西江流域肇慶段水環(huán)境污染應(yīng)急管理體系構(gòu)建

劉思曼 王丹彤 楊曉玲 謝春生

（1 肇慶學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院 廣東肇慶 526061 2 肇慶市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站 廣東肇慶 526040 3 廣東思創(chuàng)環(huán)境工程有限公司 廣東廣州 510200）

引言

近年來(lái)頻發(fā)的突發(fā)性環(huán)境污染事故，不僅對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染和破壞，而且給人民和國(guó)家財(cái)產(chǎn)造成了重大損失[1]。如2012 年5 月三友化工違法向渤海灣排放污水，致使周邊海域成為一片死海[2]；2013 年11 月山東青島的輸油管道發(fā)生可怕的爆炸事件，大量原油覆蓋膠州灣海面[3]；2014 年7 月汽車追尾事故使苯乙烯泄露，污染居民飲用水[4]。在各種突發(fā)性污染事故中，大多數(shù)都是水污染事故[5]。美國(guó)在溢油事件的實(shí)踐中應(yīng)急效果顯著，針對(duì)溢油預(yù)警、控制和應(yīng)對(duì)措施方面構(gòu)建了一套確切可行的突發(fā)性水污染事故應(yīng)急處理機(jī)制[6，7]；歐盟以流域?yàn)閱卧M(jìn)行整體規(guī)劃和管理，建立的突發(fā)性水環(huán)境污染應(yīng)急管理體系，確保了各成員國(guó)之間的規(guī)劃與實(shí)施相互協(xié)調(diào)而不沖突[8]。相比于國(guó)外，我國(guó)環(huán)境應(yīng)急事故調(diào)查中心成立時(shí)間較晚，應(yīng)急監(jiān)測(cè)設(shè)備也比較落后，大多數(shù)監(jiān)測(cè)單位主要使用的應(yīng)急監(jiān)測(cè)儀器為實(shí)驗(yàn)室儀器、檢測(cè)管等，突發(fā)性水環(huán)境污染應(yīng)急管理體系也尚不完善[9]。

西江是珠江流域的主干流，同時(shí)也是粵港澳地區(qū)肇慶、佛山和廣州等地市的主要供水水源之一；同時(shí)西江流域也是沿岸眾多工業(yè)廢水、生活污水的主要容納水體。近年來(lái)，西江干流肇慶段的環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)事件呈不斷增多的趨勢(shì)，對(duì)流域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定及人民生活用水安全造成了較強(qiáng)的威脅。針對(duì)該情況必須采取更有利的措施來(lái)確保水質(zhì)的安全并實(shí)現(xiàn)預(yù)防、控制、減少損失的目的，以便加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)、預(yù)警和應(yīng)急系統(tǒng)的完善。目前，對(duì)西江流域管理體系的研究主要集中在水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建、監(jiān)控預(yù)警與應(yīng)急系統(tǒng)的構(gòu)建等方面，而關(guān)于系統(tǒng)性的構(gòu)建突發(fā)性水環(huán)境污染應(yīng)急體系的報(bào)道卻并不多見，因此，建立系統(tǒng)、全面和有效西江流域肇慶段突發(fā)性水環(huán)境污染應(yīng)急體系勢(shì)在必行。

1 西江流域肇慶段基本情況及水質(zhì)現(xiàn)狀

1.1 流域自然概況

西江是珠江的主流，發(fā)源于云南省曲靖市烏蒙山余脈馬雄山東麓，自西向東流經(jīng)滇、黔、桂、粵4 ?。▍^(qū)）[10]，全長(zhǎng)2214 km，集水面積約353120 km2。上游南盤江至梧州會(huì)桂江后始稱西江，此后流入廣東省肇慶封開縣，向東流經(jīng)肇慶至佛山三水的思賢滘與北江相通后進(jìn)入珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)，是珠江水系中最長(zhǎng)的河流，是中國(guó)第四大河流。西江流域肇慶段是聯(lián)接?xùn)|、西部地區(qū)的“黃金水道”，是我國(guó)水運(yùn)建設(shè)重點(diǎn)“兩橫一縱兩網(wǎng)”主通道中的“一橫”[11]。

