走航監(jiān)測(cè)在化工園區(qū)預(yù)警監(jiān)測(cè)布點(diǎn)中的應(yīng)用

＊金周軍 王旭濤

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

環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系建設(shè)是提升化工園區(qū)管理水平，推進(jìn)治理體系和治理能力現(xiàn)代化的必然要求。通過全覆蓋式監(jiān)控+信息化管理手段，形成“技防+人防”雙管齊下的監(jiān)管模式，利用先進(jìn)的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備和預(yù)警平臺(tái)實(shí)時(shí)掌握化工園區(qū)有毒有害氣體污染現(xiàn)狀及分布狀況，日常管理配合隱患排查服務(wù)最大限度降低企業(yè)有組織、無組織的有毒有害氣體排放，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常釋放污染來源及擴(kuò)散趨勢(shì)，及時(shí)預(yù)警環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)泄漏事件，全面提升化工園區(qū)和企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)防控能力。

如何真正有效發(fā)揮化工園區(qū)有毒有害氣體預(yù)警體系的作用，預(yù)警站點(diǎn)的科學(xué)合理布局是關(guān)鍵之一[1]。一些化工園區(qū)在有毒有害氣體監(jiān)測(cè)站點(diǎn)布設(shè)時(shí)，因缺乏對(duì)園區(qū)全域污染情況的摸底排查，導(dǎo)致站點(diǎn)布局不合理，出現(xiàn)監(jiān)測(cè)盲點(diǎn)或出現(xiàn)重復(fù)布點(diǎn)的現(xiàn)象。而走航監(jiān)測(cè)設(shè)備具有響應(yīng)速度快，靈敏度優(yōu)異等特點(diǎn)，能夠全面、快速、精準(zhǔn)排查化工園區(qū)大氣污染的整體分布情況。利用大氣走航監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，快速獲得走航路徑大氣污染總濃度信息及對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜圖，快速發(fā)現(xiàn)污染區(qū)域和特征污染因子，確定鎖定重點(diǎn)污染區(qū)域。在此基礎(chǔ)上，可以為預(yù)警監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)位布設(shè)提供依據(jù)[2]。

根據(jù)本人的工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了目前園區(qū)在有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置思路及走航監(jiān)測(cè)車在監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置中的作用，并結(jié)合某化工園區(qū)有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系建設(shè)實(shí)例，為如何利用移動(dòng)監(jiān)測(cè)開展預(yù)警監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布點(diǎn)提供可借鑒的思路。

1.預(yù)警監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)

（1）預(yù)警監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)思路。總體預(yù)警思路從風(fēng)險(xiǎn)單元、廠界預(yù)警、擴(kuò)散途徑、環(huán)境敏感進(jìn)行多級(jí)預(yù)警。

①一級(jí)預(yù)警：結(jié)合企業(yè)端風(fēng)險(xiǎn)單元監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)警情況，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)單元的第一級(jí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

②二級(jí)預(yù)警：在企業(yè)廠界（臨近生產(chǎn)車間、裝置儲(chǔ)罐區(qū)等）無組織氣體布設(shè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)企業(yè)有毒有害氣體無組織污染排放，實(shí)現(xiàn)第二級(jí)預(yù)警。

③三級(jí)預(yù)警：雖然對(duì)企業(yè)內(nèi)無組織已做管控，但仍存在有毒有害氣體逸散問題，所以還需補(bǔ)充擴(kuò)散路徑的監(jiān)測(cè)監(jiān)控。由于擴(kuò)散路徑離企業(yè)片區(qū)距離相對(duì)較遠(yuǎn)，因此擴(kuò)散路徑站的監(jiān)測(cè)需配備高響應(yīng)度儀表，選用精度較高的儀器對(duì)有毒有害氣體進(jìn)行響應(yīng)，也能說清污染物的傳輸，達(dá)到三級(jí)預(yù)警。

④四級(jí)預(yù)警：基于園區(qū)周邊敏感點(diǎn)的考量，再補(bǔ)充區(qū)域超級(jí)站輔助監(jiān)測(cè)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)四級(jí)預(yù)警，有效管控有毒有害氣體對(duì)敏感點(diǎn)的影響，結(jié)合移動(dòng)走航車對(duì)園區(qū)實(shí)現(xiàn)全方位監(jiān)測(cè)預(yù)警。

