東江流域突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)研究

周夏飛, 於 方, 劉 琦, 曹國(guó)志,*, 馬國(guó)霞, 楊威杉

1 生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院, 北京 100012

2 北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部, 北京 100875

東江是珠江流域三大水系之一,發(fā)源于江西省尋烏縣,進(jìn)入廣東省后流經(jīng)河源、惠州、東莞等城市。東江流域水系發(fā)達(dá),水資源豐富,流域上游至下游土地利用類型由森林區(qū)、農(nóng)田區(qū)向工業(yè)、制造區(qū)和居民密集住宅區(qū)過渡[1]。同時(shí),東江是廣州、深圳、東莞等沿岸經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)城市的飲用水源,承擔(dān)著向香港供水的任務(wù),總供水人口達(dá)4×107人[2]。然而,近年來隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與人口的大規(guī)模集聚,東江流域產(chǎn)生了一系列環(huán)境問題,其中突發(fā)性水污染事件風(fēng)險(xiǎn)尤為突出[3],據(jù)統(tǒng)計(jì),2006—2015年,生態(tài)環(huán)境部調(diào)度的東江流域突發(fā)水污染事故約26起。突發(fā)性水污染事件具有大量污染物突然集中排放的特點(diǎn),嚴(yán)重影響城鎮(zhèn)居民的生活生產(chǎn)[4- 6],對(duì)流域生態(tài)環(huán)境和人體健康構(gòu)成潛在危害[7]。因此,研究東江流域突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

區(qū)域水污染風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)評(píng)估是環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的重要組成部分,是環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理的基礎(chǔ)和有效工具,通過評(píng)估可識(shí)別水污染高風(fēng)險(xiǎn)的熱點(diǎn)區(qū)域,進(jìn)而為決策者提供更具針對(duì)性的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理措施[8- 10]。目前,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者在區(qū)域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)評(píng)估等領(lǐng)域做了大量的研究[11- 18],如邢永健等[18]采用集對(duì)分析法構(gòu)建了基于風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)的區(qū)域突發(fā)性水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,該方法充分考慮了水體擴(kuò)散的流域性特征；肖瑤等[19]以水功能區(qū)控制單元為基礎(chǔ),采用壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(Pressure-State-Response)環(huán)境分析模型構(gòu)建環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性指標(biāo)體系,進(jìn)行流域風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別及危險(xiǎn)性等級(jí)評(píng)價(jià),并對(duì)不同等級(jí)區(qū)提出相應(yīng)的管理方案。薛鵬麗等[10]在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)理論的指導(dǎo)下,借鑒“自上而下”和“自下而上”傳統(tǒng)區(qū)劃方法對(duì)上海市突發(fā)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行區(qū)劃研究,針對(duì)上海市布局型環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和不同風(fēng)險(xiǎn)區(qū)提供了相應(yīng)的管理措施。綜上,區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)研究是識(shí)別突發(fā)水污染高風(fēng)險(xiǎn)熱點(diǎn)區(qū)域的重要工具,但現(xiàn)有研究大多基于縣級(jí)或流域以上行政單元,以柵格為單元的微觀尺度研究相對(duì)較少,評(píng)估結(jié)果不能較好地反映區(qū)域內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)的差異性。

基于此,本研究以2015年為基準(zhǔn)年,利用環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù),引入地理信息系統(tǒng)空間分析法、區(qū)域生長(zhǎng)法,綜合考慮了水系流向、水系級(jí)別及水質(zhì)等因素,以1 km×1 km網(wǎng)格為基本單元,對(duì)東江流域開展突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)分區(qū),分析其區(qū)域內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)分布特征,以期為東江流域生態(tài)環(huán)境管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支撐。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

東江是珠江的主要河流之一,地理范圍為113.32°—115.53°E,22.32°—25.11°N,流域面積約32749 km2(圖1)。其主要支流有浰水、新豐江、秋香江、公莊河、西枝江、淡水河、石馬河和增江等。各支流流經(jīng)市縣見圖1所示,主要產(chǎn)業(yè)從流域上游以農(nóng)業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)和采礦業(yè)為主逐漸過渡到流域下游以大型產(chǎn)業(yè)、制造加工業(yè)、對(duì)外貿(mào)易為主[20]。

圖1 研究區(qū)范圍

1.2 數(shù)據(jù)來源

(1)DEM數(shù)據(jù)。來源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn/),空間分辨率為1 km×1 km。

