王瑾,蔣會春,許盛彬

(1.南方科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,深圳 518055;2.南科大工程技術(shù)創(chuàng)新中心(北京),北京 100083;3.深圳市城市公共安全技術(shù)研究院有限公司,深圳 518033)

隨著中國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn),城市健康發(fā)展與環(huán)境承載力之間的關(guān)系愈發(fā)緊密[1-2],能否有效辨識伴隨城鎮(zhèn)化建設(shè)新產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險,量化評估區(qū)域風(fēng)險等級是否超出環(huán)境承載力,如何采取環(huán)境風(fēng)險消除、降低或控制措施[3-5],是目前各級黨委政府、社會公眾高度關(guān)注的重點(diǎn),也是中外相關(guān)學(xué)者研究熱點(diǎn)之一。液化天然氣(liquefied natural gas,LNG)接收站作為國內(nèi)天然氣進(jìn)口的“橋頭堡”,在推進(jìn)國家能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、城鎮(zhèn)用氣保障等方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用,截至2021年底已建成并投入運(yùn)營LNG接收站22座[6-7]。根據(jù)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》,到2025年天然氣年產(chǎn)量達(dá)到2 300×108m3以上,這對LNG接收站、氣化站等儲氣設(shè)施擴(kuò)容建設(shè)提出了更高的要求[8-9]。盡管天然氣屬于清潔能源,LNG接收站建設(shè)、運(yùn)營過程中仍不可避免地存在環(huán)境風(fēng)險。LNG接收站按功能主要分為儲罐區(qū)、裝卸區(qū)、碼頭區(qū)、公用工程及輔助生產(chǎn)區(qū)、辦公區(qū)等,其儲存、輸送、裝卸等過程中的主要污染源為-162 ℃的LNG,90%以上成分為甲烷,具有易燃易爆、中毒窒息危險性。需對LNG接收站及周邊環(huán)境進(jìn)行風(fēng)險辨識及評估,但目前鮮有相關(guān)研究。

韓心星[10]基于近30年中文核心期刊文獻(xiàn)計量分析,風(fēng)險評估在中國主要包含生態(tài)環(huán)境風(fēng)險、健康風(fēng)險、金融風(fēng)險等9個研究主題,近幾年的研究熱點(diǎn)是生態(tài)環(huán)境風(fēng)險與健康風(fēng)險。在園區(qū)環(huán)境風(fēng)險評估方面,常見的評估方法包括序關(guān)系分析(G1)法、層次分析法、模糊綜合評價法等,中外相關(guān)學(xué)者開展了大量研究[11]。戎艷青等[12]研究了不同模型在焦化廠多環(huán)芳烴(PAHs)健康風(fēng)險評估中的適用性,分析不同模型評估結(jié)果的差異和原因,推測不同模型適用的范圍。吳優(yōu)[13]采用層次分析法-模糊綜合評價法對工業(yè)園區(qū)進(jìn)行風(fēng)險評價,構(gòu)建了都江堰市經(jīng)開區(qū)工業(yè)園區(qū)環(huán)境風(fēng)險層次指標(biāo)體系。楊敏慧等[14]運(yùn)用層次分析法構(gòu)建了包括行業(yè)類型、園區(qū)企業(yè)生產(chǎn)工藝、環(huán)境管理體系、環(huán)境風(fēng)險管理體系、受納水體環(huán)境等13個指標(biāo)層的環(huán)境風(fēng)險評估體系,并應(yīng)用評估了宜賓市6家工業(yè)園區(qū)的環(huán)境風(fēng)險綜合值。白少云等[15]運(yùn)用G1法、變權(quán)柵格理論構(gòu)建了包括高程、坡度、人口密度、道路緩沖區(qū)、居民點(diǎn)緩沖區(qū)、水域緩沖區(qū)等的生態(tài)敏感性評價指標(biāo)體系,并應(yīng)用評價了杞麓湖流域生態(tài)敏感性。其中,G1法是一種主觀賦權(quán)方法,通過定性分析將各項(xiàng)指標(biāo)按重要性排序,并依次按標(biāo)度賦值后,經(jīng)過加權(quán)計算得到各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù),其優(yōu)點(diǎn)在于無需構(gòu)建判別矩陣和一致性檢驗(yàn)[16-17]。為此,在上述研究方法、路徑及成果的基礎(chǔ)上,擬運(yùn)用G1法開展LNG接收站環(huán)境風(fēng)險評估體系研究,并選取某沿海城市LNG接收站進(jìn)行實(shí)例分析。