（2）走航監(jiān)測(cè)在化工園區(qū)預(yù)警監(jiān)測(cè)的應(yīng)用。走航監(jiān)測(cè)車的基本構(gòu)建是將便攜式車載監(jiān)測(cè)儀器集成安裝在專門的機(jī)動(dòng)車上，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)監(jiān)測(cè)。整個(gè)走航監(jiān)測(cè)車系統(tǒng)包括底盤車、核心監(jiān)測(cè)設(shè)備、數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)、信息化應(yīng)用平臺(tái)四個(gè)部分。根據(jù)搭載不同的監(jiān)測(cè)設(shè)備可對(duì)園區(qū)大氣中污染因子進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)定性定量分析[2]。搭載飛行時(shí)間質(zhì)譜儀（TOF-MS）、氣質(zhì)聯(lián)用儀器（GC-MS），可對(duì)園區(qū)VOCs多組分的氣體進(jìn)行快速定性定量分析[3-4]；搭載氨監(jiān)測(cè)儀、硫化氫監(jiān)測(cè)儀等設(shè)備對(duì)氨、硫化氫氣體進(jìn)行快速定量，讓園區(qū)有毒有害氣體無處遁身。

一些國家標(biāo)準(zhǔn)及地方標(biāo)準(zhǔn)中均明確建議把車載移動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備納入到化工園區(qū)環(huán)境預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中去。2019年國家生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》（征求意見稿）中就建議在預(yù)警站點(diǎn)布設(shè)方面有條件的可開展移動(dòng)監(jiān)測(cè)；山東省地方標(biāo)準(zhǔn)《化工園區(qū)大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)指南（試行）》中要求化工園區(qū)構(gòu)建“點(diǎn)、線、面”相結(jié)合的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，并將走航監(jiān)測(cè)納入“線監(jiān)測(cè)”范疇。近幾年，一些化工園區(qū)也已經(jīng)將走航監(jiān)測(cè)納入到化工園區(qū)環(huán)境預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)中來，并起到了較好的效果。目前主要應(yīng)用方向有：

①業(yè)務(wù)化巡查：通過對(duì)不同區(qū)域開展網(wǎng)格化走航和對(duì)環(huán)境敏感點(diǎn)及園區(qū)重點(diǎn)監(jiān)管企業(yè)進(jìn)行巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)企業(yè)廢氣異常排放情況。

②重風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域/企業(yè)排查：對(duì)園區(qū)內(nèi)各家重點(diǎn)管控企業(yè)進(jìn)行走航監(jiān)測(cè)分析，明確區(qū)域污染主要貢獻(xiàn)企業(yè)。

③走航溯源：對(duì)園區(qū)內(nèi)擴(kuò)散途徑站、園區(qū)周邊敏感點(diǎn)數(shù)據(jù)偏高的站點(diǎn)利用走航監(jiān)測(cè)車在園區(qū)內(nèi)及居民區(qū)附近開展走航監(jiān)測(cè)，確認(rèn)數(shù)據(jù)偏高的特征污染物，并對(duì)園區(qū)內(nèi)排放該特征污染物的片區(qū)及企業(yè)周邊進(jìn)行走航排查，確定污染來源，界定污染企業(yè)責(zé)任主體。

④應(yīng)急服務(wù)：在出現(xiàn)緊急環(huán)境情況時(shí)，立即啟動(dòng)走航監(jiān)測(cè)車迅速趕往現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)入合適位置開展應(yīng)急監(jiān)測(cè)。

2.應(yīng)用實(shí)例

(1)監(jiān)測(cè)方案

①走航監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)

某省化工產(chǎn)業(yè)園內(nèi)共有企業(yè)91家，正常生產(chǎn)47家，在建25家，停產(chǎn)19家。其中，園區(qū)內(nèi)化工企業(yè)共43家，主要涉及生物醫(yī)藥、農(nóng)藥復(fù)配、酶制劑等行業(yè)（園區(qū)企業(yè)分布圖見圖1）。為園區(qū)有毒有害氣體預(yù)警監(jiān)測(cè)布點(diǎn)提供依據(jù)及數(shù)據(jù)支撐，摸清該化工園區(qū)環(huán)境空氣VOCs含量及重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)源情況，開展走航監(jiān)測(cè)工作。

圖1 某化工產(chǎn)業(yè)園企業(yè)分布圖

②走航監(jiān)測(cè)設(shè)備及原理

本項(xiàng)目中走航監(jiān)測(cè)車搭載的主要監(jiān)測(cè)設(shè)備是飛行時(shí)間質(zhì)譜儀（TOF-MS）、氨監(jiān)測(cè)儀、硫化氫監(jiān)測(cè)儀，主要監(jiān)測(cè)該園區(qū)的VOCs和無機(jī)異味（NH3、H2S）因子。飛行時(shí)間質(zhì)譜利用動(dòng)能相同而質(zhì)荷比不同的離子在恒定電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過恒定距離所需時(shí)間不同的原理對(duì)物質(zhì)成分或結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其飛行時(shí)間公式為：（其中，L、U為常數(shù)，時(shí)間t與質(zhì)荷比的開方成正比），飛行時(shí)間質(zhì)譜設(shè)備原理圖見圖2，走航監(jiān)測(cè)車及內(nèi)部監(jiān)測(cè)儀器實(shí)物圖見圖3。

