劉 佳,王亞變,薛麗洋,王金相
(1.甘肅省生態(tài)環(huán)境應(yīng)急與事故調(diào)查中心,甘肅 蘭州 730030;2.蘭州城市學(xué)院地理與環(huán)境工程學(xué)院,甘肅 蘭州 730030)
甘肅省境內(nèi)分布有黃河、長江、內(nèi)陸河及其重要干支流等河流水體,涉及跨省界斷面36 處,河流貫穿全省14 個(gè)市(州)。隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的深入實(shí)施,流域經(jīng)濟(jì)效應(yīng)對(duì)全省經(jīng)濟(jì)增長推動(dòng)作用日趨明顯。經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展一方面促進(jìn)了人民群眾生活質(zhì)量的極大改善,另一方面卻逐漸累積形成了流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)隱患[1]。流域分布較多金屬冶煉、尾礦庫、煤化工及?;肥褂玫雀唢L(fēng)險(xiǎn)企業(yè),水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問題比較突出。據(jù)統(tǒng)計(jì),2011 至2017 年,甘肅省共發(fā)生涉水突發(fā)環(huán)境事件26 起,2015 年隴星銻業(yè)尾礦庫泄漏、2018 年平?jīng)鍪袥艽h柴油罐車泄漏等2 起跨流域重大突發(fā)環(huán)境事件引起了社會(huì)輿論普遍關(guān)注。高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)遍布、?;愤\(yùn)輸?shù)缆费睾硬⑿信c穿越水源地等現(xiàn)實(shí)問題已成為甘肅省流域突發(fā)環(huán)境事件重要誘發(fā)因素,疊加性,布局性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)隱患不容忽視。
流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是防控環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),消除重大環(huán)境安全隱患的重要手段。國內(nèi)目前未出臺(tái)針對(duì)流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究主要是基于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)理論建模分析,采用壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(PSR)[2-4]、環(huán)境受體脆弱性模型[5-6]、相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型[7-9]評(píng)估流域風(fēng)險(xiǎn),其中不乏通過突變理論[10-11]、動(dòng)態(tài)模糊數(shù)學(xué)[2,6]等數(shù)理分析模型對(duì)流域風(fēng)險(xiǎn)作出綜合評(píng)估的案例。但這些方法在實(shí)際應(yīng)用中還存在主觀不確定性因素多、技術(shù)難度大且不適用于基層生態(tài)環(huán)境部門推廣使用問題。本文借鑒環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)理論理念,結(jié)合甘肅省突發(fā)環(huán)境事件發(fā)生特點(diǎn)及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)隱患特征,構(gòu)建適用于本省生態(tài)環(huán)境管理部門實(shí)踐應(yīng)用的流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。
環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)值是事故發(fā)生概率與后果的乘積。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)理論認(rèn)為,環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是由風(fēng)險(xiǎn)源、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體及風(fēng)險(xiǎn)傳播機(jī)制3 部分共同組成的風(fēng)險(xiǎn)演化系統(tǒng)[12]。流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估核心思想,即利用風(fēng)險(xiǎn)傳播與作用機(jī)制,從風(fēng)險(xiǎn)源危害性、環(huán)境受體脆弱性及風(fēng)險(xiǎn)控制機(jī)制有效性3 個(gè)方面構(gòu)建評(píng)估指標(biāo)體系,運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型劃分流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)高發(fā)區(qū)域。
流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估按照?qǐng)D1 步驟實(shí)施。其中,風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估直接關(guān)系到評(píng)估指標(biāo)與流域?qū)嶋H風(fēng)險(xiǎn)程度的一致性,是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的關(guān)鍵。
圖1 流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估總體思路
1.2.1 基礎(chǔ)資料調(diào)查
1)流域行政區(qū)劃、水系分布、生態(tài)保護(hù)紅線、道路交通路網(wǎng)、地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、飲用水源保護(hù)區(qū)、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)、跨界斷面及其他水生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)與脆弱區(qū)等必要的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體信息。
