大连市松木岛化工园区环境风险预警体系建设研究

丁超 李强 赵辉

（大连市生态环境事务服务中心，辽宁 大连 116023）

1 引言

为有效改善化工园区突发环境事件的应急处置能力，降低环保投诉率，地方各级环保部门先后开始推进化工园区环境风险预警体系建设工作［1-3］。松木岛化工园区始建于2005 年下半年，2009 年7 月被纳入国家战略重点发展和支持区域。松木岛化工园区总体规划面积35 km2，污染物种类十分复杂。根据松木岛化工园区面临的环境问题，大连市突发事件应急管理委员会于2016 年10 月印发了《大连市应急体系“十三五”规划》，明确将松木岛化工园区环境风险预警系统建设列入全市应急体系“十三五“规划。因此，松木岛化工园区环境风险预警系统的建设是非常必要的。

2 国内园区环境风险预警系统建设现状

2.1 国内化工园区环境风险监控预警系统建设现状

全国化工园区排放的污染物一直是影响各地区环境质量的重要因素，因此从2000 年开始，各地化工园区的管理者就开始探索新型的管理模式。例如张峰等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［4］。河北省迁安市投资近8 000 万元，以“数字环保”为主要设计思想，建设了“监控、运营、信息化”三位一体的监测监控平台，前端配备了75 台烟气在线监控设备，中心端建设了在线监控、应急指挥、综合办公等核心业务系统。已有多个地区在化工园区环境监控方面进行了建设和前期工作，例如广州大亚湾、山东滨州、江苏宿迁、南京化工园区等。大连市在2010 年开始了化工园区环境监控的探索工作，在2013 年由市政府管控一体化项目投资3 670 万元，建设了“大孤山环境监控预警系统”，目前系统已经运行超过5 年，整体功能完整，设备工作正常，为多次环境事件提供了数据支持。

2.2 国内化工园区环境风险监控预警技术现状

环境监控技术的发展水平决定了监控系统的建设方向，国内早期探索化工园区环境监控系统建设的地区，例如宁波镇海和上海金山化工园区由于建设较早，受制于当时的技术水平，即使建设资金充裕，也普遍存在使用的仪器设备技术落后和系统信息化水平不高的问题，近年来也都进行了多次升级改造。

作为监控系统采用的仪器设备首先要满足在线化的要求，即设备能够长期稳定地运行，数据可以通过网络传输。基于在线化的要求，目前国内针对化工园区环境监控预警系统的建设形成了以下几个设计方向：一是采用环境空气质量自动监测站，监测项目包括PM2.5、PM10、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等常规指标。优点为设备技术成熟、监测方法有相关标准；缺点是监测项目少，不适合化工园区污染物排放的监测，设备安装需要站房，占地面积大，耗电量达到10 000 kW·h，每个站点投资额高达100 万元，不适合网格布点，监测结果一般不具备代表性。二是采用超级环境监测站的仪器设备，例如采用开放式红外光谱、在线式气相色谱等，监测项目包含各种有机化合物和有毒有害气体。优点是监测项目覆盖全；缺点是单个站点投资高达400 万元，设备维护工作量大，同样不适合网格布点监测。三是采用气体传感器技术的监测设备，比如各种类型的手持式有毒有害气体检测仪，通过简单的技术改造，实现环境防护和数据传输。优点是价格便宜，便于大规模部署；缺点是维护不方便，检测灵敏度不高，无法满足环境标准的要求，另外，设备的长期稳定运行稳定性不佳，一旦损坏不易维修。

3 松木岛化工园区环境风险预警体系建设研究

3.1 环境风险预警体系简介

该项目作为大连市化工园区环境风险预警系统的重要组成部分，利用松木岛现有环境监控资源，构建先进的区域环境风险预警系统，以期解决园区现有迫切的环境问题，加强园区应急管理，增强风险防控能力，提升环境质量。

3.2 整体建设思路

按照“第一时间发现、第一时间预警、第一时间响应”的总体建设目标，在全面开展有毒有害气体环境风险排查工作的基础上，针对化工园区内有毒有害气体特征污染物，构建“全覆盖、全天候、全过程”的环境风险预警体系，通过自动监测网络监控实时掌握园区内的有毒有害气体浓度分布及变化趋势，科学合理地应对可能出现的突发环境污染事故，同时服务于园区日常环境质量监管，增加对常规环境空气污染因子的监测，为区域环境质量预警及防治提供依据。环境预警系统总体功能框架见图1。

