中國高環境風險河流識別及應急系統設計

李天昕，儲 雁，畢 盈

（北京科技大學，北京100083）

在當今世界淡水資源日益匱乏的情況下，河流類水資源的利用問題已經被人類高度重視。隨著我國經濟的大力發展，河流的水資源保護與生態安全問題日益突出，并且已成為不同國家、不同地區、不同利益團體間競爭利用并引發矛盾沖突的導火索。由于大量工業廢水和生活污水未經有效處理直接排入河流，導致環境內分泌干擾物隨之進入水體，水環境質量日益惡化，因此，受有毒有害性有機污染物干擾的高風險河流也備受人們關注。如何開發利用和防治河流水資源污染、找出適合中國高風險河流防治工作的方法、改進并完善的應急處理方案，避免因為預防措施不得當、應對方案不健全而引起的河流污染事故，從而保護居民用水安全和生態平衡，防止流域水環境污染的加劇和生態環境的惡化、退化，保護國家生態環境安全，爭取國際水事的主動權，對于高風險河流的管理與防治和生態環境保護具有重要意義。

1 中國高環境風險河流的識別及規律分析

1.1 河流風險識別

1.1.1 中國高環境風險河流的識別

為了定量判斷全國河流的環境風險程度，分析綜合影響因素后，確定采用污染物性質指數、傷亡指數、污染程度指數、風險類型指數和經濟損失指數5個指標來評價所有曾經發生過環境風險的河流的風險程度。

（1）影響度分級

首先根據統計數據將各指標強度進行分級，由定性描述轉換為定量分析，強度分級見表1。

表1 環境現狀指標強度分級

其中，有毒有害污染物對于傷亡指數的影響是最嚴重的，難降解有機污染物的危害次之，可降解有機、無機污染物在微量的情況下影響可忽略；對于污染程度指數難降解有機污染物的影響最大；風險類型指數有毒有害污染物的影響最大；經濟損失指數難降解有機污染物的影響最重要。

（2）各指標影響權重

經比較分析，可知，由于各類污染物對人類和動植物的傷亡影響是首要的，其次是污染程度和經濟損失，最后是污染物性質指數和風險類型指數。綜上，所述影響河流環境風險的指標重要程度順序為：傷亡指數＞污染程度指數＞經濟損失指數＞污染物性質指數＝風險類型指數。因此，利用專家打分法給出各指標的權重，見表2。

表2 環境現狀指標的加權影響

1.1.2 跨境河流的識別

我國跨境河流有十條，分別是鴨綠江、圖們江、黑龍江、額爾齊斯河、伊犁河、獅泉河、雅魯藏布江、怒江、瀾滄江和紅河。由于跨境河流易牽涉國際問題，從而使環境風險增大，因此直接將跨境河流識別為高環境風險河流。其風險度值由主要超標污染物、對應的超標率和超標斷面決定。

1.2 河流風險度分析

風險度＝污染物性質指數得分×權重＋傷亡指數得分×權重＋污染程度指數得分×權重＋風險類型指數得分×權重＋經濟損失指數得分×權重

結合專家打分和權重值對污染事故河流進行定量化分析，得出各河流各流域環境風險度值，求和做均值分析，得出各河流平均環境風險度，如表3所示，表中得分來源于全國各水系的污染事故和生態事故調查統計結果。

表3 各河流平均環境風險度得分表

在專家打分的環節，把環境現狀指標強度分為高度（5）、中度（3）和低度（1）3個等級，通過各流域環境現狀得分表的分析，將風險度得分大于或等于2的河流定位為我國高風險河流，主要有9條，分別為海河、遼河、松花江、淮河、珠江、長江、鴨綠江、圖們江和紅河。

2 河流環境風險事故應急系統構建

突發性水污染事件會對河流域的環境造成大面積的破壞，威脅當地居民的健康，沖擊下游的經濟。因此，針對不同的突發性水污染事故設立了不同的應急處理方法。

2.1 突發性河流污染事故應急管理系統模式

突發性水污染事故發生后，應立即啟動應急管理系統，其模式如圖1所示。專家和工作人員應首先識別污染事故，對污染情況進行評價，分析污染物毒性和數量、水體的自凈能力，并啟動應急預案，以減輕對環境的污染和人類的傷害。

2.2 突發性河流污染事故預警模型

以松花江為例，以1995～2000年為時段，確定松花江評價指標現狀值，介紹突發性污染事故預警系統模型的應用。河流有服務功能、環境功能、防洪功能、利用功能和生態功能5大功能，通過層次分析法確定了各功能的權重依次為：0.268 4，0.177 1，0.091 6，0.215 5，0.247 5。河流健康評價指標的健康刻度見表4。

圖1 突發性河流污染事故應急管理系統［1－4］

表4 河流健康評價指標

各系統的評價值是各功能系統內各指標評價指數之和，除以各自系統的權重，用相除結果乘以5，可得出該功能系統的預警評價值。風險等級為該評價值四舍五入。例如，服務功能的風險等級如下計算［5－11］：

服務功能預警評價值＝5×（城市供水保證率評價指數＋灌溉保證率評價指數＋通航水深保證率評價指數＋飲用水安全保證率評價指數＋徑流系數變化率評價指數）／服務功能系統權重＝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，則服務功能系統風險預警級別為4。

