基于受體易損性評(píng)估的區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急管理

毛嘉玲， 楊 潔*， 邵智娟， 朱辰播

（1.蘇州科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215009；2.蘇州市常熟環(huán)境監(jiān)測(cè)站，江蘇 蘇州 215516）

近年來，突發(fā)環(huán)境事件嚴(yán)重威脅著我國(guó)的環(huán)境安全和人體健康[1]，引起公眾廣泛關(guān)注。 僅2020 年上半年，全國(guó)就發(fā)生107 起突發(fā)環(huán)境事件，其數(shù)量雖同比有所下降[2]，但對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急管理工作仍不容懈怠。

在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究，我國(guó)主要從環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源的角度展開，從風(fēng)險(xiǎn)接受末端－受體進(jìn)行闡述的較少。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急管理也多從風(fēng)險(xiǎn)源的角度進(jìn)行防范。對(duì)受體角度的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急管理，多集中于后端的應(yīng)急處置，缺乏事故發(fā)生前對(duì)受體所處環(huán)境條件的改善與抵抗風(fēng)險(xiǎn)能力的提高。 由于我國(guó)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急管理缺乏統(tǒng)一的明確應(yīng)急目標(biāo)，在事故發(fā)生的緊急情況下，會(huì)因無法明確易損受體而導(dǎo)致受體保護(hù)不及時(shí)[3]。 因此，從受體防范角度出發(fā)，在具有風(fēng)險(xiǎn)隱患的區(qū)域進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)受體易損性評(píng)估，識(shí)別易損受體并明確優(yōu)先防護(hù)目標(biāo)，是目前風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急管理的需求。

對(duì)于易損性的研究，現(xiàn)在主要集中于自然災(zāi)害（如洪水[4]、海嘯[5]、泥石流[6]等）及自然生態(tài)系統(tǒng)領(lǐng)域[7-8]。 國(guó)外通過構(gòu)建易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)（如社會(huì)指標(biāo)、人口指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、建筑物指標(biāo)、基礎(chǔ)設(shè)施指標(biāo)、機(jī)構(gòu)響應(yīng)的能力指標(biāo)等）[9-10]綜合評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)受體的易損性；國(guó)內(nèi)的易損性指數(shù)，大多是由生態(tài)系統(tǒng)類型這一單因素決定[11-12]。近年來，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體易損性評(píng)估逐漸興起。 國(guó)外的研究，主要通過事故本身的危害性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的易損性[13]來評(píng)估區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體易損性。 國(guó)內(nèi)的研究，則從飲用水源地、生態(tài)功能區(qū)、人口密度等方面考慮環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體易損性[14-15]，或在受體物理易損性和社會(huì)易損性的基礎(chǔ)上[16]，從暴露和恢復(fù)兩方面[17]構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)受體易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)[18]。已發(fā)布的《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)）[19]，從環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控與應(yīng)急能力三個(gè)方面進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析，包含了基于水和大氣環(huán)境受體易損性的風(fēng)險(xiǎn)表征，并通過網(wǎng)格化對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的地理空間分布進(jìn)行了準(zhǔn)確識(shí)別[20]。 綜上所述，受體易損性的相關(guān)研究雖已取得了一定成果，但仍主要以生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)為研究對(duì)象，且在定量化、具體化及操作性等方面存在不足之處。

為表現(xiàn)區(qū)域內(nèi)受體的物理性與社會(huì)經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)，該研究在江蘇省發(fā)布的《工業(yè)園區(qū)突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》（DB32/T 3794-2020）中受體脆弱性相關(guān)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充并具體化受體易損性的影響因子。 為在應(yīng)急預(yù)案編制中，從受體的角度提出更有針對(duì)性和可操作性的應(yīng)急管理建議，從人群、人工設(shè)施和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)[21]三個(gè)方面，構(gòu)建環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。 通過評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)受體易損性，根據(jù)抵抗環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)時(shí)受體易損的敏感程度，明確受體防護(hù)目標(biāo)的優(yōu)先順序，從而降低區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。 同時(shí)結(jié)合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源管理，實(shí)施精準(zhǔn)化的風(fēng)險(xiǎn)防控策略[22]，形成有效的全過程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制[23]，為區(qū)域功能區(qū)劃和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)“差異化”管理提供理論依據(jù)。