(2)中國(guó)1∶100萬河流分布數(shù)據(jù)。來源于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心(http://www.webmap.cn/main.do?method=index)。

(3)中國(guó)1∶100萬湖泊水庫(kù)分布數(shù)據(jù)。來源于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心(http://www.webmap.cn/main.do?method=index)。

(4)2015年國(guó)家水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面數(shù)據(jù)。來源于中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站(http://123.127.175.45:8082/)。

(5)2015年環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。來源于中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站。

(6)2006—2015年生態(tài)環(huán)境部調(diào)度的突發(fā)水污染事故。來源于生態(tài)環(huán)境部。

1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

(1)2015年環(huán)統(tǒng)數(shù)據(jù)Q值獲取

Q值指風(fēng)險(xiǎn)源環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)最大存在量與臨界量的比值[21]。本研究以生態(tài)環(huán)境部2010年在全國(guó)范圍內(nèi)開展的“重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及化學(xué)品調(diào)查”數(shù)據(jù)及江蘇省、天津?yàn)I海新區(qū)、烏魯木齊等其他區(qū)域調(diào)查數(shù)據(jù)(企業(yè)名稱、經(jīng)緯度、Q值)為基礎(chǔ),篩選與2015年環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中相對(duì)應(yīng)的企業(yè)；然后,以這些企業(yè)的Q值為基礎(chǔ),基于行業(yè)類別代碼、企業(yè)規(guī)模等參數(shù),推導(dǎo)其他企業(yè)的Q值,即其他企業(yè)Q值取與其具有相同企業(yè)規(guī)模、相同行業(yè)已有企業(yè)Q值的平均值。

(2)中國(guó)1∶100萬河流水質(zhì)功能區(qū)劃分

本研究基于國(guó)家水質(zhì)斷面數(shù)據(jù)將中國(guó)1∶100萬河流進(jìn)行分段,分段河流水質(zhì)由相對(duì)應(yīng)的國(guó)家監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)確定,即國(guó)家監(jiān)測(cè)斷面上游分段河流水質(zhì)取該監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)。

(3)中國(guó)1∶100萬湖泊水庫(kù)水質(zhì)功能區(qū)劃分

本研究基于國(guó)家水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面數(shù)據(jù)確定湖泊水庫(kù)水質(zhì),如一個(gè)湖泊(或水庫(kù))有多個(gè)監(jiān)測(cè)斷面,取水質(zhì)最好的監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)作為該湖泊(或水庫(kù))的水質(zhì)。

1.4 方法

本研究參考《行政區(qū)域突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估推薦方法(環(huán)辦應(yīng)急[2018]9號(hào))》[22]及基于風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)的區(qū)域突發(fā)性網(wǎng)格化環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法[18, 23-24],開展東江流域突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)評(píng)估,主要有兩個(gè)方面的改進(jìn)：(1)引入?yún)^(qū)域生長(zhǎng)法來具體確定風(fēng)險(xiǎn)源真實(shí)的影響范圍(通過高程搜索計(jì)算)；(2)根據(jù)不同河流湖庫(kù)的級(jí)別和水體功能區(qū)涉及的不同區(qū)域的敏感性確定水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體易損性指數(shù)。

1.4.1網(wǎng)格劃分

本研究基于東江流域區(qū)劃數(shù)據(jù),利用ArcGIS的create fishnet功能將東江流域劃分為1km×1km的網(wǎng)格,并對(duì)其進(jìn)行編號(hào)。

1.4.2網(wǎng)格突發(fā)水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算

(1)水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算

水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要通過水系(或流域)擴(kuò)散,本方法采用線性遞減函數(shù)構(gòu)建水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算模型,假設(shè)最大影響范圍為10 km(可根據(jù)評(píng)估區(qū)域地理水文特征適當(dāng)調(diào)整)[24]。區(qū)域內(nèi)某一個(gè)網(wǎng)格的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)度可表示為：

(1)

式中,Ex,y為某一個(gè)網(wǎng)格的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度；Qi為第i個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)最大存在量與臨界量的比值；Px,y為風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)在某一個(gè)網(wǎng)格出現(xiàn)的概率,一般可取10-6/a[18, 23-24](可根據(jù)評(píng)估區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)源特征適當(dāng)調(diào)整)；li為網(wǎng)格中心點(diǎn)與風(fēng)險(xiǎn)源的距離,單位為km；n為風(fēng)險(xiǎn)源的個(gè)數(shù)。

