危險化學(xué)品泄漏入海區(qū)域風(fēng)險評估方法研究

武江越，王斌，任翔宇，周荃，謝恬，陳新平，林雨霏,*

1. 自然資源部海洋減災(zāi)中心，北京 100194 2. 浙江省環(huán)境科技有限公司，杭州 310000 3. 環(huán)境保護部固體廢物與化學(xué)品管理技術(shù)中心，北京 100029 4. 海口市灣長辦公室，海口 570135

當(dāng)前，化工行業(yè)逐漸成為我國的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。眾多化學(xué)品的使用在提高改善人民生產(chǎn)生活質(zhì)量的同時，其固有危險屬性也對人體健康和自然環(huán)境構(gòu)成著極大威脅[1]。與此同時，海岸帶地區(qū)大型危險化學(xué)品生產(chǎn)、儲運企業(yè)等一大批化工園區(qū)沿岸線布局，也使得危險化學(xué)品泄漏入海風(fēng)險加劇。危險化學(xué)品原料進出口運輸途徑以港口和航道為主[2]，隨著港口吞吐量擴大和船舶運輸頻度增加，海上危險化學(xué)品泄漏等事故發(fā)生可能性增大[3]。2018年3月20日，中共中央印發(fā)《深化黨和國家機構(gòu)改革方案》[4]，明確新組建的自然資源部主要職責(zé)為“統(tǒng)一行使全民所有自然資源資產(chǎn)所有者職責(zé)，統(tǒng)一行使所有國土空間用途管制和生態(tài)保護修復(fù)職責(zé)”。因此，開展危險化學(xué)品泄漏入海區(qū)域風(fēng)險評估工作，對于推進海洋減災(zāi)在國土空間規(guī)劃與用途管制的應(yīng)用，提升海洋環(huán)境災(zāi)害應(yīng)對和資源保護能力，具有十分重要的意義。

1 研究進展(Research progress)

1.1 國外危險化學(xué)品風(fēng)險評估研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)六七十年代，發(fā)達國家就制定了有關(guān)化學(xué)物質(zhì)管理的法律，這促使聯(lián)合國相關(guān)機構(gòu)也逐步建立并實施了相關(guān)的國際公約[5]。最初發(fā)達國家主要對化學(xué)品的危害性進行鑒別進而實現(xiàn)安全管理[6]。20世紀(jì)九十年代風(fēng)險評估技術(shù)逐漸發(fā)展起來，發(fā)達國家的化學(xué)品管理開始轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合考慮化學(xué)品固有危害性及其暴露的風(fēng)險管理[7]，即采用科學(xué)的程序進行風(fēng)險評估后，再進一步分析化學(xué)品給社會帶來的效益、對社會經(jīng)濟發(fā)展的影響以及替代技術(shù)等因素做出風(fēng)險管理決策。在化學(xué)品風(fēng)險管理過程中，化學(xué)品風(fēng)險評估技術(shù)是化學(xué)品管理的核心技術(shù)手段。為配合化學(xué)品管理，國際組織和發(fā)達國家都先后出臺了指導(dǎo)風(fēng)險評估工作的指南或規(guī)范[8]。

國外對危險化學(xué)品事故的風(fēng)險評估與預(yù)測方面的研究起步較早，無論是從理論上還是方法上都比較系統(tǒng)。其中，在政策上，許多發(fā)達國家己經(jīng)將環(huán)境風(fēng)險評價納入到了環(huán)境管理的范疇，如1985年世界銀行環(huán)境和科學(xué)部頒發(fā)了關(guān)于“控制影響廠內(nèi)外人員和環(huán)境重大危害事故”導(dǎo)則和指南；1987年歐盟立法規(guī)定：對有可能發(fā)生化學(xué)事故危險的工廠必須進行環(huán)境風(fēng)險評價；1988年聯(lián)合國環(huán)境部署(UNEP)制訂了阿佩爾計劃(APELL)，用以應(yīng)對難以防范又有可能對人類健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害的環(huán)境污染事故[9]。這些有關(guān)環(huán)境風(fēng)險的理論對實際操作都有一定的借鑒和指導(dǎo)作用。

