环境应急监测案例分析及化工园区大气应急监测预警体系建设

The Journal of New Industrialization Vol. 9 No. 3 Mar. 2019 文章编号：2095-6649(2019)03-0088-07

环境应急监测案例分析及化工园区

大气应急监测预警体系建设

王新娟1，肖洋2*，韩伟2，王琛3

（1. 淄博市生态环境质量控制服务中心，山东 淄博 255000；2. 淄博市环境监测站，山东 淄博 255000；

3. 齐鲁工业大学环境科学与工程学院，山东 济南250013）

摘要:以化工园区化工厂液化石油气发生爆炸起火事故为例，分析了应急监测过程中与监测结果有直接关系的布点、采样、监测项目筛选、监测频次确定等关键步骤，并给出准确的监测结果。同时，依据监测结果做出准确判断，采取有效紧急处理措施，迅速控制环境污染蔓延。在此基础上提出了化工园区环境应急监测预警体系建设方案。具体包括：开展园区污染源现状调查、应急监测预警方式、监测预警点位布设、监测项目确定、监测时间及频次选取、监测方法筛选、仪器配备、平台建设、质量控制、企业自测申报制度完善，形成了化工园区环境应急监测指南，对于建立化工园区环境应急监测预警体系具有重要意义。

关键词: 化工园区；环境污染；应急监测；案例分析；监测预警体系

中图分类号: X830 文献标志码: A DOI：10.19335/j.cnki.2095-6649.2019.03.021

本文著录格式：王新娟，肖洋，韩伟，等.环境应急监测案例分析及化工园区大气应急监测预警体系建设[J]. 新型工业化，2019，9（3）：8894

Case Analysis of Environmental Emergency Monitoring and Construction of Forewarn-ing System for Atmospheric Emergency Monitoring in

Chemical Industrial Zone

WANG Xin-juan1, XIAO Yang2*, HAN Wei2, WANG Chen3

(1. Zibo Ecological Environment Quality Control Service Center, Zibo, Shandong 255000; 2. Zibo Environmental Monitoring Station,

Zibo, Shandong 255000; 3. College of Environmental Sciences and Engineering,

QiLu University of Technology, Jinan, Shandong 250013)

Abstract: In this paper, a liquefied petroleum gas explosion and fire accident in chemical industrial zone was taken as an exam-ple. The key steps in emergency monitoring process, such as location, sampling, screening of monitoring items and determination of monitoring frequency, which are directly related to monitoring results, were analyzed and the accurate monitoring results were given. At the same time, accurate judgments were made according to the monitoring results; effective emergency measures were taken to quickly control the spread of environmental pollution. On this basis, the construction scheme of environmental emergency monitor-ing and forewarning system in chemical industrial zone was put forward. Specifically, it includes: investigation of pollution sources in zone, emergency monitoring and forewarning system, layout of early warning monitoring, determination of monitoring items, se-lection of monitoring time and frequency, screening of monitoring methods, instrumental equipment, platform construction, quality control and improvement of enterprise self-test declaration system. The guidelines for environmental emergency monitoring of chemical industry zone have been formed, which is of great significance for the establishment of environmental emergency moni-toring and forewarning system in chemical industry zone.

Key words: Chemical industrial zone; Environmental pollution; Emergency monitoring; Case analysis; Forewarning system

基金项目: 山东省重点研发计划（2017GSF17116）；淄博市科技发展计划(2017kj010080、2015kj010071)资助项目

作者简介: 王新娟（1981–），女，博士，高级工程师，主要研究方向：环境科学研究与管理。韩伟（1963–），男，本科，高级工程师，

主要研究方向：环境监测。王琛（1983–），女，博士后，主要研究方向：环境化学。

通讯作者: 肖洋（1982–），男，博士，主要研究方向：环境监测。

第3期 王新娟等：环境应急监测案例分析及化工园区大气应急监测预警体系建设

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Citation: WANG Xin-juan, XIAO Yang, HAN Wei, et al. Case Analysis of Environmental Emergency Monitoring and Con-struction of Forewarning System for Atmospheric Emergency Monitoring in Chemical Industrial Zone [J]. The Journal of New In-dustrialization, 2019, 9(3): 88-94

0 引言

近年来，随着工业化进程的推进，化工园区已成为企业转型升级、绿色发展的重要依托，促进了行业和当地经济的发展。但由于化工园区企业入驻密度大，原辅材料及产品相对集中、种类复杂，导致环境污染事故时有发生[1-3]。