由于水具有一定的流動(dòng)性,一般會(huì)從高處往低處流,風(fēng)險(xiǎn)源所處的網(wǎng)格的高程應(yīng)高于周邊網(wǎng)格的高程,才能對(duì)周邊的網(wǎng)格造成影響。因而,本文首先將每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源的影響范圍限定在風(fēng)險(xiǎn)源周邊10km范圍內(nèi),然后采用區(qū)域生長(zhǎng)法來確定風(fēng)險(xiǎn)源真實(shí)的影響范圍,即從距離風(fēng)險(xiǎn)源最近的第一圈網(wǎng)格開始,比較這些網(wǎng)格的高程值是否小于風(fēng)險(xiǎn)源的高程值,如果小于,則風(fēng)險(xiǎn)源周邊的這個(gè)網(wǎng)格被視為受影響的網(wǎng)格,這樣依次由近至遠(yuǎn)搜索,一旦遇到大于風(fēng)險(xiǎn)源的高程值的網(wǎng)格或達(dá)到了10km之外的范圍,則停止搜索。

為了便于各個(gè)網(wǎng)格水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)度的比較,本方法對(duì)各個(gè)網(wǎng)格的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,公式如下：

(2)

式中,Ex,y為某一個(gè)網(wǎng)格的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)度；Emax為整個(gè)研究區(qū)網(wǎng)格的最大水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)度；Emin為整個(gè)研究區(qū)網(wǎng)格的最小水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)度。

1.4.3. 網(wǎng)格環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體受損性

(1)水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體易損性計(jì)算

水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體易損性指數(shù)Vx,y主要參考Cao等[24]相關(guān)研究成果,根據(jù)不同河流的級(jí)別以及一級(jí)水體功能區(qū)涉及的不同區(qū)域的敏感性確定,具體方法見表1所示。

表1 Vx,y確定方法

1.4.4網(wǎng)格水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)值

網(wǎng)格環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算參考《行政區(qū)域突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估推薦方法(環(huán)辦應(yīng)急[2018]9號(hào))》[22],具體公式如下：

(3)

式中,Rx,y為網(wǎng)格水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)值；Ex,y為網(wǎng)格水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)；Vx,y為網(wǎng)格水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體分值。

1.4.5網(wǎng)格水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)

本研究基于《行政區(qū)域突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估推薦方法(環(huán)辦應(yīng)急[2018]9號(hào))》[22],根據(jù)網(wǎng)格環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)值的大小,將環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)劃分為四個(gè)等級(jí)：高風(fēng)險(xiǎn)(R> 80)、較高風(fēng)險(xiǎn)(60

1.4.6子流域提取

研究針對(duì)東江干流及主要的一級(jí)支流進(jìn)行子流域提取?；贏rcGIS水文模塊,以一級(jí)支流與干流的匯流點(diǎn)為泄流點(diǎn),提取干流和各一級(jí)支流的不嵌套子流域(圖1)。

2 結(jié)果分析

2.1 水污染風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)及風(fēng)險(xiǎn)受體易損性分布

東江流域突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)及風(fēng)險(xiǎn)受體易損性分布如圖2所示。從風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)分布來看,流域上游地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)相對(duì)較低,流域中下游地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)較大,風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)較高區(qū)域主要集中分布在浰水流域西部、新豐江流域東部、秋香江流域東北部、公莊水流域西部、淡水河流域、石馬河流域,其中,浰水流域西部風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)較高,主要是由于其周邊選礦及采礦廠較多所致；新豐江流域風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)較高,主要是由于其周邊水泥及鋼鐵企業(yè)較多所致；秋香江流域風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)較高,主要是由于其周邊水泥及制藥企業(yè)較多所致；公莊水流域西部風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)較高,主要是由于其周邊石灰廠、紡織廠較多所致；淡水河流域、石馬河流域風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)較高,主要是由于其周邊化工廠、制造加工廠較多所致；從風(fēng)險(xiǎn)受體分布來看,受體較為敏感的區(qū)域主要分布在東江干流兩岸。

圖2 東江流域突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)及風(fēng)險(xiǎn)受體易損性分布

2.2 風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)評(píng)估結(jié)果與分析

2.2.1風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)評(píng)估結(jié)果

通過突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,得到東江流域突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果,如圖3所示。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要集中分布在龍川縣、博羅縣、東莞市、深圳市等地,這主要是由于這些地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)較多,且距離東江干流較近。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為696.7 km2,占評(píng)估區(qū)總面積的1.99%；較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為1458.4 km2,占比4.17%；中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為2762.0 km2,占比7.90%；低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為30031.7 km2,占比85.93%(表2)。

