濱海新區突發水污染事故應急處置平臺建設初探

門 娟，崔 靜

(天津市濱海新區環境保護監測站 天津300456)

作為國家級戰略新區和國家綜合配套改革試驗區，天津濱海新區依托優越的區位資源優勢和開發開放政策，實現了經濟高速發展，2016年更是成為了國內首個 GDP過萬億元的國家級新區。經濟體量與入駐企業增加的同時，也給天津濱海新區的區域環境帶來了風險，工業化進程中突發性水污染事故環境風險日益加重。突發水環境污染事故具有突發性、嚴重性、廣泛性以及長期影響性等特點，會給社會、經濟造成巨大損失，影響人民健康和安全，因此建立突發水污染事故應急處置平臺具有十分重要的現實意義，也是各級政府及環保部門環境安全事故能力建設的重要一環。

目前，天津濱海新區地表河流污染較為嚴重，河流水質主要以Ⅴ類和劣Ⅴ類為主；且現有工業企業中化工企業比重偏大，冶金、海洋化工、石油化工產業作為濱海新區的支柱產業，同時也是環境風險事故發生的高危產業。尤其是 2015年“8·12”爆炸事故以來，人們見證了環境預警體系不完善對人類及自然環境造成的致命傷害，也是對薄弱的應急預警處置機制提出了嚴重警告。構建水環境污染事故應急防控管理體系，建立濱海新區環境監測應急處置平臺，可全面提升環境監測預警能力和環境監管信息化水平，使各類污染源處于全天候監控狀態下，可有效防范水環境污染事件的發生，對突發環境事件做到響應迅速、分析準確、指揮有力，將污染損失降至最低程度，最大限度保障濱海新區生態環境安全。

1 應急處置平臺建立的必要性及基礎

先進的突發水污染事故應急處置管理平臺是為真實反映環境質量狀況、準確說明污染源排放情況、及時響應環境突發事件、有效預警污染變化趨勢、滿足環境監管需要而建立的一套涵蓋基礎設施、技術裝備、信息網絡及人才保證等的綜合體系。目前，我國對突發水污染事故的處置還建立在地區應急處置預案等文件指導和裝備儲備層面，鮮有通過數字化科技手段為依托建立的系統性指揮處置管理平臺案例。為及時快速地掌握突發水環境事故及隱患源的第一手信息，利于環保等各部門準確制定決策，最大限度減少發生重大事故及重大損失的可能性，濱海新區已致力于利用自動在線監控設施通過大數據平臺全面采集地表水環境及污染源水體監測數據來判斷水體環境變化，并依托各類數據庫支撐從而建立能夠實現應急快速響應、應急指揮、模型案例擬合、優選處置決策、后續評估等一系列電子化管理的綜合應急處置管理平臺。

1.1 現有水環境自動監測系統建設情況

水環境自動監測系統能連續及時動態地監測目標水域的水質及其變化狀況，它是一套以在線自動分析儀器為核心，運用現代傳感器技術、自動測量技術、自動控制技術、計算機應用技術以及相關的專用分析軟件和通信網絡所組成的一個綜合性在線自動監測體系，可同時進行多參數水質自動監測，達到及時掌握主要流域重點斷面水體的水質狀況、預報重大或流域性水質污染事故、解決跨行政區域的水污染事故糾紛、監督總量控制制度落實情況和排放達標情況等目的，從而為管理決策服務。

目前，濱海新區河流斷面水環境自動監測站剛剛驗收運營，所選取的自動監測系統包括水樣采集控制子系統、水質監測子系統、數據采集信息傳輸子系統、信息管理和預警預報子系統。每日有 15個河流斷面的水自動站在持續傳送水自動監測數據，監測項目包括 pH值、溶解氧、氨氮、總磷、高錳酸鹽指數、生化需氧量、化學需氧量、濁度、電導率等。這些斷面涵蓋了濱海新區包括海河在內的所有主要河流。同時，濱海新區共有 67家廢水污染源企業納入污染源在線監控平臺管理，其中國控廢水企業 8家、市控廢水企業 8家、區控廢水企業 27家、國控污水處理廠13家、市控污水處理廠11家，監測項目包括COD和氨氮這兩項敏感指標。污染源在線監測設備均可實時傳遞排污口污染物的各項指標變化情況，并有專人監視數據的異常情況。在具備數據采集、傳輸功能的同時，我們還應看到現有這些自動監測系統在數據管理、數據分析、綜合評價、預測預警、決策支持等聯動功能方面的不完備，還需利于GIS平臺、遙感技術及水質模型對突發水污染事件形成動態模擬[1]，水環境污染源在線管理系統納入應急處置平臺尚需進一步完善。

