化工園區(qū)VOCs監(jiān)控預(yù)警溯源排查體系建設(shè)與應(yīng)用

摘要：南京市某化工園區(qū)通過確立氣態(tài)污染物特征因子預(yù)警閾值、構(gòu)建立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、建設(shè)小尺度污染擴(kuò)散溯源模型和排查機(jī)制，形成VOCs監(jiān)控預(yù)警溯源排查一體化監(jiān)管體系，真正做到精準(zhǔn)溯源、靶向治理，實(shí)現(xiàn)對園區(qū)及周邊敏感區(qū)大氣特征污染物監(jiān)控信息的科學(xué)組織和有效管理。本文以該化工園區(qū)為研究對象，分析化工園區(qū)VOCs監(jiān)控預(yù)警溯源排查體系建設(shè)與應(yīng)用，以整體提升化工園區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控預(yù)警能力與水平。

關(guān)鍵詞：化工園區(qū)；VOCs監(jiān)控；預(yù)警溯源

中圖分類號：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）04-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.04.032

Construction and Application of VOCs Monitoring， Warning， Tracing and Investigation System in Chemical Industry Park

DING Xiaoye

（Nanjing Jiangbei New Area Ecological Environment and Water Bureau， Nanjing 210000， China）

Abstract： A chemical industry park in Nanjing City has formed an integrated regulatory system for VOCs monitoring， warning， tracing and investigation by establishing warning thresholds for characteristic factors of gaseous pollutants， constructing a three-dimensional monitoring network， and constructing a small-scale pollution diffusion traceability model and investigation mechanism， so as to truly achieve precise traceability and targeted governance， achieving scientific organization and effective management of atmospheric characteristic pollutant monitoring information in the park and surrounding sensitive areas. This paper takes the chemical industry park as the research object， analyzes the construction and application of the VOCs monitoring， warning， tracing and investigation system in the chemical industry park， in order to improve the overall ecological environment monitoring and warning ability and level of the chemical industry park.

Keywords： chemical industry park; VOCs monitoring; warning and tracing

化工產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支撐，化工產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。截至2020年底，全國重點(diǎn)化工園區(qū)或以石油和化工為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的工業(yè)園區(qū)共有616家[1]，化工產(chǎn)業(yè)集聚和規(guī)范化發(fā)展的規(guī)模效益凸顯[2]。化工企業(yè)入園雖然帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益，但也造成集中的區(qū)域環(huán)境污染。因此，我國各級生態(tài)環(huán)境部門高度重視化工園區(qū)的環(huán)境監(jiān)控預(yù)警體系建設(shè)，江蘇省、福建省、浙江省等地都進(jìn)行了工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測系統(tǒng)的探索[3-5]。但我國工業(yè)園區(qū)預(yù)警管理系統(tǒng)發(fā)展起步晚，目前，部分園區(qū)對揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）以及惡臭氣體的監(jiān)管系統(tǒng)不健全，難以溯源追蹤，增大了環(huán)境管理難度，要建立和完善廢氣監(jiān)測體系，當(dāng)污染源廢氣組分和濃度發(fā)生重大變化時(shí)，系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)出警報(bào)，實(shí)現(xiàn)對污染源的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。

1 研究區(qū)概況

該化工園區(qū)位于長江北岸，規(guī)劃產(chǎn)業(yè)區(qū)開發(fā)面積為45 km2，重點(diǎn)發(fā)展以石化、碳一兩大產(chǎn)業(yè)鏈為主要支撐，化工新材料等新興產(chǎn)業(yè)為核心的現(xiàn)代化工產(chǎn)業(yè)。化工園區(qū)各工業(yè)企業(yè)排放的廢氣中，污染物種類和排放波動極度復(fù)雜，部分企業(yè)時(shí)有偷排、漏排現(xiàn)象，對周邊敏感點(diǎn)存在一定影響。為了加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測能力建設(shè)，園區(qū)邊界建設(shè)多個(gè)大氣環(huán)境自動監(jiān)測站，為VOCs及惡臭氣體的監(jiān)管提供一定支撐。在異味問題相對集中的區(qū)域，要有針對性地設(shè)置氣態(tài)污染物特征因子的在線監(jiān)測設(shè)備，建立園區(qū)大氣環(huán)境監(jiān)控預(yù)警溯源排查全過程體系，切實(shí)解決園區(qū)企業(yè)偷排、異味擾民、責(zé)任推諉、監(jiān)管困難等問題。