2)可能向水環(huán)境釋放環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)的各類環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源。重點(diǎn)包括:流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)、涉及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)裝卸運(yùn)輸港口碼頭、?;愤\(yùn)輸企業(yè)及運(yùn)輸載具、尾礦庫、石油天然氣開采設(shè)施、加油站及加氣站、集中式污水處理廠及垃圾處理設(shè)施、危險(xiǎn)廢物經(jīng)營單位、石油(天然氣)及成品油長輸管道等。
3)流域現(xiàn)有環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控與救援能力信息。重點(diǎn)包括:流域環(huán)境應(yīng)急管理與監(jiān)測(cè)力量、風(fēng)險(xiǎn)隱患排查管理制度、移動(dòng)源環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理、水質(zhì)預(yù)警設(shè)施、應(yīng)急物資儲(chǔ)備、應(yīng)急處置資金與技術(shù)儲(chǔ)備、流域現(xiàn)有應(yīng)急防控工程、部門應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制等。
1.2.2 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別
本研究重點(diǎn)關(guān)注污染物受納水體、飲用水源地及取水口、水資源保護(hù)區(qū)以及跨界斷面等4 類環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體;水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源主要考慮企業(yè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分情況。
1.2.3 評(píng)估子區(qū)域劃分
按照流域縣(區(qū))劃分風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估子區(qū)域,建立流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系。
1.2.4 風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估
考慮到甘肅省?;返缆愤\(yùn)輸事故多發(fā)特點(diǎn),本研究以流域縣(區(qū))級(jí)行政區(qū)域?yàn)榛驹u(píng)估單元,在確定評(píng)估單元環(huán)境基礎(chǔ)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、移動(dòng)源風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)基礎(chǔ)上,采用風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算法與分級(jí)矩陣評(píng)估法相結(jié)合方式構(gòu)建流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。
1.2.5 差距分析
結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估區(qū)劃結(jié)果,從環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體管理、風(fēng)險(xiǎn)源管理、流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急能力等方面分析差距,提出改進(jìn)措施。
流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估重點(diǎn)突出水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體要素,對(duì)于擬評(píng)估的流域基本水系以及干、支流,通過篩選、分析與河流水系有直接聯(lián)系的縣(區(qū))行政區(qū)劃范圍,確定評(píng)估子區(qū)域,作為流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估基本單元。
2.1.1 指標(biāo)體系
該類指標(biāo)體系包括數(shù)值類與定性評(píng)價(jià)2 類指標(biāo)(表1)。數(shù)值型指標(biāo)一律采用百分化處理,即通過對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換,將數(shù)值映射到[0-100]區(qū)間內(nèi),具體計(jì)算公式為:式中:X 為指標(biāo)百分化處理后的數(shù)值;Xi為指標(biāo)在i 縣(區(qū))中的實(shí)際數(shù)值;Xman為指標(biāo)在評(píng)估流域涉及所有縣(區(qū))評(píng)估單元實(shí)際數(shù)值中的最大值;Xmin為指標(biāo)在流域涉及所有縣(區(qū))評(píng)估單元實(shí)際數(shù)值中的最小值。定性評(píng)估指標(biāo)根據(jù)指標(biāo)屬性分別賦值。
2.1.2 評(píng)估模型
環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)度、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控能力各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算公式為:
將各項(xiàng)指標(biāo)定量化、標(biāo)準(zhǔn)化處理后,代入流域基礎(chǔ)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估模型,得到評(píng)估單元風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)指數(shù):式中,Ri=為評(píng)估單元i 的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。
通過評(píng)估得出的各個(gè)評(píng)估單元R 值,參照文獻(xiàn)[13]提出的三分位數(shù)劃分法,將評(píng)估單元?jiǎng)澐譃橐话恪⑤^大、重大3 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。具體方法:根據(jù)評(píng)估結(jié)果中Rmin和Rmax數(shù)值差L,結(jié)合數(shù)值范圍劃分為3 個(gè)區(qū)間,R 值屬于[Rmin,Rmin+1/3L]為一般環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)(Rjc3),R 值屬于 [Rmin+1/3L,Rmin+2/3L] 為較大環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)(Rjc2),R 值屬于[Rmin+2/3L,Rmax]為重大環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)(Rjc1)。