1 受體易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1 指標(biāo)體系建立

環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體是突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險(xiǎn)的潛在承受體，指風(fēng)險(xiǎn)因子在環(huán)境轉(zhuǎn)運(yùn)過程中可能受到影響的人群、人工設(shè)施和生態(tài)環(huán)境[24]。 可從上述三類受體的角度，對(duì)區(qū)域受體易損性進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。 鑒于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)中暴露劑量-響應(yīng)關(guān)系及系統(tǒng)外部因素的影響，論文從物理易損性和社會(huì)易損性兩方面構(gòu)建受體易損性指標(biāo)體系。其中，物理易損性指受體承受風(fēng)險(xiǎn)因子的脅迫強(qiáng)度[18]，社會(huì)易損性則表現(xiàn)受體的社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性。因此，在遵循系統(tǒng)性、差異性和現(xiàn)實(shí)性的原則下，以人群、人工設(shè)施和生態(tài)環(huán)境三類受體為描述視角，選取相應(yīng)的物理易損性和社會(huì)易損性代表性指標(biāo)，構(gòu)建區(qū)域受體易損性指標(biāo)體系，見表1。

表1 區(qū)域受體易損性指標(biāo)體系

1.2 指標(biāo)的量化

1.2.1 物理易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)

當(dāng)承受同等強(qiáng)度突發(fā)環(huán)境事件的能量釋放時(shí)，評(píng)估區(qū)域的暴露受體越多，距風(fēng)險(xiǎn)源越近，則區(qū)域受體易損性越高。 物理易損性目標(biāo)的脅迫強(qiáng)度通過人群、人工設(shè)施和生態(tài)環(huán)境三個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，并通過可量化的方式進(jìn)行表征，其具體指標(biāo)及表征方法見表2。

表2 物理易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)及各指標(biāo)量化方法

1.2.2 社會(huì)易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)

當(dāng)遭受同等強(qiáng)度突發(fā)環(huán)境事件的影響時(shí)，評(píng)估區(qū)域內(nèi)受體的重要程度越高、恢復(fù)原有狀態(tài)或離開事故影響范圍的時(shí)間越長(zhǎng)，則區(qū)域受體易損性越高。 社會(huì)易損性通過人群[25]、人工設(shè)施和生態(tài)環(huán)境這三個(gè)方面進(jìn)行表征，其具體指標(biāo)及表征方法見表3。

表3 社會(huì)易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)及各指標(biāo)量化方法

1.3 易損性概念模型

受體易損性是物理易損性和社會(huì)易損性構(gòu)成的復(fù)合函數(shù)

式中：V1 表示受體物理易損性；V2 為受體社會(huì)易損性；α、β 分別為兩種易損性的權(quán)重。

環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)的易損性應(yīng)包括人群、人工設(shè)施、生態(tài)環(huán)境這三類受體的物理易損性和社會(huì)易損性

式中：V1H、V1M、V1E分別為人群、人工設(shè)施、生態(tài)環(huán)境的物理易損性；V2H、V2M、V2E分別為人群、人工設(shè)施、生態(tài)環(huán)境的社會(huì)易損性；α1，2，3、β1，2，3分別為三類受體的物理易損性和社會(huì)易損性的權(quán)重值。

人群、人工設(shè)施、生態(tài)環(huán)境的物理易損性和社會(huì)易損性可分別依據(jù)下面各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算

式中：H11，2、M11，2，3，4、E11，2分別為人群、人工設(shè)施、生態(tài)環(huán)境的物理易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)；H21，2，3，4、M21，2、E21，2分別為人群、人工設(shè)施、生態(tài)環(huán)境的社會(huì)易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)；a11，2、b11，2，3，4、c11，2、a21，2，3，4、b21，2、c21，2分別為各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值。

