化工园区有毒有害气体环境风险预警体系建设研究

王晓峰

（惠州大亚湾经济技术开发区环境监测站，广东 惠州 516086）

引言

化工园区中存放着很多不同的危险化学品及有毒有害物质，相关报告显示，国内化工企业引起的突发环境事故频频发生。有毒有害气体是导致化工园区突发环境事件的一项最关键的因素，其不仅急性毒性强、蔓延范围大，且处理极为困难，容易形成事故连锁效应，如果气体出现泄漏后没有快速、有效地处理，则会引起难以想象的后果。目前，对化工园区环境风险管控体系、环境风险源监控系统等方面的探究正在不断进行，而对化工园区有毒有害气体预 警体系建设措施的探究还有所欠缺。国家对这方面的工作建设高度重视，从2012年开始，原环境保护部先后批复六省（区）八个化工园区作为首批预警体系建设试点园区。本文主要对预警体系建设的技术路径进行具体的探讨与分析，希望能给相似园区环境预警体系建设与发展提供一些有用的借鉴。

1 化工园区有毒有害气体环境风险预警体系建设现状

1.1 优势特点

1.1.1 建设模式选用“平战结合”类型

化工园区有毒有害气体预警体系有不同的建设类型，如突发事件应急响应驱动型、“平战结合”型等。当前有关体系建设着重采取的是“平战结合”类型，其集结了其他系统类型的优势特征，不仅可以对园区中有毒有害气体风险源与排放源进行及时、高效地管控，提升园区空气质量，而且可以在出现突发环境事件的情况下及时察觉、及时预警、及时响应，防止事件的严重性进一步加剧。

1.1.2 搭设三级预警体系

试点园区规模都比较庞大，经济效益较好，且有毒有害气体的类型多样，基于这些特点，试点园区采取了全方位调研、现场排查以及设备监测等多种手段，对园区中所有有毒有害气体的类型与数目进行了整理，并筛选出一些比较关键的污染性气体，把这些气体作为重要的预警因子。在预警站网的布设环节中，试点园区相关部门将储罐、生产装置、大气污染物有组织排放口等环境风险源设定为重点防控的“点”，将企业厂界设定为防控的“线”，将园区边界设定为重点防护的“面”，并且还把园区周围大气环境敏感点与有毒有害气体扩散通道作为全方位预防与控制的“域”，从而搭建出一个健全、合理的园区预警网络体系。

1.1.3 健全优化预警体系

化工园区突发环境事件风险预警体系的建设体现出两大显著特征，即建设周期长、资金投入多。结合我国安全、突发公共事件预警体系建设的相关经验，试点园区在完成建设规划及方案的具体编制后，应依据园区本身的运营情况，遵循分期建设准则，依靠国家或地方所给予的财政资金支持，一步步开展建设工作，并在建设期间持续归纳经验感悟，健全优化预警体系，使整个系统充分、有效地发挥作用。

1.1.4 建立综合环境业务平台

体系应把化工园区有毒有害气体环境风险预警体系和园区中原有的应急指挥系统、污染源在线监测系统、移动执法系统等多个环境业务系统相互组合在一起，从而真正实现综合挖掘、联动分析的功能，为环境污染源的溯源、突发环境事件的应对指导、空气质量的有效改善提供可靠支持[1]。

1.2 不足之处

1.2.1 化工园区缺乏建设热情

相关报告显示，国内很多化工园区体量较小，不仅如此，部分化工园区处于建设初期，规模效应没有得到充分发挥。例如甘肃省一些省级及以上化工园区包含多种行业的小型企业，如物流、机械制造等，这类化工园区由于化工企业分布散乱、资金筹备难度大，基层专业技术人员不足等一系列原因，导致有毒有害气体环境风险预警体系的建设存在极大难度，因此很多化工园区缺乏对环境风险预警体系的建设热情。