型類標(biāo)指型值數(shù)型值數(shù)型值數(shù)型值數(shù)型值數(shù)型值數(shù)型值數(shù)值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定值賦性定系體標(biāo)指估評(píng)級(jí)等險(xiǎn)風(fēng)礎(chǔ)基1表明說稱名標(biāo)指值比的積面元單估評(píng)與量數(shù)業(yè)企險(xiǎn)風(fēng)境環(huán)水涉中元單估評(píng)S(量數(shù)業(yè)企險(xiǎn)風(fēng)境環(huán)積面位單)1界臨與量存質(zhì)物險(xiǎn)風(fēng)境環(huán)積面位單積面的元單估評(píng)以除后和加值比的量界臨與量數(shù)質(zhì)物險(xiǎn)風(fēng)中業(yè)企險(xiǎn)風(fēng)境環(huán)水涉各內(nèi)元單估評(píng))S(值比量2 )3S(比占業(yè)企險(xiǎn)風(fēng)境環(huán)上以別級(jí)大較數(shù)分百的業(yè)企險(xiǎn)風(fēng)境環(huán)有所內(nèi)元單估評(píng)占量數(shù)業(yè)企險(xiǎn)風(fēng)境環(huán)大較為定評(píng)量數(shù)頭碼、口港的存暫卸裝品學(xué)化險(xiǎn)危及涉內(nèi)元單估評(píng))S(量數(shù)頭碼口港4量數(shù)品學(xué)化險(xiǎn)危輸運(yùn)式方輸運(yùn)路道以年每內(nèi)元單估評(píng))S(量數(shù)品學(xué)化險(xiǎn)危輸運(yùn)年路道5量數(shù)庫礦尾上以別級(jí)大較為定評(píng))S(量數(shù)庫礦尾上以別級(jí)大較6 0、001值賦別分,析分性定出作無、有際實(shí)據(jù)根)S(量數(shù)施設(shè)采開氣然天油石7水越跨道管油品成、)氣然天(油石5 2、57、001值賦別分域水表地類Ⅴ劣、類Ⅴ,類Ⅳ、類Ⅲ,類Ⅱ、類Ⅰ越跨對(duì)針)S(況情體8大較無或 1≥量數(shù)件事境環(huán)水發(fā)突、1≥量數(shù)生發(fā)件事境環(huán)水發(fā)突的級(jí)等上以及大較且 1≥量數(shù)件事境環(huán)水發(fā)突對(duì)針)S(量數(shù)生發(fā)件事境環(huán)發(fā)突年五近9 0、05、001值賦別分生發(fā)件事境環(huán)水發(fā)突無、件事境環(huán)水發(fā)突的級(jí)等上以及52、57、001值賦別分質(zhì)水表地類Ⅴ劣、類Ⅴ,類Ⅳ、類Ⅲ,類Ⅱ、類Ⅰ對(duì)針)V(別類質(zhì)水體水1數(shù)地源水水用飲式中集上以及鎮(zhèn)鄉(xiāng)0、52、05、001值賦別分 0、]4,1[、]01,5[、01>量數(shù)地源水內(nèi)元單估評(píng)V(量)2 0、52、05、001值賦別分 01≥、)01,5[、)5,3[、3<,)人/元萬(值比的量數(shù)口人住常地當(dāng)與 PDG度年一上元單估評(píng))V(平水 PDG均人3了置設(shè)、位點(diǎn)測(cè)監(jiān)量質(zhì)境環(huán)置設(shè)僅、位點(diǎn)測(cè)監(jiān)急應(yīng)置設(shè)未對(duì)針。力能生發(fā)故事染污水測(cè)預(yù)點(diǎn)測(cè)監(jiān)警預(yù)境環(huán)水置設(shè)過通)M(警預(yù)測(cè)監(jiān)質(zhì)水1 0、05、001值賦別分況情種 3位點(diǎn)測(cè)監(jiān)警預(yù)、力能種 1意任、力能置處上以種 2備具均對(duì)針,況情想理力能理處學(xué)化理物及釋稀、流導(dǎo)、截?cái)r物染污備具域流照按力能置處、釋稀、截?cái)r物染污域流0 01、05、0值賦別分力能種 1意任備具不)M(2 001、0值賦別分,案預(yù)急應(yīng)件事境環(huán)發(fā)突域流對(duì)應(yīng)項(xiàng)專府政有否、是內(nèi)元單估評(píng)據(jù)根)M(況情制編案預(yù)急應(yīng)境環(huán)3 0、05、57、001值賦別分,)級(jí)一、級(jí)二、級(jí)三、標(biāo)達(dá)不(準(zhǔn)標(biāo)力能急應(yīng)國全到達(dá)量數(shù)員人急應(yīng)元單估評(píng)照按)M(量數(shù)員人急應(yīng)境環(huán)4滿能不資物地本、息信備儲(chǔ)資物域區(qū)他其無且求需急應(yīng)件事足滿能不狀現(xiàn)備儲(chǔ)資物急應(yīng)故事染污水內(nèi)元單估評(píng)據(jù)根3用調(diào)域區(qū)他其從要需不且求需急應(yīng)件事足滿本基資物地本、用調(diào)供可息信備儲(chǔ)資物域區(qū)他其有但求需急應(yīng)件事足)M(備儲(chǔ)資物急應(yīng)境環(huán)5 0、05、001值賦別分,況情類值賦別分級(jí)一、級(jí)二、級(jí)三、標(biāo)達(dá)不照按,估評(píng)行進(jìn)準(zhǔn)標(biāo)置配器儀測(cè)監(jiān)急應(yīng)和力能員人構(gòu)機(jī)于關(guān)站測(cè)監(jiān)境環(huán)國全據(jù)根)M(力能測(cè)監(jiān)急應(yīng)境環(huán)6 0、52、05、001別類源險(xiǎn)風(fēng)度強(qiáng)受險(xiǎn)風(fēng)境環(huán)性弱脆體防險(xiǎn)風(fēng)境環(huán)力能控
本研究將流域環(huán)境敏感受體劃分為三級(jí),定義河流跨市(州)級(jí)地界為一級(jí)敏感目標(biāo),涉及縣級(jí)城市飲用水水源地為二級(jí)敏感目標(biāo),河流跨縣級(jí)地界為三級(jí)敏感目標(biāo)。模型評(píng)估采用敏感目標(biāo)倒推法篩選移動(dòng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源,即依據(jù)危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏是否進(jìn)入水環(huán)境以及進(jìn)入水環(huán)境后是否影響下游敏感目標(biāo)進(jìn)行篩選。移動(dòng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源主要包括流域內(nèi)各干支流的沿河公路、交叉路與橋梁。根據(jù)甘肅省歷年交通事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),距離河流100m 外發(fā)生事故導(dǎo)致污染物入河概率很小。據(jù)此,將流域內(nèi)沿河100m 內(nèi)的道路、主要支流與運(yùn)輸路線交叉部分作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估路段。
2.2.1 移動(dòng)源環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)路段確定
