水源准保护区工业园企业突发环境风险评估

熊鸿斌 王树南

摘要：为评估位于水源准保护区的工业园企业突发环境事件对水源地的影响，研究分析了位于准保护区的工业园环境风险特征，提出了基于改进突变评价法的位于水源准保护区的工业园环境风险评估模型，构建了包括环境风险源、污染物排放迁移和风险控制机制的环境风险评估指标体系。以合肥市大房郢水源准保护区内的岗集镇工业园为例，对工业园企业进行了环境风险评估。结果表明：该园区存在高风险企业，区域环境风险等级较大；与《企业突发环境事件风险评估指南（试行）》方法相比，本文方法考虑了园区企业风险源的叠加效应以及准保护区内工业园企业的特殊性，结果更接近实际。

关键词：指标体系；突变评价法；突发风险；环境风险；工业园；准保护区；水源地

中图分类号：TV213.4；X820.4 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.01.013

饮用水源地作为风险的敏感受体，长期受到工业企业这类环境风险源的威胁。邻水企业泄漏事故和突发排污造成的水源污染事件往往会导致城市停水，造成恶劣的社会经济影响。工业园区作为资源和能源消耗的集中区，其区域连锁事故易导致更严重的后果。据不完全统计，我国工业园数量已达2万～3万个，主要分布在江河湖海、经济发达及人口稠密的地区。根据我国关于水源地的相关规定，在准保护区污染物排放总量的限制下，仍有一定数量的工业企业被设置在准保护区内，其生产运营行为对水源地安全构成较大威胁。

我国针对工业环境风险源评估的相关导则主要有《建设项目环境风险评价技术导则》《重点环境管理危险化学品环境风险评估技术方法》和《企业突发环境事件风险评估指南（试行）》（以下简称《指南》）等，但缺乏评估工业园环境风险的相关办法。目前，国内外工业园环境风险研究主要是从企业层面和区域层面两方面开展的，并有学者进行了风险分析和模型构建。企业层面如化工园综合环境风险指数模型、基于布局易损性的石化工业园环境风险评估模型等，区域层面如基于风险场的环境风险评估模型、基于信息扩散法的区域环境风险分级模型、基于检查表-AHP的工业园区环境风险评估模型等，这些模型多应用层次分析法、模糊综合评判法、灰色系统等方法，评估结果易受人为因素影响，在权重确定方面难以做到科学合理。同时，国内外以水源地为受体的工业企业环境风险评估对象多为单个企业，对工业园企业可能诱发的次级相互影响分析较少，不能真实体现工业园企业环境风险的综合效应。专门针对我国位于水源准保护区的工业园环境风险评估方法的相关研究也较少。

突变评价法是基于突变理论发展起来的一种多准则评价方法，具有无需定权、计算简便等特点。该方法在风险评估领域已经得到了广泛应用，而在工业企业环境风险评价方面的应用还很少见。基于此，考虑目前企业环境风险评估模型较难客观、真实地描述突发事故环境风险的非连续变化特征，本文以位于水源准保护区的工业园为研究对象，在分析工业园次生连锁事故和准保护区内工业园企业特殊性的基础上，构建了位于水源准保护区的工业园企业环境风险评估指标体系，并基于突变评价法对某工业园企业的突发环境风险进行了评估。

1 环境风险评估模型构建

1.1 突变评价法基本原理

突变理论用来描述一些事物从一种稳定状态突变到另外一种稳定状态的非连续变化的现象，其基本特点是利用系统的势函数对系统的临界点进行分类，并分析临界点附近的变化特征。本文涉及的突发环境风险正符合这类非连续变化现象。当控制变量不超过4个时，势函数有7种形式，常用突变模型见表1。

1.2 突变评价法的改进

由于突变评价法得到的结果接近于1且差别小，因此难以区分突变评价值的大小。国内外学者提出了改进方法，通过建立底层指标隶属度函数和突变评价值的对应拟合函数对突变评价法进行改进。基于此，本文应用改进突变评价法，其基本操作步骤：①构建环境风险评估指标体系，将各层次指标按重要程度降序排列；②对指标层的指标进行赋值，逐层归一化运算，求出总突变隶属度，构建Y=axb形式的拟合函数关系式，其中y为总突变隶属度、x为底層隶属度函数值；③对底层指标的原始数据进行规范化和归一化运算，利用合适的突变模型逐层求出系统的总突变隶属度；④利用步骤②构建的函数关系式，把评估对象的总突变隶属度代入函数关系式，得到对应的底层隶属度，即为改进后的突变评价值。

