化工园区大气监测监控与预警技术范文

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摘要：化工园区废气扰民问题频发，如何有效监管是焦点难题。化工园区大气监测监控与预警预报集成技术提供了一个很好的区域废气整体管控解决方案，有力提升园区大气环境监控管理水平，科学指导园区废气靶向治理，进而改善园区大气环境质量，提升群众满意度。

关键词：化工园区；废气；监测监控；预警预报

0 引言

化工行业是我国支柱产业之一，在经济社会发展中占有非常重要的地位。21 世纪以来，因政策导向和产业集聚效应，化工园区的数目迅速增加，已成为化工行业的主战场[1]。国务院2016 年明确提出：“全面启动城镇人口密集区和环境敏感区域的危险化学品生产企业搬迁入园或转产关闭工作。新建化工项目全部进入化工园区，形成一批具有国际竞争力的大型企业集团和化工园区。” 作为一种集约化的发展模式，化工园区带来大量经济效益的同时，也给对环境空气构成一些威胁[2-3]。化工园区企业聚集，废气排放量大且类别繁多，排放不规律，无组织排放多，如何监管是个大难题[4-6]。除了恶臭等扰民问题外，化工园区排放大量废气也会对周边区域大气环境造成影响，比如臭氧、光化学烟雾等的产生，另外还涉及周边群众健康风险[7-9]。目前，化工园区周边群众对废气投诉事件频发，政府部门整治压力很大，管理上对于溯源现实需求强烈。现有溯源分析方法在城市、大区域尺度上应用良好，但在小区域尺度实现精准溯源分析比较困难，研究成果少，也缺少好的应用案例[10]。化工园区废气监测监控与预警预报技术为各化工园区提供了一个很好的废气整体管控方案。该技术在化工园区大气特征污染物筛选、监测点位优选、污染溯源、预警预报等方面进行集成研究，指导化工园区大气监测网络构建，提升大气环境监控预警整体水平与能力。

1 技术路线

建立化工园区环境监控预警系统，是降低化工园区环境风险，遏制环境污染事故发生，保护生态环境安全的重要措施。化工园区大气监测监控与预警预报集成技术主要创新在于集成大气污染物监测监控预警-排放溯源-应急响应关键技术，通过特征因子筛选、监测网络优化、监控平台搭建、污染动态溯源、有效预警预报等手段，建立化工园区全过程大气监管体系 (如图 1 所示)，最终实现环境管理提升、企业整治提升、空气质量提升。

2 技术内容

2.1 监控指标筛选

该技术全面梳理园区内化工企业生产工艺、原辅料类别，掌握各企业产排污环节，识别片区存在的大气环境高风险物质及其排放特征，确立重点关注污染源的有组织及无组织排放特征污染物因子。根据大气污染物排放量、检出率、毒性、嗅阈值、光化学活性等指标，结合现有实施监测与控制的必要技术条件，建立筛选特征污染物方法。同时将化工园区内已造成严重污染、嗅阈值较低、环境风险较大的大气污染物筛选为特征污染物。管理者可以根据污染物种类、环境标准、监测能力等实际情况，有序推进治理措施实施。在针对特定污染源监测时，优先监控其排放的主要污染物，在园区边界和周边敏感保护目标监控时，优先监控园区的特征污染物。

2.2 监测网络优化

构建“点、线、面、域”多级监测网络。监测点的选择需综合考虑园区地形地貌、气象条件等自然特征，以及园区内企业的类型、规模、工艺技术及排放控制手段等多种因素[11]。通过模式模拟计算污染物扩散、迁移及转化规律，预测污染分布状况，进而寻找合理的监测点位。基于园区优先管控大气特征污染物，选用技术先进、性能可靠、运行稳定的相关仪器和设备开展监测，并结合区域污染状况考虑建站条件[12]。根据污染排放情况、污染路径、敏感目标，合理优化布局监测网络点位，后期根据园区环境管理工作需要以及园区发展实际情况可做动态调整。在固定点布设的基础上还可以通过增加移动监测站来提升监测监控能力。在发生突发事件时，移动站点则作为应急监测设备，移动至事发地点，实施应急监测。

2.3 监控平台建设建立

环境信监控共享平台，将模型分析结果、统计分析结果、数据审核结果、超标事件分析统计结果、仪器运行状态统计结果及时共享给相关业务部门，通过系统采集其他部门的数据，包括气象数据、污染源一厂一档数据、居民投诉信息、现场处置信息反馈等。通过监控平台“一张图”功能，直观展示目前园区存在的监测站点、排污单元、周边环境以及污染物分布等信息。对历史数据进行采集、汇总，建立环境数据分析储库，对汇总数据进行清理、分类、分析，例如结合气象数据、地理信息、空气质量监测数据进行环境质量现状评价，污染趋势分析[13]。利用大数据挖掘手段找出各园区污染特征以及潜在关联，形成区域污染特征属性，提供环境污染综合治理决策依据。

2.4 污染动态溯源

当园区内空气质量自动站监测到因子超标时，系统自动启动溯源功能，根据园区内的空气监测站点进行散点图初步溯源，再通过模型进一步缩小溯源范围。利用污染源追踪技术先将站点监测组分聚类或主成分分析，然后与污染源指纹谱进行相关性分析，进一步锁定疑似源。结合气象条件，快速调取周边污染源档案，分析周边企业的原料、产品、副产品，排查污染来源。随着新的科技手段不断出现和应用，鼓励创新利用走航监测等先进手段进行污染定位[14-15]，辅助人工现场排查，最终锁定污染源。找到问题源头后，要在监控平台对相关事件建档立册，辅助执法和管理，并限期督促整改。2.5 预警预报机制积极的预警预报机制，有利于园区对于污染事件提前开始有效预防，化被动为主动，化解环境风险。预警预报的前提是对于污染物分布情况的准确预测。根据源排放特征、气象、地形等因素，运用大气污染扩散模型，如：AERMOD、WRF/CALPUFF等[16]，模拟污染物浓度分布特点，建立特定源强排放、气象等条件下区域网格内污染物浓度分布特点及规律，形成原始情景案例库。通过要素 (气象、工况等) 和历史情景的匹配度来进行筛选，以最高接近度情形为依据，判断大气污染排放和分布情况，实现特征污染物未来分布预测。对环境空气质量等进行 1 h、12 h、48 h、168 h 实时预测分析，并显示污染气团扩散趋势及影响范围、强度。可依据园区产业布局、企业风险源产生及分布特点、园区所在地理位置、地形地貌、气象条件、周边敏感目标属性和分布特点及被监测风险因子的物化性质、毒性、易燃易爆性、职业卫生接触限值、环境质量排放限值等关键因素进行论证并对污染因子设置对应的预警阈值。将预警信号划分级别，建立分级响应机制，一定情形下提前发出预警信息，积极及时处置。此外，还可以根据减排目标，指导园区提前采取产能调整等预防应急措施，化解可能出现的不利环境事件。

3 结语

化工园区废气问题多、管控难度大，在加强监测基础上实现精准溯源和预报，是实现有效防控的重要前提。化工园区大气监测监控与预警预报集成技术聚焦于小尺度集中排放区的废气精准防治，通过集成污染监控、溯源排查、预警预报等先进手段，促进企业废气治理、达标排放，改善园区大气环境质量。该技术紧扣当前化工园区污染防治迫切需求，应用前景广泛。

作者：王建成 周卫可 张翔 陈凯 顾建冬 单位：江苏省产业技术研究院水环境工程技术研究所