突發(fā)性水環(huán)境污染事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法研究

郭子宿

（麗水市生態(tài)環(huán)境局蓮都分局，浙江 麗水 323000）

引言

突發(fā)性水環(huán)境污染具有隨機(jī)性、不可預(yù)見性和爆發(fā)性的特點(diǎn)，會(huì)給水生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境帶來不可挽回的損失，而保護(hù)水環(huán)境安全是我國環(huán)保部門的重點(diǎn)工作方向。研究突發(fā)性水環(huán)境污染事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，對(duì)突發(fā)性水污染事故進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，能夠提供針對(duì)性的應(yīng)急決策意見，強(qiáng)化水環(huán)境周邊風(fēng)險(xiǎn)源管控及應(yīng)急能力建設(shè)，從預(yù)防性角度管控水環(huán)境公共安全，提升水環(huán)境的社會(huì)和生態(tài)效能。本研究以某大型水庫為研究對(duì)象，詳細(xì)闡明了風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)評(píng)估方法和分區(qū)評(píng)估方法的具體應(yīng)用方式。

1 研究區(qū)域概況及數(shù)據(jù)處理

1.1 區(qū)域概況

本研究以某大型水庫為研究對(duì)象，研究庫區(qū)范圍涉及26個(gè)區(qū)縣，跨越川東平行峽谷低山丘陵區(qū)，以及川中低山峽谷。地處川東褶皺帶、大巴山斷褶帶和川鄂湘黔褶皺帶三大構(gòu)造單元交匯處。庫區(qū)范圍地形東高西低，西部多為低山丘陵，南北向長江河谷有所傾斜。主要研究的庫區(qū)段位以山地和丘陵為主，地貌復(fù)雜、發(fā)育以流水作用為主，地形高低懸殊較大，地勢(shì)起伏明顯，具有顯著的層狀地貌特征，東南地勢(shì)較高、西北地勢(shì)較低。庫區(qū)年徑流量豐富，主要集中在汛期，年徑流量平均值在3 500億m3左右，實(shí)測(cè)最大流量為71 km3/s，最小流量為770 m3/s。同時(shí)庫區(qū)水位年變幅較大，考慮不同河段河道形態(tài)等特征表現(xiàn)出的差異性，變幅在30～50 m。河道洪峰流量大且次數(shù)多，落差極大，汛期水位日上漲率為10 m，降落率為5～7 m。此外庫區(qū)河道水面比降較大，水流湍急，平均為2‰，在急流灘處，水面比降甚至可達(dá)1%以上。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，此大型水庫周邊區(qū)域范圍內(nèi)存在污水處理廠、水上加油站、?；反a頭等風(fēng)險(xiǎn)源，存在敏感目標(biāo)，暴露人口約為4.86萬。

1.2 數(shù)據(jù)處理

研究采用的原始數(shù)據(jù)來自庫區(qū)電子地圖與庫區(qū)實(shí)地調(diào)查獲取的風(fēng)險(xiǎn)源及敏感目標(biāo)信息統(tǒng)計(jì)，同時(shí)還有部分?jǐn)?shù)據(jù)源于社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料。研究采用電子地圖等高線圖層，借助ArcGIS的3D Analyst工具將庫區(qū)等高線轉(zhuǎn)變?yōu)門IN，并形成柵格地圖，基于高程值大小，繪制地形專題圖。并采用Excel軟件整合獲取的風(fēng)險(xiǎn)源和敏感目標(biāo)數(shù)據(jù)，利用轉(zhuǎn)換工具將其轉(zhuǎn)化為shp的點(diǎn)數(shù)據(jù)，再導(dǎo)入電子地圖中，基于研究段流域，以10 km為一個(gè)區(qū)段進(jìn)行編號(hào)劃分。

2 突發(fā)性水環(huán)境污染事故風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)評(píng)估

2.1 風(fēng)險(xiǎn)源分級(jí)評(píng)估

針對(duì)研究區(qū)的突發(fā)性水環(huán)境污染事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，其主要是確定危險(xiǎn)源的過程，基本流程為：確定?；返牧亢团R界量[1]；結(jié)合?；窛舛取⑽廴疚锏脑试S限值和事故發(fā)生概率，計(jì)算單位風(fēng)險(xiǎn)源的污染風(fēng)險(xiǎn)值，最后確定風(fēng)險(xiǎn)源等級(jí)[2]。其中，風(fēng)險(xiǎn)源污染物的差異較大，在不同環(huán)境中，危化品的種類有所差異，可采取式（1）進(jìn)行計(jì)算：