1.2 數據庫支撐

1.2.1 專家人才庫資源

根據環保部《突發環境事件應急管理辦法》(第34號令)，省級環境保護主管部門及具備條件的市縣級環保主管部門應當設立環境應急專家庫的要求，因此在構建天津濱海新區突發水環境應急處置平臺時應建立專家數據庫，負責協助處理突發環境事件，指導和制定應急處置方案，提供決策建議，并參與后續污染損壞評估和日常技術培訓等工作。目前，濱海新區已具備環境應急專家人才資源，各類專業人才均來自于環保領域各單位的高級工程師、博士研究生等，他們均為從事多年環境應急預警、環境保護科研項目的資深環保專家。

1.2.2 應急裝備庫資源

應急裝備資源是開展突發水污染事故應急處置必不可少的條件。根據新區工業主導行業特點和地區特點，應配置以下 3方面裝備：①配置應急監測現場采樣車。配備便攜式多參數水質檢測儀、便攜式水流流量計、各類水采樣設備(小型采樣艇)、車載氣象系統、各類采樣(通訊、防護)儀器設備等，人員防護設備等應急監測儀器及保障設備，達到快速響應的能力。②配置應急監測流動實驗室。配備便攜式氣質聯用分析儀、發光細菌毒性檢測儀、便攜式多功能水質檢測儀(含便攜式紫外/可見分光光度計)、油份測定儀，達到在事故現場開展各類污染事件監測分析的能力。③配置應急監測指揮車。配備車載通訊設備、移動傳輸設備、定位/導航系統，達到在移動中了解污染事件監測進展、指揮開展應急監測的能力。

1.2.3 合理配置應急管理平臺資源系統

整合濱海新區現有環境監測資源，構建由監測管理系統、監測網絡系統、監測技術裝備系統、監測技術標準系統、監測人才隊伍系統、監測質量管理系統為基本要素的濱海新區區域環境監測預警體系，可以及時跟蹤污染物排放的變化情況，準確預警和及時響應各類環境突發事件，滿足環境管理的需要。建立水環境質量報告發布制度，及時發現可能發生的污染過程或環境安全隱患。

2 突發水污染事故應急預案及預警功能嵌入

于安詳細介紹了南京化學工業園區突發水污染事件防范與應急處置體系建設的應急預案[2]，提出建設水污染應急體制、建立企業應急預案等制度，這些都是應急處置平臺建設的基礎。姜繼平等梳理歸納了預警應急響應的基本流程，即以“應急溯源”和“風險預警”為主線輔以“應急監測”[3]，這些均是預警處置平臺建設的理論框架，應急處置平臺必須具備完善的預警處置技術。

濱海新區應急預警處置平臺主要作用于應急監測準備、響應階段，核心是采用數據庫管理信息系統和地理信息系統相結合的方式，采用分散與集中相結合的方式對環境信息的基礎數據進行平臺式管理。準備期信息應包含以下內容：平時應急信息管理、基礎數據庫管理、污染源和危險源信息、關鍵基礎設施信息、監測信息管理、應急資源管理、應急預案管理、應急能力評估管理、應急演練信息管理。響應期信息應包含：接出警信息管理、聯合指揮協調管理、現場信息采集與交互、應急資源調度管理、應急輔助決策支持、應急信息發布等。

3 應急處置平臺的響應機制及模型模擬技術

3.1 應急平臺響應機制

在平臺數據采集預警功能設計上，可借鑒王麗絨的水污染監測預警系統設計思路[2]，結合污染物漂移動力學和擴散規律挖掘，對突發污染源定位，自動生成水質變化應急處理的有效方案，且結合現代技術實現對突發性水污染的自動報警。

