第二节 危险化学品污染防治内容、研究现状和发展前景
危险化学品废物包括：①未经使用而被所有人抛弃或者放弃的危险化学品；②淘汰、伪劣、过期、失效的危险化学品；③有关部门依法收缴以及接收的公众上交的危险化学品。危险化学品废物属于危险废物，被列入《国家危险废物名录》。危险化学品废物的常用处理方法与危险废物相同，主要有安全土地填埋法、焚烧法、化学法和生物法。
安全土地填埋法是一种改进的卫生填埋方法，安全土地填埋对场地的建造技术要求更为严格，如衬里的渗透系数要小于10-8cm/s，浸出液要加以收集和处理，地面径流要加以控制，还要考虑对产生的气体的控制和处理等。
焚烧法是高温分解和深度氧化的综合过程。通过焚烧可以使可燃性的危险化学品废物氧化分解，达到减少容积、去除毒性、回收能量及副产品的目的。危险化学品废物的焚烧设备必须适应性强，操作弹性大，并有在一定程度上自动调节操作参数的能力。一般来说，有机危险化学品废物最好采用焚烧法处理。而对于某些特殊的有机危险化学品废物，只适合用焚烧法处理，如石化工业生产中某些含毒性中间副产物等。
化学法是一种利用危险化学品废物的化学性质，通过酸碱中和、氧化还原以及沉淀等方式，将有害物质转化为无害的最终产物。
许多危险化学品废物是可以通过生物降解来解除毒性的，解除毒性后的废物可以被土壤和水体接受。生物法主要有活性污泥法、气化池法、氧化塘法等。
一、我国危险化学品的分类判断依据
《联合国关于危险货物运输的建议书规章范本》（TDG）和《全球化学品统一分类和标签制度》（GHS）是目前国际上最常用的危险品分类依据。
TDG是联合国根据技术发展情况，新物质和新材料的出现，现代运输系统的要求，特别是确保人身、财产和环境安全的需要编写的，主要侧重于货物运输的管理。其目的是提出一个关于各项规定的基本制度，使各国和国际上的管理各种运输方式的规章在这个制度范围内以统一的形式加以发展。同时希望各国政府、政府间机构和其他国际组织，在修订或制定其负责任的规章时，遵守本建议书的原则，从而有助于这类规章在世界范围内的统一[8]。它将危险货物分为9大类，其主要内容包括了分类原则和类别的定义、主要危险货物一览表、一般包装要求、试验程序和运输单据等。
GHS是由联合国于1992年正式推出，旨在统一各种现行制度，建立一套单一的、全球统一的处理化学品分类、标签和安全数据单的制度，减少化学品对人类健康与环境的危害，主要关注化学品整个生命周期（包括生产、储藏、隔离、搬运、运输、应用以及废弃）。它包括了按其健康、环境和物理危险对物质和混合物进行分类的统一标准和统一危险公示要素的要求[9]。
我国危险化学品的分类判断依据是《危险化学品目录（2015版）》，它是国家安全生产监督管理总局等十部委根据国务院令第591号《危险化学品安全管理条例》规定制定的，基本采用GHS关于危险化学品的分类体系[10]，依据化学品分类和标签系列国家标准（GB 30000.X—2013），从化学品28项95个危险类别中，选取了其中危险性较大的81个类别作为危险化学品的确定原则[1]，内容主要包括2828项条目。
二、应急监测仪器和方法
在危险化学品事故处置中，确定泄漏的危险化学品种类和浓度分布是首要的任务。只有确定了泄漏的是何种危险化学品及其在空间的分布，才能进行科学的决策，才能采取有针对性的人员防护措施、防火防爆措施、堵漏措施和后期的洗消方法，科学地进行处置。
应急监测就是使用监测仪器对危险化学品事故现场泄漏的危险化学品进行检测，确定泄漏物质的种类，测量泄漏物质的浓度，同时实时检测泄漏物质浓度的变化。所以在危险化学品事故处置过程中，应急监测是其中的关键环节。
目前对有毒有害气体环境污染的应急监测主要采用现场单点采样式，如气相色谱法、电化学检测法和红外光谱法等。但其现场采样式的测量方法应用在有害气体泄漏事故中，难以保证使用人员的人身安全。