?;吩谀骋宦范伟l(fā)生泄漏后,可能會(huì)對(duì)下游各類環(huán)境敏感目標(biāo)造成影響。第i 種危化品相應(yīng)于第j 個(gè)河流環(huán)境敏感目標(biāo)之間的移動(dòng)源環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)距離Lij 可估算為:式中,Qi為第i 種危化品單個(gè)車輛單次最大運(yùn)輸量(噸);Vj為第i 種危化品泄漏點(diǎn)至第j 個(gè)水環(huán)境敏感點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)河流的平均流速(m/s);qj 為第i 種危化品泄漏點(diǎn)至第j 個(gè)水環(huán)境敏感點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)河流的平均流量(m3/s);Si為第i 種危化品在水環(huán)境中的標(biāo)準(zhǔn)限值(mg/L);K 為?;穯未稳啃孤┻M(jìn)入泄漏點(diǎn)至下游水環(huán)境敏感目標(biāo)河段區(qū)間數(shù)量與區(qū)段間水體中?;穒 的本底含量比值,參考年徑流量與枯水期水量比值確定,一般取0.5。
2.2.2 移動(dòng)源環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)路段等級(jí)
對(duì)于存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)情景路段,結(jié)合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體敏感度級(jí)別,確定該路段的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。當(dāng)流域一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)敏感目標(biāo)分別受到影響時(shí),上述路段確定為重大、較大、一般環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)路段。
2.2.3 移動(dòng)源環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)
以評(píng)估單元內(nèi)各級(jí)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)路段長度與總沿河公路長度比值作為評(píng)估移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)源等級(jí)指標(biāo),計(jì)算公式為:式中,Syd1、Syd2、Syd3分別為環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為重大、較大及一般風(fēng)險(xiǎn)路段與總沿河路段的比值,權(quán)重值分別取1、0.2、0.01;Syd≧40%、5%≦Syd≦40%、Syd≦5%代表移動(dòng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源等級(jí)分別為重大(Ryd1)、較大(Ryd2)及一般(Ryd3)。
根據(jù)流域基礎(chǔ)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、移動(dòng)源風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估結(jié)果,采用分級(jí)矩陣評(píng)估法確定評(píng)估單元流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)(表2)。
表2 流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)綜合表征
1)本文借鑒環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)理論核心思想,以流域縣(區(qū))行政區(qū)劃為評(píng)估單元,通過分析、評(píng)估基礎(chǔ)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、移動(dòng)源風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)2 類風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo),采用風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)矩陣法構(gòu)建了甘肅省流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。
2)流域基礎(chǔ)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估充分考慮了縣(區(qū))環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)基礎(chǔ)現(xiàn)狀,可反映流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)本底特征。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等級(jí)確定方面,未采用直接評(píng)分法劃分風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),而是將各類評(píng)估指標(biāo)實(shí)際數(shù)值作為分級(jí)依據(jù),將流域各評(píng)估單元作為整體考慮計(jì)算各單元相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值,更有利于科學(xué)劃分流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、橫向比較評(píng)估單元風(fēng)險(xiǎn)水平。
3)國內(nèi)目前在流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究領(lǐng)域幾乎忽視了流動(dòng)源風(fēng)險(xiǎn)分析環(huán)節(jié),對(duì)以交通運(yùn)輸事故導(dǎo)致流域環(huán)境污染事故多發(fā)的地區(qū)顯然將造成評(píng)估結(jié)果失真。本文立足甘肅省環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)實(shí)際情況,充分考慮流動(dòng)源對(duì)流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的直接影響,評(píng)估結(jié)果將更好反映流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)真實(shí)現(xiàn)狀。