河流水環(huán)境健康風險監(jiān)測與評價系統(tǒng)設(shè)計

翟竟余，代 鑫，楊麗仙

（云南省生態(tài)環(huán)境廳駐玉溪市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，云南 玉溪 653100）

河流水環(huán)境的健康風險監(jiān)測評價是一項十分重要的基礎(chǔ)性工作，其監(jiān)測評價工作的開展呈現(xiàn)出明顯的系統(tǒng)性、復雜性特征。由于該監(jiān)測工程涵蓋的專業(yè)較廣，若想保證相關(guān)工作的順利展開，就必須構(gòu)建起完善的監(jiān)測系統(tǒng)。本研究旨在針對河流水環(huán)境健康風險監(jiān)測與評價系統(tǒng)展開初步設(shè)計，如果河流水環(huán)境發(fā)生了污染，該系統(tǒng)能夠在第一時間發(fā)出預警，并在可視化的系統(tǒng)界面上呈現(xiàn)出來，相關(guān)人員就能夠通過可視化交互功能將預警信息傳送至管理層，相關(guān)部門就可尋找到面對環(huán)境問題時的應對策略。

1 河流水環(huán)境健康風險評價研究進展

20世紀80年代，健康風險評價首次出現(xiàn)在人們的視野中，此種評價方式就是將環(huán)境污染與人體健康切實聯(lián)系起來，從而對化學因子、物理因子帶來的損害進行系統(tǒng)評價，并在此基礎(chǔ)上對人體健康和生態(tài)系統(tǒng)安全進行切實保護。相關(guān)研究者對健康風險評價展開了較為深入的研究，并取得了較為豐富的研究成果。在解決水資源危機時，切實可行的方法是水資源的再生利用，城市污水的回收利用必須要經(jīng)過健康風險評價，而要保證評價結(jié)果的精準性，就要針對評價方法展開深入研究。致癌物質(zhì)的健康風險評價是不可忽視的，對生命周期分析法的充分利用可以構(gòu)建起更為全面的風險評價模型，這樣就可以此為基礎(chǔ)針對具體實例展開深入分析。污染場地健康風險評價的相關(guān)研究主要集中在理論方法的研究上，實例研究在其中也得到了應用。如果區(qū)域中的危險源數(shù)量較多，那么就要先對單個危險源展開評價，繼而通過疊加原理來實現(xiàn)定量分析目標，相關(guān)部門就可在此基礎(chǔ)上完成應急預案的編制工作。地下水發(fā)生有機污染的概率較高，展開健康風險評價時要將實例研究切實做到位。特定流域如果發(fā)生了突發(fā)污染事故，產(chǎn)生的危害將非常巨大，因此更應該對其展開風險評價，目前研究的重點是健康診斷標準。城市供水水源地的健康評價也不可忽視，水質(zhì)健康風險評價必須要切實做到位，并依據(jù)評價結(jié)果尋找到切實可行的風險管理方法[1]。

2 河流水環(huán)境健康風險監(jiān)測與評價系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與功能

2.1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

從可視化系統(tǒng)的構(gòu)建來看，GIS系統(tǒng)是其不可缺少的軟件基礎(chǔ)，通過對整個系統(tǒng)的分析可知，該系統(tǒng)中所包含的子系統(tǒng)較多，資料庫、風險程度測定、水質(zhì)綜合評價等均在其列，只有將此系統(tǒng)的作用充分發(fā)揮出來，才能明確對風險監(jiān)測與評價所要達成的具體目標。從該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)看，它當然屬于環(huán)境風險制度的范疇。

2.2 系統(tǒng)主要功能

該系統(tǒng)的基本功能是準確評價河流系統(tǒng)的實時健康風險，保證預測、報警具有實時性，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)風險預控目標，使相關(guān)人員能夠在第一時間獲取風險信息，迅速尋找到行之有效的風險消除方法，或者是將風險控制在最小范圍內(nèi)。與此同時，該系統(tǒng)還能夠切實完成好風險源的識別工作，保證風險控制的理想效果[2]。