应急监测仪器和方法的发展趋势将是检测范围更广、检测精度更高和检测设备便携化以及检测中的安全性更高[11]。检测范围广，要求同一种监测仪器能够同时对多种危险化学品进行检测；检测精度高，要求监测仪器灵敏，能够检测出泄漏的微量危险化学品；便携化，则要求监测仪器便于携带；安全性，则要求在事故现场进行检测时不会对人员产生伤害，例如，在事故发生源头，由于危险化学品浓度高、危害性大，工作人员不宜到现场采样和测定，可以借助机器人或无人机携带便携式监测仪进行自动采样和监测[12]，长光程吸收光谱法以其大范围、多组分、高灵敏度连续在线的遥测方式成为环境污染应急检测的理想手段[13]。
另外，目前环保系统化工大气污染监测主要以定时定点的地面手工监测为主，鉴于化工大气污染排放隐蔽性、污染事故突发性的特点，传统地面监测手段很难满足环保部门的应急需求。当今，众多环保部门已将遥感技术作为区域大气环境污染监测的主要手段。作为继航空、航天遥感后的第3代遥感技术的无人机遥感技术，具有立体监测、响应速度快、监测范围广、地形干扰小等优点，是今后进行大气突发事件污染源识别和浓度监测的重要发展方向之一。国外开展了环境地图建模、任务分配和路径规划的多无人机协同监测大气污染物的研究。国内相关研究还处于起步阶段，主要进行臭氧、粒子浓度、温度、湿度、NO2和压力等指标的监测研究，而无人机监测在危险化学品事故现场应急监测中的实际应用还处于探索阶段。
无人机平台的污染气体监测系统，凭借其高分辨率、灵活机动、响应速度快、客观准确、不受地形地貌等区域环境影响等优势和特点，有望成为危险化学品事故现场污染气体应急监测的有效手段[14]。随着无人机遥感技术的不断成熟，能为环境保护工作提供完善的技术支撑，在污染气体应急监测领域将会有更加广泛的应用前景。
三、应急监测方案的优化
应急监测方案的优化，主要包括应急监测网络的精确设计、监测布点和监测频率的优化[15]，而事故后的污染源快速追踪，则是制定应急监测方案的第一步。
1．污染源的快速追踪
在突发性危险化学品污染事故的应急决策过程中，必须快速追踪泄漏源，准确预测事故影响范围和影响程度，以制定健全的应急监测方案，使得后续的应急处理能高效地进行。源追踪定位就是寻找源头位置，一般研究对象是化学源、水体污染源或者气体源。
在危险化学品事故发生之后，一定要优先找到事故源头。如危险化学品泄漏事故发生后，首要任务是找到哪里发生了泄漏，然后对泄漏的源头进行应急处理。如果是生产装置出现了泄漏，应该立即停止相关的生产，切断上下游的各个阀门，停止所有的作业流程，以防止泄漏的蔓延。如果是运输中发生泄漏，则应该将泄漏段单端隔离开，停止继续对泄漏段进行输送。对于泄漏处进行简单的堵漏，抑制整体泄漏的继续发生，为后续的处置措施提供坚实的基础[16]。
近年来国内外在这方面做了大量研究，包括基于原理的模型推导，利用传感阵列检测值进行概率反演，仿生嗅觉算法结合移动检测进行主动搜索等。国外对于源定位方法的研究起步较早，大多结合移动检测技术，应用于气味源搜寻和海洋探测[17]。
目前跟踪或预测危险化学品泄漏源位置的方法，绝大多数为基于流体动力学和数据分析方法（如数据模式识别与统计技术）的逆矢量跟踪方法。逆矢量跟踪方法，需要移动传感器或密集布置传感器网格才能够监测区域内的物质分布，对于一些狭小的有限空间，或包含一些使浓度梯度迅速变化的特殊地形的区域，传感器则可能无法沿跟踪矢量移动，因而无法应用逆矢量跟踪方法[18]。
将人工神经网络和随机森林等机器学习模型应用于危险化学品泄漏源的快速追踪，是目前的研究热点，也是今后的发展趋势。将有限数量的传感器安装在距离事故发生源较远的位置，结合基于机器学习算法的泄漏源预测模型，建立污染气体泄漏源的快速追踪系统，既可降低现场密集布置传感器网格的危险性和高成本，又可避免安装单独的可移动传感器的成本和难度，大大缩短移动传感器跟踪泄漏源所需的时间[18]。移动水质监测平台还具备良好的人机交互功能和操控性，以移动水质监测平台为工具，结合污染源追踪定位算法和移动水质监测船运动路径规划算法，可实现河道污染源源头位置定位[17]。
2．应急监测网络的优化