圖3 東江流域突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)圖

表2 東江流域突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)面積統(tǒng)計(jì)

從各子流域平均風(fēng)險(xiǎn)值來看,石馬河流域風(fēng)險(xiǎn)最高,其次為淡水河流域、公莊水流域(圖4)；從各子流域風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積來看,石馬河流域高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積最大,其次為公莊水流域、淡水河流域(表3)；從各子流域風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積所占比例來看,石馬河流域高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積占比最大,其次為公莊水流域、淡水河流域(圖5)；石馬河流域較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積占比最大,其次為淡水河流域、公莊水流域(圖5)。

圖4 各子流域平均風(fēng)險(xiǎn)值對(duì)比

圖5 東江流域突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)面積占比

表3 各子流域突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)面積統(tǒng)計(jì)

2.2.2高風(fēng)險(xiǎn)熱點(diǎn)區(qū)域分析

評(píng)估結(jié)果顯示,在東江流域各子流域中,石馬河流域、淡水河流域、公莊水流域風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高(圖4),通過進(jìn)一步分析,這主要是由于這些地區(qū)企業(yè)個(gè)數(shù)較多,總計(jì)890個(gè),占東江流域全部企業(yè)的23.9%,且每100 km2企業(yè)個(gè)數(shù)遠(yuǎn)超過東江流域的平均值,石馬河流域約是平均值的4.5倍,淡水河流域約是平均值的3.8倍(表4)。

表4 各子流域風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

從沿東江干流兩岸分布來看,高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積沿東江上游至下游呈逐漸增加趨勢(shì),主要集中分布在龍川縣、博羅縣、東莞市、深圳市等地,通過分析,東江干流1km范圍內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)個(gè)數(shù)有1048家,10km范圍內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)個(gè)數(shù)有5389家,約占總數(shù)的8.7%；從沿東江主要支流兩岸分布來看,高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在惠州市、深圳市等地(圖3)。

2.2.3水污染風(fēng)險(xiǎn)與水污染事件數(shù)對(duì)比分析

根據(jù)2006—2015年生態(tài)環(huán)境部調(diào)度的突發(fā)水污染事故空間分布顯示(圖6),突發(fā)水污染事故主要發(fā)生在東江流域下游,以龍川縣、惠州市、東莞市、深圳市居多,這與本文估算的東江流域風(fēng)險(xiǎn)空間分布結(jié)果基本一致,表明本研究計(jì)算的結(jié)果具有一定的可靠性。

圖6 2006—2015年東江流域突發(fā)水污染事故空間分布

3 討論

3.1 水污染風(fēng)險(xiǎn)空間分布原因分析

從突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)空間分布來看,石馬河流域、淡水河流域風(fēng)險(xiǎn)較高,這與段錦[3]、劉琦[2]等研究成果基本一致；由于突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)主要受風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)度及風(fēng)險(xiǎn)受體敏感性兩個(gè)因素影響,進(jìn)一步分析可發(fā)現(xiàn),石馬河流域、淡水河流域風(fēng)險(xiǎn)較高,主要是由于風(fēng)險(xiǎn)源場(chǎng)強(qiáng)較大所致(圖2),其中,石馬河流域單位面積風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)數(shù)約是平均值的4.5倍,淡水河流域約是平均值的3.8倍；從行業(yè)類型來看,淡水河流經(jīng)深圳市、惠州市,而石馬河流經(jīng)深圳市、東莞市,以上城市均屬于廣東省經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市,以化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)、制造加工業(yè)及對(duì)外貿(mào)易為支柱產(chǎn)業(yè),這些行業(yè)均為高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)、涉水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)使用、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)量大,同時(shí),取水量和排水量大,易由生產(chǎn)安全事故或非法排污等引發(fā)突發(fā)水污染事件。

