長江上游宜賓至瀘州江段突發(fā)水污染風(fēng)險評估

徐 蕓，朱 惇，賈海燕，楊葉濤

（1.長江水資源保護(hù)科學(xué)研究所，武漢 430051；2.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），武漢 430074）

水環(huán)境安全是關(guān)系到社會安全與穩(wěn)定的重大問題。突發(fā)性水環(huán)境污染事故不同于一般的環(huán)境污染，它沒有固定的排放方式和排放途徑，發(fā)生突然、來勢兇猛，瞬間內(nèi)排放大量的污染物，對環(huán)境造成破壞，給人民生命與生產(chǎn)安全構(gòu)成巨大威脅[1-4]。對于突發(fā)性水污染事故造成的危害評價，國外在水質(zhì)預(yù)警應(yīng)急系統(tǒng)方面的研究已經(jīng)較為成熟。如法國開發(fā)的“SEANS”軟件包，為突發(fā)性水污染事故提供應(yīng)急決策；歐盟建立的多瑙河水質(zhì)突發(fā)事故預(yù)警系統(tǒng)，使不同國家及部門的數(shù)據(jù)信息得到及時溝通交流。但國內(nèi)的水污染風(fēng)險分析工作起步較晚，且研究內(nèi)容主要集中在污染風(fēng)險源的辨識和危害與損失評估。如郭炳南[5]將突發(fā)性水污染事件按污染風(fēng)險源位置分為固定源、移動源及流域源三類。曹寶等[6]依據(jù)污染源的行業(yè)性質(zhì)、規(guī)模、危害程度、距離長江干流的遠(yuǎn)近等判別因子，建立了污染風(fēng)險源分級評價方法。楊桐鶴等[7]基于水污染經(jīng)濟(jì)損失模型，提出引水調(diào)控工程改善水環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益評估的方法。目前，大多數(shù)研究關(guān)注水環(huán)境質(zhì)量、水污染特征及污染防治對策等，而關(guān)于水環(huán)境污染風(fēng)險源的辨識、分級和標(biāo)準(zhǔn)、定性定量評估等都還缺乏研究，在理論和技術(shù)方法上也有待進(jìn)一步分析。此外，除了需要考慮污染事故對水體自身以及生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險外，還要重視污染事故對社會經(jīng)濟(jì)敏感目標(biāo)的風(fēng)險。

長江上游宜賓至瀘州江段是三峽庫區(qū)重要的水源補(bǔ)給區(qū)，大量工業(yè)廢水未經(jīng)處理直接排放到長江中，勢必會影響長江的水質(zhì)[8]。宜賓市和瀘州市作為距離三峽庫區(qū)上游最近的城市，確保其水質(zhì)安全意義重大。本文將宜賓至瀘州江段的固定污染源和取水口信息相結(jié)合，構(gòu)建風(fēng)險分級評價體系，揭示了研究區(qū)江段突發(fā)水污染風(fēng)險空間分布差異性。不僅可以為沿江產(chǎn)業(yè)帶發(fā)展及備用水源地規(guī)劃提供建議，還能為重大水污染事件的預(yù)防監(jiān)控、應(yīng)急處置及后續(xù)管理提供參考。

1 研究區(qū)概況

瀘州市和宜賓市為四川省的省轄市，位于四川省東南、川滇黔渝結(jié)合部。長江自西向東橫穿宜賓市和瀘州市，全長約220 km，江水流經(jīng)瀘州市合江縣后注入重慶市江津區(qū)。研究區(qū)域內(nèi)的長江主要支流有岷江、沱江、永寧河、南廣河及長寧河等。研究區(qū)為典型亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候暖溫，降水量多。氣溫年較差偏高，年平均氣溫為18℃左右；降水量時空分布不均，多年的年降水量為1 050～1 200 mm。根據(jù) 2017年統(tǒng)計年鑒，瀘州、宜賓產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中飲料制造業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)、造紙及紙制品業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)及非金屬礦物制品業(yè)占有重要地位。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