1.3 工业园环境风险识别

通过类比法确定水源准保护区内工业园环境风险源对水源地的影响，主要包括：①事故池容积过小、雨污水截止阀腐蚀和应急措施不完善等，导致企业突发事故泄漏的危险物质和燃爆产生的污染物、次生消防水等通过雨水管网进入水体，或者进入污水管网对园区外的环境造成污染；②燃爆和泄漏事故可能导致常规污染物超标排放，对水体和外界环境造成污染；③工业园企业分布较为集中，某一企业的突发事故可能波及到附近企业的装置设备，引发次生燃爆和泄漏事故，形成叠加效应，导致更加严重的后果。

相对于水源准保护区以外的一般工业园来说，其环境风险虽然比不上一般工业园，但是部分企业存在的易燃易爆类原辅材料以及一些涉及高温、高压的工艺流程等均存在环境风险因素。同时，水源准保护区内的工业园环境风险的影响因素多，风险受体的敏感性强。风险影响因素区别见表2。

1.4 环境风险评估指标体系构建

根据国内外研究，按照实用性、代表性、全面性和可评价性等原则，从风险源、污染物排放迁移和风险控制机制三方面构建位于水源准保护区的工业园企业环境风险评估指标体系。按照突变评价法基本原理，综合国内外研究成果，将重要性高的指标放在前面，指标体系包含4个层次共15项指标（见表3）。该体系涉及4种突变模型，如B1和子准则层C11、C12构成尖点突变模型，可采用尖点突变模型计算BI的突变值。B1反映企业风险源属性，是企业环境风险的主要影响因素，也是发生事故的先决条件，可从风险源危险度和总量控制两方面分析，次生事故因子描述风险源事故的叠加效应，总量控制表示风险源在准保护区内的特殊性；B2反映了园区企业在污染物总量排放控制下的污染物排放情况以及工业园企业与水源地的位置关系，从迁移难易程度和污染物排放方式两方面分析；B3反映企业对突发环境风险事故的防范和应急能力，包括风险应急响应、风险监控预警和设备管理三方面。

1.5 指标量化标准

定量指标通过搜集资料获取并分级赋分，定性指标应参照评分标准对指标进行定量化处理，将打分值作为指标数据进行分析。以《重点环境管理危险化学品环境风险评估报告编制指南》和相关研究成果为基础，并邀请环境风险评估方面的专家进行论证咨询，最终确定指标评分标准（见表4）。

1.6 构建拟合函数关系式

根据指标体系结构，取所有底层隶属度值为xi，xi分别取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。由突变评价法步骤，可以求得与xi对应的突变综合评价值yi。利用MATLAB计算得拟合函数关系式为y=0.9987x0.0567，拟合度R2=0.9998>0.99，拟合效果较好。由此将突变评价值Y映射到更易比较的改进突变评价值x，将靠近1的突变评价值调整到[0，1]进行比较，从而提高了分辨率。

1.7 环境风险等级划分

为了更加直观地了解园区企业环境风险的大小，通过等距划分法确定环境风险等级进行定性描述。将环境风险等级依次划分为重大（Ⅰ级）、较大（Ⅱ级）、一般（Ⅲ级）3个等级。由于各个指标量化后均为正向指标，具有明显的优劣含义，因此改进后的突变评价值也具有优劣含义。风险等级划分见表5。

由于姚志麒指数综合考虑了极值和平均值的共同影响，因此这里根据该指数公式计算园区区域环境风险指数R。考虑到企业环境风险越大，指标赋分值越低，计算出的环境风险值越小，故对风险值进行正向化处理，表达式为式中，R为区域环境风险指数Rmax为最大风险企业的风险值；R平均为园区企业平均风险值。

将区域风险级别划分为重大、较大、一般3个等级，评价分级见表6。

2 实例应用

2.1 研究区域概况

大房郢水库位于合肥市南淝河支流四里河上，水库集水面积184km2，总库容1.84亿m3，是一座以防洪和城市供水为主，兼顾生态补水与养殖功能的大（2）型水库。根据调查，水源准保护区内的岗集镇工业园位置靠近水源核心保护区，且企业聚集度较高，生产活动频繁，对水源地饮水安全造成较大威胁。以水源地为受体，通过源项分析和后果估算，选取30家存在环境风险的企业为研究对象，主要包括机械、建材、橡塑、玻璃等企业。部分环境风险物质见表7，各企业分布见图1（从31开始的数字为等高线高程，m）。