3 河流水環(huán)境健康風險監(jiān)測與評價系統(tǒng)設(shè)計方法

3.1 設(shè)計流程

設(shè)計河流水環(huán)境健康風險的監(jiān)測與評價系統(tǒng)的整個過程包括五個階段：第一階段是調(diào)查研究，即明確系統(tǒng)開發(fā)的實際需求，使得系統(tǒng)能夠更為完善、科學，實用性能夠得到保障。在進行調(diào)查時要確定每個級別的工作人員所要承擔的職責，并要對管理范圍有切實的了解，同時要獲得所需數(shù)據(jù)，并將共享數(shù)據(jù)提取出來。第二階段是對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、社會資料進行收集，這樣在對系統(tǒng)進行評價的過程中就能夠保證所需數(shù)據(jù)資料的完整性。第三階段是要完成模型研究，這里所說的模型主要指的是風險監(jiān)測、風險評價、風險預測等的模型，要切實完成好模型設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上展開相關(guān)分析研究。第四階段是系統(tǒng)設(shè)計，要完成好整體功能、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)流程、系統(tǒng)空間、各個模塊的設(shè)計工作，在完成設(shè)計后，還要做好后期調(diào)整工作，確保系統(tǒng)的實用性能。第五階段是最終環(huán)節(jié)，此時要完成針對各子系統(tǒng)的集成設(shè)計。

3.2 設(shè)計方法

3.2.1 監(jiān)測點位

在對監(jiān)測點位進行設(shè)計時，要以監(jiān)測所要達成的目標為依據(jù)，同時要了解河流水環(huán)境的實際情況，并在此基礎(chǔ)上完成監(jiān)測斷面的設(shè)計工作，并依據(jù)沿岸地區(qū)各方面情況做好統(tǒng)籌工作。選用的監(jiān)測裝置要提高其自動化程度，對通訊系統(tǒng)予以充分利用，完成好數(shù)據(jù)的采集、傳輸，使決策部門能夠獲得所需的數(shù)據(jù)信息。

3.2.2 用3S技術(shù)

3S技術(shù)在我國水環(huán)境監(jiān)測工作中的應用較為普遍。在構(gòu)建可視化水環(huán)境時，3S技術(shù)能夠起到支撐作用，在此之后將GPS以及RS技術(shù)予以充分利用可以完成緊急預案的建立工作，進而使空間位置信息能夠?qū)崿F(xiàn)有序傳遞。另外，只要外部條件達到要求，還可應用三維GIS技術(shù)，提高系統(tǒng)的實用性。

3.2.3 風險評價設(shè)計

在設(shè)計風險評估時，應有效實施以下三個步驟，第一步是要對河流水環(huán)境中出現(xiàn)的各種污染物進行確定，常見污染物包括：基因毒物質(zhì)、軀體毒物質(zhì)等。第二步是要明確評價標準，使之能夠篩選出有效數(shù)據(jù)。評價指標體系的構(gòu)建是重點工作內(nèi)容，只有對健康風險評價信息系統(tǒng)的可行性進行準確的分析判斷，才能使健康風險預警功能真正發(fā)揮出來，此時對河流水環(huán)境存在的健康風險源展開的推測才能更加準確，風險源管理才能更加科學。在對評價指標進行設(shè)計的過程中，真實性、系統(tǒng)性、獨立性等原則必須要真正落實到位。在對評價指標體系予以構(gòu)建時，需明確定義污染物的實際類型，只有如此才能使評價指標體系的實效性得到保障。第三步是要對污染進行合理分組，通過模型推演來完成對健康風險的評價，目前經(jīng)常使用的方法是指標權(quán)重確定法[3]。