应急监测为应急响应过程开展科学高效的污染处置提供坚实的数据信息基础，是整个处置流程的前提条件。在河流突发污染发生后，如何在有限的人力物力条件下，快速准确又全面地监测污染团在水体中的实际分布情况及追踪污染团输移规律是应急监测需要面对的关键科学问题。目前，欧美发达国家和地区都已经制定了比较详细的组织性的应急监测预案，我国针对突发污染的应急监测，也制定了环境保护标准《突发环境事件应急监测技术规范》（HJ589—2010）。然而，具体的应急监测网络如何设计没有说明，通常情况下，应急监测点的选择基本上取决于相关工作人员的经验，他们往往凭经验在常规水质监测点之间增加监测点，由此制定的应急监测网络缺乏科学性[19]。
目前针对空气污染物日常监测网络的布局优化研究较多，比较成熟的有多目标优化模型、模糊聚类分析、插值布局技术、模型模拟、相关分析等，其监测范围仅限于城市或工业园区。
不同于日常监测，突发危险化学品大气污染应急监测一般在较小规模和较短时间内进行，应急监测布局必须考虑影响大气污染特征的几个具体因素，如气象（风速和风向）和地形特征，应急监测布局尽可能要求做到布点少且能准确监测到所有敏感点，以节省用于应急监测的资源[20]。
将信息理论和污染物迁移模型应用于应急监测网络的设计，是今后的发展趋势。污染物在河流中的水文水质过程可以认为是河流水质非线性系统的演化过程，而监测过程可看成该非线性系统的信息采集过程。信息熵概念在工程领域已得到广泛而成功的应用，从信息论角度开展河流水质系统分析及污染传输规律的研究是可行的，利用水体中污染物分布信息的变化能够定量地优化监测网络[15]。
四、应急处理技术方案的优化
当发生涉及危险化学品的爆炸、火灾、泄漏等事故时，往往会造成环境污染，形成突发环境污染事件。针对危险化学品突发环境污染事故制定完善、科学的应急处理技术预案，可以缩小环境污染影响范围，减轻环境污染影响程度。
应急处理技术预案的编制，应该综合考虑整个应急处置过程，内容涵盖相似性历史案例筛选、应急处置技术筛选和应急处置材料筛选三部分[21]。
1．相似性历史案例筛选
相似性历史案例筛选包括事故案例库的建立和案例推理。
（1）事故案例库的建立 国外对化学品事故案例库的研究起步较早，数据库中事故数量多，涵盖范围广，事故信息全面、准确[5]。早在1984年，欧洲重大事故危害管理局（MAHB）就开发了欧洲重大事故通报系统（MARS），用于收集成员国发生的事故信息；英国于1985年开发创建了重大危害事故数据库（MHIDAS），主要对化学品在生产、运输和储存过程中所发生的事故信息进行收集；美国于1995年由化学工程师协会过程安全中心（CCPS）研究开发了美国过程安全事故库（PSID），用于收集CCPS的会员单位发生的安全事故；日本于2002年研发了化学品事故数据库相关信息系统（RISCAD），该数据库主要是对日本本国内发生的化学品事故进行收录，包括火灾、爆炸和泄漏事故。
我国对化学品事故的收集分析的意识启蒙较晚，现有的化学品事故数据库主要有由国家安全生产监督管理总局开发创建的事故查询系统、由中国化学品安全协会开发的化学品事故案例系统以及由化学品登记中心创建的化学品事故系统。
与国外化学品事故数据库相比，我国事故库中事故信息尚不够完整，事故信息往往只包含事故发生时间、地点、化学品、伤亡情况等，而对事故的关键信息却没有涉及，对事故的环境污染状况、事故的处理处置技术、应急物质等相关数据的建设还相对落后[5]。此外，数据库结构简单，事故信息的数量和质量以及信息的获取等都无法满足现有研究的需要。
（2）案例推理 案例推理就是将目标案例与源案例进行检索匹配，具体的步骤[22]是：①目标案例产生，即一个待解决的新问题出现；②案例检索，即利用目标案例的描述信息在案例库进行检索，得到与目标案例相似的源案例，并获得其解决方案；③案例修正，即对失败的解决方案进行调整，以获得一个能保存的成功案例；④案例保存与学习，即保存目标案例及其较完整的解决方案，若源案例未能给出合适的解决方案，则通过案例修正并保存可以获得一个新的源案例以供学习。
案例推理的理论研究已经涉及了每个步骤，并且在多个领域也有了适应性调整后的创新研究，如在案例检索中，将区间值梯形模糊的逼近理想解的排序方法（TOPSIS）和改进的基于Hamming的有序加权聚集（HOWA）运算应用于相似性历史案例的筛选，强调持类似观点的大多数专家的重要性，减小个别持不同意见专家对筛选结果的影响[23]。但是在突发事件案例的推理机制、推理规则以及如何解决突发事件案例的相似度计算等问题上仍有较大研究空间。