整理2017年四川省入河排污口專項整治工作調(diào)查成果，篩選出年污水排放量300萬噸規(guī)模以上的入河排污口191處；整理2012年四川省水利普查取水口調(diào)查數(shù)據(jù)，篩選非農(nóng)取水口48處。入河排污口和取水口的空間分布情況如圖1所示。詳細(xì)調(diào)查各入河排污口設(shè)置單位所屬行業(yè)類型、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)工藝，統(tǒng)計各企業(yè)的年廢水產(chǎn)生量，以及各非農(nóng)取水口年最大取水量、供水影響人口數(shù)量等基本信息，并收集研究區(qū)范圍內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)社會經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)資料。

2.2 水環(huán)境污染風(fēng)險評價體系

水環(huán)境突發(fā)性水污染事件是環(huán)境污染源的潛在風(fēng)險和污染受體敏感脆弱性的綜合體現(xiàn)[6，9-10]。通過分析研究區(qū)入河排污口、取水口調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)，對研究區(qū)水環(huán)境污染源風(fēng)險評估的各種指標(biāo)進(jìn)行篩選、重要性分級和指標(biāo)量化，采用加權(quán)法量化區(qū)域的污染源風(fēng)險和污染受體敏感性評價指標(biāo)，采用定性與定量相結(jié)合的方式對研究區(qū)水環(huán)境污染風(fēng)險進(jìn)行評估，構(gòu)建研究區(qū)水環(huán)境污染風(fēng)險評價體系。

2.2.1 水環(huán)境污染源危險等級

主要考慮研究區(qū)水環(huán)境污染源危害程度，特征污染物排放量及其位置距長江干流（或主要支流）距離遠(yuǎn)近，用來表征區(qū)域發(fā)生環(huán)境污染事故與環(huán)境風(fēng)險的可能性。利用水環(huán)境污染風(fēng)險評價體系的環(huán)境污染源特性指標(biāo)得分將污染源劃分為重大風(fēng)險源、較大風(fēng)險源和一般風(fēng)險源3個等級。

圖1 瀘州-宜賓江段入河排污口及取水口分布Fig.1 Distribution of river sewage outlet and intake in Yibin-Luzhou section

①污染源危害程度：企業(yè)的風(fēng)險物料主要包括原料、中間產(chǎn)品、成品、廢物、事故反應(yīng)產(chǎn)品、燃燒產(chǎn)品等，這些物料可能是導(dǎo)致水污染事故的源頭。根據(jù)《危險貨物分類和品名編號》（GB 6944—2005），將污染源風(fēng)險特征劃分為三個等級，具體見表1。

表1 污染源風(fēng)險指數(shù)分析表Table 1 Risk index analysis of pollution sources

②特征污染物排放量：危險物質(zhì)的數(shù)量關(guān)系到發(fā)生事故之后危險物質(zhì)的泄露量，也是衡量污染源危害程度的一個重要指標(biāo)。在安全評價中，《重大危險源辨識》（GB 18218—2018）規(guī)定了每一種類別的危險物質(zhì)的儲存使用臨界量，超過了臨界量即為重大危險源。本研究參考重大危險源辨識中的方法，用危險物質(zhì)的儲量與臨界量之比來表征危險物質(zhì)的量帶來的危害程度。

③距主要河流距離：指排污口至長江干流及重要支流水系的距離，是衡量排污口對水系污染程度的一個重要指標(biāo)，統(tǒng)計排污口位于河流的級別，級別越高，距離干流水系越近，對長江干流污染風(fēng)險越大，反之則污染風(fēng)險越小。

2.2.2 水環(huán)境污染受體敏感等級

主要考慮研究區(qū)長江干支流受納水體水質(zhì)類別、飲用水源地取水口規(guī)模及影響人數(shù)和所在行政區(qū)域人均GDP水平等，用來表征影響區(qū)域環(huán)境及社會經(jīng)濟(jì)敏感脆弱性。將敏感目標(biāo)劃分為重大敏感目標(biāo)、較大敏感目標(biāo)和一般敏感目標(biāo)3個等級（表2）。

①根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002），按地表水水域環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)，把地表水環(huán)境質(zhì)量劃分為五類。五類水質(zhì)對應(yīng)不同的環(huán)境功能需求和水質(zhì)，類別越低，水質(zhì)越高，能實(shí)現(xiàn)的環(huán)境功能越強(qiáng)。

②飲用水源地人口規(guī)模：影響人口數(shù)量是突發(fā)水污染事件污染源識別的重要受體指標(biāo)，直接反映了突發(fā)水污染事件發(fā)生后可能危及的人員情況，以及需要保護(hù)隔離的人群數(shù)量。

