中国高环境风险河流识别及应急系统设计

李天昕，储 雁，毕 盈

（北京科技大学，北京100083）

在当今世界淡水资源日益匮乏的情况下，河流类水资源的利用问题已经被人类高度重视。随着我国经济的大力发展，河流的水资源保护与生态安全问题日益突出，并且已成为不同国家、不同地区、不同利益团体间竞争利用并引发矛盾冲突的导火索。由于大量工业废水和生活污水未经有效处理直接排入河流，导致环境内分泌干扰物随之进入水体，水环境质量日益恶化，因此，受有毒有害性有机污染物干扰的高风险河流也备受人们关注。如何开发利用和防治河流水资源污染、找出适合中国高风险河流防治工作的方法、改进并完善的应急处理方案，避免因为预防措施不得当、应对方案不健全而引起的河流污染事故，从而保护居民用水安全和生态平衡，防止流域水环境污染的加剧和生态环境的恶化、退化，保护国家生态环境安全，争取国际水事的主动权，对于高风险河流的管理与防治和生态环境保护具有重要意义。

1 中国高环境风险河流的识别及规律分析

1.1 河流风险识别

1.1.1 中国高环境风险河流的识别

为了定量判断全国河流的环境风险程度，分析综合影响因素后，确定采用污染物性质指数、伤亡指数、污染程度指数、风险类型指数和经济损失指数5个指标来评价所有曾经发生过环境风险的河流的风险程度。

（1）影响度分级

首先根据统计数据将各指标强度进行分级，由定性描述转换为定量分析，强度分级见表1。

表1 环境现状指标强度分级

其中，有毒有害污染物对于伤亡指数的影响是最严重的，难降解有机污染物的危害次之，可降解有机、无机污染物在微量的情况下影响可忽略；对于污染程度指数难降解有机污染物的影响最大；风险类型指数有毒有害污染物的影响最大；经济损失指数难降解有机污染物的影响最重要。

（2）各指标影响权重

经比较分析，可知，由于各类污染物对人类和动植物的伤亡影响是首要的，其次是污染程度和经济损失，最后是污染物性质指数和风险类型指数。综上，所述影响河流环境风险的指标重要程度顺序为：伤亡指数＞污染程度指数＞经济损失指数＞污染物性质指数＝风险类型指数。因此，利用专家打分法给出各指标的权重，见表2。

表2 环境现状指标的加权影响

1.1.2 跨境河流的识别

我国跨境河流有十条，分别是鸭绿江、图们江、黑龙江、额尔齐斯河、伊犁河、狮泉河、雅鲁藏布江、怒江、澜沧江和红河。由于跨境河流易牵涉国际问题，从而使环境风险增大，因此直接将跨境河流识别为高环境风险河流。其风险度值由主要超标污染物、对应的超标率和超标断面决定。

1.2 河流风险度分析

风险度＝污染物性质指数得分×权重＋伤亡指数得分×权重＋污染程度指数得分×权重＋风险类型指数得分×权重＋经济损失指数得分×权重

结合专家打分和权重值对污染事故河流进行定量化分析，得出各河流各流域环境风险度值，求和做均值分析，得出各河流平均环境风险度，如表3所示，表中得分来源于全国各水系的污染事故和生态事故调查统计结果。

表3 各河流平均环境风险度得分表

在专家打分的环节，把环境现状指标强度分为高度（5）、中度（3）和低度（1）3个等级，通过各流域环境现状得分表的分析，将风险度得分大于或等于2的河流定位为我国高风险河流，主要有9条，分别为海河、辽河、松花江、淮河、珠江、长江、鸭绿江、图们江和红河。

2 河流环境风险事故应急系统构建

突发性水污染事件会对河流域的环境造成大面积的破坏，威胁当地居民的健康，冲击下游的经济。因此，针对不同的突发性水污染事故设立了不同的应急处理方法。

2.1 突发性河流污染事故应急管理系统模式

突发性水污染事故发生后，应立即启动应急管理系统，其模式如图1所示。专家和工作人员应首先识别污染事故，对污染情况进行评价，分析污染物毒性和数量、水体的自净能力，并启动应急预案，以减轻对环境的污染和人类的伤害。

2.2 突发性河流污染事故预警模型

以松花江为例，以1995～2000年为时段，确定松花江评价指标现状值，介绍突发性污染事故预警系统模型的应用。河流有服务功能、环境功能、防洪功能、利用功能和生态功能5大功能，通过层次分析法确定了各功能的权重依次为：0.268 4，0.177 1，0.091 6，0.215 5，0.247 5。河流健康评价指标的健康刻度见表4。

图1 突发性河流污染事故应急管理系统［1－4］

表4 河流健康评价指标

各系统的评价值是各功能系统内各指标评价指数之和，除以各自系统的权重，用相除结果乘以5，可得出该功能系统的预警评价值。风险等级为该评价值四舍五入。例如，服务功能的风险等级如下计算［5－11］：

服务功能预警评价值＝5×（城市供水保证率评价指数＋灌溉保证率评价指数＋通航水深保证率评价指数＋饮用水安全保证率评价指数＋径流系数变化率评价指数）／服务功能系统权重＝5×（0.049 39＋0.034 36＋0.026 84＋0.040 26＋0.050 51）／0.268 4＝3.751 1