图1 环境预警系统总体功能框架

3.3 实施步骤

3.3.1 园区污染源排查

松木岛化工园区产业由海洋化工、石油化工、精细化工、合成气化工、化工产品深加工和电镀行业等企业构成。园区主要风险源企业众多，通过重大风险源识别，松木岛化工园区共有24 家企业存在重大风险源，还有3 家列入重大污染源分级。通过对园区污染源的排查，确定了园区企业污染源的排放位置和排放的污染因子，建立了松木岛化工园区有毒有害气体指纹库。

3.3.2 园区有毒有害气体监测因子确定

松木岛化工园区现有主要排污企业生产的产品涉及合成氨、农药、香料、石油等，污染物种类较多。根据国家公布的有毒有害大气污染物名录以及松木岛化工园区内企业生产工艺及污染物排放因子，确定了园区有毒有害气体监测因子，包括苯系物、烃类化合物、有机硫化物、甲醛、氯化氢、硫化氢、氟化氢、溴化氢、氨气、氯气、醇类化合物及各种混合有机废气等多种特殊污染物。

3.3.3 环境风险预警体系建设

为实现园区监测预警全覆盖目标，该园区项目建设内容涵盖监控平台系统建设（包括数据中心和网络建设）、企业有毒有害气体监控预警系统建设（包括20 个风险源监控点）、区域环境空气质量辅助监测系统建设（包括3 个小型环境空气自动监测站）、区域环境空气质量VOC 自动监测系统建设（环境空气自动监测站）和应急预警响应机制建设。

3.3.3.1 监控平台系统建设

（1）数据中心和网络建设

该项目预警体系监控平台系统建设一个小型数据中心，除接收存储松木岛监控系统产生的数据外，将之前已建成的大石化监控系统、大孤山监控系统、电离辐射监控系统等数据也接入本监控平台，包括采集间隔为1 min 的设备共55 台、采集间隔1 h 的设备7 套。本项目在线监测设备网格分布在园区中，20 套风险源监控子站和3 套小型空气自动站采用4G 无线网络的通信方式。预警系统网络结构见图2。

图2 预警系统网络结构

（2）监控平台体系功能

包括风险源管理、监测站点管理、监测数据管理、监测数据查询、视频集中展示、综合分析、环境在线监控预警、监测数据预警、预警推送、精细化监测管理、环境事故应急、应急资源调度、数字应急预案、应急信息库、应急知识管理、污染追踪溯源分析、应急辅助决策支持等。

3.3.3.2 企业有毒有害气体监控预警系统建设

松木岛化工园区主要为中小型精细化工企业，具有生产工艺复杂、污染物种类多、无组织排放严重的特点。对于松木岛这类污染源集中分布的化工园区，监控点原则上设置在主导风向和第二主导风向的下风向企业边界，同时考虑到化工园区内企业之间的相互监控，在园区内采用网格布点法，设置了20个风险源监控点，用于监控园区内企业的大气污染物无组织排放，安装位置选择企业办公楼楼顶，方便设备运行维护。

园区内企业排放的污染物和涉及的危化品种类包括硫化氢、甲醇、氨气、二氧化硫、苯系物、非甲烷总烃、氯气、氯苯、氯化氢、二氯甲烷、氟化氢、溴化氢及混合有机废气等几十种。风险源监控子站采用气体传感器检测技术，选择8 种气体污染物，包括TVOC、一氧化碳、二氧化硫、氨气、硫化氢、氯化氢、氯气、甲醇；另外，监控设备还同时具备激光散射法监测细颗粒物PM2.5，PM10的能力。

3.3.3.3 区域环境空气质量辅助监测系统建设

该项目建设3 个小型环境空气自动监测站。考虑到松木岛化工园区并非人口密集的市区，以及未来监测点位可能随企业搬迁改造等变化发生调整，放弃使用建设和运行成本高昂的标准型环境空气自动监测站，采用目前成熟的高度集成化的小型环境空气自动监测站。监测项目为PM2.5、PM10、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、VOC 和气象五参数。