2．应急处置技术筛选
应急处置技术筛选包括应急处理处置技术开发与优化和应急技术方案的评估与筛选。
进入环境中的危险化学品大部分具有难降解、易扩散及危害大等特点，所以现阶段化学品污染处理处置技术研究也主要集中在物理方法与化学方法方面，生物方法在近些年也有了一些可喜的研究成果。物理方法主要集中在吸附法去除污染物的研究方面[24]。我国对危险化学品突发环境污染事故应急处理处置技术尚处于起步阶段，现主要是对某一单一物质或某类危险化学品所造成的环境污染事故的应急处理处置技术进行了较为深入的研究，但危险化学品事故发生突然、形式多变，对其应急技术方案的系统性方面的研究还较为缺乏，使得面对突发污染事故时极为被动[24]。
（1）应急处理处置技术开发与优化 危险化学品事故一旦发生，就会产生大量的高浓度危险化学品废物，这些废物必须在短时间内处理达标，以免造成二次污染。目前我国危险化学品突发环境污染事故应急废物处理处置存在以下问题[25]：
①处理处置能力有待提高 危险化学品突发环境污染事故应急废物一般具有危险废物特性，需要专业的人员、专门的技术及设备方能保证应急废物得到安全妥善的处理。就我国当前情况而言，综合型危险废物处置单位是从事应急废物处置工作的最佳选择。但当发生重特大突发环境事件时，短时间内产生的大量应急废物远超出处置单位的处理能力。
②现有技术适用性存在不足 目前我国综合型危险废物处置单位处理的废物主要是工业危险废物，处理方法主要为焚烧法、物化法、固化稳定化法及安全填埋法等[26-43]，这些方法技术成熟，能够有效完成工业危险废物的无害化处理处置，但突发环境事件应急废物的性质可能更加复杂，现有设备或处理工艺往往难以应对，若不进行设备改造或开发新型处理工艺，便难以充分发挥设备的处理处置能力，难以快速完成应急废物处置工作。
③处理处置过程长，产生二次污染风险的时间长、环节多 应急废物处置可能受废物收集能力、运输能力、处理能力等多种因素影响而导致工作过程长，进而从时间上增大了产生二次污染的风险。此外，应急废物处置工作涉及废物的收集、运输、装卸、暂存、处理处置及最终排放等多个环节，若有不慎，也会造成二次污染。
针对以上问题，今后应该加强危险化学品废物处理处置技术的研发，提高应急废物处置效率。综合型应急废物处置单位可通过与环保主管部门合作对当地重点风险企业进行统计分析，对历年突发环境事故信息进行分析总结，建立区域重点风险企业信息库、突发环境事件应急技术库，并对当地典型突发环境事件或潜在重大事故风险源加强技术及物资储备；通过与科研单位合作不断加强技术研发能力，对难以处置的特殊应急废物开展研究，开发适宜的处理技术工艺及处置设备，从而提高应急废物处置效率。
（2）应急技术方案的评估与筛选 开展应急处置前，从污染源控制、污染团限制扩散以及事后处置等多方面考虑选择最适宜的应急处置技术或技术组合至关重要。然而应急处置技术筛选研究却刚刚起步，近几年中出现了为数不多的文献报道。国内外常用的技术评估与筛选的方法有：数据包络分析法、数理统计法、专家评估法、灰色关联分析法、模糊综合评价法、层次分析法等[24]。然而，目前仅有的这些方法，在确定指标权重时主观性较强，导致结果不确定性较大[26]。同时，现有筛选方法均未与历史案例库相结合，只是单纯从技术库出发，尚未形成较为完整的筛选和评价方法体系[44]。
3．应急处置材料筛选
目前，常用环境污染应急处置技术有吸附、混凝、氧化、中和、化学沉淀、离子交换、调水稀释、筑坝拦截等。大多数情况下，会将两种或两种以上技术一起配合使用。对于各种应急处置技术来说，基本上需要用到各种各样应急处置材料。以吸附技术为例，吸附材料中的活性炭包括煤质炭、木质炭、椰壳炭和果壳炭等。当污染事件突然发生时，确定应急处置需要的技术后，需要根据现场情况，进一步确认适宜的处置材料。例如，在环境污染应急处置技术筛选过程中，当确定应急处置技术为“活性炭吸附”时，活性炭有多种，具体用什么样的活性炭，通常是靠决策者主观经验进行选择，没有相应的材料工况库和筛选模型方法[44]。目前该方向的研究尚未见文献报道，是环境污染应急处置值得深入研究的课题。