其中，Q1，Q2…，Qn為各危化品的臨界量；q1，q2…，qn為各危化品的實(shí)際存在量[2]。

在考慮?；窛舛取⑽廴疚锏脑试S限值和事故發(fā)生概率后，計(jì)算單位風(fēng)險(xiǎn)源的污染風(fēng)險(xiǎn)值的公式為式（2）：

其中，C為?；窛舛?；P為風(fēng)險(xiǎn)源突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)事故的概率；B為不同污染物的允許限值[2]。

劃分風(fēng)險(xiǎn)源等級(jí)是在計(jì)算出R1值后，計(jì)算各因素的標(biāo)準(zhǔn)偏差（s）和平均值（μ），最終劃分風(fēng)險(xiǎn)源定性等級(jí)。風(fēng)險(xiǎn)源定性等級(jí)與相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值范圍如表1所示。

表1 風(fēng)險(xiǎn)源定性等級(jí)與相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值范圍

2.2 敏感目標(biāo)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)評(píng)估

為切實(shí)實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可行且方便，提升水環(huán)境污染事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的精準(zhǔn)性，需要將非必要風(fēng)險(xiǎn)源剔除。突發(fā)性水環(huán)境污染事故的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估還需考量污染物的允許限值和毒性大小臨界量，將跨界影響、暴露人口和污染物擴(kuò)散時(shí)間都考慮在內(nèi)。運(yùn)用敏感目標(biāo)分級(jí)評(píng)估方法構(gòu)建評(píng)估模型，計(jì)算公式為式（3）：

其中，K為跨界影響系數(shù)（跨省界取2.5，跨縣界取2，不跨界取1）；M為暴露人口；T為污染物擴(kuò)散時(shí)間；B為污染物毒性大小允許限值；C為污染物毒性大小臨界量。其中，，k河、k庫分別表示某風(fēng)險(xiǎn)源到某水源地的河流水體河段長度和水庫水體河段長度；v河、v庫分別表示河流水體河段的平均流速和水庫水體河段的平均流速[2]。

敏感目標(biāo)定性等級(jí)與相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值范圍如表2所示。

表2 敏感目標(biāo)定性等級(jí)與相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值范圍

2.3 敏感目標(biāo)分級(jí)結(jié)果

將此種評(píng)估方法應(yīng)用于某水庫區(qū)，對(duì)當(dāng)?shù)厍闆r進(jìn)行匯總，并進(jìn)行結(jié)果分析。某水庫區(qū)單元敏感目標(biāo)分級(jí)結(jié)果一覽表（部分）見表3。

表3 某水庫區(qū)單元敏感目標(biāo)分級(jí)結(jié)果一覽表（部分）

對(duì)水庫區(qū)單元敏感目標(biāo)進(jìn)行分級(jí)發(fā)現(xiàn)，水上加油站中的三氯乙烯可能對(duì)4 000暴露人口存在重大影響；?；反a頭中的石油醚可能對(duì)2 400暴露人口存在重大影響；?；反a頭中的乙醇可能對(duì)3 270暴露人口存在較大影響；污水處理廠中的汞可能對(duì)5 950暴露人口存在一般影響；水上加油站中的汞可能對(duì)32 000暴露人口存在一般影響；?；反a頭中的甲醇可能對(duì)1 000暴露人口存在一般影響。

3 突發(fā)性水環(huán)境污染事故風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)評(píng)估

3.1 分區(qū)原則及單元

分區(qū)原則作為分區(qū)等級(jí)、分區(qū)方法和分區(qū)指標(biāo)的構(gòu)建前提，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)當(dāng)在把控原則的基礎(chǔ)上，落實(shí)后續(xù)工作。突發(fā)性水環(huán)境污染事故風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)評(píng)估，按照定量定性結(jié)合、動(dòng)態(tài)性、主導(dǎo)性、一致性和系統(tǒng)性原則開展，將風(fēng)險(xiǎn)分為多個(gè)單元，例如：將開發(fā)區(qū)或工業(yè)園區(qū)作為分區(qū)單元，將下層行政區(qū)作為分區(qū)單元等。本文所研究的某水庫采取將區(qū)域網(wǎng)格作為分區(qū)單元的形式，按照每10 km劃分單位區(qū)段的辦法，盡可能縮短單位區(qū)段間隔長度[2]。

3.2 分區(qū)模型構(gòu)建

從流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)的獨(dú)立性、針對(duì)性、可操作性、科學(xué)性要求來看，相似或風(fēng)險(xiǎn)差異性指標(biāo)應(yīng)當(dāng)集中反映在評(píng)估體系中[2]。本文基于第1章節(jié)中的敏感目標(biāo)影響因子和風(fēng)險(xiǎn)源，就風(fēng)險(xiǎn)值R1、R2的不同，從風(fēng)險(xiǎn)源的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)和受風(fēng)險(xiǎn)源影響的敏感目標(biāo)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)兩個(gè)角度設(shè)計(jì)計(jì)算公式為式（4）、式（5）：