1.2.2 预警预测及自动化溯源功能有所欠缺

化工园区有毒有害气体监测预警体系在搭建过程中非常注重污染性气体的自动化监测与报警，某些园区也将大气扩散模型结合到预警系统中，针对泄漏、火灾等突发事故发生的情况，对有毒有害气体的污染性及其影响范围展开预测分析，但预测分析结果大都精度不高，无法给具体工作的开展提供可靠参考。因此，相关部门还应继续深入探究与优化模型，使污染物扩散范围、落地浓度最高值等的预测结果更加精准可靠，为应急情况下人员疏散、应急监测点设置等工作的实施提供有力支持；使预警系统具备更快、更强的溯源功能与精准合理的分析能力，从而给风险隐患的快速察觉与防范应对提供有力的技术支撑。

1.2.3 加快颁布相关标准及技术导则

在化工园区有毒有害气体环境风险预警体系建设在国内化工园区全方位开展的背景下，国家应加快颁布相关标准与技术导则，围绕建设的目标、内容以及流程展开具体的说明，从而让相关体系的建设有据可依。

2 整体建设思路

2.1 设计原则

项目应严格遵循“统一规划、统一标准、急行先用、分步开展”的重要原则，致力于合理完成系统规划与顶层设计。平台架构搭设拥有可拓展性，给系统更新升级预留空间，防止重叠搭建与资源的不必要损耗。

2.2 技术路线

技术路线应在对园区中企业已建成的监测设施与设备进行最大程度地运用与有效整合的前提下，对化工园区大气监控系统的规划与布设进行改进与完善，搭建出统一、健全、准确及高效的大气环境风险因子预警站网。

相关部门应围绕企业危险源、企业及周围风险点等一系列监测数据进行采集整合，参考新一代信息技术，如云计算、虚拟现实技术等，并结合预警响应、超标响应等，搭建出完整、合理、高效的化工园区有毒有害气体环境风险预警管理平台；依靠前端对设备数据传输情况进行动态化监视，实现对整个园区或各个企业大气污染物排放数据动态的实时、全面监测；依靠阈值的合理设置，使其在超标情况发生时能够及时预警，借助平台溯源功能高效确定排放区，并根据设置等级启动对应响应机制，在平台的指导调度下对突发事件进行合理、及时地处置，保证事前快速响应，事后信息发布留存[2]。

3 化工园区有毒有害气体环境风险预警体系构建方案

3.1 园区基本情况调查

园区相关部门及人员应通过资料查阅与实地调研，对化工园区的基本情况、周围半径五公里范围内敏感保护目标、园区中各个企业状况、化工园区及周围环境、安监、气象等部门已经建成的监控站点、设备装置状况进行具体掌握。

3.2 园区环境风险评估和预警因子筛选

进行环境风险评估主要是为了在对园区有毒有害气体特性、存有量以及生成量进行全方位监测与掌握的前提下，对园区中各种有毒害性质的污染物、高风险大气污染物的类型及排放、扩散特点等进行辨别，同时对大气环境风险事故等多种状况进行了解。基于此，园区应对着重防范与控制的大气污染物类型，依靠风险识别与影响范围分析对重点防控区、范围等进行确认，为系统“靶向溯源、精准预警”及有效应急处理计划的编制奠定可靠的基础。

2018年，原环境保护部对外公布了首批有毒有害大气污染物名单，其中包含甲醛等六类挥发性有机污染物及铅、汞等五类重金属及其化合物，涉及我国很多经济行业与公共设施管理业，如制造业、热力业等。园区在选取预警因子时还会遇到一些问题，如在生产、存储、运送等多个过程中都没有牵涉到有毒有害大气污染物名单中的污染物，以至于无法切实实施相关预警体系的建设。