1.2 流域監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

建設(shè)水質(zhì)自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)肇慶段西江水質(zhì)質(zhì)量狀況進(jìn)行監(jiān)控，在西江干流上設(shè)置入境斷面、控制斷面、預(yù)警斷面等斷面，以便達(dá)到對(duì)水質(zhì)遠(yuǎn)程監(jiān)控和連續(xù)監(jiān)測(cè)的目的，實(shí)時(shí)掌握水質(zhì)狀況，及時(shí)應(yīng)對(duì)處理，為水質(zhì)安全預(yù)警和水污染事故應(yīng)急提供技術(shù)支撐。監(jiān)測(cè)西江干流肇慶段設(shè)置11 個(gè)斷面包括封開縣的封開城上、封開城下、古封斷面；德慶縣的六都水廠上游、都騎斷面；高要區(qū)的三榕峽、富灣水廠斷面；端州區(qū)的獅山、黃崗、后瀝斷面和鼎湖區(qū)的永安斷面。

1.3 流域水質(zhì)現(xiàn)狀

根據(jù)肇慶市生態(tài)環(huán)境局網(wǎng)站公布的環(huán)境質(zhì)量年報(bào)，2018 年肇慶市水環(huán)境狀況公布如下：2018 年，肇慶全市主要江河水環(huán)境質(zhì)量繼續(xù)保持優(yōu)良水平，西江、北江、綏江、賀江等大江大河省考以上斷面水質(zhì)優(yōu)良率為91.7%。全市11 個(gè)縣級(jí)及以上集中式飲用水源地水質(zhì)均達(dá)到Ⅲ類飲用水源地水質(zhì)類別要求，達(dá)標(biāo)率100%；星湖的中心湖、波海湖、里湖、仙女湖水質(zhì)均達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。

2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)、預(yù)警及應(yīng)急體系構(gòu)建

水環(huán)境水質(zhì)監(jiān)控、預(yù)警及應(yīng)急體系是由水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、流域環(huán)境應(yīng)急輔助決策支持系統(tǒng)、突發(fā)性污染事故應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)組成的綜合體系。其中水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)斷面的設(shè)置及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇、流域原水水質(zhì)分析和評(píng)估以及水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的建設(shè)；流域環(huán)境應(yīng)急輔助決策支持系統(tǒng)是對(duì)水源水質(zhì)預(yù)警技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化、建立水質(zhì)安全警情報(bào)警與識(shí)別系統(tǒng)；突發(fā)性污染事故應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)包括突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急預(yù)案、突發(fā)性環(huán)境污染應(yīng)急系統(tǒng)的建設(shè)。水質(zhì)綜合監(jiān)測(cè)、早期預(yù)警和應(yīng)急系統(tǒng)的建立，改善并提高了監(jiān)測(cè)和應(yīng)對(duì)突發(fā)性水環(huán)境污染事故的能力，形成了“預(yù)警、監(jiān)測(cè)、應(yīng)急”的綜合系統(tǒng)。

2.1 水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站主要由采配水單元、控制單元、檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)收集和傳輸單元組成。水源水質(zhì)每?jī)蓚€(gè)小時(shí)采一次水樣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采配水單元采集水樣后經(jīng)過(guò)預(yù)處理進(jìn)入檢測(cè)單元。數(shù)據(jù)采集單元將各檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理后通過(guò)傳輸單元傳送至控制中心，能及時(shí)反映原水水質(zhì)的變化，有效監(jiān)控水源地污染事故[12]。肇慶市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站現(xiàn)已成立事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)領(lǐng)導(dǎo)小組用以應(yīng)對(duì)突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急監(jiān)測(cè)的落實(shí)實(shí)施，包括應(yīng)急監(jiān)測(cè)指揮中心、現(xiàn)場(chǎng)指揮部、站內(nèi)應(yīng)急專家組。且監(jiān)測(cè)站采取“周核查，月對(duì)比”的措施，即每周對(duì)自動(dòng)分析儀使用國(guó)家批準(zhǔn)的質(zhì)量控制樣品（或按規(guī)定方法制備的標(biāo)準(zhǔn)溶液）進(jìn)行一次標(biāo)樣溶液核查；每月與人工采樣分析進(jìn)行對(duì)比。