四舍五入，则服务功能系统风险预警级别为4。

同理可计算出，环境功能预警评价值＝2.629 6，风险等级取3；

防洪功能预警评价值＝1.866 8，风险等级取2；

利用功能预警评价值＝1.988 1，风险等级取2；

生态功能预警评价值＝3.611 1，风险等级取4。

预警级别根据安全风险综合评价状况来确定，原则如下：

（1）安全等级为低风险的预警级别为1级；

（2）安全等级为正常风险的预警级别为2级；

（3）安全等级为较高风险的预警级别为3级；

（4）安全等级为高风险的预警级别为4级；

（5）安全等级为极高风险的预警级别为5级。

预警级别1，2，3，4，5相对应的预警输出色为绿、蓝、黄、橙、红。

松花江安全风险预警状况汇总见表5。

表5 松花江安全风险预警状况

依据预警模型ψ＝max［φi］（i＝1，2，3…n），得：ψ＝max［4，3，2，2，4］＝4

故松花江总体安全风险预警级别为4级，预警输出色为橙色，松花江安全风险处于高风险等级状况。

2.3 河流环境风险事故应急管理机制

应急管理的“机制”是指用于处理突发性事件的相应措施和制度。它由5大部分构成，分别是体系运行机制、预警机制、紧急处置机制、善后协调机制以及评估机制组成［12－14］。如图3所示。水处理专家和应急工作人员应按照应急管理流程展开工作，按照预警模型对污染进行评价，确定污染级别。对确实影响供水安全的污染事故应立即启动应急预案，对用水户和下游用水单位发出警告，积极采取措施处理水中的污染物。自来水厂应根据污染物的浓度和自身的处理能力决定是否关闭取水口［15－16］。

图2 应急管理机制结构

2.4 对污染区域的突发性河流污染事故应急治理技术

一般情况下，可以充分利用受纳水体的自净容量，使污染物逐步稀释，从而依靠水体自净能力使污染物得到处理。针对水体的自净能力有限，需要采用人工投加化学药剂或人工治理的方法降低污染的危害程度和范围。总的操作方法是：对金属盐类污染物采用化学沉淀技术；对可吸附有机污染物采用活性炭吸附技术；对可氧化污染物采用化学氧化技术、对微生物污染采用强化消毒技术；对藻类爆发采用强化混凝与气浮相结合的过滤处理技术［17－18］。

3 结论

通过识别和分析得出：

（1）我国高环境风险河流有九条，分别是海河、辽河、松花江、淮河、珠江、长江、鸭绿江、图们江和红河，风险度分别为2.53，2.45，5，2.35，2.6，2.68，2.35，2.85，2.35。其中风险度最大的是松花江。

（2）当污染事故发生时，及时按应急管理流程展开工作，利用预警模型对污染进行评价和划分等级，对影响供水安全的污染事故立即启动应急预案。

（3）污染治理和水质净化应从应急处理和应急管理上着手，尽量减少或避免污染物对人体和环境的伤害。针对不同污染物从不同的角度，结合污染物的性质，采取相应措施。

另外，应重视法律法规和规范管理制度的完善与健全；对河流进行监测预警，一旦出现突发性事故能够及时地处理；建立流域各国良好的合作与交流；加强全民参与意识，促进河流的可持续发展。

［1］ 陆 曦，梅 凯.突发性水污染事故的应急处理［J］.中国给水排水，2007，23（8）：14－18.

［2］ 赵勇胜，林学钰.环境及水资源系统中的GIS技术［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［3］ 张 波.基于GIS的水污染事故水质模拟系统动力学模型研究［M］.北京：中国环境科学出版社，2010.

［4］ 夏建新.地表水环境信息管理与事故应急决策系统——以深圳湾为例［M］.北京：科学出版社，2010.

［5］ Martin Paul H，Le Boeuf Eugene J，Daniel Edsel B，et al.Development of GIS－based spill management information system［J］.J Hazard Mater，2004，112（3）：239－252.

［6］ 韩文亚，张彭义，祝万鹏，等.水中微量消毒副产物的光催化降解［J］.环境科学，2005，26（3）：92－95.

［7］ 李国刚.突发性环境污染事故应急监测案例［M］.北京：中国环境科学出版社，2010.

［8］ 邹逸江.国外应急管理体系的发展现状及经验启示［J］.灾害学，2008，23（3）：96－101.

［9］ 饶清华，许丽忠，张江山.闽江流域突发性水污染事故预警应急系统构架初探［J］.环境科学导刊，2009，28（3）：69－72.

［10］ 张 会，刘 茂.突发环境污染事故管理中GIS的应用［J］.公共安全，2010，4（21）：1－5.

［11］ 林盛群，金腊华.水污染事件应急处理技术与决策［M］.北京：化学工业出版社，2008.

［12］ 柴成果.突发性水污染事件应急水质监测的问题及建议［J］.中国水利，2004（15）：34－41.

［13］ 孟 伟，秦延文.流域水质目标管理技术研究（Ⅲ）［J］.环境科学研究，2008（1）：9－16.

［14］ Xu Zongxue，Jinno K，Kawamura A，et al.Performance risk analysis for Fukuoka water supply system［J］.Water Resource Manage，1998，12（1）：13－30.

［15］ 闫自申.云南突发性水污染事件影响应对初探［J］.环境科学导刊，2010，29（2）：19－21.

［16］ 李春阳，傅金祥，马兴冠，等.突发性水污染应急系统探讨［J］.计算机光盘软件与应用，2010，13：143.

［17］ 黄 娟，邵超峰，张 余.关于环境风险评价的若干问题探讨［J］.环境科学与管理，2008，33（3）：171－175.

［18］ 韩晓刚，黄廷林.我国突发性水污染事件统计分析［J］.水资源保护，2010，26（1）：84－90.