3.2 東江流域重大以上水污染事件與水污染風(fēng)險(xiǎn)對(duì)比

從2006—2015年生態(tài)環(huán)境部調(diào)度的重大以上突發(fā)水污染事件來看,東江流域共發(fā)生2起,發(fā)生在浰水流域中部、秋香江流域東北部,與本文估算的子流域網(wǎng)格平均風(fēng)險(xiǎn)值有所偏差,這主要是由于本文主要是通過建立風(fēng)險(xiǎn)源和受體之間的空間關(guān)聯(lián)客觀評(píng)估可能發(fā)生的所有突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn),并未考慮各地環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控與管理對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的抑制和消減作用。對(duì)于管理因素抑制和消減作用,薛鵬麗等[10]、肖瑤等[19]、畢軍等[25]人已有一些理論研究,環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)應(yīng)考慮風(fēng)險(xiǎn)源危害性、傳輸途徑、風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性等3個(gè)方面,而受體脆弱性應(yīng)包括暴露受體的敏感性和適應(yīng)力兩個(gè)因素,適應(yīng)力主要包括人口密度、經(jīng)濟(jì)密度、事故預(yù)警、應(yīng)急能力等指標(biāo),暴露受體敏感性越強(qiáng),脆弱性就越大,而適應(yīng)力越強(qiáng),則脆弱性越低。然而,目前有關(guān)適應(yīng)力因素的數(shù)據(jù)尚無法客觀準(zhǔn)確的量化到1km×1km的空間網(wǎng)格。

從流域突發(fā)水污染事件來看,流域中上游水污染事件總數(shù)相對(duì)較少,但重大水污染事件數(shù)較多,流域下游水污染事件數(shù)較多,但重大水污染事件數(shù)較少,這可能與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、科研能力、事故預(yù)警、應(yīng)急能力有關(guān),下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),科研投入、應(yīng)急管理與事故預(yù)警投入較多,應(yīng)急能力較高,使得下游地區(qū)雖然具有較高的水污染事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn),但是卻鮮有重大水污染事件的發(fā)生。

需要指出的是,由于不確定性是風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)本質(zhì)特征,東江流域下游等地高風(fēng)險(xiǎn)的分布特征仍可以從總體上反映區(qū)域的突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)水平,即具有較高的發(fā)生可能性,并在風(fēng)險(xiǎn)管控和應(yīng)急措施失效的情況產(chǎn)生重大的后果；因此,從應(yīng)急管理上,不僅僅需加強(qiáng)東江流域中上游應(yīng)急能力建設(shè),流域下游也需繼續(xù)加強(qiáng)。

3.3 對(duì)水環(huán)境管理的意義

與之前研究相比,本研究考慮水的流向問題,避免了以往研究中水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響范圍過大的問題[8,17]；同時(shí)研究引入了DEM數(shù)據(jù)(數(shù)字高程模型),并考慮到水從高處往低處流,對(duì)水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng)影響范圍加以處理,提高了評(píng)估的精度。此外,研究在水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體賦值的過程中,充分考慮了水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體級(jí)別及水質(zhì)的影響,相對(duì)于以往的研究,提高了評(píng)估結(jié)果的精度。

本研究參考人口數(shù)據(jù)空間化的方法[26],并將該方法擴(kuò)展到社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的格網(wǎng)化打破了統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以行政界線為單元進(jìn)行研究的限制,使研究的空間尺度縮小到格網(wǎng)范圍,消除了行政界線變動(dòng)帶來的影響,并可以反映區(qū)域內(nèi)部的空間差異性,提高研究結(jié)果的可信度和說服力。該方法能更好地幫助決策者辨別突發(fā)水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)熱點(diǎn)區(qū)域,為環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理提供參考,同時(shí)也可為其他類似風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供一個(gè)可行的解決思路。

4 結(jié)論與展望

本研究基于2015年環(huán)統(tǒng)數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、國(guó)家水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù),開展了東江流域突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,獲得了如下主要結(jié)論：

(1)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為696.7 km2,占評(píng)估區(qū)總面積的1.99%；較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為1458.4 km2,占比4.17%；中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為2762.0 km2,占比7.90%；低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積為30031.7 km2,占比85.93%。

(2)從各子流域平均風(fēng)險(xiǎn)值來看,石馬河流域風(fēng)險(xiǎn)最高,其次為淡水河流域、公莊水流域。

(3)從沿東江干流兩岸分布來看,高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積沿東江上游至下游呈逐漸增加趨勢(shì),主要集中分布在龍川縣、博羅縣、東莞市、深圳市等地；從沿東江主要支流兩岸分布來看,高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在惠州市、深圳市等地。

此外,由于數(shù)據(jù)缺失的原因,本研究?jī)H僅評(píng)估了固定源的影響,并未考慮危化品運(yùn)輸(陸運(yùn)、水運(yùn))的影響,且未采用水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)排放量來計(jì)算突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)強(qiáng),而是利用Q值,導(dǎo)致結(jié)果具有一定的不確定性,這也是下一步需解決的問題。盡管本文存在一些局限,但并不影響展示東江流域突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)的空間分布總體特征。