基于受体易损性评估的区域环境风险应急管理

毛嘉玲， 杨 洁*， 邵智娟， 朱辰播

（1.苏州科技大学 环境科学与工程学院，江苏 苏州 215009；2.苏州市常熟环境监测站，江苏 苏州 215516）

近年来，突发环境事件严重威胁着我国的环境安全和人体健康[1]，引起公众广泛关注。 仅2020 年上半年，全国就发生107 起突发环境事件，其数量虽同比有所下降[2]，但对其风险应急管理工作仍不容懈怠。

在环境风险评估方面的研究，我国主要从环境风险源的角度展开，从风险接受末端－受体进行阐述的较少。环境风险应急管理也多从风险源的角度进行防范。对受体角度的风险应急管理，多集中于后端的应急处置，缺乏事故发生前对受体所处环境条件的改善与抵抗风险能力的提高。 由于我国风险应急管理缺乏统一的明确应急目标，在事故发生的紧急情况下，会因无法明确易损受体而导致受体保护不及时[3]。 因此，从受体防范角度出发，在具有风险隐患的区域进行风险受体易损性评估，识别易损受体并明确优先防护目标，是目前风险应急管理的需求。

对于易损性的研究，现在主要集中于自然灾害（如洪水[4]、海啸[5]、泥石流[6]等）及自然生态系统领域[7-8]。 国外通过构建易损性评价指标（如社会指标、人口指标、经济指标、建筑物指标、基础设施指标、机构响应的能力指标等）[9-10]综合评估风险受体的易损性；国内的易损性指数，大多是由生态系统类型这一单因素决定[11-12]。近年来，环境风险受体易损性评估逐渐兴起。 国外的研究，主要通过事故本身的危害性和社会经济的易损性[13]来评估区域环境风险受体易损性。 国内的研究，则从饮用水源地、生态功能区、人口密度等方面考虑环境风险受体易损性[14-15]，或在受体物理易损性和社会易损性的基础上[16]，从暴露和恢复两方面[17]构建风险受体易损性评价指标[18]。已发布的《行政区域突发环境事件风险评估推荐方法》（环办应急[2018]9 号）[19]，从环境风险源、环境风险受体和环境风险防控与应急能力三个方面进行了风险分析，包含了基于水和大气环境受体易损性的风险表征，并通过网格化对环境风险的地理空间分布进行了准确识别[20]。 综上所述，受体易损性的相关研究虽已取得了一定成果，但仍主要以生态环境系统为研究对象，且在定量化、具体化及操作性等方面存在不足之处。

为表现区域内受体的物理性与社会经济性特点，该研究在江苏省发布的《工业园区突发环境事件风险评估指南》（DB32/T 3794-2020）中受体脆弱性相关指标的基础上，补充并具体化受体易损性的影响因子。 为在应急预案编制中，从受体的角度提出更有针对性和可操作性的应急管理建议，从人群、人工设施和生态环境系统[21]三个方面，构建环境风险受体易损性评价指标体系。 通过评估风险受体易损性，根据抵抗环境风险时受体易损的敏感程度，明确受体防护目标的优先顺序，从而降低区域环境风险。 同时结合环境风险源管理，实施精准化的风险防控策略[22]，形成有效的全过程环境风险管理机制[23]，为区域功能区划和环境风险“差异化”管理提供理论依据。

1 受体易损性评价指标体系

1.1 指标体系建立

环境风险受体是突发环境事件风险的潜在承受体，指风险因子在环境转运过程中可能受到影响的人群、人工设施和生态环境[24]。 可从上述三类受体的角度，对区域受体易损性进行全面评价。 鉴于环境风险中暴露剂量-响应关系及系统外部因素的影响，论文从物理易损性和社会易损性两方面构建受体易损性指标体系。其中，物理易损性指受体承受风险因子的胁迫强度[18]，社会易损性则表现受体的社会经济属性。因此，在遵循系统性、差异性和现实性的原则下，以人群、人工设施和生态环境三类受体为描述视角，选取相应的物理易损性和社会易损性代表性指标，构建区域受体易损性指标体系，见表1。

表1 区域受体易损性指标体系

1.2 指标的量化

1.2.1 物理易损性评价指标

当承受同等强度突发环境事件的能量释放时，评估区域的暴露受体越多，距风险源越近，则区域受体易损性越高。 物理易损性目标的胁迫强度通过人群、人工设施和生态环境三个方面进行评价，并通过可量化的方式进行表征，其具体指标及表征方法见表2。

表2 物理易损性评价指标及各指标量化方法

1.2.2 社会易损性评价指标

当遭受同等强度突发环境事件的影响时，评估区域内受体的重要程度越高、恢复原有状态或离开事故影响范围的时间越长，则区域受体易损性越高。 社会易损性通过人群[25]、人工设施和生态环境这三个方面进行表征，其具体指标及表征方法见表3。

表3 社会易损性评价指标及各指标量化方法

1.3 易损性概念模型

受体易损性是物理易损性和社会易损性构成的复合函数

式中：V1 表示受体物理易损性；V2 为受体社会易损性；α、β 分别为两种易损性的权重。

环境风险系统的易损性应包括人群、人工设施、生态环境这三类受体的物理易损性和社会易损性

式中：V1H、V1M、V1E分别为人群、人工设施、生态环境的物理易损性；V2H、V2M、V2E分别为人群、人工设施、生态环境的社会易损性；α1，2，3、β1，2，3分别为三类受体的物理易损性和社会易损性的权重值。