與此同時，還需整合現有污染源在線監測站點、地表水在線監測站點，建立水環境污染預警管理平臺，接入區域風險源數據庫、企業污染物排污數據庫、環境標準及環境風險閾值數據庫等，使平臺具有水風險預警動態分析、分級預警及區域綜合預警等功能。水污染事故響應機制如圖1所示。

圖1 水污染事故應急響應機制Fig.1 Emergency responding mechanism of water pollution accidents

3.2 開發適用于應急處置及預警的模型模擬技術

3.2.1 開發突發水污染事故應急預警模型

突發性水污染事故發生時，可根據污染情況(是否直接進入直排海河流)、受影響人口、影響范圍、受影響水體大小、經濟損失、水環境質量退化程度等來設定預警指標及警情分級[4]。運用系統動力學預警方法對水污染事故的嚴重程度進行定量分析[5-6]，基于地理信息系統和各類數據庫構建突發性水污染事故應急預警整體框架。該預警模型可為事故發生時判斷污染物的類型、濃度及污染物的擴散模型和衰減模型，通過對污染情況的模擬預測出污染范圍及污染程度，并結合危險品的性質，給出適合的處置方案。

3.2.2 開發應急處置技術方案動態生成模型及決策支持系統

突發性水污染應急響應過程最為關鍵的需求是“應急處置”，決策者需要快速準確地選擇適宜的應急處置技術，制定應急處置技術方案。在事前應急預案編制過程中只能依據典型污染事故和設定提出應急處置工程實施操作路線。劉仁濤[7]等提出“相似歷史案例篩選——應急處置技術篩選——應急處置材料設備篩選”的三步篩選模式及決策模型，形成了智能化應急處置預案。

3.2.3 開發污染物擴散遷移過程可視化動態模型

李文君[8]等基于可視化技術，研究水質模型與3S集成環境的融合方法與途徑，以松花江為例構建了松花江突發水污染可視化模擬系統，模擬了污染物的擴散和遷移過程，通過三角網的構建和水質數據的擬合，實現了水質模型計算機數據的動態可視化展現，具有十分重要的借鑒價值。

4 結 論

由于濱海新區暫未建立系統的突發水污染事故應急預警管理體系，本研究探索在構建濱海新區預警中心體系建設、水環境自動監控系統建設及水污染應急設施建設的基礎上，合理配置應急處置平臺的系統資源，編制突發水環境污染應急預案，建立準確、快速、高效的應急聯動響應機制，通過可視化模擬手段模擬污染物遷移轉化過程，優選應急處置技術，構建濱海新區水環境應急管理處置示范平臺。

［1］ 李維乾，解建倉，李建勛，等. 突發水污染事件中遙感瓦片大數據存儲系統[J]. 計算機系統應用，2006(2)：31-37.

［2］ 王麗絨. 突發水污染監測預警系統設計初探[J]. 能源與節能，2017(4)：102-103.

［3］ 于安. 突發水環境污染事件防范與應急處置體系建設——以南京化學工業園區為例[J]. 環境監測管理與技術，2012，24(6)：6-10.

［4］ 姜繼平，王鵬，劉杰，等. 突發水污染預警應急響應研究與實踐的方法辨析[J]. 環境科學學報，2017(9)：1-14.

［5］ 呂連宏，羅宏，路超君. 突發性水污染事故預警指標體系實證研究[J]. 中國安全科學學報，2010，20(4)：148-154.

［6］ 顧立忠，宮鵬杰，李虎成，等. 北江流域水污染預警體系研究初探[J]. 中國水運，2016，16(12)：155-157.

［7］ 劉仁濤，姜繼平，史斌，等. 突發水污染應急處置技術方案動態生成模型及決策支持軟件系統[J]，環境科學學報，2017(2)：763-770.

［8］ 李文君，黃強，楊明祥. 松花江突發水污染可視化模擬系統研究與實現[J]，計算機工程與應用，2012(9)：211-214.