1996年，歐盟發(fā)布了適用于各種化學(xué)品的《風(fēng)險評估技術(shù)指南》第一版(TGDI)[10]，對化學(xué)品風(fēng)險評估的技術(shù)要素做了詳細規(guī)定。總體來說，歐盟的化學(xué)品風(fēng)險評估注重化學(xué)品的綜合管理，其化學(xué)品風(fēng)險管理方法處于全球領(lǐng)先水平。美國化學(xué)品管理和風(fēng)險評估技術(shù)源于1976年由美國環(huán)境保護局污染預(yù)防和有毒物質(zhì)辦公室負(fù)責(zé)實施的《污染預(yù)防法》，目前美國針對化學(xué)品風(fēng)險評估的相關(guān)模型工具有：評價化學(xué)品理化性質(zhì)和環(huán)境歸趨模型，預(yù)測危害和毒性模型，排放、暴露和風(fēng)險模型。

英國著名的跨國企業(yè)BP國際(BP International)吸收了多國石油公司的重大事故風(fēng)險管理的方法體系，形成了一套包括人和環(huán)境定量風(fēng)險評估、災(zāi)害和運作性研究在內(nèi)的重大事故風(fēng)險管理過程MAR[11]。Marhavilas等[12]在傳統(tǒng)的風(fēng)險評估框架的基礎(chǔ)上，按定性評估和定量評估的分類分別針對確定性方法和不確定的方法建立了評估框架。美國環(huán)保署(EPA)國家環(huán)境暴露研究室提出了基于多介質(zhì)、多通路和多受體的環(huán)境風(fēng)險分析與評估框架(FRAMES-3MRA)[13]。諸如Romer等[14]提出對危險化學(xué)品水路運輸事故采用最自然的事故后果描述方法(如被污染的海岸范圍、死亡的鳥和魚的數(shù)量等)來建立相應(yīng)的風(fēng)險評價模型，而且模型中創(chuàng)新性的增加了對活生物的后果的評價。Wessberg等[15]通過構(gòu)建活動和過程模型，分析事故的發(fā)生的概率和后果矩陣，進而對風(fēng)險進行估計。Matthiessen等[16]從一個獨特的角度研究危險化學(xué)品的環(huán)境危害，即通過觀察生物的激素干擾來衡量危險化學(xué)品對環(huán)境的影響，以此作為依據(jù)進行相應(yīng)的風(fēng)險評估。Zhang等[17]用GIS技術(shù)評估化學(xué)品事故對人和環(huán)境的威脅，建立風(fēng)險指數(shù)模型，在化學(xué)品特性和環(huán)境資源信息數(shù)據(jù)庫的支持下，研究化學(xué)品事故對人的健康、地下水、地表水、土壤資源4個方面的局部污染特征進行分析，為管理者提供相關(guān)決策支持。

1.2 國內(nèi)危險化學(xué)品風(fēng)險評估方法研究進展

我國危險化學(xué)品風(fēng)險評估技術(shù)研究現(xiàn)狀可分為以下幾個方面：

(1)危險化學(xué)品風(fēng)險評估理論研究方面。目前的危險化學(xué)品重大危險源風(fēng)險評估研究主要集中于多目標(biāo)模糊理論[18]、灰色理論[19-20]、多米諾效應(yīng)[21]、可變模糊集[22]理論4個方面。

(2)危險化學(xué)品定性風(fēng)險評估技術(shù)。2013年3月環(huán)境保護部發(fā)布《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(試行)》[23]，2014年4月，環(huán)境保護部發(fā)布《企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險評估指南(試行)》[24]，2項規(guī)范分別以危險化學(xué)品和重點企業(yè)為出發(fā)點，建立了環(huán)境風(fēng)險等級評估的具體方法，分別為危險化學(xué)品環(huán)境風(fēng)險評估和突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險評估。此外，劉志國等[25]在對沿海化學(xué)品風(fēng)險源風(fēng)險特征分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于風(fēng)險源、控制機制和風(fēng)險受體的化學(xué)品風(fēng)險源環(huán)境風(fēng)險綜合評價指標(biāo)體系，并建立了相應(yīng)的風(fēng)險評價模型，提出了3級風(fēng)險管理體系；王守云[26]采用的風(fēng)險評估方法是首先對可能發(fā)生危險品泄漏事故的海域進行確定，評估事故發(fā)生的頻率，其次對不同的地理區(qū)域的風(fēng)險進行管理，確認(rèn)適合的管理策略，最后通過一些預(yù)防和準(zhǔn)備工作降低區(qū)域風(fēng)險。

