水源準(zhǔn)保護區(qū)工業(yè)園企業(yè)突發(fā)環(huán)境風(fēng)險評估

熊鴻斌 王樹南

摘要：為評估位于水源準(zhǔn)保護區(qū)的工業(yè)園企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件對水源地的影響，研究分析了位于準(zhǔn)保護區(qū)的工業(yè)園環(huán)境風(fēng)險特征，提出了基于改進突變評價法的位于水源準(zhǔn)保護區(qū)的工業(yè)園環(huán)境風(fēng)險評估模型，構(gòu)建了包括環(huán)境風(fēng)險源、污染物排放遷移和風(fēng)險控制機制的環(huán)境風(fēng)險評估指標(biāo)體系。以合肥市大房郢水源準(zhǔn)保護區(qū)內(nèi)的崗集鎮(zhèn)工業(yè)園為例，對工業(yè)園企業(yè)進行了環(huán)境風(fēng)險評估。結(jié)果表明：該園區(qū)存在高風(fēng)險企業(yè)，區(qū)域環(huán)境風(fēng)險等級較大；與《企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險評估指南（試行）》方法相比，本文方法考慮了園區(qū)企業(yè)風(fēng)險源的疊加效應(yīng)以及準(zhǔn)保護區(qū)內(nèi)工業(yè)園企業(yè)的特殊性，結(jié)果更接近實際。

關(guān)鍵詞：指標(biāo)體系；突變評價法；突發(fā)風(fēng)險；環(huán)境風(fēng)險；工業(yè)園；準(zhǔn)保護區(qū)；水源地

中圖分類號：TV213.4；X820.4 文獻標(biāo)志碼：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.01.013

飲用水源地作為風(fēng)險的敏感受體，長期受到工業(yè)企業(yè)這類環(huán)境風(fēng)險源的威脅。鄰水企業(yè)泄漏事故和突發(fā)排污造成的水源污染事件往往會導(dǎo)致城市停水，造成惡劣的社會經(jīng)濟影響。工業(yè)園區(qū)作為資源和能源消耗的集中區(qū)，其區(qū)域連鎖事故易導(dǎo)致更嚴(yán)重的后果。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國工業(yè)園數(shù)量已達2萬～3萬個，主要分布在江河湖海、經(jīng)濟發(fā)達及人口稠密的地區(qū)。根據(jù)我國關(guān)于水源地的相關(guān)規(guī)定，在準(zhǔn)保護區(qū)污染物排放總量的限制下，仍有一定數(shù)量的工業(yè)企業(yè)被設(shè)置在準(zhǔn)保護區(qū)內(nèi)，其生產(chǎn)運營行為對水源地安全構(gòu)成較大威脅。

我國針對工業(yè)環(huán)境風(fēng)險源評估的相關(guān)導(dǎo)則主要有《建設(shè)項目環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)導(dǎo)則》《重點環(huán)境管理危險化學(xué)品環(huán)境風(fēng)險評估技術(shù)方法》和《企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險評估指南（試行）》（以下簡稱《指南》）等，但缺乏評估工業(yè)園環(huán)境風(fēng)險的相關(guān)辦法。目前，國內(nèi)外工業(yè)園環(huán)境風(fēng)險研究主要是從企業(yè)層面和區(qū)域?qū)用鎯煞矫骈_展的，并有學(xué)者進行了風(fēng)險分析和模型構(gòu)建。企業(yè)層面如化工園綜合環(huán)境風(fēng)險指數(shù)模型、基于布局易損性的石化工業(yè)園環(huán)境風(fēng)險評估模型等，區(qū)域?qū)用嫒缁陲L(fēng)險場的環(huán)境風(fēng)險評估模型、基于信息擴散法的區(qū)域環(huán)境風(fēng)險分級模型、基于檢查表-AHP的工業(yè)園區(qū)環(huán)境風(fēng)險評估模型等，這些模型多應(yīng)用層次分析法、模糊綜合評判法、灰色系統(tǒng)等方法，評估結(jié)果易受人為因素影響，在權(quán)重確定方面難以做到科學(xué)合理。同時，國內(nèi)外以水源地為受體的工業(yè)企業(yè)環(huán)境風(fēng)險評估對象多為單個企業(yè)，對工業(yè)園企業(yè)可能誘發(fā)的次級相互影響分析較少，不能真實體現(xiàn)工業(yè)園企業(yè)環(huán)境風(fēng)險的綜合效應(yīng)。專門針對我國位于水源準(zhǔn)保護區(qū)的工業(yè)園環(huán)境風(fēng)險評估方法的相關(guān)研究也較少。