表2 突發(fā)水污染風(fēng)險評價指標(biāo)體系Table 2 Indicator system of risk assessment for sudden water pollution

③地區(qū)生產(chǎn)總值（地區(qū)GDP）：地區(qū)生產(chǎn)總值是指本地區(qū)所有常住單位在一定時期內(nèi)生產(chǎn)活動的最終成果。地區(qū)GDP越高，說明該地區(qū)經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，則該地區(qū)對環(huán)境污染的接受程度越低，對水污染的敏感程度越高。

2.3 突發(fā)水污染風(fēng)險分析方法

2.3.1 水環(huán)境潛在污染風(fēng)險冷熱點(diǎn)分析

2.3.2 突發(fā)水污染風(fēng)險分區(qū)評價

基于研究區(qū)環(huán)境污染源以及環(huán)境污染受體的評價結(jié)果，以研究區(qū)縣級行政區(qū)作為分區(qū)單元，將不同級別的污染源和污染受體歸并到研究區(qū)長江干流上不同區(qū)段內(nèi)，然后統(tǒng)計出各縣級行政區(qū)對應(yīng)的長江干流江段內(nèi)污染源或受體敏感目標(biāo)的個數(shù)，分別累加求和。通過ArcGIS軟件提供的自然斷點(diǎn)法分類出不同的拐點(diǎn)值來定義分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，以分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，將風(fēng)險區(qū)劃分為3種類型，分別為高風(fēng)險區(qū)、中風(fēng)險區(qū)和低風(fēng)險區(qū)。依據(jù)突發(fā)水污染風(fēng)險評價指標(biāo)體系中各個指標(biāo)及權(quán)重，采用以下公式進(jìn)行評分：

式中：Rs為水環(huán)境潛在污染風(fēng)險區(qū)域風(fēng)險值；n為某個縣級行政區(qū)范圍內(nèi)污染源數(shù)目；m為該縣級行政區(qū)范圍內(nèi)污染受體數(shù)目；Psi為第i個污染源風(fēng)險評估分?jǐn)?shù)；Ssj為第j個污染受體敏感性評估分?jǐn)?shù)；α、β為各指標(biāo)層權(quán)重；S為該縣級行政單元區(qū)段的江段流經(jīng)長度數(shù)值。

3 結(jié)果與分析

3.1 水環(huán)境污染源及受體分布情況

宜賓至瀘州江段范圍內(nèi)重點(diǎn)廢水產(chǎn)生企業(yè)共191家，涉及電力、紡織印染、化工、煉油、食品、?；a頭、污水處理廠、造紙紙漿等行業(yè)。重點(diǎn)污染源年廢水產(chǎn)生總量約為1.64×108t，其中宜賓市約為9.1×107t，瀘州市約為7.3×107t。以行業(yè)分類統(tǒng)計，污水處理廠年廢水產(chǎn)生總量最高，達(dá)到1.21×108t，占總量的73.8%。其次為化工企業(yè)的1.34×107t和造紙企業(yè)的7.81×106t，分別占總量的8.17%和4.76%。

根據(jù)突發(fā)水環(huán)境污染源風(fēng)險等級評價結(jié)果，瀘州至宜賓江段特大風(fēng)險、重大風(fēng)險和一般風(fēng)險等級的水環(huán)境污染源分別有9個、45個和137個。重大風(fēng)險源主要以大型污水處理廠、化工企業(yè)為主，其污水排放量大，涉及污染物毒害性強(qiáng)，發(fā)生污染事故的可能性高，具有最高的水環(huán)境污染危害等級；評級為較大和一般的風(fēng)險源在風(fēng)險程度上依次減弱，具體分布情況見圖2。敘州區(qū)風(fēng)險源最多，為40個；其次為瀘縣，為36個，龍馬潭區(qū)風(fēng)險源最為密集。其中敘州區(qū)重大風(fēng)險源有3個，一般風(fēng)險源37個；瀘縣重大風(fēng)險源3個，一般風(fēng)險源33個；龍馬潭區(qū)特大風(fēng)險源1個、重大風(fēng)險源7個，一般風(fēng)險源10個；其他地區(qū)都是以一般風(fēng)險源居多。