(3)危險化學(xué)品定量風(fēng)險評估技術(shù)。李求進等[27]對氯氣泄漏會引發(fā)一系列事故進行了研究，根據(jù)給定的事故情境定量風(fēng)險評價程序分析出可能發(fā)生的事故情境，再分別對每種事故情境進行討論分析，最后重點分析風(fēng)險最大的情境。趙文芳和武志峰[28]研究確定了需進行了設(shè)備單元選擇方法和環(huán)境信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計范圍，提出了事故頻率、事故后果、個人風(fēng)險、社會風(fēng)險等的計算方法和實施途徑，建立了實用性較強的危險化學(xué)品重大危險源定量風(fēng)險評估技術(shù)方案；鄧奇根等[29]基于馬爾可夫事故概率假設(shè)模型的基礎(chǔ)上分析了化工企業(yè)事故概率數(shù)學(xué)模型；陳國華等[30]基于定量風(fēng)險評價的基本原理，提出一種區(qū)域風(fēng)險評價方法，并應(yīng)用疊加原理得到了描述該區(qū)域整體風(fēng)險狀況的定量評價結(jié)果。

(4)計算機技術(shù)在危險化學(xué)品重大危險源風(fēng)險評估中的創(chuàng)新應(yīng)用。在石化企業(yè)重大危險源風(fēng)險評估方面，梁成浩和呂東[31]使用程序設(shè)計語言(Visual Basic)，通過調(diào)用與控制甲骨文數(shù)據(jù)庫(Oracle Database)，建立了可用于石化企業(yè)風(fēng)險評估的石化企業(yè)火災(zāi)爆炸風(fēng)險評估系統(tǒng)。

圖1 危險化學(xué)品泄漏入海區(qū)域風(fēng)險評估指標(biāo)Fig. 1 Risk assessment indicators for hazardous chemicals leaking into the sea

綜上，我國的危險化學(xué)品區(qū)域風(fēng)險評估研究工作起步較晚，針對危險化學(xué)品泄漏入海的方法研究較少。現(xiàn)有區(qū)域風(fēng)險評估方法中評估對象多為單一風(fēng)險因素，存在著未全面考慮研究區(qū)域內(nèi)其他風(fēng)險源和敏感資源等綜合影響的不足。

2 風(fēng)險評估方法(Risk assessment methods)

由于我國環(huán)境領(lǐng)域風(fēng)險數(shù)據(jù)積累不足，對各評價指標(biāo)在風(fēng)險水平上難以做出科學(xué)界定。因此，本研究在綜合借鑒國內(nèi)外已有研究分級方法的基礎(chǔ)上，立足自然資源部職責(zé)，初步建立了包括2個準(zhǔn)則層(危險化學(xué)品的危險性和區(qū)域風(fēng)險承受力)8個具體指標(biāo)的風(fēng)險分級指標(biāo)體系(如圖1所示)，通過文獻查閱、資料搜集、專家咨詢等方式，運用定級評分法確定各指標(biāo)風(fēng)險水平。

2.1 風(fēng)險評估方法

考慮到環(huán)境風(fēng)險可能由風(fēng)險系統(tǒng)中任一環(huán)節(jié)的缺陷而發(fā)生，風(fēng)險區(qū)劃綜合評價采用加權(quán)求和與加權(quán)相乘聯(lián)用算法。在由具體指標(biāo)計算準(zhǔn)則層的過程中，不同具體指標(biāo)代表同一風(fēng)險因素的不同方面，采用加權(quán)求和法求算準(zhǔn)則層，如式(1)。另外，采用層次分析法(AHP)以及德爾菲法(Delphi)相結(jié)合確定權(quán)重，分別確定準(zhǔn)則層和各具體指標(biāo)之間的權(quán)重系數(shù)，在確定具體指標(biāo)之間的權(quán)重時，系數(shù)之和保持為1。

式中：R為區(qū)域風(fēng)險評估分值，Ci為第i個具體指標(biāo)的權(quán)重值，Si為第i個指標(biāo)的評分。

2.2 指標(biāo)體系

2.2.1 危險化學(xué)品危險性(H)

危險化學(xué)品危險性評估應(yīng)綜合考慮涉及危險化學(xué)品風(fēng)險源類型、危險化學(xué)品種類、危險化學(xué)品數(shù)量。具體如下：

H1風(fēng)險源類型：各種不同行業(yè)類型的企業(yè)發(fā)生環(huán)境事故概率不同，高風(fēng)險行業(yè)類型包括化學(xué)品原料及化學(xué)品制造業(yè)、原油加工及石油制品制造；中等風(fēng)險行業(yè)類型包括醫(yī)藥、印染、涂料、金屬表面處理及熱加工；低風(fēng)險行業(yè)類型為煉鋼及鋼延壓。

表1 GESAMP危險化學(xué)品生態(tài)毒性分級標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Grading standard for ecological toxicity of dangerous chemicals of GESAMP

注：GESAMP為海洋污染科學(xué)問題聯(lián)合專家組。LogKow是正辛醇/水分配系數(shù)；BCF為生物富集系數(shù)；LC50為半數(shù)致死濃度；EC50為半數(shù)效應(yīng)濃度；NOEC為無效應(yīng)濃度。

Note: GESAMP stands for the Group of Experts on Scientific Aspects of Marine Environmental Protection; LogKowstands for octanol-water partition coefficient; BCF stands for bioconcentration factor; LC50stands for median lethal concentration; EC50stands for median effect concentration; NOEC stands for no observed effect concentration.

