释放污染来源及扩散趋势，及时预警环境风险物质泄漏事件，全面提升化工园区和企业的风险防控能力。

如何真正有效发挥化工园区有毒有害气体预警体系的作用，预警站点的科学合理布局是关键之一[1]。一些化工园区在有毒有害气体监测站点布设时，因缺乏对园区全域污染情况的摸底排查，导致站点布局不合理，出现监测盲点或出现重复布点的现象。而走航监测设备具有响应速度快，灵敏度优异等特点，能够全面、快速、精准排查化工园区大气污染的整体分布情况。利用大气走航监测系统，快速获得走航路径大气污染总浓度信息及对应的质谱图，快速发现污染区域和特征污染因子，确定锁定重点污染区域。在此基础上，可以为预警监测网络点位布设提供依据[2]。

根据本人的工作经验，总结了目前园区在有毒有害气体环境风险预警体系监测点位布置思路及走航监测车在监测点位布置中的作用，并结合某化工园区有毒有害气体环境风险预警体系建设实例，为如何利用移动监测开展预警监测网络布点提供可借鉴的思路。

1.预警监测点位布设

（1）预警监测点位布设思路。总体预警思路从风险单元、厂界预警、扩散途径、环境敏感进行多级预警。

①一级预警：结合企业端风险单元监测数据报警情况，可以实现企业风险单元的第一级监测和预警。

②二级预警：在企业厂界（临近生产车间、装置储罐区等）无组织气体布设设备进行监测，监测企业有毒有害气体无组织污染排放，实现第二级预警。

③三级预警：虽然对企业内无组织已做管控，但仍存在有毒有害气体逸散问题，所以还需补充扩散路径的监测监控。由于扩散路径离企业片区距离相对较远，因此扩散路径站的监测需配备高响应度仪表，选用精度较高的仪器对有毒有害气体进行响应，也能说清污染物的传输，达到三级预警。

④四级预警：基于园区周边敏感点的考量，再补充区域超级站辅助监测预警，实现四级预警，有效管控有毒有害气体对敏感点的影响，结合移动走航车对园区实现全方位监测预警。

（2）走航监测在化工园区预警监测的应用。走航监测车的基本构建是将便携式车载监测仪器集成安装在专门的机动车上，从而实现移动监测。整个走航监测车系统包括底盘车、核心监测设备、数据采集传输系统、信息化应用平台四个部分。根据搭载不同的监测设备可对园区大气中污染因子进行在线监测，实时定性定量分析[2]。搭载飞行时间质谱仪（TOF-MS）、气质联用仪器（GC-MS），可对园区VOCs多组分的气体进行快速定性定量分析[3-4]；搭载氨监测仪、硫化氢监测仪等设备对氨、硫化氢气体进行快速定量，让园区有毒有害气体无处遁身。

一些国家标准及地方标准中均明确建议把车载移动监测设备纳入到化工园区环境预警监控系统当中去。2019年国家生态环境部发布的《有毒有害气体环境风险预警体系建设技术导则》（征求意见稿）中就建议在预警站点布设方面有条件的可开展移动监测；山东省地方标准《化工园区大气环境风险监控预警系统技术指南（试行）》中要求化工园区构建“点、线、面”相结合的监测网络，并将走航监测纳入“线监测”范畴。近几年，一些化工园区也已经将走航监测纳入到化工园区环境预警监控系统中来，并起到了较好的效果。目前主要应用方向有：

①业务化巡查：通过对不同区域开展网格化走航和对环境敏感点及园区重点监管企业进行巡查，及时发现企业废气异常排放情况。

②重风险区域/企业排查：对园区内各家重点管控企业进行走航监测分析，明确区域污染主要贡献企业。

③走航溯源：对园区内扩散途径站、园区周边敏感点数据偏高的站点利用走航监测车在园区内及居民区附近开展走航监测，确认数据偏高的特征污染物，并对园区内排放该特征污染物的片区及企业周边进行走航排查，确定污染来源，界定污染企业责任主体。

④应急服务：在出现紧急环境情况时，立即启动走航监测车迅速赶往现场，进入合适位置开展应急监测。

2.应用实例

(1)监测方案

①走航监测点位布设

某省化工产业园内共有企业91家，正常生产47家，在建25家，停产19家。其中，园区内化工企业共43家，主要涉及生物医药、农药复配、酶制剂等行业（园区企业分布图见图1）。为园区有毒有害气体预警监测布点提供依据及数据支撑，摸清该化工园区环境空气VOCs含量及重点风险源情况，开展走航监测工作。

图1 某化工产业园企业分布图

②走航监测设备及原理

本项目中走航监测车搭载的主要监测设备是飞行时间质谱仪（TOF-MS）、氨监测仪、硫化氢监测仪，主要监测该园区的VOCs和无机异味（NH3、H2S）因子。飞行时间质谱利用动能相同而质荷比不同的离子在恒定电场中运动，经过恒定距离所需时间不同的原理对物质成分或结构进行分析，其飞行时间公式为：（其中，L、U为常数，时间t与质荷比的开方成正比），飞行时间质谱设备原理图见图2，走航监测车及内部监测仪器实物图见图3。

图2 飞行时间质谱原理图

图3 走航监测车及内部监测仪器实物图

③质量控制及质量保证措施

为确保准确、有效的监测数据，参照《长三角生态绿色一体化发展示范区挥发性有机物走航监测技术规范》（DB31/T 310002-2021、DB32/T 310002-2021、DB33/T 310002-2021）中规定的质量保证与质量控制要求对走航监测车进行质量控制。

(2)监测结果与讨论

①监测结果。在2022年2月17日至2022年2月21日5天中对该园区进行了10轮次的走航监测，共获得有效数据30组，将各组数据整理分析并绘制高值点位分布图及走航轨迹图见图4、图5。

图4 某省化工产业园各污染因子高值点位分布图

图5 某省化工产业园各因子走航轨迹图

②结果分析。从图4（a）、图5（a）～（f）中可以看出VOCs高值点位主要分布在企业B周边，少数高值点位分布在企业A、企业D、企业E和敏感点F附近；从图4（b）、图5（g）～（i）中可以看出NH3高值点位分布在企业B和企业C附近；从图4（c）、图5（j）、图5（k）中可以看出H2S高值点位分布在企业C附近。

A.依托走航监测数据，企业B附近出现的VOCs高值点位次数最多，可将其设置为园区VOCs重点管控企业，在预警监测布点中应优先考虑在其上下风向进行布点；

B.无机异味因子（NH3、H2S）高值点位主要出现在企业C附近，且走航监测时现场异味较重，根据园区反馈及走航数据，在异味严重路段和区域增补恶臭监测点位；

C.图5（d）中可以看到，在东北风的时候，敏感点F出现VOCs高值点，因此可以在该位置设立敏感点站，并在其上风向设立扩散途径站等。

3.结论

本文介绍了一种新型的移动监测设备——走航监测车，并利用该移动监测设备对某省化工产业园全域进行了连续5天的走航监测。

根据走航监测分析结果可知，园区的重点监控企业为园区中心位置的企业B和园区东北角的企业C，需要在企业B、企业C周边布置厂界站，形成二级预警体系；在其下风向布置扩散途径站，形成三级预警体系；在敏感点F布置敏感点站，确保点位布设科学合理，不会出现重复布点和监测盲点等现象。

由此可见走航监测作为新型、集约化的监测模式，不仅能对化工园区进行业务化巡查、重风险区域/企业排查、走航溯源和应急服务，还能在有毒有害气体预警监测布点中提供数据支持，避免重复布点和监测盲点等现象的发生。