圖2 宜賓—瀘州江段水環(huán)境污染源空間分布Fig.2 Spatial distribution of water environmental pollution sources in Yibin-Luzhou section

研究區(qū)內(nèi)的環(huán)境污染受體為48個大型非農(nóng)取水口，其中城鄉(xiāng)供水飲用水源地取水口25個，一般工業(yè)企業(yè)取水口19個，火電廠取水口4個，影響人數(shù)累計達(dá)157萬人。環(huán)境受體敏感等級分級結(jié)果見圖3，其中特大敏感目標(biāo)5個、重大敏感目標(biāo)11個、一般敏感目標(biāo)32個；從地區(qū)分布看，宜賓縣和南溪縣數(shù)量最多，都為8個。研究區(qū)干流江段水質(zhì)類別整體為Ⅲ類，且處于長江上游珍稀特有魚類保護(hù)區(qū)，江段及周圍地區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)對水環(huán)境污染潛在風(fēng)險的敏感程度較高。

圖3 宜賓至瀘州江段環(huán)境污染受體空間分布Fig.3 Spatial distribution of water environmental pollution receptors in Yibin-Luzhou section

3.2 污染源風(fēng)險及受體敏感性冷熱點(diǎn)區(qū)域特征

根據(jù)研究江段周邊污染源在鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)范圍內(nèi)分布情況，統(tǒng)計各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染源風(fēng)險等級評估得分總和，并進(jìn)行冷熱點(diǎn)分析，結(jié)果如圖4所示?？梢钥闯鑫廴驹锤唢L(fēng)險熱點(diǎn)區(qū)域主要集中在宜賓市翠屏區(qū)和瀘州市江安縣北區(qū)、江陽區(qū)、龍馬潭區(qū)等城鎮(zhèn)化、工業(yè)化較快的地區(qū)。這些地區(qū)城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，大型企業(yè)聚集，人口眾多，生產(chǎn)、生活污水排放量大，給水體環(huán)境帶來了較大的壓力，由此形成了熱點(diǎn)區(qū)域，是水污染事件發(fā)生的頻發(fā)高發(fā)區(qū)，存在較大的環(huán)境安全隱患，潛在風(fēng)險大。冷點(diǎn)區(qū)主要集中在敘州區(qū)西部，該地區(qū)污染源分布稀疏，污水排放量相對較少。

圖4 污染源風(fēng)險程度區(qū)域冷熱點(diǎn)分布特征Fig.4 Distribution characteristics of cold-hot spots for pollution source risks

根據(jù)研究江段沿岸環(huán)境污染受體在鄉(xiāng)鎮(zhèn)及街道行政區(qū)范圍內(nèi)分布情況，統(tǒng)計各鄉(xiāng)鎮(zhèn)環(huán)境敏感點(diǎn)評價得分總和，并進(jìn)行冷熱點(diǎn)分析，結(jié)果如圖5所示?？梢钥闯霏h(huán)境高敏感區(qū)熱點(diǎn)區(qū)域主要集中在龍馬潭區(qū)，該區(qū)域取水口密度較高，一旦發(fā)生嚴(yán)重的水污染事件，將直接受到影響。翠屏區(qū)、江安縣及周邊環(huán)境敏感點(diǎn)為冷點(diǎn)區(qū)域，該區(qū)域取水口密度較低，社會經(jīng)濟(jì)水平相對較低，且該區(qū)域周邊江段水質(zhì)目標(biāo)相對下游瀘州江段較低。研究江段其他區(qū)域環(huán)境敏感點(diǎn)分布較為均衡，并未形成明顯的熱點(diǎn)或冷點(diǎn)區(qū)域。