突變評價法是基于突變理論發(fā)展起來的一種多準(zhǔn)則評價方法，具有無需定權(quán)、計算簡便等特點。該方法在風(fēng)險評估領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，而在工業(yè)企業(yè)環(huán)境風(fēng)險評價方面的應(yīng)用還很少見。基于此，考慮目前企業(yè)環(huán)境風(fēng)險評估模型較難客觀、真實地描述突發(fā)事故環(huán)境風(fēng)險的非連續(xù)變化特征，本文以位于水源準(zhǔn)保護區(qū)的工業(yè)園為研究對象，在分析工業(yè)園次生連鎖事故和準(zhǔn)保護區(qū)內(nèi)工業(yè)園企業(yè)特殊性的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了位于水源準(zhǔn)保護區(qū)的工業(yè)園企業(yè)環(huán)境風(fēng)險評估指標(biāo)體系，并基于突變評價法對某工業(yè)園企業(yè)的突發(fā)環(huán)境風(fēng)險進行了評估。

1 環(huán)境風(fēng)險評估模型構(gòu)建

1.1 突變評價法基本原理

突變理論用來描述一些事物從一種穩(wěn)定狀態(tài)突變到另外一種穩(wěn)定狀態(tài)的非連續(xù)變化的現(xiàn)象，其基本特點是利用系統(tǒng)的勢函數(shù)對系統(tǒng)的臨界點進行分類，并分析臨界點附近的變化特征。本文涉及的突發(fā)環(huán)境風(fēng)險正符合這類非連續(xù)變化現(xiàn)象。當(dāng)控制變量不超過4個時，勢函數(shù)有7種形式，常用突變模型見表1。

1.2 突變評價法的改進

由于突變評價法得到的結(jié)果接近于1且差別小，因此難以區(qū)分突變評價值的大小。國內(nèi)外學(xué)者提出了改進方法，通過建立底層指標(biāo)隸屬度函數(shù)和突變評價值的對應(yīng)擬合函數(shù)對突變評價法進行改進。基于此，本文應(yīng)用改進突變評價法，其基本操作步驟：①構(gòu)建環(huán)境風(fēng)險評估指標(biāo)體系，將各層次指標(biāo)按重要程度降序排列；②對指標(biāo)層的指標(biāo)進行賦值，逐層歸一化運算，求出總突變隸屬度，構(gòu)建Y=axb形式的擬合函數(shù)關(guān)系式，其中y為總突變隸屬度、x為底層隸屬度函數(shù)值；③對底層指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進行規(guī)范化和歸一化運算，利用合適的突變模型逐層求出系統(tǒng)的總突變隸屬度；④利用步驟②構(gòu)建的函數(shù)關(guān)系式，把評估對象的總突變隸屬度代入函數(shù)關(guān)系式，得到對應(yīng)的底層隸屬度，即為改進后的突變評價值。

1.3 工業(yè)園環(huán)境風(fēng)險識別

通過類比法確定水源準(zhǔn)保護區(qū)內(nèi)工業(yè)園環(huán)境風(fēng)險源對水源地的影響，主要包括：①事故池容積過小、雨污水截止閥腐蝕和應(yīng)急措施不完善等，導(dǎo)致企業(yè)突發(fā)事故泄漏的危險物質(zhì)和燃爆產(chǎn)生的污染物、次生消防水等通過雨水管網(wǎng)進入水體，或者進入污水管網(wǎng)對園區(qū)外的環(huán)境造成污染；②燃爆和泄漏事故可能導(dǎo)致常規(guī)污染物超標(biāo)排放，對水體和外界環(huán)境造成污染；③工業(yè)園企業(yè)分布較為集中，某一企業(yè)的突發(fā)事故可能波及到附近企業(yè)的裝置設(shè)備，引發(fā)次生燃爆和泄漏事故，形成疊加效應(yīng)，導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果。

