泉港石化工業(yè)區(qū)環(huán)境空氣污染監(jiān)控點選取研究與應(yīng)用

莊杰平

(泉港區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，福建 泉州 362801)

石化企業(yè)是我國重要的支柱行業(yè)，建設(shè)多元功能的石化工業(yè)園區(qū)，是實現(xiàn)上下游產(chǎn)業(yè)聚集、資源化循環(huán)利用、減少環(huán)境風(fēng)險的重大方式，但石化工業(yè)園區(qū)排放的大氣污染源種類多而復(fù)雜、影響范圍廣，已成為區(qū)域環(huán)境空氣污染的重要因素[1]，對于邊界居民區(qū)環(huán)境污染的影響必須引起高度重視。建立石化工業(yè)區(qū)環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)控污染排放，客觀反映污染源對周邊區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量影響，以及區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量水平和變化規(guī)律，是協(xié)調(diào)石化工業(yè)區(qū)大氣環(huán)境與經(jīng)濟(jì)、社會關(guān)系的重要監(jiān)控手段。研究石化工業(yè)區(qū)污染監(jiān)控點位置，按照石化工業(yè)區(qū)污染排放，污染物擴(kuò)散、遷移及區(qū)域污染分布狀況，確定石化工業(yè)區(qū)邊界最大污染落地濃度區(qū)，捕捉最大污染特征，以此反映可能對人體健康造成污染影響，保證石化工業(yè)園區(qū)污染源聚集區(qū)對當(dāng)?shù)丨h(huán)境空氣質(zhì)量影響監(jiān)測的準(zhǔn)確性，是建立石化工業(yè)區(qū)環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)有效性的主要根據(jù)。

1 泉港石化工業(yè)區(qū)規(guī)劃產(chǎn)業(yè)及污染排放情況

1.1 園區(qū)規(guī)劃及產(chǎn)業(yè)發(fā)展

泉港石化工業(yè)園區(qū)是湄洲灣石化基地的先導(dǎo)區(qū)，泉港石化工業(yè)園區(qū)分為四個片區(qū)[2]：基礎(chǔ)石化產(chǎn)業(yè)項目區(qū)、石化深加工產(chǎn)業(yè)項目區(qū)、冷能綜合利用項目區(qū)和物流倉儲四大產(chǎn)業(yè)區(qū)，總面積25.98km2。基礎(chǔ)石化產(chǎn)業(yè)區(qū)規(guī)劃總面積為651.21公頃，以福建煉化一體化項目為基礎(chǔ)，涵蓋煉油、乙烯、芳香烴為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)；石化深加工項目區(qū)1044.16公頃，以福建聯(lián)合石化EO-EG為基礎(chǔ)的下游精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)；冷能綜合利用區(qū)規(guī)劃面積約81.47公頃，物流倉儲區(qū)規(guī)劃面積約274.81公頃，石化物流區(qū)、原油庫區(qū)、LNG罐區(qū)等。

1.2 污染排放情況

泉港石化工業(yè)區(qū)排放的廢氣按生產(chǎn)行業(yè)可分為石油煉制廢氣、石油化工廢氣；按排放方式可分為燃燒煙氣、生產(chǎn)工藝廢氣、火炬廢氣和無組織排放廢氣。石油煉制廢氣來自燃燒煙氣和工藝尾氣，如：加熱煙氣、鍋爐煙氣、催化劑再生煙氣、焦化放空氣、氧化瀝青尾氣，硫回收尾氣等。石油化工行業(yè)廢氣主要有燃燒煙氣、工藝尾氣、裝置設(shè)備泄漏的烴類氣體，堿渣處理裝置、污水處理廠等散發(fā)出的惡臭氣體等。石油化工行業(yè)排放的大氣污染物主要有SO2、NOx、TSP、非甲烷總烴、惡臭物質(zhì)(硫化氫、氨等)等。泉港石化工業(yè)園區(qū)中高架源69個、低架源(幾何高度30m以下[3])49個、面源29個，各類源污染物排放統(tǒng)計見表1。

表1 各類源污染物排放情況表 單位:kg/h

2 落地濃度區(qū)的確定

選用秀嶼氣象站2019年全年氣象數(shù)據(jù)，采用地面高程數(shù)據(jù)SRTM3(對應(yīng)分辨率精度為90m)，按照《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》(HJ2.2-2018)推薦的AERMOD 模式，對泉港工業(yè)區(qū)69個中高架源、49個低架源、29個面源進(jìn)行多源模擬預(yù)測， PM10、SO2、NOx、TSP、CO、H2S、NH3、非甲烷總烴(NMHC)各污染物在泉港工業(yè)區(qū)邊界西南區(qū)域形成最大落地濃度疊合區(qū)域。

環(huán)境空氣污染監(jiān)控點布設(shè)要求[23]：①設(shè)在可能對人體健康造成影響的污染物高濃度區(qū)；②設(shè)在源主導(dǎo)風(fēng)向和第二主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向的最大落地濃度區(qū)；③設(shè)在源主導(dǎo)風(fēng)向和第二主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向的工業(yè)園區(qū)邊界。

泉港工業(yè)區(qū)所在區(qū)域主導(dǎo)風(fēng)向為NE(26.0%)，次主導(dǎo)風(fēng)向為NNE(10.5%)和ENE(11.9%)，從上述預(yù)測最大落地濃度區(qū)分析，該區(qū)位于泉港工業(yè)區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，同時區(qū)內(nèi)存在居民區(qū)，該區(qū)內(nèi)均符合環(huán)境空氣污染監(jiān)控點布設(shè)要求。但該落地濃度區(qū)大且涉及工業(yè)區(qū)邊界長，須進(jìn)一步優(yōu)化污染監(jiān)控點位置。