所以，在选择预警因子的过程中，相关部门应结合风险识别状况，把国家公布的首批有毒有害气体名单中的污染物类型，及行业、地方等大气污染物排放标准中所包含的气体与历史环境事件中所涉及的大气污染物都结合到预警因子的初步筛选范围当中；接着通过定性或半定量的手段，依照这些污染物的环境影响性高低进行排列，考虑有毒有害气体的毒害性、活性等多方面的情况，并考虑园区环境风险事件中一些出现频率较高、危害程度较严重的污染物，在预警因子初选名单中合理选取重点的污染物气体，将它们作为预警系统搭建的重要因子，进而有效提高园区有毒有害气体环境风险防控水平[3]。

3.3 针对预警因子构建预警站网

化工园区预警站网能够给园区的环境管理工作提供一些基础性的数据，是保证化工园区环境监控及风险预警效果得以实现的重点。化工园区预警站网的布置主要是结合环境风险评估结果与筛选出来的预警因子，将有毒有害气体扩散通道、园区周围大气环境风险受体设定成保护“域”，在风险单元、企业厂界、园区边界等点位合理搭建布设预警子站，对于经济条件比较好的地方，则可以配备移动监测站等，搭设出完整、合理的、“固定+移动”相组合的、全面覆盖型的监控预警网。

子站配置需要含有气象仪器，这样能够为事故的追踪溯源与预测分析提供必要的预警因子，如温度、湿度、风速等；不仅如此，也需要配备预警因子监控设备、配套硬件设施等。预警子站要具备污染气体、气象等数据信息的自动化采集、保存及上传等功能。

3.4 监测监控系统的数据传递和预警平台建设

预警平台的建设应当能够实现对所监测、采集的有毒有害气体数据信息的动态实时分析，且具备相关风险预警预测功能。

3.4.1 数据采集传输

预警子站把采集获得的实时监测数据信息高效传送到预警平台，依靠平台事先设置的预警阈值，在有毒有害气体的数量超标时自动、及时预警。预警阈值可以依照有毒有害气体的浓度含量及变动情况、风险可接纳性等来进行设置，预警阈值的设置值既可是一种或多种有毒有害气体的浓度值、浓度响应斜率、浓度超限时长，又可以是相邻多个传感器、分析仪的报警数量、顺序和相邻浓度梯度等其他值。

3.4.2 环境预警

园区应对企业端监控数据、环境质量监测数据，建立基于历史大数据的统计预测模型，对异常趋势提前预警；同时结合企业排放清单、数值预报模式、气象数据等，针对现有污染排放体系下污染物的扩散转移过程，实现环境污染预测预警。

3.4.3 污染溯源

园区应搭建不同风险源特点数据库及高效识别模型，针对“超标预警、预测预警、信访投诉”等情况，通过“点线面域”监测网与移动监测，对污染源进行快速、精准地追踪确定，且能够和巡查执法系统相互组合应用，进一步提升执法的准确度[1]。

3.5 仪器配备及软件平台配置

为了使监测预警网能够全方位覆盖整个园区，园区项目建设不仅涵盖了风险单元、污染源、边界，而且也涵盖了监控平台、应急预警响应机制等多个方面。

3.5.1 风险单元站监控能力建设

园区通过全面排查的方式，明晰园区企业危险及泄漏风险大的仪器设备，在各个企业合理设置传感器式有毒有害气体报警仪，能够实时化、动态化地监测与防控各种危险隐患，保证泄漏排放能够被及时察觉、及时响应。

3.5.2 污染源监控能力建设

企业污染源监测主要考虑NMHC这一核心预警因子，对园区企业的大多数排口范围进行完全覆盖，将采集获得的预警数据实时传输到园区监管平台上，使其能够在企业污染物的排放量大于阈值的情况下及时预警，且可以对排放量进行高效精准的计算。

3.5.3 企业厂界、园区边界、敏感点监控能力建设

企业厂界考虑安装NMHC监测设备及电化学传感器等覆盖范围广、监测速度快的监测设备，另外，园区边界宜采用开放式傅里叶变换红外光谱仪、紫外差分吸收光谱仪、飞行时间质谱仪等监测参数多、监测速度较快的监测设备，重点考虑主导风向下风向有代表性的点位；在园区周围敏感点主要考虑安装精度高的监测设备，如GC-MS能够对110多种物质进行有效监测，相关人员结合指纹库的数据信息，能够快速确定污染物的来源。