3.3 瀘州至宜賓江段突發(fā)水污染風(fēng)險分區(qū)評價

根據(jù)突發(fā)水污染風(fēng)險分區(qū)評價方法，統(tǒng)計各區(qū)縣范圍水環(huán)境污染源風(fēng)險程度、污染受體敏感程度，經(jīng)空間統(tǒng)計分析生成研究區(qū)江段水環(huán)境潛在污染風(fēng)險分布圖（圖6）?？梢钥闯觯孩俑唢L(fēng)險區(qū)有2個，分布在瀘州市龍馬潭區(qū)和江陽區(qū)。這些區(qū)域是污染風(fēng)險源和環(huán)境敏感受體的密集區(qū)，且重大風(fēng)險源和高敏感目標(biāo)的數(shù)量比較多，以大型污水處理廠和食品企業(yè)為主。②中風(fēng)險區(qū)總計3個，主要分布在翠屏區(qū)、南溪區(qū)和江安縣。這些區(qū)域主要受重大和一般風(fēng)險源的影響較小，而一般風(fēng)險源的數(shù)量較多，且污染受體敏感評價等級相對較低，因此計算結(jié)果顯示為中風(fēng)險區(qū)。③低風(fēng)險區(qū)總計5個。這些區(qū)域內(nèi)風(fēng)險源空間分布密度較小，大多是一般風(fēng)險源，企業(yè)結(jié)構(gòu)比較合理，且縣區(qū)面積相對較大，區(qū)域工業(yè)產(chǎn)值較小，所以污染物的絕對排放也相對較小。

圖5 環(huán)境污染受體敏感程度區(qū)域冷熱點(diǎn)分布特征Fig.5 Distribution characteristics of the cold-hot spots for risk-sensitive environmental pollution receptors

圖6 宜賓至瀘州江段突發(fā)水污染風(fēng)險分區(qū)Fig.6 Zone division of sudden water pollution risks in Yibin-Luzhou section

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

（1）宜賓市敘州區(qū)污染源數(shù)量最多，瀘州市龍馬潭區(qū)高風(fēng)險污染源最為密集。重大水污染風(fēng)險源以大型污水處理廠、化工企業(yè)為主，污水排放量大，涉及污染物毒害性強(qiáng)，危險隱患相對大。環(huán)境污染受體以城鄉(xiāng)供水飲用水源地取水口為主，影響人數(shù)眾多，宜賓縣和南溪縣污染受體的數(shù)量最多且宜賓縣高敏感受體較多。由于飲用水源地受上游以及周邊風(fēng)險源的影響，因此敏感目標(biāo)分級評估的結(jié)果與風(fēng)險源的分級評估結(jié)果有對應(yīng)關(guān)系。

（2）研究區(qū)江段周邊水環(huán)境污染源和受體均呈集聚分布，具有空間正相關(guān)性，且污染風(fēng)險源更顯著。污染源的熱點(diǎn)區(qū)域主要集中在城鎮(zhèn)化、工業(yè)化較快的地區(qū)，冷點(diǎn)區(qū)集中在敘州區(qū)西部，污水排放量相對較少；環(huán)境高敏感區(qū)熱點(diǎn)區(qū)域主要集中在取水口密度較高的龍馬潭區(qū)，而翠屏區(qū)、江安縣及周邊區(qū)域風(fēng)險源為冷點(diǎn)區(qū)，該區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)水平較低，水質(zhì)目標(biāo)要求也較低。

（3）突發(fā)水污染風(fēng)險高風(fēng)險區(qū)集中在瀘州市龍馬潭區(qū)和江陽區(qū)，以大型污水處理廠和食品企業(yè)為主，受重大和一般風(fēng)險源的影響。中風(fēng)險區(qū)主要分布在翠屏區(qū)、南溪區(qū)和江安縣。而低風(fēng)險區(qū)在研究區(qū)江段分布較廣，污染物的絕對排放相對較小。

4.2 建議

為應(yīng)對因宜賓至瀘州江段資源和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定的區(qū)域突發(fā)水污染風(fēng)險問題，建議：①重點(diǎn)排查宜賓至瀘州江段區(qū)域內(nèi)沿江化工、造紙和冶金等高廢水產(chǎn)生企業(yè)，相關(guān)環(huán)保部門必須對這三類企業(yè)的廢水處理排放進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測與總量控制；②應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定配備工業(yè)污水處理設(shè)施，或推行循環(huán)經(jīng)濟(jì)、清潔生產(chǎn)，以降低本地區(qū)的潛在污染負(fù)荷；③在人口數(shù)量大、工業(yè)生產(chǎn)密集的地區(qū)，如宜賓市翠屏區(qū)、瀘州市龍馬潭區(qū)，地區(qū)政府部門及相關(guān)企業(yè)應(yīng)努力提高自身對污染風(fēng)險的管理能力，降低潛在污染事故對居民生活生產(chǎn)的可能影響，避免重大污染事故的發(fā)生[15-16]。