突發性水環境污染事故風險評估方法研究

郭子宿

（麗水市生態環境局蓮都分局，浙江 麗水 323000）

引言

突發性水環境污染具有隨機性、不可預見性和爆發性的特點，會給水生態環境和人居環境帶來不可挽回的損失，而保護水環境安全是我國環保部門的重點工作方向。研究突發性水環境污染事故風險評估方法，對突發性水污染事故進行風險評估，能夠提供針對性的應急決策意見，強化水環境周邊風險源管控及應急能力建設，從預防性角度管控水環境公共安全，提升水環境的社會和生態效能。本研究以某大型水庫為研究對象，詳細闡明了風險分級評估方法和分區評估方法的具體應用方式。

1 研究區域概況及數據處理

1.1 區域概況

本研究以某大型水庫為研究對象，研究庫區范圍涉及26個區縣，跨越川東平行峽谷低山丘陵區，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造單元交匯處。庫區范圍地形東高西低，西部多為低山丘陵，南北向長江河谷有所傾斜。主要研究的庫區段位以山地和丘陵為主，地貌復雜、發育以流水作用為主，地形高低懸殊較大，地勢起伏明顯，具有顯著的層狀地貌特征，東南地勢較高、西北地勢較低。庫區年徑流量豐富，主要集中在汛期，年徑流量平均值在3 500億m3左右，實測最大流量為71 km3/s，最小流量為770 m3/s。同時庫區水位年變幅較大，考慮不同河段河道形態等特征表現出的差異性，變幅在30～50 m。河道洪峰流量大且次數多，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1%以上。

根據現場調查，此大型水庫周邊區域范圍內存在污水處理廠、水上加油站、危化品碼頭等風險源，存在敏感目標，暴露人口約為4.86萬。

1.2 數據處理

研究采用的原始數據來自庫區電子地圖與庫區實地調查獲取的風險源及敏感目標信息統計，同時還有部分數據源于社會經濟統計資料。研究采用電子地圖等高線圖層，借助ArcGIS的3D Analyst工具將庫區等高線轉變為TIN，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軟件整合獲取的風險源和敏感目標數據，利用轉換工具將其轉化為shp的點數據，再導入電子地圖中，基于研究段流域，以10 km為一個區段進行編號劃分。

2 突發性水環境污染事故風險分級評估

2.1 風險源分級評估

針對研究區的突發性水環境污染事故風險評估，其主要是確定危險源的過程，基本流程為：確定危化品的量和臨界量[1]；結合危化品濃度、污染物的允許限值和事故發生概率，計算單位風險源的污染風險值，最后確定風險源等級[2]。其中，風險源污染物的差異較大，在不同環境中，危化品的種類有所差異，可采取式（1）進行計算：

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

在考慮危化品濃度、污染物的允許限值和事故發生概率后，計算單位風險源的污染風險值的公式為式（2）：

其中，C為危化品濃度；P為風險源突發風險事故的概率；B為不同污染物的允許限值[2]。

劃分風險源等級是在計算出R1值后，計算各因素的標準偏差（s）和平均值（μ），最終劃分風險源定性等級。風險源定性等級與相應的風險值范圍如表1所示。

表1 風險源定性等級與相應的風險值范圍

2.2 敏感目標環境風險分級評估

為切實實現風險評估可行且方便，提升水環境污染事故風險評估的精準性，需要將非必要風險源剔除。突發性水環境污染事故的風險評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散時間都考慮在內。運用敏感目標分級評估方法構建評估模型，計算公式為式（3）：

其中，K為跨界影響系數（跨省界取2.5，跨縣界取2，不跨界取1）；M為暴露人口；T為污染物擴散時間；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庫分別表示某風險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]。

敏感目標定性等級與相應的風險值范圍如表2所示。

表2 敏感目標定性等級與相應的風險值范圍

2.3 敏感目標分級結果

將此種評估方法應用于某水庫區，對當地情況進行匯總，并進行結果分析。某水庫區單元敏感目標分級結果一覽表（部分）見表3。

表3 某水庫區單元敏感目標分級結果一覽表（部分）

對水庫區單元敏感目標進行分級發現，水上加油站中的三氯乙烯可能對4 000暴露人口存在重大影響；危化品碼頭中的石油醚可能對2 400暴露人口存在重大影響；危化品碼頭中的乙醇可能對3 270暴露人口存在較大影響；污水處理廠中的汞可能對5 950暴露人口存在一般影響；水上加油站中的汞可能對32 000暴露人口存在一般影響；危化品碼頭中的甲醇可能對1 000暴露人口存在一般影響。

