突发性水环境污染事故风险评估方法研究

郭子宿

（丽水市生态环境局莲都分局，浙江 丽水 323000）

引言

突发性水环境污染具有随机性、不可预见性和爆发性的特点，会给水生态环境和人居环境带来不可挽回的损失，而保护水环境安全是我国环保部门的重点工作方向。研究突发性水环境污染事故风险评估方法，对突发性水污染事故进行风险评估，能够提供针对性的应急决策意见，强化水环境周边风险源管控及应急能力建设，从预防性角度管控水环境公共安全，提升水环境的社会和生态效能。本研究以某大型水库为研究对象，详细阐明了风险分级评估方法和分区评估方法的具体应用方式。

1 研究区域概况及数据处理

1.1 区域概况

本研究以某大型水库为研究对象，研究库区范围涉及26个区县，跨越川东平行峡谷低山丘陵区，以及川中低山峡谷。地处川东褶皱带、大巴山断褶带和川鄂湘黔褶皱带三大构造单元交汇处。库区范围地形东高西低，西部多为低山丘陵，南北向长江河谷有所倾斜。主要研究的库区段位以山地和丘陵为主，地貌复杂、发育以流水作用为主，地形高低悬殊较大，地势起伏明显，具有显著的层状地貌特征，东南地势较高、西北地势较低。库区年径流量丰富，主要集中在汛期，年径流量平均值在3 500亿m³左右，实测最大流量为71 km³/s，最小流量为770 m³/s。同时库区水位年变幅较大，考虑不同河段河道形态等特征表现出的差异性，变幅在30～50 m。河道洪峰流量大且次数多，落差极大，汛期水位日上涨率为10 m，降落率为5～7 m。此外库区河道水面比降较大，水流湍急，平均为2‰，在急流滩处，水面比降甚至可达1%以上。

根据现场调查，此大型水库周边区域范围内存在污水处理厂、水上加油站、危化品码头等风险源，存在敏感目标，暴露人口约为4.86万。

1.2 数据处理

研究采用的原始数据来自库区电子地图与库区实地调查获取的风险源及敏感目标信息统计，同时还有部分数据源于社会经济统计资料。研究采用电子地图等高线图层，借助ArcGIS的3D Analyst工具将库区等高线转变为TIN，并形成栅格地图，基于高程值大小，绘制地形专题图。并采用Excel软件整合获取的风险源和敏感目标数据，利用转换工具将其转化为shp的点数据，再导入电子地图中，基于研究段流域，以10 km为一个区段进行编号划分。

2 突发性水环境污染事故风险分级评估

2.1 风险源分级评估

针对研究区的突发性水环境污染事故风险评估，其主要是确定危险源的过程，基本流程为：确定危化品的量和临界量[1]；结合危化品浓度、污染物的允许限值和事故发生概率，计算单位风险源的污染风险值，最后确定风险源等级[2]。其中，风险源污染物的差异较大，在不同环境中，危化品的种类有所差异，可采取式（1）进行计算：

其中，Q1，Q2…，Qn为各危化品的临界量；q1，q2…，qn为各危化品的实际存在量[2]。

在考虑危化品浓度、污染物的允许限值和事故发生概率后，计算单位风险源的污染风险值的公式为式（2）：

其中，C为危化品浓度；P为风险源突发风险事故的概率；B为不同污染物的允许限值[2]。

划分风险源等级是在计算出R1值后，计算各因素的标准偏差（s）和平均值（μ），最终划分风险源定性等级。风险源定性等级与相应的风险值范围如表1所示。

表1 风险源定性等级与相应的风险值范围

2.2 敏感目标环境风险分级评估

为切实实现风险评估可行且方便，提升水环境污染事故风险评估的精准性，需要将非必要风险源剔除。突发性水环境污染事故的风险评估还需考量污染物的允许限值和毒性大小临界量，将跨界影响、暴露人口和污染物扩散时间都考虑在内。运用敏感目标分级评估方法构建评估模型，计算公式为式（3）：

其中，K为跨界影响系数（跨省界取2.5，跨县界取2，不跨界取1）；M为暴露人口；T为污染物扩散时间；B为污染物毒性大小允许限值；C为污染物毒性大小临界量。其中，，k河、k库分别表示某风险源到某水源地的河流水体河段长度和水库水体河段长度；v河、v库分别表示河流水体河段的平均流速和水库水体河段的平均流速[2]。