現(xiàn)有的水質(zhì)預(yù)警體系只是針對(duì)水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)做出檢測(cè)，但大部分突發(fā)性污染事故發(fā)生時(shí)，這些常規(guī)指標(biāo)是沒有大幅度變化的，也不會(huì)超過(guò)警戒值，這樣就不能起到預(yù)警的效果。對(duì)于突發(fā)性水源水體污染的不確定性，存在可能的污染物眾多，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段不可能對(duì)每一種毒物都進(jìn)行篩查，因此水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要能更為準(zhǔn)確、有效地檢測(cè)水中污染有毒物的方法[13，14]。

以發(fā)光細(xì)菌生物毒性法結(jié)合監(jiān)測(cè)站原有指標(biāo)綜合集成水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)系統(tǒng)[15]，具有快速、有效、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，成本低等優(yōu)點(diǎn)[16]，不僅能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)水體中各種具有綜合生物效應(yīng)的共存污染物，彌補(bǔ)水質(zhì)綜合性評(píng)估的不足，而且能直觀地評(píng)價(jià)水質(zhì)的安全性[17，18]。發(fā)光細(xì)菌是一類非致病性革蘭氏陰性兼性厭氧菌，其在正常生理?xiàng)l件下可于450-490nm 的波長(zhǎng)下發(fā)熒光[19]。此外，各種物質(zhì)參與細(xì)菌發(fā)光過(guò)程，它們是細(xì)胞生理代謝活動(dòng)的一部分。因此，發(fā)光效果僅在細(xì)菌細(xì)胞所處的生理環(huán)境相對(duì)較好時(shí)才是理想的。如果外部環(huán)境不利于發(fā)光細(xì)菌的正常生理代謝活動(dòng)，則發(fā)光過(guò)程的代謝活性立即改變，從而抑制發(fā)光響應(yīng)。發(fā)光菌對(duì)外界環(huán)境變化的敏感程度是其用來(lái)檢測(cè)有毒物質(zhì)的基本原理[20]。

2.2 流域環(huán)境應(yīng)急輔助決策支持系統(tǒng)

這個(gè)體系包括優(yōu)化水源水質(zhì)預(yù)警技術(shù)和構(gòu)建水質(zhì)安全警情報(bào)警與識(shí)別系統(tǒng)兩個(gè)方面，其中最主要也最關(guān)鍵的是構(gòu)建水質(zhì)安全警情報(bào)警與識(shí)別系統(tǒng)。本體系在構(gòu)建水質(zhì)安全警情報(bào)警與識(shí)別系統(tǒng)中應(yīng)用了“5S”技術(shù)，即全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）、三維分析可視化（VS）、專家系統(tǒng)（ES），它們相互獨(dú)立而在應(yīng)用上又密切關(guān)聯(lián)[21]。RS 與GPS 獲取準(zhǔn)確有效的空間數(shù)據(jù)，以提供給GIS、ES 與VS 綜合處理，從而提升RS 與GPS 收集信息的能力，它們交叉進(jìn)行，相互合作?；凇?S”技術(shù)構(gòu)建西江流域肇慶段水質(zhì)安全警情報(bào)警與識(shí)別系統(tǒng)，同時(shí)與水質(zhì)模型動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，可提供多種空間的和動(dòng)態(tài)的水質(zhì)與環(huán)境信息，準(zhǔn)確追蹤污染源、模擬流場(chǎng)和濃度場(chǎng)時(shí)空變化，進(jìn)行水質(zhì)預(yù)警過(guò)程模擬，形成可視化預(yù)測(cè)結(jié)果，從而對(duì)已出現(xiàn)問(wèn)題的水域進(jìn)行迅速反應(yīng)識(shí)別報(bào)警并提出解決措施，極大地提高了水質(zhì)模型應(yīng)用的效率，實(shí)現(xiàn)流域動(dòng)態(tài)信息的采集、加工、查詢、維護(hù)及可視功能[22]。