2 VOCs監(jiān)控預(yù)警溯源排查體系建設(shè)

化工園區(qū)要建立大氣VOCs監(jiān)控預(yù)警溯源排查體系，如圖1所示。要全面排查園區(qū)風(fēng)險(xiǎn)源，篩選出重點(diǎn)關(guān)注的大氣監(jiān)控因子，并確立其預(yù)警閾值設(shè)定方法及規(guī)則；根據(jù)布點(diǎn)原則及片區(qū)的實(shí)際情況布設(shè)固定站點(diǎn)，選用先進(jìn)監(jiān)測設(shè)備，建立動靜結(jié)合的立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)；利用預(yù)警平臺軟件，對片區(qū)空氣質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行展示、評估、預(yù)警、擴(kuò)散預(yù)測、異常因子溯源、應(yīng)急響應(yīng)等。通過對異常因子的動態(tài)溯源，完善園區(qū)監(jiān)控預(yù)警體系，整體提升化工園區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控預(yù)警能力。

2.1 特征因子預(yù)警閾值

通過資料收集、現(xiàn)場踏勘、現(xiàn)場監(jiān)測等形式排查園區(qū)內(nèi)大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源，識別出園區(qū)存在的大氣突發(fā)環(huán)境事件高風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)及其排放特征，篩選出重點(diǎn)關(guān)注的有組織及無組織排放氣態(tài)污染物特征因子，建立特征因子數(shù)據(jù)庫。根據(jù)國家和地方發(fā)布的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合站點(diǎn)監(jiān)測目的與要求，設(shè)定預(yù)警閾值，實(shí)現(xiàn)片區(qū)特征因子的即時(shí)預(yù)警。除設(shè)置預(yù)警閾值信息外，為更好地反映監(jiān)測濃度值變化，實(shí)際運(yùn)行過程中，結(jié)合園區(qū)實(shí)際研究，通過不同閾值的設(shè)定實(shí)現(xiàn)分級預(yù)警。

2.2 立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

參考相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和園區(qū)實(shí)際情況，采用動靜結(jié)合的覆蓋式監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，對工業(yè)園區(qū)邊界和污染物向敏感點(diǎn)區(qū)域傳輸?shù)耐ǖ肋M(jìn)行布點(diǎn)監(jiān)測。如圖2所示，在試點(diǎn)片區(qū)中心、主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向和下風(fēng)向區(qū)域和排放濃度高點(diǎn)設(shè)置5個(gè)固定監(jiān)測站，同時(shí)采用移動監(jiān)測車作為應(yīng)急監(jiān)測設(shè)備和超標(biāo)溯源手段，輔助支持大氣污染的預(yù)警工作。

結(jié)合園區(qū)現(xiàn)狀和特征因子嗅閾值與儀器檢出限，全面分析氣相色譜法、光譜法和質(zhì)譜法等主流監(jiān)測技術(shù)的適用性及局限性，采用氣質(zhì)聯(lián)用儀和飛行時(shí)間質(zhì)譜儀相結(jié)合的監(jiān)測方式，完善片區(qū)監(jiān)控預(yù)警體系。充分發(fā)揮氣質(zhì)聯(lián)用儀的精準(zhǔn)定性定量能力與飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的“秒級響應(yīng)、全譜檢測”能力，提升大氣環(huán)境監(jiān)控速度與準(zhǔn)度，并利用園區(qū)氣態(tài)污染物特征因子庫成果，靶向監(jiān)控片區(qū)特征因子異動跡象。

2.3 預(yù)警平臺建設(shè)