敏感目标定性等级与相应的风险值范围如表2所示。

表2 敏感目标定性等级与相应的风险值范围

2.3 敏感目标分级结果

将此种评估方法应用于某水库区，对当地情况进行汇总，并进行结果分析。某水库区单元敏感目标分级结果一览表（部分）见表3。

表3 某水库区单元敏感目标分级结果一览表（部分）

对水库区单元敏感目标进行分级发现，水上加油站中的三氯乙烯可能对4 000暴露人口存在重大影响；危化品码头中的石油醚可能对2 400暴露人口存在重大影响；危化品码头中的乙醇可能对3 270暴露人口存在较大影响；污水处理厂中的汞可能对5 950暴露人口存在一般影响；水上加油站中的汞可能对32 000暴露人口存在一般影响；危化品码头中的甲醇可能对1 000暴露人口存在一般影响。

3 突发性水环境污染事故风险分区评估

3.1 分区原则及单元

分区原则作为分区等级、分区方法和分区指标的构建前提，风险评估应当在把控原则的基础上，落实后续工作。突发性水环境污染事故风险分区评估，按照定量定性结合、动态性、主导性、一致性和系统性原则开展，将风险分为多个单元，例如：将开发区或工业园区作为分区单元，将下层行政区作为分区单元等。本文所研究的某水库采取将区域网格作为分区单元的形式，按照每10 km划分单位区段的办法，尽可能缩短单位区段间隔长度[2]。

3.2 分区模型构建

从流域环境风险分区的独立性、针对性、可操作性、科学性要求来看，相似或风险差异性指标应当集中反映在评估体系中[2]。本文基于第1章节中的敏感目标影响因子和风险源，就风险值R1、R2的不同，从风险源的区域风险和受风险源影响的敏感目标区域风险两个角度设计计算公式为式（4）、式（5）：

3.3 分区评估等级划分

研究借助ArcGIS API的自然断点法，确定不同的拐点值，以此确立分区依据。得到低风险区、中风险区和高风险区三种类型[2]。

3.4 分区风险评估结果

研究区域属于峡谷河道型水库，水域面积达1 500 km2，利用2.2中的计算模型，确定量化分区评估等级的指标为：低风险：R基于风险源的区域风险＜3.21；中风险：3.21=R基于风险源的区域风险＜13.78；高风险：R基于风险源的区域风险=13.78。当研究区域属于枯水期时，低风险：R受风险源影响的敏感目标区域风险＜5.21；中风险：5.21=R受风险源影响的敏感目标区域风险＜27.22；高风险：R受风险源影响的敏感目标区域风险=27.22。当研究区域属于平水期时，低风险：R受风险源影响的敏感目标区域风险＜10.49；中风险：10.49=R受风险源影响的敏感目标区域风险＜34.95；高风险：R受风险源影响的敏感目标区域风险=34.95。当研究区域属于丰水期时，低风险：R受风险源影响的敏感目标区域风险＜10.62；中风险：10.62=R受风险源影响的敏感目标区域风险＜35.37；高风险：R受风险源影响的敏感目标区域风险=35.37。为便于记录，将枯水期、平水期和丰水期的R受风险源影响的敏感目标区域风险分别记作R4、R5、R6，将R基于风险源的区域风险记作R3。经过调查，得到表4分区结果（部分）。

本研究分别对低风险、中风险和高风险区的风险源进行分析发现，在出现中高风险的地区，政府等有关单位并未建立水环境防治的监控体系，整体应急能力不强。

4 结论与建议

本研究介绍了两种突发性水环境污染事故风险评估方法，借助分级和分区方法对突发性水环境污染事故风险进行评估能够支持水环境污染防治工作的开展，相关部门能够基于评估结果，“有的放矢”地管理污染物主要投放企业，保证水资源清洁。（1）对水库区单元敏感目标分级发现，水上加油站中的三氯乙烯可能对4 000暴露人口存在重大影响；危化品码头中的石油醚可能对2 400暴露人口存在重大影响；危化品码头中的乙醇可能对3 270暴露人口存在较大影响；污水处理厂中的汞可能对5 950暴露人口存在一般影响；水上加油站中的汞可能对32 000暴露人口存在一般影响；危化品码头中的甲醇可能对1 000暴露人口存在一般影响。（2）研究分别对低风险区、中风险区和高风险区的风险源进行分析发现，在出现中高风险的地区，政府等有关单位并未建立水环境污染防治的监控体系，整体应急能力不强。（3）为切实落实我国资源友好型社会构建要求，本文建议相关部门定期监督高风险企业，严格禁止新风险源迁入。同时，企业需从自身工艺和技术提升的角度出发，避免向水环境中投放毒害物质，并建立监控体系，强化应急管理能力。