3.3.3.4 区域环境空气质量VOC 自动监测系统建设

松木岛化工园区原有环境空气自动监测站监测项目仅为监测环境空气的PM10，PM2.5，SO2，NOX，CO，O3等常规6 项污染物，并未涵盖该园区排放的有毒有害气体污染物。因此该项目根据松木岛化工园区大气污染物排放特点，增设区域环境空气质量VOC自动监测系统，增加环境空气有机硫化物和挥发性有机物监测项目，其中，有机硫化物包括甲硫醇、乙硫醇、甲硫醚、二硫化碳、乙硫醚、二甲二硫醚等6 种化合物，挥发性有机物包括《2018 年重点地区环境空气挥发性有机物监测方案》中117 种化合物。

4 松木岛化工园区环境风险预警体系优缺点分析

4.1 松木岛环境风险预警系统先进性

4.1.1 监控设备智能化

该项目采用的智能化监控设备除具备常规监控能力外，还具备智能化的运行指标（含仪表级与系统级）。智能化监控设备采用各种智能化传感器和智能化算法，配合中心端设备运行管理软件可实现设备及由设备组成的系统运行状态（正常态、非常态、故障态、断线、停运）监控、故障的自诊断、远程运维管理等。

4.1.2 监控指标多元化

根据对辖区内特征污染物的分析以及空气在线监控技术的发展现状，在松木岛化工园区环境监控预警系统的建设过程中，针对性考虑新区特征污染物，配置了国际上最先进的监控仪表，在企业厂界和典型区域监控点分别建立企业级监控子站及环境级监控子站。企业级子站监管企业特征污染物的泄漏或无组织排放，环境级子站监控重点风险源企业、环境敏感点、污染物扩散路径等。

4.1.3 监控平台全面化

针对松木岛化工园区环境监控与应急响应的业务特点，要求现场端的处置人员和决策指挥领导能便捷地查询风险源信息、环境监控信息、应急资源信息、应急指挥与处置调度命令等，选用先进的软件系统架构和全面的功能模块，实现园区内信息互联，实时获取准确信息。

4.1.4 应急响应快速化

监控预警系统采取24 h 不间断实时监控，对园区内化工企业的大气污染物排放异常情况能够快速感知，软件监控平台的智能筛选功能可以第一时间判断出涉事企业的大致方位，为环境管理人员的应急响应节省反应时间。

4.2 现有环境风险预警体系短板及完善措施

有毒有害气体监控预警体系建设应当按照“一次规划，分步实施”的策略开展，通过分步建设，建成动态监控、层次分明的数字化园区有毒有害气体监控预警体系［5］。松木岛化工园区环境风险预警体系在监控平台、监控设备、监控指标、应急响应方面都具备先进性，但在预警体系完整性方面有漏洞，缺少风险单元监测站、预警移动站等。

4.2.1 增加企业排放口风险单元监测站

依据《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）》，预警站点包括以下分类：风险单元站、污染源监测站、厂界站、扩散途经站、环境敏感点站、移动站等。松木岛化工园区现有环境预警体系中监测站点主要监控园区内企业厂界的无组织排放和园区内环境空气质量。松木岛化工园区主要为无组织排放严重的中小型精细化工企业，因此很少像大型企业安装废气在线监测设施以监控企业污染源有组织排放，缺少对企业排放口的风险单元站监测。建议在化工园区企业污染源排放口安装污染源在线监控设施，布设污染源监控点，用覆盖园区企业的风险单元站监控污染排放的源头。

4.2.2 增加预警移动站

目前松木岛化工园区环境预警体系尚未包含移动站。移动式监测车不仅可以对区域污染底数进行摸底，还可以填补固定站无机动性这一“短板”，为园区应急响应、日常巡查、精准溯源提供强有力的技术支持。应配置移动监测车等设备以完善该园区环境监控预警体系。

4.2.3 加强实验室监测能力建设

建设一座常规专项气体检测实验室，实验室可配置气相色谱质谱分析仪、非甲烷总烃分析仪以及无机气体分析仪器等，以协助化工园区环境管理部门进行环境污染事故应急、信访监测等。

5 结语

松木岛化工园区环境风险预警体系的建立加强了化工园区环境监测能力，提升了化工园区环境管理水平，为化工园区突发环境事件提供及时的预警响应和准确的数据支持。对该预警体系进行研究分析和提出改进措施具有重要意义，可为大连市各化工园区环境空气预警体系的建设和完善提供参考。