这些环境事故发生突然、情况复杂，给生态环境带来严重危害。如何处置好此类环境事件显得尤为重要。目前对化工园区突发环境应急事件的关注大多集中在预案编制[4-6]、体制机制建设等[7-9]方面，

对其环境应急监测预警能力建设的研究相对较少[10]。

为应对化工园区突发环境应急事件，最大程度地减少其对园区及周边民众的影响和对生态环境的破坏，本文以某化工园区化工厂液化石油气发生爆炸起火事故为例，提出了化工园区环境应急监测预警体系建设方案。

1 化工园区突发环境应急监测案例

某日，化工园区某公司发生液化石油气爆炸起火事故。应急监测人员接到上级下达应急监测任务后，启动应急监测。应急监测人员出动应急监测车及携带相关的监测设备，在第一时间到达事故现场。现场马上制定了污染源排查和应急监测方案，根据当时风速、风向、温度等气象条件、周围环境、监测规范等进行布点、采样、监测。并进行不间断加密监测采样分析，严密监测污染带的动向。 1.1 现场监测点位布设

现场布点关系到所采样品的真实性，是应急监测行动的第一步也是十分关键的一步，它关系到突发污染事件对环境影响的真实状况。本次监测点位布设如下：

（1）根据本事故现场气象条件，风向东北风；气温为25 ℃，分别布设4个环境空气点位：1#爆炸起火点上风向50米处；2#爆炸起火点下风向50米处；3#爆炸起火点下风向100米处；4#事故发生处下风向居住区。

（2）在企业厂区管网事故收集池入口处设置

水质监测点位。

（3）以爆炸点为中心，以放射性同心圆方式设置5个土壤监测点位，将采集的土壤样品带回实验室进行监测。环境空气及水质监测点位示意图如图1所示。

图1 环境空气及水质监测点位示意图

Fig.1 Diagram of monitoring points distribution for

ambient air and water quality

1.2 监测项目确定

利用污染物调查所建立的污染物排放数据库调取该企业最新登记的生产用原辅材料、产品种类、生产工艺、产排污环节、主要污染物排放、特征污染物等信息，结合现场实际情况迅速确定监测项目。本次监测设4个环境空气点位，采用便携式GC-MS测定苯系物；水质监测点位的监测项目为石油类、化学需氧量（COD）、氨氮、pH、苯系物，5个土壤监测点位的检测项目为pH。 1.3 监测频次及时间选取

在污染区范围内对环境空气进行加密监测，起初为每小时一次，污染物浓度衰减后降低监测频次，改为每三小时一次，直至低于大气污染物综合排放标准GB16297-1996中无组织排放监控浓度限值（苯为0.4 mg/m3、甲苯2.4 mg/m3、二甲苯1.2 mg/m3）。废水排到厂区管网事故收集池入口处，水质石油类达到GB8978-1996《污水综合排放标准》最高允许排放浓度三级标准30 mg/L或一级和二级

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标准10 mg/L以下时为止；COD符合三级标准500 mg/L，氨氮符合二级标准50 mg/L为止；水质pH值符合污水综合排放标准，pH值在69为止。水质苯系物达到污水综合排放标准为止：苯0.5 mg/L、甲苯0.5 mg/L、乙苯1.0 mg/L、邻二甲苯1.0 mg/L、容器要妥善处理，修复、检验后再用。

2 化工园区环境应急监测预警体系建

设需求

对二甲苯1.0 mg/L、间二甲苯1.0 mg/L。土壤监测一次。 1.4 监测结果

本次环境突发事故环境空气监测结果、厂区收集池水质监测结果、土壤监测结果分别如表1~3所示。

表1 环境空气监测结果

Table 1 Ambient air monitoring results

监测项目

上风向 下风向 下风向 下风向 排放限值50米

50米

100米

居民区

(mg/m3) 苯 0.007 0.018 0.011 0.008 0.4 甲苯 0.006 0.019 0.009 0.008 2.4 二甲苯 0.007 0.008 0.007