相對于水源準(zhǔn)保護區(qū)以外的一般工業(yè)園來說，其環(huán)境風(fēng)險雖然比不上一般工業(yè)園，但是部分企業(yè)存在的易燃易爆類原輔材料以及一些涉及高溫、高壓的工藝流程等均存在環(huán)境風(fēng)險因素。同時，水源準(zhǔn)保護區(qū)內(nèi)的工業(yè)園環(huán)境風(fēng)險的影響因素多，風(fēng)險受體的敏感性強。風(fēng)險影響因素區(qū)別見表2。

1.4 環(huán)境風(fēng)險評估指標(biāo)體系構(gòu)建

根據(jù)國內(nèi)外研究，按照實用性、代表性、全面性和可評價性等原則，從風(fēng)險源、污染物排放遷移和風(fēng)險控制機制三方面構(gòu)建位于水源準(zhǔn)保護區(qū)的工業(yè)園企業(yè)環(huán)境風(fēng)險評估指標(biāo)體系。按照突變評價法基本原理，綜合國內(nèi)外研究成果，將重要性高的指標(biāo)放在前面，指標(biāo)體系包含4個層次共15項指標(biāo)（見表3）。該體系涉及4種突變模型，如B1和子準(zhǔn)則層C11、C12構(gòu)成尖點突變模型，可采用尖點突變模型計算BI的突變值。B1反映企業(yè)風(fēng)險源屬性，是企業(yè)環(huán)境風(fēng)險的主要影響因素，也是發(fā)生事故的先決條件，可從風(fēng)險源危險度和總量控制兩方面分析，次生事故因子描述風(fēng)險源事故的疊加效應(yīng)，總量控制表示風(fēng)險源在準(zhǔn)保護區(qū)內(nèi)的特殊性；B2反映了園區(qū)企業(yè)在污染物總量排放控制下的污染物排放情況以及工業(yè)園企業(yè)與水源地的位置關(guān)系，從遷移難易程度和污染物排放方式兩方面分析；B3反映企業(yè)對突發(fā)環(huán)境風(fēng)險事故的防范和應(yīng)急能力，包括風(fēng)險應(yīng)急響應(yīng)、風(fēng)險監(jiān)控預(yù)警和設(shè)備管理三方面。

1.5 指標(biāo)量化標(biāo)準(zhǔn)

定量指標(biāo)通過搜集資料獲取并分級賦分，定性指標(biāo)應(yīng)參照評分標(biāo)準(zhǔn)對指標(biāo)進行定量化處理，將打分值作為指標(biāo)數(shù)據(jù)進行分析。以《重點環(huán)境管理危險化學(xué)品環(huán)境風(fēng)險評估報告編制指南》和相關(guān)研究成果為基礎(chǔ)，并邀請環(huán)境風(fēng)險評估方面的專家進行論證咨詢，最終確定指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)（見表4）。

1.6 構(gòu)建擬合函數(shù)關(guān)系式

根據(jù)指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，取所有底層隸屬度值為xi，xi分別取0.01、0.025、0.04、0.05、0.075、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0。由突變評價法步驟，可以求得與xi對應(yīng)的突變綜合評價值yi。利用MATLAB計算得擬合函數(shù)關(guān)系式為y=0.9987x0.0567，擬合度R2=0.9998>0.99，擬合效果較好。由此將突變評價值Y映射到更易比較的改進突變評價值x，將靠近1的突變評價值調(diào)整到[0，1]進行比較，從而提高了分辨率。

1.7 環(huán)境風(fēng)險等級劃分

為了更加直觀地了解園區(qū)企業(yè)環(huán)境風(fēng)險的大小，通過等距劃分法確定環(huán)境風(fēng)險等級進行定性描述。將環(huán)境風(fēng)險等級依次劃分為重大（Ⅰ級）、較大（Ⅱ級）、一般（Ⅲ級）3個等級。由于各個指標(biāo)量化后均為正向指標(biāo)，具有明顯的優(yōu)劣含義，因此改進后的突變評價值也具有優(yōu)劣含義。風(fēng)險等級劃分見表5。