1.4 權(quán)重確定

采用層次分析法[26]，確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。

1.4.1 建立遞階層次結(jié)構(gòu)

區(qū)域受體易損性評(píng)估體系的遞階層次結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 區(qū)域受體易損性評(píng)估體系遞階層次結(jié)構(gòu)示意圖

1.4.2 構(gòu)造判斷矩陣

聘請(qǐng)17 位風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、安全管理和應(yīng)急救援領(lǐng)域的專家，以發(fā)放調(diào)查問卷的形式，對(duì)各指標(biāo)層的易損性進(jìn)行兩兩比較，并以9 級(jí)標(biāo)度，通過算術(shù)平均法處理各專家的評(píng)價(jià)結(jié)果，構(gòu)造判斷矩陣（A）。

1.4.3 權(quán)重計(jì)算

①A 中元素按列歸一化后，將矩陣的同一行的各列相加，即

②將相加后的向量除以n，即得權(quán)重向量

式中：Wi為各行元素和的1/n。

③計(jì)算最大特征根為

式中：λmax為最大特征根（AW）i表示向量AW 的第i 個(gè)分量。

對(duì)所求結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)

式中：一致性指數(shù)C.I.＝（λmax-n）/（n-1）；R.I.為隨機(jī)一致性指數(shù)，見表4。

表4 隨機(jī)一致性指標(biāo)

當(dāng)C.R.＜0.1 時(shí)，表明判斷矩陣合理，反之，則需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行調(diào)整，直到滿足一致性要求為止[27]。

1.4.4 權(quán)重結(jié)果

以V1-準(zhǔn)則層的權(quán)重確定為例，首先確定V1H、V1M、V1E兩兩之間的標(biāo)度，構(gòu)建矩陣后通過上述計(jì)算即可獲得下V1H、V1M、V1E的權(quán)重分布見表5。

表5 V1-準(zhǔn)則層判斷矩陣

以此類推，可獲得其他各層權(quán)重分布，不再一一贅述。 其計(jì)算得到的各指標(biāo)綜合權(quán)重見表6。

表6 易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

2 案例應(yīng)用

2.1 研究區(qū)概況

調(diào)查研究位于沿海地區(qū)的某工業(yè)園區(qū)。 該區(qū)域南北長(zhǎng)約6.9 km，東西寬約1.9 km，岸線長(zhǎng)19.92 km，面積9.6 km2，涉及倉(cāng)儲(chǔ)、化工、貨運(yùn)港口、火力發(fā)電等多個(gè)行業(yè)類別，工業(yè)園區(qū)已經(jīng)建成和在建的油品、化學(xué)品倉(cāng)儲(chǔ)總?cè)萘窟_(dá)到392.79 萬m3。

2.2 數(shù)據(jù)來源與處理

綜合考慮研究尺度及某工業(yè)園區(qū)土地利用斑塊大小， 選取某工業(yè)園區(qū)中存在重大風(fēng)險(xiǎn)源的周邊區(qū)域，劃分為28 塊大小為750 m×750 m的網(wǎng)格，將其分別編號(hào)（如圖2 所示），并注意每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的人群、儲(chǔ)罐區(qū)、碼頭等突發(fā)事故風(fēng)險(xiǎn)受體的敏感程度。

圖2 園區(qū)樣本區(qū)域物理易損性分布情況

某工業(yè)園區(qū)風(fēng)險(xiǎn)受體基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要通過調(diào)研、走訪及對(duì)比衛(wèi)星地圖等多種手段，對(duì)受體易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中所需的相應(yīng)人群數(shù)量、各企業(yè)的廠房、 生產(chǎn)裝置等設(shè)施類型和面積等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。得到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)經(jīng)1.2 節(jié)中相關(guān)方法處理，可得到16 個(gè)定量化指標(biāo)值，結(jié)合表6 中各指標(biāo)權(quán)重值，最終準(zhǔn)則層、系統(tǒng)層和目標(biāo)層各類易損性的結(jié)果見表7。