0.007

1.2

表2 水质监测结果

Table 2 Water quality monitoring results

监测内容

石油类 COD 氨氮

PH

苯

甲苯

乙苯监测值(mg/L) 1 50 4 6.5 0.05 0.010.01排放限值(mg/L) 30 500 50 6~9 0.5 0.5

1

表3 土壤监测结果

Table 3 Soil monitoring results

监测项目 监测点1 监测点2 监测点3 监测点4 监测点5标准值pH 7.2 7.1 7.3 7.2 7 6~9

经现场监测表明，所有环境空气监测数据均未

超出大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）中无组织排放监控浓度限值，水质监测点位的石油类、COD、氨氮、pH、苯系物各指标均未超出污水综合排放标准（GB8978-1996）。环境空气、水、土壤均符合国家相关环境标准。 1.5 应急处理

事故发生后，迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制人员出入，切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防护服，不直接接触泄漏物。尽可能切断泄漏源，用工业覆盖层或吸附剂盖住泄漏点附近的下水道等地方，防止气体进入，并合理通风，加速扩散。泄露

尽管现有的环境应急监测体系能对突发环境应急事件做出准确的判断，但不能对其提前预判并进行实时监控，所得监测数据也是靠大量的人力共同协作完成的。化工园区企业数量众多，工艺复杂，原辅材料种类多样，单纯依靠人工检查管理，不仅难以摸清底数，而且存在环境安全隐患死角。此外，由于环境事故事发突然，污染物时空变化大[11]，现场数据缺失，往往造成次生的严重环境污染事件，给抢险应急指挥带来诸多困难，也为事故调查分析和善后工作带来不便。因此，为防范化工园区环境风险和妥善处置突发环境事件，亟需开发新的环境检测手段[12]，建立环境安全应急监测预警系统[13-14]。

3 化工园区大气应急监测预警体系

建设

3.1 开展园区污染源现状调查

根据各地工业结构情况以及目前环境监测现状，摸清区域基本情况，开展污染源现状调查[15]。选取石油、化工、医药企业数量较多，污染物排放总量较大，企业较集中的工业园区开展环境应急监测预警体系建设。摸清园区及企业规划面积及规划范围。对目前在生产的企业进行详细全面调查，调查主要内容为：① 企业基本信息；② 主要产品和原辅材料消耗量；③ 生产工艺原理、流程、关键生产单元、生产工艺流程示意图等；④ 各类污染物产生、治理、排放、综合利用情况；⑤ 企业自行监测污染物排放开展状况。其中，企业基本信息具体包括：企业名称、行业代码、位置、经济规模、主要产品种类和产量、登记注册类型等。主要产品、原辅材料消耗量具体包括：能源（煤、油、电、气等）结构和消耗量，有毒有害原辅材料消耗量等。各类污染物产生、治理、排放、综合利用情况。具体包括：各类污染治理设施数量和规模、运行情况；各类污染物排放、综合利用情况。

第3期 王新娟等：环境应急监测案例分析及化工园区大气应急监测预警体系建设

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3.2 化工园区大气应急监测预警体系制定 3.2.1 应急监测预警方式

园区化和智慧化是化学工业发展趋势。园区大气环境应急监测预警体系包括人工监测与自动监测。人工监测通过实验室分析得出数据并做好记录。自动监测设备直传自动监测数据并记录，同时使用便携式监测设备对污染源排放的大气污染物进行直读监测。自动监测通过信息化、智能化应用，利用物联网、云计算等新一代信息技术，智慧园区建设是提升化工园区管理服务效能、推进区域转型升级的重要战略举措。 3.2.2 监测预警点位布设

园区环境应急监测预警分为调查监测和重点监测两个阶段开展。第一阶段为调查监测，采取人工监测和便携式设备直读监测的方式对工业园区所有排气筒进行监测，同时根据季节和风向不同，在工业园区的上风向设背景点位，在下风向设置工业园区的厂界无组织监测点。第二阶段为重点监测，经过对企业的初步调查及第一阶段的监测后，评价分析数据的合理有效性，确定主要特征污染物的种类，并分析比较各特征污染物对环境空气的贡献大小，分析各排气筒的主要污染物，在对排放量、排放浓度核算的基础上，提出优先控制污染物种类，开展重点监测。

利用气相色谱质谱联用仪对有组织废气排放口第一阶段确定的优先控制污染物进行监测。同时要求企业对重点排放口安装自动监测仪器利用气相色谱-氢火焰离子化检测器（GC-FID）法进行在线监测，项目包括：三苯、非甲烷总烃以及确定的优先控制污染物。