2.3 突發(fā)性污染事故應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)

突發(fā)性污染事故應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它是一個(gè)有機(jī)整體，包括水污染事故預(yù)警、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和突發(fā)事故應(yīng)急，以及各級(jí)人員、設(shè)備和技術(shù)等。因此，應(yīng)在水污染情況下系統(tǒng)地審查應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)的所有方面。

為了落實(shí)應(yīng)對(duì)突發(fā)性水環(huán)境事件應(yīng)急監(jiān)測(cè)的實(shí)施，成立事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)領(lǐng)導(dǎo)小組，包括應(yīng)急監(jiān)測(cè)指揮中心、現(xiàn)場(chǎng)指揮部、站內(nèi)應(yīng)急專家組。組織機(jī)構(gòu)包括現(xiàn)場(chǎng)采樣執(zhí)行人，現(xiàn)場(chǎng)采樣組；樣品交接執(zhí)行人，樣品交接組；分析測(cè)試執(zhí)行人，分析測(cè)試組；數(shù)據(jù)報(bào)送執(zhí)行人，數(shù)據(jù)報(bào)送組；后勤保障執(zhí)行人，后勤保障組；質(zhì)量管理組，機(jī)動(dòng)協(xié)調(diào)組，應(yīng)急專家組，應(yīng)急支援機(jī)構(gòu)（如圖1 應(yīng)急監(jiān)測(cè)指揮示意圖所示）。發(fā)生突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急監(jiān)測(cè)時(shí)，嚴(yán)格按照以上分組執(zhí)行，如特殊情況應(yīng)急指揮中心總指揮不在單位時(shí)，由副總指揮按排序全權(quán)負(fù)責(zé)事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)指揮工作。

圖1 突發(fā)事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)指揮示意圖

應(yīng)急監(jiān)測(cè)狀態(tài)終止后，應(yīng)急監(jiān)測(cè)指揮中心為了在日后接到類似應(yīng)急監(jiān)測(cè)任務(wù)時(shí)反應(yīng)更高效迅速，應(yīng)總結(jié)應(yīng)急監(jiān)測(cè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急計(jì)劃和實(shí)施程序在機(jī)構(gòu)部門間的有效性、應(yīng)急監(jiān)測(cè)設(shè)備的可行性以及各組織的協(xié)調(diào)合作，評(píng)估應(yīng)急人員的應(yīng)急響應(yīng)、質(zhì)量和及時(shí)性。如有必要，評(píng)估并修訂應(yīng)急計(jì)劃。

結(jié)語(yǔ)

突發(fā)性污染事故應(yīng)急體系是在當(dāng)前污染事故逐漸增多，影響范圍越來(lái)越大，國(guó)際國(guó)內(nèi)環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重的形勢(shì)下提出的，是一個(gè)涉及到多學(xué)科多層面的綜合性研究領(lǐng)域，是一項(xiàng)系統(tǒng)而復(fù)雜的工作。通過(guò)采集大量的樣本數(shù)據(jù)及其歷史資料，不斷完善水質(zhì)預(yù)警模型的識(shí)別能力和整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)急決策能力，以此提高事故預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度，來(lái)為肇慶市日常環(huán)境管理提供一個(gè)數(shù)據(jù)綜合分析預(yù)報(bào)預(yù)警和應(yīng)急處置平臺(tái)，使事件造成的損失降到最低，更好地、更有效地控制突發(fā)性水污染事件的發(fā)生，以便為環(huán)境管理和環(huán)境應(yīng)急工作提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。