2.2 突变综合评价值计算

按照表3和表4对岗集镇工业园的30家企业（分别以E1～E30表示）进行评分赋值，见表8。

根据表8，将数据代入归一公式逐级向上计算，求出突变评价值。以E1企业为例，计算流程：底层指标D11～D13构成燕尾突变，符合互补原则，由表1求出归一化值，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，分别计算得到C12～C33；B1、B2、B3构成燕尾突变，按互补原则求得E1突变综合评价值为y=（XB1+XB2+XB3）/3=0.9712。按照以上步骤可得E2～E30的突变评价值，利用上述拟合函数关系式求得改进突变评价值，即为企业的环境风险值，见表9（E1为环境风险受体敏感性类型，Q为企业风险物质最大存量与临界量的比值，M为生产环境风险控制水平）。

2.3 评估结果分析与讨论

园区30家企业风险源综合环境风险值的分布区间为[0.0757，0.8337]，企业突发环境风险评估值的平均值为0.6052。区域环境风险值为0.3959，区域环境风险等级较大。对位于水源准保护区的工业园来说，由于园区企业分布集中且紧邻水源地这一环境敏感受体，因此对水源地存在较大威胁。同时，得到的区域环境风险值综合了工业园企业环境风险值，划分标准具有相对性。

研究得到工业园内30家企业风险源等级结果中，重大风险等级企业3家，较大风险等级5家，一般风险等级22家。园区内风险为重大和较大的企业约占企业总数的27%。风险源方面，高风险企业主要是风险物质存量较大，在企业布局上有典型的聚集性，发生风险事故易波及到附近企业，产生更严重的后果；污染物排放迁移方面，高风险企业距离水源地敏感受体距离较近，排污量相对较大，且雨污水配套管網建设滞后，故发生风险事故后难以控制局面，存在较大环境风险；风险控制上，高风险企业的环保基础设施和应急物资处于落后水平，风险监控预警体系、应急物资和设备管理不完善。同时，一般风险等级企业虽然风险不及高风险企业，但是这并不代表企业没有环境风险，若发生突发事故，则其产生的影响也不可忽视。与传统的工业园相比，水源准保护区内的工业园虽然限制了高污染行业的进入，但是部分企业对水源地的威胁依然较大，该区域的风险防控应该以保护水源地敏感目标和提高企业风险控制水平为主。同时，需调整园区工业布局，控制高风险企业的风险物质总量并制定合理的风险管理措施，预防突发环境风险事件的发生。

为论证突变评价法在本研究中的可靠性，将《指南》方法应用到上述30家企业环境风险评估中，所有企业的环境风险受体敏感性均为E1类型，在综合各企业风险物质最大存量与临界量的比值Q和生产工艺与环境风险控制水平M后并对照《指南》中风险矩分级表，得出评估结果（见表9）。结果表明，一般风险等级有24家企业，包括本研究得到的一般风险等级的22家企业和2家较大风险企业；较大风险等级有6家企业，包括了突变评价法得到的3家较大风险企业和3家重大风险企业。本文在最终结果上与《指南》风险等级评估结果基本一致，但有个别企业评估结果存在小幅差别，主要原因：①重大风险等级企业（E4、E8、E22）中风险物质存量较大且在布局上具有明显的聚集性，一旦发生事故，就容易发生连锁事故，导致更加严重的后果；②较大风险等级企业（E12、E14）中存在污水和氨氮排放量过大的问题，在水源准保护区污染物总量控制的限制下，其常规污染物排放对污染物总量贡献均较大，一旦发生突发事故，就容易导致水质超标排放，对周边环境造成污染。

3 结论

（1）研究提出了基于突变评价法的水源准保护区的工业园企业环境风险评估模型，综合考虑了园区企业风险源的叠加效应以及水源准保护区工业园的特殊性，可用于我国其他水源准保护区内工业园的环境风险评估。与《指南》相比，评估结果更符合实际。因此，基于突变评价法评估位于水源准保护区的工业园企业环境风险是可行的。

（2）岗集镇工业园的30家企业中环境风险为重大、较大和一般的企业分别有3、5和22家，区域环境风险指数为0.3959，属于较大风险等级。受条件限制，研究选取企业数量不够多，对最终数据准确性可能有一定影响。