根据季节和风向不同，在工业园区的上风向设背景检测点位，在下风向设置工业园区的厂界无组织监测点或利用苏码罐远程采样系统等继续开展监测。根据调查监测阶段的人工监测数据，有选择性地针对重点无组织排放厂界、周边敏感点建立在线监测站点，运用GC-MS进行挥发性有机物在线监测。

3.2.3 监测项目确定

第一阶段的调查监测中，环境空气监测项目物种范围包括：PAMS、TO15及13种醛、酮类物质。

监测项目包括非甲烷总烃，以及烷烃、烯烃、芳香烃、含氧挥发性有机物、卤代烃等共117种物质。

第一阶段调查监测中，固定污染源废气采用气袋法或吸附管法采样，利用气相色谱质谱法和液相色谱法测定挥发性有机物及13种醛、酮类化合物。固定污染源废气挥发性有机物测定范围包括：PAMS、TO15、13种醛酮类、全面扫描特征污染物。其中，全面扫描特征污染物是指利用气相色谱-质谱仪器对废气中的烷烃、烯烃、卤代烃、芳香烃、含氧挥发性有机物等各类挥发性有机物进行FullScan全扫描模式分析，确定废气中的特征污染物。

第二阶段的重点监测中，对第一阶段调查监测中确定的优先控制污染物开展监测。 3.2.4 监测时间及频次

第一阶段开展常规监测。环境空气监测依据《大气污染物无组织排放监测技术导则》（HJ/T 55-2000）[16]的要求，在园区厂界上风向布设一个参照点位，厂界下风向布设3个监控点位，频次为每月一次，每次监测一天，罐采样方式的采样时间为当天九点到次日九点，昼夜各一次；采样管采样方式的时间为9:00~12:00，采样频次为每天一次。罐采样方式主要采集PAMS、TO15及13种醛、酮类物质；采样管采样方式主要采集13种醛、酮类物质。

第一阶段常规监测中，固定污染源废气监测按照《固定污染源废气监测技术规范》(HJ/T 397-2007)[17]要求，

在化工园区企业废气主要排口分别布设监测点，采样位置按照GB/T 16157-1996[18]等技术规范设置。监测频次为每月一次，每次监测一天，上、下午各两次，获取监测污染因子的排放浓度及排放量数据。自动监测仪器全年运行，每小时采集一组监测数据。

第二阶段开展重点监测。环境空气监测频次为每周一次，每次监测一天，昼夜各一次。重点固定污染源废气监测频次为每周一次，每次监测一天，上、下午各两次。自动监测仪器全年运行，做好自动站点数据审核及上传工作。 3.2.5 监测方法选择

手工采样及检测方法优先采用国家及省市发布的标准方法，特殊的特征污染物检测也可采用经过验证的特定方法进行。环境空气监测分析采用

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《环境空气挥发性有机物的测定罐采样气相色谱-质谱法》（HJ759-2015）[19]和《环境空气醛、酮类化合物的测定高效液相色谱法》（HJ683-2014）[20]来测定空气中的PAMS、TO15及醛、酮类化合物。

环境管理应急预警监控方案，建设园区管理中心数据库并整合突发环境事件应急数据资源，涉及环境应急现场信息采集、传输、分析等全过程，快速确立污染物扩散范围并能可视化分析，快速调度应急固定污染源废气监测采用《固定污染源废气挥发性有机物的测定 固相吸附-热脱附／气相色谱-质谱法》（HJ 734-2014）[21]和《固定污染源废气挥发性有机物的采样 气袋法》（HJ 732-2014）[22]，并参考《空气醛、酮类化合物的测定高效液相色谱法》（HJ 683-2014）[20]进行固定污染源废气醛、酮类化合物的测定。固定污染源废气采样中使用烟气预处理器对烟气进行预处理，先将烟气加热到120℃，后骤冷到5℃，对烟气进行加热除湿后降温，便于有机物吸附。

自动监测方法采用GC-FID或GC-MS法等。根据人工监测结果，布设废气污染源挥发性有机物自动监测站点和园区环境空气质量监测站点：

（1）废气污染源挥发性有机物自动监测站点、厂界自动监测站点由企业按照技术规范完成安装，并与预警监控平台联网。

（2）环境空气质量监测站点监测包括非甲烷总烃及除甲醛外的116种挥发性有机物。利用GIS、GPS、移动通讯等技术，通过化工园区环境监控预警及应急指挥平台实现对化工园区风险源动态管理、监控预警、应急指挥等子系统，强化对风险源的日常监管预警。 3.3 仪器配备