由于姚志麒指數(shù)綜合考慮了極值和平均值的共同影響，因此這里根據(jù)該指數(shù)公式計算園區(qū)區(qū)域環(huán)境風(fēng)險指數(shù)R。考慮到企業(yè)環(huán)境風(fēng)險越大，指標(biāo)賦分值越低，計算出的環(huán)境風(fēng)險值越小，故對風(fēng)險值進行正向化處理，表達式為式中，R為區(qū)域環(huán)境風(fēng)險指數(shù)Rmax為最大風(fēng)險企業(yè)的風(fēng)險值；R平均為園區(qū)企業(yè)平均風(fēng)險值。

將區(qū)域風(fēng)險級別劃分為重大、較大、一般3個等級，評價分級見表6。

2 實例應(yīng)用

2.1 研究區(qū)域概況

大房郢水庫位于合肥市南淝河支流四里河上，水庫集水面積184km2，總庫容1.84億m3，是一座以防洪和城市供水為主，兼顧生態(tài)補水與養(yǎng)殖功能的大（2）型水庫。根據(jù)調(diào)查，水源準(zhǔn)保護區(qū)內(nèi)的崗集鎮(zhèn)工業(yè)園位置靠近水源核心保護區(qū)，且企業(yè)聚集度較高，生產(chǎn)活動頻繁，對水源地飲水安全造成較大威脅。以水源地為受體，通過源項分析和后果估算，選取30家存在環(huán)境風(fēng)險的企業(yè)為研究對象，主要包括機械、建材、橡塑、玻璃等企業(yè)。部分環(huán)境風(fēng)險物質(zhì)見表7，各企業(yè)分布見圖1（從31開始的數(shù)字為等高線高程，m）。

2.2 突變綜合評價值計算

按照表3和表4對崗集鎮(zhèn)工業(yè)園的30家企業(yè)（分別以E1～E30表示）進行評分賦值，見表8。

根據(jù)表8，將數(shù)據(jù)代入歸一公式逐級向上計算，求出突變評價值。以E1企業(yè)為例，計算流程：底層指標(biāo)D11～D13構(gòu)成燕尾突變，符合互補原則，由表1求出歸一化值，XD11=（1）1/2=1，XD12=（1）1/3=1，XD13=（0.5000）1/4=0.8409，取均值C12=（XD11+XD12+XD13）/3=0.9470。同理，分別計算得到C12～C33；B1、B2、B3構(gòu)成燕尾突變，按互補原則求得E1突變綜合評價值為y=（XB1+XB2+XB3）/3=0.9712。按照以上步驟可得E2～E30的突變評價值，利用上述擬合函數(shù)關(guān)系式求得改進突變評價值，即為企業(yè)的環(huán)境風(fēng)險值，見表9（E1為環(huán)境風(fēng)險受體敏感性類型，Q為企業(yè)風(fēng)險物質(zhì)最大存量與臨界量的比值，M為生產(chǎn)環(huán)境風(fēng)險控制水平）。

2.3 評估結(jié)果分析與討論

園區(qū)30家企業(yè)風(fēng)險源綜合環(huán)境風(fēng)險值的分布區(qū)間為[0.0757，0.8337]，企業(yè)突發(fā)環(huán)境風(fēng)險評估值的平均值為0.6052。區(qū)域環(huán)境風(fēng)險值為0.3959，區(qū)域環(huán)境風(fēng)險等級較大。對位于水源準(zhǔn)保護區(qū)的工業(yè)園來說，由于園區(qū)企業(yè)分布集中且緊鄰水源地這一環(huán)境敏感受體，因此對水源地存在較大威脅。同時，得到的區(qū)域環(huán)境風(fēng)險值綜合了工業(yè)園企業(yè)環(huán)境風(fēng)險值，劃分標(biāo)準(zhǔn)具有相對性。