圖2 飛行時(shí)間質(zhì)譜原理圖

圖3 走航監(jiān)測(cè)車及內(nèi)部監(jiān)測(cè)儀器實(shí)物圖

③質(zhì)量控制及質(zhì)量保證措施

為確保準(zhǔn)確、有效的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，參照《長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物走航監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（DB31/T 310002-2021、DB32/T 310002-2021、DB33/T 310002-2021）中規(guī)定的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制要求對(duì)走航監(jiān)測(cè)車進(jìn)行質(zhì)量控制。

(2)監(jiān)測(cè)結(jié)果與討論

①監(jiān)測(cè)結(jié)果。在2022年2月17日至2022年2月21日5天中對(duì)該園區(qū)進(jìn)行了10輪次的走航監(jiān)測(cè)，共獲得有效數(shù)據(jù)30組，將各組數(shù)據(jù)整理分析并繪制高值點(diǎn)位分布圖及走航軌跡圖見圖4、圖5。

圖4 某省化工產(chǎn)業(yè)園各污染因子高值點(diǎn)位分布圖

圖5 某省化工產(chǎn)業(yè)園各因子走航軌跡圖

②結(jié)果分析。從圖4（a）、圖5（a）～（f）中可以看出VOCs高值點(diǎn)位主要分布在企業(yè)B周邊，少數(shù)高值點(diǎn)位分布在企業(yè)A、企業(yè)D、企業(yè)E和敏感點(diǎn)F附近；從圖4（b）、圖5（g）～（i）中可以看出NH3高值點(diǎn)位分布在企業(yè)B和企業(yè)C附近；從圖4（c）、圖5（j）、圖5（k）中可以看出H2S高值點(diǎn)位分布在企業(yè)C附近。

A.依托走航監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，企業(yè)B附近出現(xiàn)的VOCs高值點(diǎn)位次數(shù)最多，可將其設(shè)置為園區(qū)VOCs重點(diǎn)管控企業(yè)，在預(yù)警監(jiān)測(cè)布點(diǎn)中應(yīng)優(yōu)先考慮在其上下風(fēng)向進(jìn)行布點(diǎn)；

B.無機(jī)異味因子（NH3、H2S）高值點(diǎn)位主要出現(xiàn)在企業(yè)C附近，且走航監(jiān)測(cè)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)異味較重，根據(jù)園區(qū)反饋及走航數(shù)據(jù)，在異味嚴(yán)重路段和區(qū)域增補(bǔ)惡臭監(jiān)測(cè)點(diǎn)位；

C.圖5（d）中可以看到，在東北風(fēng)的時(shí)候，敏感點(diǎn)F出現(xiàn)VOCs高值點(diǎn)，因此可以在該位置設(shè)立敏感點(diǎn)站，并在其上風(fēng)向設(shè)立擴(kuò)散途徑站等。

3.結(jié)論

本文介紹了一種新型的移動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備——走航監(jiān)測(cè)車，并利用該移動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)某省化工產(chǎn)業(yè)園全域進(jìn)行了連續(xù)5天的走航監(jiān)測(cè)。

根據(jù)走航監(jiān)測(cè)分析結(jié)果可知，園區(qū)的重點(diǎn)監(jiān)控企業(yè)為園區(qū)中心位置的企業(yè)B和園區(qū)東北角的企業(yè)C，需要在企業(yè)B、企業(yè)C周邊布置廠界站，形成二級(jí)預(yù)警體系；在其下風(fēng)向布置擴(kuò)散途徑站，形成三級(jí)預(yù)警體系；在敏感點(diǎn)F布置敏感點(diǎn)站，確保點(diǎn)位布設(shè)科學(xué)合理，不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)布點(diǎn)和監(jiān)測(cè)盲點(diǎn)等現(xiàn)象。

由此可見走航監(jiān)測(cè)作為新型、集約化的監(jiān)測(cè)模式，不僅能對(duì)化工園區(qū)進(jìn)行業(yè)務(wù)化巡查、重風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域/企業(yè)排查、走航溯源和應(yīng)急服務(wù)，還能在有毒有害氣體預(yù)警監(jiān)測(cè)布點(diǎn)中提供數(shù)據(jù)支持，避免重復(fù)布點(diǎn)和監(jiān)測(cè)盲點(diǎn)等現(xiàn)象的發(fā)生。