人群、人工设施、生态环境的物理易损性和社会易损性可分别依据下面各评价指标进行计算

式中：H11，2、M11，2，3，4、E11，2分别为人群、人工设施、生态环境的物理易损性评价指标；H21，2，3，4、M21，2、E21，2分别为人群、人工设施、生态环境的社会易损性评价指标；a11，2、b11，2，3，4、c11，2、a21，2，3，4、b21，2、c21，2分别为各评价指标的权重值。

1.4 权重确定

采用层次分析法[26]，确定各评价指标权重。

1.4.1 建立递阶层次结构

区域受体易损性评估体系的递阶层次结构如图1 所示。

图1 区域受体易损性评估体系递阶层次结构示意图

1.4.2 构造判断矩阵

聘请17 位风险评估、安全管理和应急救援领域的专家，以发放调查问卷的形式，对各指标层的易损性进行两两比较，并以9 级标度，通过算术平均法处理各专家的评价结果，构造判断矩阵（A）。

1.4.3 权重计算

①A 中元素按列归一化后，将矩阵的同一行的各列相加，即

②将相加后的向量除以n，即得权重向量

式中：Wi为各行元素和的1/n。

③计算最大特征根为

式中：λmax为最大特征根（AW）i表示向量AW 的第i 个分量。

对所求结果进行一致性检验

式中：一致性指数C.I.＝（λmax-n）/（n-1）；R.I.为随机一致性指数，见表4。

表4 随机一致性指标

当C.R.＜0.1 时，表明判断矩阵合理，反之，则需要对判断矩阵进行调整，直到满足一致性要求为止[27]。

1.4.4 权重结果

以V1-准则层的权重确定为例，首先确定V1H、V1M、V1E两两之间的标度，构建矩阵后通过上述计算即可获得下V1H、V1M、V1E的权重分布见表5。

表5 V1-准则层判断矩阵

以此类推，可获得其他各层权重分布，不再一一赘述。 其计算得到的各指标综合权重见表6。

表6 易损性评价指标权重确定

2 案例应用

2.1 研究区概况

调查研究位于沿海地区的某工业园区。 该区域南北长约6.9 km，东西宽约1.9 km，岸线长19.92 km，面积9.6 km2，涉及仓储、化工、货运港口、火力发电等多个行业类别，工业园区已经建成和在建的油品、化学品仓储总容量达到392.79 万m3。

2.2 数据来源与处理

综合考虑研究尺度及某工业园区土地利用斑块大小， 选取某工业园区中存在重大风险源的周边区域，划分为28 块大小为750 m×750 m的网格，将其分别编号（如图2 所示），并注意每个网格内的人群、储罐区、码头等突发事故风险受体的敏感程度。

图2 园区样本区域物理易损性分布情况

某工业园区风险受体基础数据主要通过调研、走访及对比卫星地图等多种手段，对受体易损性评价指标体系中所需的相应人群数量、各企业的厂房、 生产装置等设施类型和面积等进行统计分析。得到的基础数据经1.2 节中相关方法处理，可得到16 个定量化指标值，结合表6 中各指标权重值，最终准则层、系统层和目标层各类易损性的结果见表7。

表7 园区样本区域各类易损性计算结果

2.3 结果分析

依据表7 的结果，运用ArcGIS 可视化处理，得到的该样本区域划分及受体易损性分布情况如图2-图4所示。

图3 园区样本区域社会易损性分布情况

图4 园区样本区域受体易损性分布情况

结合表7 及图2-图4，样本区域中区域6、9、10、12、14、15、16、21 和25 的受体易损性相对较高，其亦为物理易损性相对较高区域，而社会易损性并无此特征。 因此，区域受体易损性与物理易损性呈较高相关性，与社会易损性的相关性较低。

对某工业园区受体易损性较高区域举例分析，并提出相应的环境风险应急管理建议（见表8）。

表8 某工业园区易损性较高区域的环境风险应急管理建议

除上述建议外，工业园区需加大风险源及易损性受体的数据库建设[28]，根据企业环境风险等级，做好日常风险防范及应急演练工作。基于区域环境风险管理措施建议[19]，园区要注意样本区域内相关受体随时间的动态变化情况，并以此调整风险管理重点。 基于受体易损性评估结果，指导环境风险日常监督，并建设应急协调体系，加强环境风险防控和应急救援能力的建设，提高整体协调与整合能力，从而有效预防突发环境事件并降低其危害，保障区域人群的身体健康及社会经济稳定发展。 基于受体易损性评估的风险区划，可呈现区域内易损性受体分布规律，并结合人群、人工设施及生态环境的结构及功能特点，达到提升该研究区域不同分区环境风险应急管理精准性的目的。

3 结语

在无法完全消除环境风险的现实情况下，突发环境事件的应急管理至关重要。 有效的环境风险应急管理应能够利用区域资源的优化配置和调控风险危害布局，充分提高受体抵抗风险的能力，起到降低事故损失的作用。 综合考虑物理易损性和社会易损性两个方面以及人群、人工设施和生态环境三类受体，建立区域受体易损性指标体系，对突发环境事件环境风险受体易损性进行量化。 可在资源有限的情况下，及时把握风险控制时机，并为区域环境风险的精准化管理提供科学依据。 由于受体易损性评价指标的多样性及复杂性[29]，所选指标难以完全反映环境突发事件影响的受体易损性。 因此，在今后的研究工作中可对指标体系进行进一步的补充及完善，以期真实全面地表征区域受体易损性。 在指标量化过程中，为进一步提高基础数据的准确性，可与遥感影像等“3S”技术相结合，获得真实、准确的人工设施、生态环境等占地面积，以消除由查找资料带来的数据在时间上的滞后性。