3 突發性水環境污染事故風險分區評估

3.1 分區原則及單元

分區原則作為分區等級、分區方法和分區指標的構建前提，風險評估應當在把控原則的基礎上，落實后續工作。突發性水環境污染事故風險分區評估，按照定量定性結合、動態性、主導性、一致性和系統性原則開展，將風險分為多個單元，例如：將開發區或工業園區作為分區單元，將下層行政區作為分區單元等。本文所研究的某水庫采取將區域網格作為分區單元的形式，按照每10 km劃分單位區段的辦法，盡可能縮短單位區段間隔長度[2]。

3.2 分區模型構建

從流域環境風險分區的獨立性、針對性、可操作性、科學性要求來看，相似或風險差異性指標應當集中反映在評估體系中[2]。本文基于第1章節中的敏感目標影響因子和風險源，就風險值R1、R2的不同，從風險源的區域風險和受風險源影響的敏感目標區域風險兩個角度設計計算公式為式（4）、式（5）：

3.3 分區評估等級劃分

研究借助ArcGIS API的自然斷點法，確定不同的拐點值，以此確立分區依據。得到低風險區、中風險區和高風險區三種類型[2]。

3.4 分區風險評估結果

研究區域屬于峽谷河道型水庫，水域面積達1 500 km2，利用2.2中的計算模型，確定量化分區評估等級的指標為：低風險：R基于風險源的區域風險＜3.21；中風險：3.21=R基于風險源的區域風險＜13.78；高風險：R基于風險源的區域風險=13.78。當研究區域屬于枯水期時，低風險：R受風險源影響的敏感目標區域風險＜5.21；中風險：5.21=R受風險源影響的敏感目標區域風險＜27.22；高風險：R受風險源影響的敏感目標區域風險=27.22。當研究區域屬于平水期時，低風險：R受風險源影響的敏感目標區域風險＜10.49；中風險：10.49=R受風險源影響的敏感目標區域風險＜34.95；高風險：R受風險源影響的敏感目標區域風險=34.95。當研究區域屬于豐水期時，低風險：R受風險源影響的敏感目標區域風險＜10.62；中風險：10.62=R受風險源影響的敏感目標區域風險＜35.37；高風險：R受風險源影響的敏感目標區域風險=35.37。為便于記錄，將枯水期、平水期和豐水期的R受風險源影響的敏感目標區域風險分別記作R4、R5、R6，將R基于風險源的區域風險記作R3。經過調查，得到表4分區結果（部分）。

本研究分別對低風險、中風險和高風險區的風險源進行分析發現，在出現中高風險的地區，政府等有關單位并未建立水環境防治的監控體系，整體應急能力不強。

4 結論與建議

本研究介紹了兩種突發性水環境污染事故風險評估方法，借助分級和分區方法對突發性水環境污染事故風險進行評估能夠支持水環境污染防治工作的開展，相關部門能夠基于評估結果，“有的放矢”地管理污染物主要投放企業，保證水資源清潔。（1）對水庫區單元敏感目標分級發現，水上加油站中的三氯乙烯可能對4 000暴露人口存在重大影響；危化品碼頭中的石油醚可能對2 400暴露人口存在重大影響；危化品碼頭中的乙醇可能對3 270暴露人口存在較大影響；污水處理廠中的汞可能對5 950暴露人口存在一般影響；水上加油站中的汞可能對32 000暴露人口存在一般影響；危化品碼頭中的甲醇可能對1 000暴露人口存在一般影響。（2）研究分別對低風險區、中風險區和高風險區的風險源進行分析發現，在出現中高風險的地區，政府等有關單位并未建立水環境污染防治的監控體系，整體應急能力不強。（3）為切實落實我國資源友好型社會構建要求，本文建議相關部門定期監督高風險企業，嚴格禁止新風險源遷入。同時，企業需從自身工藝和技術提升的角度出發，避免向水環境中投放毒害物質，并建立監控體系，強化應急管理能力。