3.5.4 移动自动监测系统建设

园区配备一部移动式监测车与飞行时间质谱仪，使用这些仪器设施，能够确保秒级出数，使得园区应急响应、平时巡检等多种多样的工作需要都能得到比较好的满足。

3.5.5 实验室监测能力建设

在园区中建设可用于气体检测的实验室，这个实验室配备先进的仪器设备，如NMHC分析仪、GC-MS分析仪等，可用于园区监测设备的平时比对及执法监测等方面，提升监测能力。

3.5.6 应急预警响应机制建设

按照实际需求，园区在上述建设的前提下，应构建与完善应急响应机制，该机制的构建涵盖以下重要部分：监测预警与超标响应机制、异味溯源巡排查机制、企业指纹动态管理机制等。

3.5.7 预警平台建设

园区基于原有的监控平台，通过对其进行升级、优化，使该平台能够实现自动监测监控、高效应急管理以及智能发布信息等功能。这个平台不仅能够实现对环境风险源头的实时防范与预警，还能够及时处理环境突发事件，切实实现“平战结合、统筹兼顾”。平台涵盖很多子系统，如基础信息数据库子系统、三维GIS平台子系统、实时监测子系统等。预警子站能够把监测获取的园区大气数据快速上传到预警平台，相关人员通过合理设置平台阈值及有效分析数据，能够对有毒有害气体进行实时动态预警和超标预警，并按照级别生成启动应急预案。平台阈值的设置结合了很多相关数据信息分析，相关人员在充分考虑园区基础排放情况的前提下，结合厂界标准值、大气污染物排放标准值、职业接触限值等进行设置，共设置四级阈值：一是异常阈值、二是注意阈值、三是警告阈值、四是危险阈值。

项目以终端监测数据为基础，搭建出一个集计算、预测、溯源功能为一体的模型，对有毒有害气体的扩散趋势进行预测。根据园区指纹库中的相关数据，同时参考有关的气象数据等，可以确定有毒有害气体的扩散移动路线。借助“污染小尺度溯源”的技术手段，实现预测预警、超标预警及信访投诉，并且参考四级监测网数据信息与移动监测数据，使有毒有害气体的溯源工作变得更快、更准，并使得污染气体环境突发事故能够得到及时的防范与处理。

3.6 建立系统质控和应急管理体系制度

系统质控体系能够确保环境监测数据的可靠性与准确性，也可以给环境质量、环境风险的客观合理评估、环境超标情况的精准预判等工作的实施提供重要保障。质控体系应当涵盖几个重要部分，如预警子站巡检、维护制度、预警设备备品备件制度、定期校准制度等。应急管理体系必须涵盖的重要部分有污染气体预警通报制度、预警响应机制、应急处理方案生成等，只有这样才能使化工园区有毒有害气体环境风险预警体系真正实现平稳、高效运作[4]。

4 结语

综上所述，本文主要围绕化工园区有毒有害气体环境风险预警体系建设进行探究，结合化工园区生产特征与突发环境事件特征，以预警体系的信息化、智能化发展为目标，为该体系的建设提出了一些措施建议，即该体系应当可以实现事前防控、事中应急响应以及事后评价的效果。另外，化工园区有毒有害气体环境风险预警体系信息平台也应考虑与其他风险预警模块相互结合应用，提升有关数据的计算与分析能力，从而和达标排放、污染物浓度监控以及常规环境监管相互统筹协调在一起，真正展现出“平战结合”的功能。相比于其他园区，化工园区中企业分布非常紧密，发生突发事故的可能性较大，且一旦发生事故，后果难以想象。而有毒有害气体是造成化工园区突发环境事故的关键因素，因此希望本文的研究能够给有关园区的有毒有害气体环境预警体系建设带来一些启发与参考。