研究得到工業(yè)園內(nèi)30家企業(yè)風(fēng)險源等級結(jié)果中，重大風(fēng)險等級企業(yè)3家，較大風(fēng)險等級5家，一般風(fēng)險等級22家。園區(qū)內(nèi)風(fēng)險為重大和較大的企業(yè)約占企業(yè)總數(shù)的27%。風(fēng)險源方面，高風(fēng)險企業(yè)主要是風(fēng)險物質(zhì)存量較大，在企業(yè)布局上有典型的聚集性，發(fā)生風(fēng)險事故易波及到附近企業(yè)，產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果；污染物排放遷移方面，高風(fēng)險企業(yè)距離水源地敏感受體距離較近，排污量相對較大，且雨污水配套管網(wǎng)建設(shè)滯后，故發(fā)生風(fēng)險事故后難以控制局面，存在較大環(huán)境風(fēng)險；風(fēng)險控制上，高風(fēng)險企業(yè)的環(huán)保基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)急物資處于落后水平，風(fēng)險監(jiān)控預(yù)警體系、應(yīng)急物資和設(shè)備管理不完善。同時，一般風(fēng)險等級企業(yè)雖然風(fēng)險不及高風(fēng)險企業(yè)，但是這并不代表企業(yè)沒有環(huán)境風(fēng)險，若發(fā)生突發(fā)事故，則其產(chǎn)生的影響也不可忽視。與傳統(tǒng)的工業(yè)園相比，水源準(zhǔn)保護區(qū)內(nèi)的工業(yè)園雖然限制了高污染行業(yè)的進入，但是部分企業(yè)對水源地的威脅依然較大，該區(qū)域的風(fēng)險防控應(yīng)該以保護水源地敏感目標(biāo)和提高企業(yè)風(fēng)險控制水平為主。同時，需調(diào)整園區(qū)工業(yè)布局，控制高風(fēng)險企業(yè)的風(fēng)險物質(zhì)總量并制定合理的風(fēng)險管理措施，預(yù)防突發(fā)環(huán)境風(fēng)險事件的發(fā)生。

為論證突變評價法在本研究中的可靠性，將《指南》方法應(yīng)用到上述30家企業(yè)環(huán)境風(fēng)險評估中，所有企業(yè)的環(huán)境風(fēng)險受體敏感性均為E1類型，在綜合各企業(yè)風(fēng)險物質(zhì)最大存量與臨界量的比值Q和生產(chǎn)工藝與環(huán)境風(fēng)險控制水平M后并對照《指南》中風(fēng)險矩分級表，得出評估結(jié)果（見表9）。結(jié)果表明，一般風(fēng)險等級有24家企業(yè)，包括本研究得到的一般風(fēng)險等級的22家企業(yè)和2家較大風(fēng)險企業(yè)；較大風(fēng)險等級有6家企業(yè)，包括了突變評價法得到的3家較大風(fēng)險企業(yè)和3家重大風(fēng)險企業(yè)。本文在最終結(jié)果上與《指南》風(fēng)險等級評估結(jié)果基本一致，但有個別企業(yè)評估結(jié)果存在小幅差別，主要原因：①重大風(fēng)險等級企業(yè)（E4、E8、E22）中風(fēng)險物質(zhì)存量較大且在布局上具有明顯的聚集性，一旦發(fā)生事故，就容易發(fā)生連鎖事故，導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果；②較大風(fēng)險等級企業(yè)（E12、E14）中存在污水和氨氮排放量過大的問題，在水源準(zhǔn)保護區(qū)污染物總量控制的限制下，其常規(guī)污染物排放對污染物總量貢獻均較大，一旦發(fā)生突發(fā)事故，就容易導(dǎo)致水質(zhì)超標(biāo)排放，對周邊環(huán)境造成污染。

3 結(jié)論

（1）研究提出了基于突變評價法的水源準(zhǔn)保護區(qū)的工業(yè)園企業(yè)環(huán)境風(fēng)險評估模型，綜合考慮了園區(qū)企業(yè)風(fēng)險源的疊加效應(yīng)以及水源準(zhǔn)保護區(qū)工業(yè)園的特殊性，可用于我國其他水源準(zhǔn)保護區(qū)內(nèi)工業(yè)園的環(huán)境風(fēng)險評估。與《指南》相比，評估結(jié)果更符合實際。因此，基于突變評價法評估位于水源準(zhǔn)保護區(qū)的工業(yè)園企業(yè)環(huán)境風(fēng)險是可行的。

（2）崗集鎮(zhèn)工業(yè)園的30家企業(yè)中環(huán)境風(fēng)險為重大、較大和一般的企業(yè)分別有3、5和22家，區(qū)域環(huán)境風(fēng)險指數(shù)為0.3959，屬于較大風(fēng)險等級。受條件限制，研究選取企業(yè)數(shù)量不夠多，對最終數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性可能有一定影響。