调查监测阶段，在开展环境空气及污染源监测的同时，需不定期对周边厂界、敏感点、园区主要道路开展巡检，进一步丰富数据资料，筛选园区特征污染物，明确园区监测重要敏感点，需配备便携式仪器进行监测。

对于厂界、含企业周边浓度高点、公众敏感点，建立定点不定时远程遥控采样体系。企业泄露或有公众投诉时，立即启动应急体系，远程开启苏码罐采样系统，及时捕捉泄漏气体，通过便携式仪器或带回实验室分析，查明污染来源。 3.4 平台建设

通过调查监测阶段积累的数据，在原先化工园区应急预警体系建设的基础上，逐步完善化工园区

救援力量和物资，制订应急救援措施，从源头上进行实时自动预防和预警，增强发现环境安全隐患的能力，降低事故的发生率和危害性。全面提高对突发环境事件的应急工作效率，实现快速、高效、准确的突发环境事件应急指挥决策。

加强化工园区环保规范化管理，加强环境监测监控能力，建设覆盖整个园区的环境综合管理及应急预警监控平台，建立园区及车载环境管理应急预警平台。平台为园区管理提供短信、邮件等实时监控、异常告警通知、历史数据查询、报表图表统计分析等功能发生超标、偷排、漏排、数据造假等行为时，发出短信、邮件等预警信息，并及时通知环境监管部门。同时结合GIS地图实时显示园区各站点信息和监测数据，并对不同区域、不同功能点位、不同时间段的环境空气质量进行统计和对比，摸清 污染变化规律，定位污染最严重的区域和时间段，为环境执法和决策提供依据。 3.5 质量控制

对于手工监测部分，按照环保部《关于加强固定源废气挥发性有机物监测工作的通知》中固定污染源废气挥发性有机物监测技术规定（试行）、《环境监测质量管理规定》（环发[2006]114号）等有关规范要求釆集、保存、运输、分析监测样品。现场釆样时，采样前对苏玛罐和采样管等采样器材进行性能确认，采样时及时填写釆样记录表、污染源和监测点位示意图等原始监测记录。严格按照环境监测质量管理有关规范对监测数据执行三级审核制度，确保监测数据的真实性、准确性。

对于自动监测部分，严格按照作业指导书和操作流程开展自动监测设备的运行、维护和校准，采用可溯源的标准样品进行准确性和精密性的确认，确保监测数据的准确性、可溯源性。 3.6 企业自测申报制度完善

通过调查监测阶段数据分析，筛选企业特征污染物。有特征污染物的排气筒需监测：特征污染物、非甲烷总烃及排放量；无特征污染物的排气筒需监

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测：非甲烷总烃及排放量。建立企业自测申报制度，企业定期上报数据，监控部门开展有效性审核。

4 结语

通过对某化工园区化工厂液化石油气发生爆炸起火事故的分析表明，尽管现有环境应急监测体系能对突发环境应急事件做出准确的判断，但不能进行实时监控及提前预判，所得监测数据是靠大量人力协作完成。通过建立化工园区环境应急监测预警体系，可实时监控化工园区污染物排放状况，提前预判环境突发事件隐患态势，即便发生环境突发事故，也能在第一时间通知应急人员能提供实时动态的现场监测数据，以最少的人力物力完成应急检测任务。本文所构建的化工园区环境应急监测预警体系方案，对于建立化工园区环境应急监测预警体系具有重要意义。

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-热脱附/气相色谱-质谱法: HJ 734-2014 [S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2014.

Ministry of Environmental Protection of the People's Republic of China. Stationary source emission-determination of volatile organic compounds - sorbent adsorption and thermal desorption gas chromatography mass spectrometry method: HJ734-2014[S]. Beijing: China Environmental Science Press, 2014.

[22] 环境保护部. 固定污染源废气挥发性有机物的采样气袋法:

HJ 732-2014[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2014.

Ministry of Environmental Protection of the People's Republic of China. Emission from stationary-sampling of volatile organic compounds-bags method: HJ732-2014[S]. Beijing: China En-vironmental Science Press, 2014.