1 LNG接收站環(huán)境風(fēng)險評估體系

1.1 環(huán)境風(fēng)險分析

通過風(fēng)險辨識,LNG接收站的環(huán)境污染風(fēng)險主要來源于常態(tài)運(yùn)營和非常態(tài)事故,首先是常態(tài)運(yùn)營過程中產(chǎn)生的含油污水、污泥、廢氣,其中含有多環(huán)芳烴、重金屬甚至放射性物質(zhì),若處理不當(dāng)會對LNG接收站周邊的水體、土壤、大氣造成嚴(yán)重污染,其次是非常態(tài)事故下的LNG泄漏,揮發(fā)擴(kuò)散造成周邊環(huán)境污染,與空氣混合形成可燃?xì)庠?若遇火源造成火災(zāi)爆炸,將擴(kuò)大事故后果。LNG接收站含油污水、污泥、廢氣主要在LNG儲罐檢維修、倒罐、清洗、排放等環(huán)節(jié)產(chǎn)生,可能發(fā)生LNG泄漏的裝置主要為LNG碼頭裝卸設(shè)施、廠區(qū)LNG輸送管線、LNG儲罐、LNG裝卸臺、BOG壓縮機(jī)及其他附屬設(shè)施。除LNG介質(zhì)污染外,廠區(qū)主要還存在噪聲污染、生活垃圾污染、建筑垃圾污染等其他污染類型。

1.2 評估指標(biāo)篩選

基于風(fēng)險辨識結(jié)果,筆者開展了相關(guān)案例研究,從LNG接收站規(guī)劃建設(shè)、周邊環(huán)境、功能分區(qū)、運(yùn)營管理、應(yīng)急處置5個維度,運(yùn)用德爾菲法篩選提煉各維度的環(huán)境風(fēng)險影響因子。

(1)在LNG接收站規(guī)劃建設(shè)方面,著重考慮了廠區(qū)選址是否符合《液化天然氣接收站工程設(shè)計規(guī)范》(GB 51156—2015)等相關(guān)規(guī)范有關(guān)規(guī)定,與重要水源保護(hù)地及居民區(qū)、學(xué)院、醫(yī)院等環(huán)境敏感建筑的規(guī)劃控制距離,是否采用先進(jìn)工藝裝置減輕附近生態(tài)環(huán)境的影響,是否采取有效施工管控措施處置施工生產(chǎn)、生活產(chǎn)生的污染物,是否嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境保護(hù)“三同時”制度。

(2)在LNG接收站周邊環(huán)境方面,著重考慮區(qū)域年平均濕度、降雨、風(fēng)速風(fēng)向等影響污染物大氣擴(kuò)散的氣象條件,滲透系數(shù)、土質(zhì)類型等影響污染物土壤遷移的地形地質(zhì)條件,含水層類型、地下水埋深、海岸線等影響污染物水體遷移的水文條件。

(3)在LNG接收站功能分區(qū)方面,著重考慮了LNG儲罐區(qū)、LNG碼頭區(qū)、LNG裝卸區(qū)等3個極易產(chǎn)生LNG污染的功能區(qū)的風(fēng)險控制措施,可能產(chǎn)生LNG污染、噪聲污染的輔助生產(chǎn)區(qū)的風(fēng)險控制措施,存在生活垃圾污染的辦公區(qū)的風(fēng)險控制措施。

(4)在LNG接收站運(yùn)營管理方面,著重考慮了LNG接收站污染風(fēng)險管理的人員安排是否合理、制度建設(shè)適合健全、監(jiān)測監(jiān)控是否完備、培訓(xùn)教育是否到位及廢棄物處置全流程跟蹤記錄等情況。

(5)在LNG接收站應(yīng)急處置方面,著重考慮了LNG接收站突發(fā)環(huán)境污染事件應(yīng)急指揮架構(gòu)的組織性、應(yīng)急預(yù)案體系的針對性、應(yīng)急專業(yè)隊(duì)伍的專業(yè)性、應(yīng)急裝備配備的適用性、應(yīng)急演練的實(shí)戰(zhàn)性。