表2 危險化學(xué)品泄漏入海區(qū)域風(fēng)險評估分級權(quán)重表Table 2 Classification values for risk assessment of hazardous chemicals leaking into the sea

H2危險化學(xué)品種類：不同類型的危險化學(xué)品會對環(huán)境造成不同程度的影響，目前國際上一般采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)行為分類系統(tǒng)(The Standard European Behavior Classification, SEBC code, Bonn Agreement, 1991)對化學(xué)品入海后的物理行為進行分類[32]，將危險化學(xué)品分為漂浮揮發(fā)(FE)、快速溶解揮發(fā)(DE)、快速溶解(D)、漂浮(F)、漂浮溶解(FD)、漂浮揮發(fā)溶解(FED)、沉降(S)、沉降溶解(SD)八大類。考慮到不同類別危險化學(xué)品泄漏入海后危險性不同，分為高(D、F、FD)、中(S、SD)、低(FE、DE、FED)3個等級。

H3危險化學(xué)品毒性：海洋污染科學(xué)問題聯(lián)合專家組(GESAMP)綜合考慮了危險化學(xué)品的生物累積性、穩(wěn)定性和水生生物毒性，將危險化學(xué)品生態(tài)毒性分為1～6級[33](見表1)。我們在借鑒參考的同時，為提高方法的可操作性和適用性，分為高(5～6級)、中(3～4級)、低(1～2級)3個等級。

H4危險化學(xué)品數(shù)量：指區(qū)域內(nèi)使用、儲存、生產(chǎn)的危險化學(xué)品數(shù)量。以環(huán)境保護部《企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險評估指南(試行)》中“突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險物質(zhì)及臨界量清單”劃分依據(jù)，考慮區(qū)域內(nèi)危險化學(xué)品占比臨界量情況，分為高、中、低3個等級。

2.2.2 區(qū)域風(fēng)險承受力(E)

區(qū)域風(fēng)險承受力分為承災(zāi)體和減災(zāi)能力2個因素，其中承災(zāi)體綜合考慮海洋環(huán)境中特征污染物本底值、地形地貌影響、與海洋連通情況、敏感資源類別以及與敏感資源距離。減災(zāi)能力應(yīng)綜合考慮區(qū)域風(fēng)險控制能力。具體說明如下：

E1擴散情況：是指危險化學(xué)品入海后漂移擴散情況，擴散范圍越廣，其對海洋環(huán)境的影響程度越大。將擴散情況分為開闊海域、半封閉海灣、港池，其對海洋環(huán)境的影響程度為開闊海域>半封閉海灣>港池。

E2敏感資源類別：參考海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[34]，敏感資源分為四類，第一類為海洋漁業(yè)水域，海上自然保護區(qū)和珍稀瀕危海洋生物保護區(qū)；第二類為水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)，海水浴場，人體直接接觸海水的海上運動或娛樂區(qū)，以及與人類食用直接有關(guān)的工業(yè)用水區(qū)；第三類為一般工業(yè)用水區(qū)，濱海風(fēng)景旅游區(qū)；第四類為海洋港口水域，海洋開發(fā)作業(yè)區(qū)。

E3與敏感資源距離：與敏感資源的距離反映了環(huán)境敏感點受到環(huán)境事故的影響程度，通過GIS進行環(huán)境風(fēng)險源與周邊敏感點進行空間分析后，根據(jù)風(fēng)險源以最直接途徑泄漏入海點至最近環(huán)境敏感點的距離按照<3 km、3～10 km、≥10 km的距離分為3級。

E4企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化等級：按照《企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化評審工作管理辦法(試行)》[35]的規(guī)定，將危險化學(xué)品企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化分為一級、二級、三級。其中，一級企業(yè)由國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局審核公告；二級企業(yè)由企業(yè)所在地省(自治區(qū)、直轄市)及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門審核公告；三級企業(yè)由所在地設(shè)區(qū)的市(州、盟)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門審核公告。