同理可計算出，環境功能預警評價值＝2.629 6，風險等級取3；

防洪功能預警評價值＝1.866 8，風險等級取2；

利用功能預警評價值＝1.988 1，風險等級取2；

生態功能預警評價值＝3.611 1，風險等級取4。

預警級別根據安全風險綜合評價狀況來確定，原則如下：

（1）安全等級為低風險的預警級別為1級；

（2）安全等級為正常風險的預警級別為2級；

（3）安全等級為較高風險的預警級別為3級；

（4）安全等級為高風險的預警級別為4級；

（5）安全等級為極高風險的預警級別為5級。

預警級別1，2，3，4，5相對應的預警輸出色為綠、藍、黃、橙、紅。

松花江安全風險預警狀況匯總見表5。

表5 松花江安全風險預警狀況

依據預警模型ψ＝max［φi］（i＝1，2，3…n），得：ψ＝max［4，3，2，2，4］＝4

故松花江總體安全風險預警級別為4級，預警輸出色為橙色，松花江安全風險處于高風險等級狀況。

2.3 河流環境風險事故應急管理機制

應急管理的“機制”是指用于處理突發性事件的相應措施和制度。它由5大部分構成，分別是體系運行機制、預警機制、緊急處置機制、善后協調機制以及評估機制組成［12－14］。如圖3所示。水處理專家和應急工作人員應按照應急管理流程展開工作，按照預警模型對污染進行評價，確定污染級別。對確實影響供水安全的污染事故應立即啟動應急預案，對用水戶和下游用水單位發出警告，積極采取措施處理水中的污染物。自來水廠應根據污染物的濃度和自身的處理能力決定是否關閉取水口［15－16］。

圖2 應急管理機制結構

2.4 對污染區域的突發性河流污染事故應急治理技術

一般情況下，可以充分利用受納水體的自凈容量，使污染物逐步稀釋，從而依靠水體自凈能力使污染物得到處理。針對水體的自凈能力有限，需要采用人工投加化學藥劑或人工治理的方法降低污染的危害程度和范圍。總的操作方法是：對金屬鹽類污染物采用化學沉淀技術；對可吸附有機污染物采用活性炭吸附技術；對可氧化污染物采用化學氧化技術、對微生物污染采用強化消毒技術；對藻類爆發采用強化混凝與氣浮相結合的過濾處理技術［17－18］。

3 結論

通過識別和分析得出：

（1）我國高環境風險河流有九條，分別是海河、遼河、松花江、淮河、珠江、長江、鴨綠江、圖們江和紅河，風險度分別為2.53，2.45，5，2.35，2.6，2.68，2.35，2.85，2.35。其中風險度最大的是松花江。

（2）當污染事故發生時，及時按應急管理流程展開工作，利用預警模型對污染進行評價和劃分等級，對影響供水安全的污染事故立即啟動應急預案。

（3）污染治理和水質凈化應從應急處理和應急管理上著手，盡量減少或避免污染物對人體和環境的傷害。針對不同污染物從不同的角度，結合污染物的性質，采取相應措施。

另外，應重視法律法規和規范管理制度的完善與健全；對河流進行監測預警，一旦出現突發性事故能夠及時地處理；建立流域各國良好的合作與交流；加強全民參與意識，促進河流的可持續發展。

［1］ 陸 曦，梅 凱.突發性水污染事故的應急處理［J］.中國給水排水，2007，23（8）：14－18.

［2］ 趙勇勝，林學鈺.環境及水資源系統中的GIS技術［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［3］ 張 波.基于GIS的水污染事故水質模擬系統動力學模型研究［M］.北京：中國環境科學出版社，2010.

［4］ 夏建新.地表水環境信息管理與事故應急決策系統——以深圳灣為例［M］.北京：科學出版社，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］ 韓文亞，張彭義，祝萬鵬，等.水中微量消毒副產物的光催化降解［J］.環境科學，2005，26（3）：92－95.

［7］ 李國剛.突發性環境污染事故應急監測案例［M］.北京：中國環境科學出版社，2010.

［8］ 鄒逸江.國外應急管理體系的發展現狀及經驗啟示［J］.災害學，2008，23（3）：96－101.

［9］ 饒清華，許麗忠，張江山.閩江流域突發性水污染事故預警應急系統構架初探［J］.環境科學導刊，2009，28（3）：69－72.

［10］ 張 會，劉 茂.突發環境污染事故管理中GIS的應用［J］.公共安全，2010，4（21）：1－5.

［11］ 林盛群，金臘華.水污染事件應急處理技術與決策［M］.北京：化學工業出版社，2008.

［12］ 柴成果.突發性水污染事件應急水質監測的問題及建議［J］.中國水利，2004（15）：34－41.

［13］ 孟 偉，秦延文.流域水質目標管理技術研究（Ⅲ）［J］.環境科學研究，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］ 閆自申.云南突發性水污染事件影響應對初探［J］.環境科學導刊，2010，29（2）：19－21.

［16］ 李春陽，傅金祥，馬興冠，等.突發性水污染應急系統探討［J］.計算機光盤軟件與應用，2010，13：143.

［17］ 黃 娟，邵超峰，張 余.關于環境風險評價的若干問題探討［J］.環境科學與管理，2008，33（3）：171－175.

［18］ 韓曉剛，黃廷林.我國突發性水污染事件統計分析［J］.水資源保護，2010，26（1）：84－90.