基于環(huán)境風(fēng)險因子篩選結(jié)果,運(yùn)用層次分析法,依據(jù)系統(tǒng)性、專業(yè)性、延續(xù)性原則構(gòu)建了LNG接收站環(huán)境風(fēng)險評估體系,如圖1所示。其中,目標(biāo)層為LNG接收站環(huán)境風(fēng)險評估等級,準(zhǔn)則層包括LNG接收站規(guī)劃建設(shè)、LNG接收站周邊環(huán)境、LNG接收站功能分區(qū)、LNG接收站運(yùn)營管理、LNG接收站應(yīng)急處置5項(xiàng)二級指標(biāo),指標(biāo)層包括廠區(qū)選址規(guī)劃、規(guī)劃控制距離、先進(jìn)工藝裝置、建設(shè)施工管控、氣象條件狀況、地形地貌狀況、地質(zhì)條件狀況、水文條件狀況、LNG儲罐區(qū)、LNG碼頭區(qū)、LNG裝卸區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、辦公區(qū)及其他、環(huán)境管理組織、環(huán)境管理制度、污染監(jiān)測系統(tǒng)、廢棄物處置管理、宣傳培訓(xùn)教育、應(yīng)急組織架構(gòu)、應(yīng)急預(yù)案編制、應(yīng)急隊(duì)伍建設(shè)、應(yīng)急裝備配備、應(yīng)急演練實(shí)施23項(xiàng)三級指標(biāo)。

圖1 LNG接收站環(huán)境風(fēng)險評估三級指標(biāo)體系Fig.1 Three-level index system of environmental risk assessment of LNG terminal

1.3 評估指標(biāo)確權(quán)

為量化上述LNG接收站環(huán)境風(fēng)險評估體系的各級指標(biāo),引用了G1法評定各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重。計算方法如下。

表1 相鄰指標(biāo)重要程度判斷標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Judgement criteria for the importance of adjacent indicators

(1)

(2)

(3)

將wn值代入式(4)中,可依次計算第k-1個指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

(4)

(4)綜合權(quán)重計算。對于多層次指標(biāo)體系,構(gòu)建致因?qū)哟螜?quán)重向量Wa和各層致因權(quán)重向量Wb,通過式(5)中計算多層指標(biāo)綜合權(quán)重向量[18]。

(5)

式(5)中:W為該指標(biāo)體系的綜合權(quán)重向量,則相應(yīng)的綜合權(quán)重系數(shù)記為W={W1,W2,…,Wn}。

1.4 風(fēng)險等級計算

根據(jù)上述確立的LNG接收站環(huán)境風(fēng)險評估指標(biāo)體系及各項(xiàng)指標(biāo)系數(shù),建立了相應(yīng)的環(huán)境風(fēng)險綜合指數(shù)計算模型,如式(6)所示。

(6)

專家通過判斷指標(biāo)層各項(xiàng)指標(biāo)能否有效消除或控制環(huán)境風(fēng)險進(jìn)行評分:若該指標(biāo)項(xiàng)得到有效落實(shí),采取有效措施消除或控制環(huán)境風(fēng)險,評0～3分;若該指標(biāo)項(xiàng)得到基本落實(shí),采取一定的措施消除或控制環(huán)境風(fēng)險,評4～7分;若該指標(biāo)項(xiàng)未得到落實(shí),未采取相關(guān)措施消除或控制環(huán)境風(fēng)險,評8～10分。

為定性評估LNG接收站環(huán)境風(fēng)險等級,依據(jù)綜合指數(shù)計算結(jié)果,將LNG接收站環(huán)境風(fēng)險等級劃分為低風(fēng)險、一般風(fēng)險、較大風(fēng)險和重大風(fēng)險,如表2所示。

表2 LNG接收站環(huán)境風(fēng)險等級劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Classification standards for environmental risks of LNG terminal