大氣環(huán)境監(jiān)控預(yù)警平臺功能包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)應(yīng)用等，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測因子的預(yù)警及擴(kuò)散溯源分析。平臺在地圖上直觀分類展示化工園區(qū)的整體空間布局，以面狀區(qū)域的形式標(biāo)識出園區(qū)在地圖上的分布，同時(shí)支持詳細(xì)展示特征污染物濃度狀況、揮發(fā)性有機(jī)物濃度狀況、設(shè)備監(jiān)控情況、最近24 h數(shù)值濃度情況以及實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻。分析模塊實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、基本判斷（超標(biāo)、異常等）、統(tǒng)計(jì)分析等。采用拉格朗日擴(kuò)散溯源分析模型，通過計(jì)算氣塊群的運(yùn)動軌跡，實(shí)現(xiàn)對大氣物質(zhì)輸送和擴(kuò)散過程的模擬，可基于實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，在特征污染物濃度異常或超標(biāo)報(bào)警時(shí)確定污染物來源。

2.4 溯源排查聯(lián)動機(jī)制

大氣監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出超標(biāo)或異常報(bào)警后，結(jié)合企業(yè)在線監(jiān)控的變化趨勢、地理位置、氣象條件等，基于檢出的氣態(tài)污染物特征因子，初步實(shí)現(xiàn)定向追溯，再充分結(jié)合氣態(tài)污染物特征因子數(shù)據(jù)庫、污染源工況監(jiān)測數(shù)據(jù)、歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)和歷史排查數(shù)據(jù)，更加精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)定位追溯，最終派出專業(yè)的人工排查隊(duì)伍，并結(jié)合移動監(jiān)測、手持設(shè)備監(jiān)測、便攜式設(shè)備監(jiān)測等技術(shù)手段，精準(zhǔn)確定產(chǎn)生超標(biāo)或異常的真實(shí)污染來源。異常因子排查溯源路線如圖3所示。

3 案例分析

2020年9月24日至9月28日，片區(qū)中心站設(shè)備二甲二硫醚出現(xiàn)異常波動，污染物濃度隨時(shí)間變化，高值出現(xiàn)在20∶00至次日05∶00。平臺發(fā)出二甲二硫醚三級預(yù)警，濃度超過《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554—1993）的限值。

VOCs監(jiān)控預(yù)警溯源排查體系的溯源過程分為3個(gè)部分。一是定向溯源。結(jié)合超標(biāo)時(shí)刻的風(fēng)向及周邊企業(yè)氣態(tài)污染物特征因子數(shù)據(jù)庫，軟件平臺系統(tǒng)自動啟用污染源溯源模型，初步鎖定污染物來源。二是定位溯源。移動監(jiān)測走航車監(jiān)測到二甲二硫醚高值點(diǎn)，初步確認(rèn)企業(yè)存在的大氣污染問題。三是定點(diǎn)排查。溯源排查人員攜帶便攜式監(jiān)測設(shè)備，對可疑裝置進(jìn)行排查，確認(rèn)污染源。

2020年9月24日至9月30日，片區(qū)中心站發(fā)生二甲二硫醚三級預(yù)警，軟件平臺自動溯源分析并定位，對可疑企業(yè)進(jìn)行進(jìn)一步監(jiān)測和人員現(xiàn)場排查，確定污染源。生態(tài)環(huán)境部門將溯源排查報(bào)告交予涉污企業(yè)，企業(yè)簽字認(rèn)可排查問題，并給出問題整改完成時(shí)間。

4 結(jié)論

本研究建立了化工園區(qū)VOCs監(jiān)控預(yù)警溯源排查體系，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控預(yù)警、排放溯源、動態(tài)應(yīng)急響應(yīng)的全過程監(jiān)管。生態(tài)環(huán)境部門要結(jié)合VOCs監(jiān)控預(yù)警溯源排查機(jī)制，真正做到精準(zhǔn)溯源、靶向治理，科學(xué)解決大氣環(huán)境污染。

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