4 河流水環(huán)境風險預測模型

4.1 水質(zhì)預測模型

展開水質(zhì)預測時，要充分利用非穩(wěn)態(tài)一維、二維水質(zhì)模型及水環(huán)境容量模型。從全球水質(zhì)預測的現(xiàn)狀來看，西方發(fā)達國家采用的水質(zhì)模型包括SNSIM模型、SSM模型、SEM模型等，我國則以灰色理論模型、模糊理論模型、時間序列模型、動態(tài)系統(tǒng)元模型較為常見。在對預測模型進行選擇時，除了要對過去研究所得結(jié)果予以關(guān)注外，同時要考慮河流水環(huán)境的實際情況。在對水環(huán)境進行預測評價時，尤其是在應用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時，要重點關(guān)注如何充分發(fā)揮出前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及因素神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的作用。

4.2 水環(huán)境健康風險預測及預警模型

一般來說，要根據(jù)實際需要選擇水質(zhì)預測模型，在此基礎(chǔ)上將其與健康風險評價模型相結(jié)合，這樣才能夠建立起水環(huán)境健康風險綜合預測模型。在確定模型后，要充分利用3S、多媒體等技術(shù)，確保預警信息的傳遞更為順利，并實現(xiàn)對信息的有效管理[4]。

5 系統(tǒng)設(shè)計

5.1 設(shè)計河流監(jiān)測點位

河流水環(huán)境監(jiān)測斷面是一項需要重點關(guān)注的內(nèi)容，在對其進行設(shè)定前應當切實了解沿岸地區(qū)的相關(guān)情況，包括污染源所在地、人群集中區(qū)域、飲用水源地等內(nèi)容，接下來就是要將自動監(jiān)測設(shè)備設(shè)置到位，獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)要在第一時間傳送到職能部門。

5.2 預警設(shè)計

預警設(shè)計是整體系統(tǒng)設(shè)計中的重要內(nèi)容，當水體中污染物的實際含量超出既定標準時，要采用現(xiàn)場測試、信息采集等方式來獲取數(shù)據(jù)，用戶可以通過系統(tǒng)功能模塊對數(shù)據(jù)進行分析，進而找出可行的污染防治措施。在正式展開預警設(shè)計前必須要完成參數(shù)采集工作，這里所說的采集內(nèi)容包括污染物的類型、發(fā)生時段、發(fā)生地點、濃度、總量等。在完成數(shù)據(jù)采集工作后，就可以利用模型模擬工作，將污染物的影響范圍、程度等予以明確。傳統(tǒng)的污染治理是事故出現(xiàn)之后展開末端處理，而預警系統(tǒng)則是將河流水環(huán)境整體安全作為關(guān)注重點，這種方法可以直接獲取相關(guān)環(huán)節(jié)的參數(shù)，并可實現(xiàn)對污染物擴散、遷移實際情況的清晰認識。由此可見，這一系統(tǒng)的主要目的在于形成集風險、預警、安全和監(jiān)控為一體的現(xiàn)代化系統(tǒng)。在結(jié)構(gòu)上，該系統(tǒng)由五大核心部分構(gòu)成，分別為監(jiān)測部分、評價與預測部分、污染應急處理部分、可視化輸出部分與宣傳教育部分。通過建立不同分析模型，對污染及其影響實施預測、模擬與預警，在造成污染或達到臨界狀態(tài)時，向相關(guān)人員發(fā)送實時信息的同時以圖形網(wǎng)絡(luò)等方式報警[5]。

6 結(jié)語

河流健康風險監(jiān)測與評價系統(tǒng)設(shè)計合理，因此得到了廣泛的應用，并取得了良好的效果。然而，該系統(tǒng)在預測模型方面稍顯不足，具體表現(xiàn)為模型數(shù)量及種類不夠豐富，因此后期應將其作為優(yōu)化重點，通過對高新技術(shù)的引入，突破系統(tǒng)應用與發(fā)展的瓶頸。