2 某LNG接收站實(shí)例分析

以廣東省某正在運(yùn)營的LNG接收站為例,運(yùn)用上述評估體系及模型對該LNG接收站環(huán)境風(fēng)險進(jìn)行計算和評估。該接收站主要劃分了LNG儲罐區(qū)、LNG碼頭區(qū)、LNG裝卸區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)和辦公區(qū)等功能區(qū),包括了4座1.6×105m3全容式LNG儲罐,周邊環(huán)境敏感建筑主要包括社區(qū)、醫(yī)院、公園等,所處地區(qū)的年平均氣溫22.9 ℃,相對濕度74%,平均風(fēng)速2.2 m/s。

2.1 指標(biāo)賦權(quán)

表3 某LNG接收站環(huán)境風(fēng)險評估指標(biāo)權(quán)重系數(shù)Table 3 Weight coefficient of environmental risk assessment index for an LNG terminal

2.2 風(fēng)險分級

為客觀評估該LNG接收站的環(huán)境風(fēng)險等級,向相關(guān)行業(yè)專家、管理人員、一線工作人員發(fā)放調(diào)查問卷90余份,回收有效問卷83份,經(jīng)匯總后取平均值,結(jié)合表3所列各項(xiàng)指標(biāo)綜合權(quán)重系數(shù),代入式(6)中計算得到該LNG接收站環(huán)境風(fēng)險綜合指數(shù)Y=5.124。同時,計算了準(zhǔn)則層各項(xiàng)指標(biāo)的綜合指數(shù)分別為Yc1=4.452,Yc2=4.550,Yc3=5.592,Yc4=5.054,Yc5=5.259。

2.3 結(jié)果分析

根據(jù)指標(biāo)賦權(quán)結(jié)果,在準(zhǔn)則層,功能分區(qū)對該LNG接收站的環(huán)境風(fēng)險評估的重要程度最大,其后依次是運(yùn)營管理、應(yīng)急處置、規(guī)劃建設(shè)和周邊環(huán)境。在指標(biāo)層,需重點(diǎn)關(guān)注LNG儲罐區(qū)、LNG碼頭區(qū)、廢棄物處置管理、LNG裝卸區(qū)、應(yīng)急預(yù)案編制、廠區(qū)規(guī)劃選址、先進(jìn)工藝裝置、水文條件狀況等指標(biāo),同時這些指標(biāo)也對應(yīng)著LNG接收站規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營及應(yīng)急等環(huán)節(jié)需要重點(diǎn)關(guān)注的因素。

根據(jù)綜合指數(shù)Y=5.124∈[3,6)可知,該LNG接收站總體環(huán)境風(fēng)險等級為一般風(fēng)險,其中各準(zhǔn)則層的風(fēng)險值由高到低依次為LNG接收站功能分區(qū)、LNG接收站應(yīng)急處置、LNG接收站應(yīng)急管理、LNG接收站周邊環(huán)境、LNG接收站規(guī)劃建設(shè)。LNG接收站功能分區(qū)中,LNG儲罐區(qū)的風(fēng)險值最高達(dá)到0.625,即該單項(xiàng)指標(biāo)風(fēng)險等級達(dá)到較大風(fēng)險,需采取一定的工程技術(shù)和管理措施消除、降低或控制LNG儲罐區(qū)的環(huán)境風(fēng)險。

3 結(jié)論

通過風(fēng)險分析和指標(biāo)篩選,從規(guī)劃建設(shè)、周邊環(huán)境、功能分區(qū)、運(yùn)營管理、應(yīng)急處置5個維度構(gòu)建了LNG接收站環(huán)境風(fēng)險評估體系,包含5項(xiàng)二級指標(biāo)和23項(xiàng)三級指標(biāo),運(yùn)用G1模型為各項(xiàng)指標(biāo)賦權(quán),建立LNG接收站環(huán)境風(fēng)險綜合指數(shù)計算模型和評估準(zhǔn)則。以廣東省某LNG接收站為實(shí)例,評估結(jié)果表明該LNG接收站總體環(huán)境風(fēng)險可控,為一般等級,其中LNG儲罐區(qū)的環(huán)境風(fēng)險達(dá)到較大等級,需采取一定的消除、降低或控制環(huán)境風(fēng)險的工程技術(shù)和管理措施。因此,本研究提出的LNG接收站環(huán)境風(fēng)險評估體系及其計算模型具有較好的可操作性和有效性,為開展LNG接收站環(huán)境風(fēng)險評估工作提供方法路徑。