2.3 分級權(quán)重

為使確定的權(quán)重更具有代表性，盡量增加樣本數(shù)量，特邀請國家海洋局第一海洋研究所、廈門大學(xué)、北京師范大學(xué)、北京化工大學(xué)、大連海事大學(xué)、中海油安全技術(shù)服務(wù)公司、國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心等單位相關(guān)專家評分，并綜合專家評分構(gòu)造判斷矩陣，確定每層指標(biāo)的相對重要性權(quán)重(見表2)。

2.3.1 危險化學(xué)品危險性分級

根據(jù)危險化學(xué)品危險性分值，將危險化學(xué)品危險性分為四級(見表3)。

2.3.2 區(qū)域風(fēng)險承受力分級

根據(jù)區(qū)域風(fēng)險承受力分值，將區(qū)域風(fēng)險承受力分為四級(見表4)。

表3 危險化學(xué)品危險性分級Table 3 Hazardous classification of hazardous chemicals

表4 區(qū)域風(fēng)險承受力分級Table 4 Classification of regional risk tolerance

2.4 分級方法

根據(jù)我國現(xiàn)行行政管理體制，以縣(區(qū))為單元，開展區(qū)域風(fēng)險評估，評估范圍為海岸線向海一側(cè)10 km，向陸一側(cè)至最大高潮線；重點關(guān)注存在危險化學(xué)品泄漏入海隱患的風(fēng)險源，如位于海岸線向陸一側(cè)1 km內(nèi)或鄰近入海河流的危險化學(xué)品企業(yè)。危險化學(xué)品泄漏入海區(qū)域風(fēng)險評估等級關(guān)系如下表所示(見表5)。

表5 危險化學(xué)品泄漏入海區(qū)域風(fēng)險評估等級關(guān)系表Table 5 Risk assessment level relationship of dangerous chemicals leaking into the sea area

表6 天津XX公司風(fēng)險等級結(jié)果Table 6 Risk assessment level of XX company in Tianjin

3 方法案例應(yīng)用(Case application)

為檢驗風(fēng)險源評估指標(biāo)體系的可應(yīng)用性，選取了天津濱海新區(qū)某典型企業(yè)作為研究案例進行風(fēng)險源等級評估。首先，搜集整理了該企業(yè)地理位置坐標(biāo)、涉及的危險化學(xué)品種類、數(shù)量和企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等級等基本信息；其次，根據(jù)《天津市海洋功能區(qū)劃》(2011—2020年)，掌握了該企業(yè)可能泄漏入海擴散條件、鄰近敏感資源類型及其與敏感資源距離；最后，依據(jù)所建立的危險化學(xué)品泄漏入海區(qū)域風(fēng)險評估方法進行各風(fēng)險要素分值計算(見表6)。該企業(yè)危險化學(xué)品危險性為26分(Ⅰ級)，區(qū)域風(fēng)險承受力為17分(Ⅱ級)。結(jié)果顯示，該企業(yè)風(fēng)險等級為Ⅰ級，屬高風(fēng)險的危險化學(xué)品風(fēng)險源。

4 結(jié)語(Conclusion)

在結(jié)合國內(nèi)外研究進展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本研究在綜合考慮危險化學(xué)品危險性和區(qū)域風(fēng)險承受力的基礎(chǔ)上，建立了包括風(fēng)險源類型、危險化學(xué)品種類、危險化學(xué)品數(shù)量、危險化學(xué)品毒性、擴散條件、敏感資源類型、與敏感資源距離和企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等級等8個具體指標(biāo)的危險化學(xué)品泄漏入海區(qū)域風(fēng)險評估指標(biāo)體系。同時，運用層次分析法和德爾菲法相結(jié)合確定指標(biāo)權(quán)重，綜合專家打分進行指標(biāo)賦值。既兼顧了指標(biāo)設(shè)定和權(quán)重賦值的科學(xué)合理性，又考慮了開展危險化學(xué)品泄漏入海區(qū)域風(fēng)險評估業(yè)務(wù)化工作的適用性。當(dāng)然，危險化學(xué)品泄漏入海區(qū)域風(fēng)險評估尚有不足之處，指標(biāo)體系有待進一步調(diào)整篩選，權(quán)重賦值尚需進一步優(yōu)化完善，危險化學(xué)品數(shù)量、企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等級等部分指標(biāo)獲取尚存在難度。

下一步我們將選取渤海區(qū)域，實際開展危險化學(xué)品泄漏入海區(qū)域風(fēng)險評估方法應(yīng)用，進一步完善評估方法及指標(biāo)體系，為渤海綜合治理攻堅戰(zhàn)打下做好技術(shù)支撐。

致謝：感謝廈門大學(xué)王新紅教授在文章修改中給予的幫助。