3.3 分區(qū)評(píng)估等級(jí)劃分

研究借助ArcGIS API的自然斷點(diǎn)法，確定不同的拐點(diǎn)值，以此確立分區(qū)依據(jù)。得到低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)三種類型[2]。

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

研究區(qū)域?qū)儆趰{谷河道型水庫，水域面積達(dá)1 500 km2，利用2.2中的計(jì)算模型，確定量化分區(qū)評(píng)估等級(jí)的指標(biāo)為：低風(fēng)險(xiǎn)：R基于風(fēng)險(xiǎn)源的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)＜3.21；中風(fēng)險(xiǎn)：3.21=R基于風(fēng)險(xiǎn)源的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)＜13.78；高風(fēng)險(xiǎn)：R基于風(fēng)險(xiǎn)源的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)=13.78。當(dāng)研究區(qū)域?qū)儆诳菟跁r(shí)，低風(fēng)險(xiǎn)：R受風(fēng)險(xiǎn)源影響的敏感目標(biāo)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)＜5.21；中風(fēng)險(xiǎn)：5.21=R受風(fēng)險(xiǎn)源影響的敏感目標(biāo)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)＜27.22；高風(fēng)險(xiǎn)：R受風(fēng)險(xiǎn)源影響的敏感目標(biāo)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)=27.22。當(dāng)研究區(qū)域?qū)儆谄剿跁r(shí)，低風(fēng)險(xiǎn)：R受風(fēng)險(xiǎn)源影響的敏感目標(biāo)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)＜10.49；中風(fēng)險(xiǎn)：10.49=R受風(fēng)險(xiǎn)源影響的敏感目標(biāo)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)＜34.95；高風(fēng)險(xiǎn)：R受風(fēng)險(xiǎn)源影響的敏感目標(biāo)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)=34.95。當(dāng)研究區(qū)域?qū)儆谪S水期時(shí)，低風(fēng)險(xiǎn)：R受風(fēng)險(xiǎn)源影響的敏感目標(biāo)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)＜10.62；中風(fēng)險(xiǎn)：10.62=R受風(fēng)險(xiǎn)源影響的敏感目標(biāo)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)＜35.37；高風(fēng)險(xiǎn)：R受風(fēng)險(xiǎn)源影響的敏感目標(biāo)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)=35.37。為便于記錄，將枯水期、平水期和豐水期的R受風(fēng)險(xiǎn)源影響的敏感目標(biāo)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)分別記作R4、R5、R6，將R基于風(fēng)險(xiǎn)源的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)記作R3。經(jīng)過調(diào)查，得到表4分區(qū)結(jié)果（部分）。

本研究分別對(duì)低風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在出現(xiàn)中高風(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)，政府等有關(guān)單位并未建立水環(huán)境防治的監(jiān)控體系，整體應(yīng)急能力不強(qiáng)。

4 結(jié)論與建議

本研究介紹了兩種突發(fā)性水環(huán)境污染事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，借助分級(jí)和分區(qū)方法對(duì)突發(fā)性水環(huán)境污染事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估能夠支持水環(huán)境污染防治工作的開展，相關(guān)部門能夠基于評(píng)估結(jié)果，“有的放矢”地管理污染物主要投放企業(yè)，保證水資源清潔。（1）對(duì)水庫區(qū)單元敏感目標(biāo)分級(jí)發(fā)現(xiàn)，水上加油站中的三氯乙烯可能對(duì)4 000暴露人口存在重大影響；?；反a頭中的石油醚可能對(duì)2 400暴露人口存在重大影響；危化品碼頭中的乙醇可能對(duì)3 270暴露人口存在較大影響；污水處理廠中的汞可能對(duì)5 950暴露人口存在一般影響；水上加油站中的汞可能對(duì)32 000暴露人口存在一般影響；危化品碼頭中的甲醇可能對(duì)1 000暴露人口存在一般影響。（2）研究分別對(duì)低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在出現(xiàn)中高風(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)，政府等有關(guān)單位并未建立水環(huán)境污染防治的監(jiān)控體系，整體應(yīng)急能力不強(qiáng)。（3）為切實(shí)落實(shí)我國資源友好型社會(huì)構(gòu)建要求，本文建議相關(guān)部門定期監(jiān)督高風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)，嚴(yán)格禁止新風(fēng)險(xiǎn)源遷入。同時(shí)，企業(yè)需從自身工藝和技術(shù)提升的角度出發(fā)，避免向水環(huán)境中投放毒害物質(zhì)，并建立監(jiān)控體系，強(qiáng)化應(yīng)急管理能力。