表7 園區(qū)樣本區(qū)域各類易損性計(jì)算結(jié)果

2.3 結(jié)果分析

依據(jù)表7 的結(jié)果，運(yùn)用ArcGIS 可視化處理，得到的該樣本區(qū)域劃分及受體易損性分布情況如圖2-圖4所示。

圖3 園區(qū)樣本區(qū)域社會(huì)易損性分布情況

圖4 園區(qū)樣本區(qū)域受體易損性分布情況

結(jié)合表7 及圖2-圖4，樣本區(qū)域中區(qū)域6、9、10、12、14、15、16、21 和25 的受體易損性相對(duì)較高，其亦為物理易損性相對(duì)較高區(qū)域，而社會(huì)易損性并無此特征。 因此，區(qū)域受體易損性與物理易損性呈較高相關(guān)性，與社會(huì)易損性的相關(guān)性較低。

對(duì)某工業(yè)園區(qū)受體易損性較高區(qū)域舉例分析，并提出相應(yīng)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急管理建議（見表8）。

表8 某工業(yè)園區(qū)易損性較高區(qū)域的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急管理建議

除上述建議外，工業(yè)園區(qū)需加大風(fēng)險(xiǎn)源及易損性受體的數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)[28]，根據(jù)企業(yè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，做好日常風(fēng)險(xiǎn)防范及應(yīng)急演練工作?；趨^(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理措施建議[19]，園區(qū)要注意樣本區(qū)域內(nèi)相關(guān)受體隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化情況，并以此調(diào)整風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)。 基于受體易損性評(píng)估結(jié)果，指導(dǎo)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)日常監(jiān)督，并建設(shè)應(yīng)急協(xié)調(diào)體系，加強(qiáng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控和應(yīng)急救援能力的建設(shè)，提高整體協(xié)調(diào)與整合能力，從而有效預(yù)防突發(fā)環(huán)境事件并降低其危害，保障區(qū)域人群的身體健康及社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展。 基于受體易損性評(píng)估的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，可呈現(xiàn)區(qū)域內(nèi)易損性受體分布規(guī)律，并結(jié)合人群、人工設(shè)施及生態(tài)環(huán)境的結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)，達(dá)到提升該研究區(qū)域不同分區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急管理精準(zhǔn)性的目的。

3 結(jié)語

在無法完全消除環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)實(shí)情況下，突發(fā)環(huán)境事件的應(yīng)急管理至關(guān)重要。 有效的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急管理應(yīng)能夠利用區(qū)域資源的優(yōu)化配置和調(diào)控風(fēng)險(xiǎn)危害布局，充分提高受體抵抗風(fēng)險(xiǎn)的能力，起到降低事故損失的作用。 綜合考慮物理易損性和社會(huì)易損性兩個(gè)方面以及人群、人工設(shè)施和生態(tài)環(huán)境三類受體，建立區(qū)域受體易損性指標(biāo)體系，對(duì)突發(fā)環(huán)境事件環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體易損性進(jìn)行量化。 可在資源有限的情況下，及時(shí)把握風(fēng)險(xiǎn)控制時(shí)機(jī)，并為區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的精準(zhǔn)化管理提供科學(xué)依據(jù)。 由于受體易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)的多樣性及復(fù)雜性[29]，所選指標(biāo)難以完全反映環(huán)境突發(fā)事件影響的受體易損性。 因此，在今后的研究工作中可對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)充及完善，以期真實(shí)全面地表征區(qū)域受體易損性。 在指標(biāo)量化過程中，為進(jìn)一步提高基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，可與遙感影像等“3S”技術(shù)相結(jié)合，獲得真實(shí)、準(zhǔn)確的人工設(shè)施、生態(tài)環(huán)境等占地面積，以消除由查找資料帶來的數(shù)據(jù)在時(shí)間上的滯后性。