3 污染監(jiān)控點優(yōu)化選取

3.1 污染監(jiān)控點預(yù)選方法

在上述模擬計算出最大落地濃度疊合區(qū)域內(nèi)，進(jìn)一步考慮高架源的污染物輸送較遠(yuǎn)且到達(dá)地面濃度較低，若污染監(jiān)控點設(shè)置距離工業(yè)區(qū)遠(yuǎn)，無法起到正常排放監(jiān)控和事故風(fēng)險預(yù)警監(jiān)測作用；同時低架源及面源排放的污染物影響集中在下風(fēng)向0.1～2km距離范圍，低架源的廢氣污染物是影響工業(yè)區(qū)周邊區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量的主要因素，污染監(jiān)控預(yù)選點選取在模擬計算的最大落地濃度疊合區(qū)中距離泉港下風(fēng)向0.1～2km范圍內(nèi)，即選取原中行南埔分理處(1#)、仙境村老協(xié)會(2#)、東山村委會(3#)3個地點作為污染監(jiān)控預(yù)選點，見圖1。

圖1 工業(yè)區(qū)外各污染物最大落地濃度疊合區(qū)域

3.2 污染監(jiān)控點優(yōu)化選取方法

考慮模式模擬計算時，存在地面局部氣象及地形變化原因，可采取現(xiàn)場連續(xù)監(jiān)測的方法，從污染監(jiān)控預(yù)選點中，進(jìn)一步優(yōu)化選取污染監(jiān)控點。

依據(jù)天氣預(yù)報選定以東北風(fēng)為主天氣條件，于2020年1月3～9日，對原中行南埔分理處(1#)、仙境村老協(xié)會(2#)、東山村委會(3#)3個地點進(jìn)行連續(xù)7天環(huán)境空氣質(zhì)量手工監(jiān)測[24]，監(jiān)測因子選取SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、臭氧，所用監(jiān)測方法和儀器設(shè)備見表2。手工監(jiān)測期間實測氣象參數(shù)表明，較有利于污染物向主導(dǎo)下風(fēng)向擴(kuò)散，見表3。利用綜合指數(shù)[25]對三個預(yù)選點位連續(xù)七日的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最終選取污染監(jiān)控點。

表3 3個預(yù)選點環(huán)境空氣實測氣象參數(shù)

表2 環(huán)境空氣監(jiān)測方法和儀器

綜合指數(shù)計算公式如下：

式中，Isum——污染物綜合指數(shù)；Cix——各個污染物平均值，mg/m3；Six——各個污染物環(huán)境質(zhì)量日標(biāo)準(zhǔn)限值，mg/m3。

如表4所示，從環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)分析，3個預(yù)選點位中，仙境村老協(xié)會的綜合指數(shù)最高，其次為東山村委會，原中行南埔分理處綜合指數(shù)最低。在泉港石化工業(yè)園區(qū)下風(fēng)向0.1～2km范圍內(nèi)，3個預(yù)選點位均可作為對園區(qū)大氣污染狀況的監(jiān)控點位，其中仙境村老協(xié)會的污染程度相對較大，同時考慮泉港石化工業(yè)園區(qū)規(guī)劃發(fā)展，即泉港石化工業(yè)區(qū)深加工產(chǎn)業(yè)未來向北發(fā)展，設(shè)置的污染監(jiān)控點還應(yīng)滿足北部深加工產(chǎn)業(yè)環(huán)境空氣影響監(jiān)控需求，因此可優(yōu)先選擇仙境村老協(xié)會(2#)布設(shè)污染監(jiān)控點，用于反映泉港區(qū)工業(yè)園區(qū)大氣污染狀況的污染監(jiān)控點位。

表4 3個預(yù)選點環(huán)境空氣污染綜合指數(shù)

4 應(yīng)用探討

選取污染監(jiān)控點應(yīng)具有代表性、整體性、前瞻性，須客觀反映泉港工業(yè)區(qū)規(guī)劃空間發(fā)展，污染源空氣質(zhì)量現(xiàn)狀和變化趨勢，以及對周邊區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量的影響。受制于監(jiān)測能力和條件，本次對泉港工業(yè)區(qū)污染監(jiān)控預(yù)選點連續(xù)監(jiān)測時限不足，同時開展實測的時間應(yīng)選擇污染最重的月份。從泉港工業(yè)區(qū)下風(fēng)向最大落地濃度區(qū)看，由于區(qū)域大且涉及工業(yè)區(qū)邊界長，且工業(yè)區(qū)存在向北發(fā)展，應(yīng)考慮后期增設(shè)污染監(jiān)控點，以實現(xiàn)為生態(tài)環(huán)境部門精細(xì)化管控泉港石化工業(yè)區(qū)污染排放、事故風(fēng)險預(yù)警提供更有力支撐。

5 結(jié)論

對于工業(yè)區(qū)環(huán)境空氣污染監(jiān)控點選取的方法：首先調(diào)查工業(yè)區(qū)污染源污染排放，污染物擴(kuò)散、遷移及區(qū)域污染分布狀況，通過模式模擬計算，預(yù)測多源多污染物形成最大落地濃度疊合區(qū)；從污染最大落地濃度區(qū)，選取多個預(yù)選點，最終采用現(xiàn)場實測和污染綜合指數(shù)法，確定最優(yōu)環(huán)境空氣污染監(jiān)控點。通過泉港工業(yè)區(qū)環(huán)境空氣污染監(jiān)控點選取論證，選取仙境村老協(xié)會布設(shè)污染監(jiān)控點，可客觀反映泉港區(qū)工業(yè)園區(qū)大氣污染狀況。本文環(huán)境空氣污染監(jiān)控點選取方法，可為其他工業(yè)區(qū)污染監(jiān)控點選址提供借鑒和參考。