挥发性有机物(VOCs)是PM2.5和臭氧(O3)的关键前体物。PM2.5的组成中,有机物、硫酸盐和硝酸盐占据较大比例,而二次有机气溶胶(SOA)对PM2.5的贡献率高达70%以上 。VOCs对大气臭氧污染水平的影响显著,国家高度重视VOCs污染防治工作,并制定了相关标准和规划,如《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)、《重点区域大气污染防治十二五规划》和《大气污染防治行动计划》。这些政策强调控制VOCs和氨(NH3)的排放,以改善空气质量。
化工园区的污染复杂多样,包括无机类刺激性气体、有毒有害挥发性有机物和恶臭气体 。化工园区常见的产业类型包括石油化工、精细化工和生物化工,污染物种类繁多,具有毒性强、腐蚀性大和爆炸性等特点。此外,化工园区的单位面积排放强度高、无组织排放比例大、污染物易于转化且排放时间不规律,增加了污染管控的难度。
随着科技的进步,在线智慧化监测技术逐步应用于化工园区环境管理中。相比传统的离线采样分析,在线监测技术能够提供更高的时空分辨率和更广的空间覆盖范围,且操作灵活、人力成本相对较低 。通过在线监测网络,化工园区可以实现环境影响、预警监测和投诉处理的实时监控,提高了管理效率和应急响应能力。
化工园区污染复杂
- 化工园区主要产业类型:石油化工、精细化工、生物化工等。污染物特点:种类多、有毒有害、腐蚀性强、爆炸极限范围广。
无机类刺激性气体: 无机酸类
SO2、H2S、NH3/NO2/NO/NOX、CO、O3、HCL、CL2、HF等;
有毒有害挥发性有机物:苯系物、氯代烃、烷烃、烯烃、氯苯类…
氯乙烯,丙烯腈,丙烷,异戊二烯;二氯甲烷,1,2-二氯乙烷,乙烯,丙稀等;正丁烷,异丁烷,1-丁烯,顺-2-丁烯,反-2-丁烯,1,3-丁二烯,正戊烷,异戊烷,1-戊烯,顺-2-戊烯,反-2-戊烯,己烯。苯,甲苯,乙苯,间对-二甲苯,邻-二甲苯,苯乙烯,1,3,5-三甲苯,……
恶臭气体: 含硫、含氮物质…
加工工艺中生成的甲硫醇,乙硫醇,二甲基二硫醚,二硫化碳等
园区特征污染物监控技术
1. 监测技术的发展历程
化工园区在线监测技术的发展经历了从颗粒物监测起步到集成多种技术的过程。2005年,上海化工区建设了8个监测站,以颗粒物监测为主。随后,逐步引入色谱、光学和传感器技术,形成了集成多种技术的监测网。近年来,监测技术研究和应用逐步深入,建立了污染物复杂性评价体系和溯源方法,提高了监测质量和数据应用效果 。
2. 各类监测技术的优缺点
不同监测技术在化工园区环境监控中各具优势:
- 传感器技术:分析速度快、实时响应,检测成本低,适用于应急监测和VOCs含量粗略估计。
- 光谱技术:原位无损分析、响应速度快,适用于苯系物和少数低分子量VOCs 。
- 色谱技术:灵敏度高,可分辨大多数VOCs,适用于烷烃、烯烃和芳香烃的监测 。
- 质谱技术:响应快速、检测限低,不需要样品预浓缩,适用于多种VOCs的检测 。
- 色质联用技术:定性全面、定量准确,适用于多种VOCs的监测 。
通过集成不同技术,化工园区可以实现对多种污染物的全面监控,提高监测精度和数据可靠性。
预警与溯源技术及应用
1. 污染报警机制
上海市化工园区建立了空气特征污染超标报警分级方案,根据污染因子、小时浓度、24小时累积超标时间和自动站数量等因素,进行污染分级报警。污染报警级别分为一级(重度)、二级(中度)和三级(轻度),并相应启动应急应对机制、开展现场执法检查和数据质量保证 。
2. 溯源技术应用
化工园区通过建立VOCs36因子评价体系和大气扩散原理溯源模式,实现了对污染源的精准溯源。例如,乙烯高值溯源案例中,通过气象条件和排放源信息,结合移动监测车GC-FID方法,对可能污染源进行驻点监测,最终锁定了主要污染来源 。类似的案例还有硫化氢静风+反吹污染案例,通过模型模拟和现场监测,确定了污染物的扩散路径和主要来源 。
展望
1. 智慧化监控技术质控质保体系
为提升化工园区环境管理水平,应建立统一的量值溯源和比对技术体系、质量控制技术规范要求和数据审核规范要求,推动监测仪器设备、采样系统和辅助设施的规范化。同时,智能化是未来发展的方向,通过智能化的运维工作、质控质保工作和数据质量监控,实现监测网络的完善和技术集成的深化 。
2. 新技术的应用前景
未来,化工园区将进一步完善网格化传感器精细化监测网、光学监测网和无人机高空监测网,结合光化学反应产物监测和遥测监测体系,实现更全面的环境监控。此外,快速感知技术的应用将提升园区预警溯源成效,如水质紫外多光谱全光谱法和大气红外遥测与成像技术 。
结尾
化工园区环境智能感知技术的提升及其高效应用,对改善空气质量、保障人类健康具有重要意义。通过集成多种监测技术、建立完善的预警和溯源体系,化工园区可以实现污染物的精准监控和管理,提高环境管理水平和应急响应能力。未来,随着智能化、规范化和技术集成的进一步发展,化工园区环境监控将更加高效和精准,为可持续发展提供坚实保障 。
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