水源準保護區工業園企業突發環境風險評估

熊鴻斌 王樹南

摘要：為評估位于水源準保護區的工業園企業突發環境事件對水源地的影響，研究分析了位于準保護區的工業園環境風險特征，提出了基于改進突變評價法的位于水源準保護區的工業園環境風險評估模型，構建了包括環境風險源、污染物排放遷移和風險控制機制的環境風險評估指標體系。以合肥市大房郢水源準保護區內的崗集鎮工業園為例，對工業園企業進行了環境風險評估。結果表明：該園區存在高風險企業，區域環境風險等級較大；與《企業突發環境事件風險評估指南（試行）》方法相比，本文方法考慮了園區企業風險源的疊加效應以及準保護區內工業園企業的特殊性，結果更接近實際。

關鍵詞：指標體系；突變評價法；突發風險；環境風險；工業園；準保護區；水源地

中圖分類號：TV213.4；X820.4 文獻標志碼：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.01.013

飲用水源地作為風險的敏感受體，長期受到工業企業這類環境風險源的威脅。鄰水企業泄漏事故和突發排污造成的水源污染事件往往會導致城市停水，造成惡劣的社會經濟影響。工業園區作為資源和能源消耗的集中區，其區域連鎖事故易導致更嚴重的后果。據不完全統計，我國工業園數量已達2萬～3萬個，主要分布在江河湖海、經濟發達及人口稠密的地區。根據我國關于水源地的相關規定，在準保護區污染物排放總量的限制下，仍有一定數量的工業企業被設置在準保護區內，其生產運營行為對水源地安全構成較大威脅。

我國針對工業環境風險源評估的相關導則主要有《建設項目環境風險評價技術導則》《重點環境管理危險化學品環境風險評估技術方法》和《企業突發環境事件風險評估指南（試行）》（以下簡稱《指南》）等，但缺乏評估工業園環境風險的相關辦法。目前，國內外工業園環境風險研究主要是從企業層面和區域層面兩方面開展的，并有學者進行了風險分析和模型構建。企業層面如化工園綜合環境風險指數模型、基于布局易損性的石化工業園環境風險評估模型等，區域層面如基于風險場的環境風險評估模型、基于信息擴散法的區域環境風險分級模型、基于檢查表-AHP的工業園區環境風險評估模型等，這些模型多應用層次分析法、模糊綜合評判法、灰色系統等方法，評估結果易受人為因素影響，在權重確定方面難以做到科學合理。同時，國內外以水源地為受體的工業企業環境風險評估對象多為單個企業，對工業園企業可能誘發的次級相互影響分析較少，不能真實體現工業園企業環境風險的綜合效應。專門針對我國位于水源準保護區的工業園環境風險評估方法的相關研究也較少。

突變評價法是基于突變理論發展起來的一種多準則評價方法，具有無需定權、計算簡便等特點。該方法在風險評估領域已經得到了廣泛應用，而在工業企業環境風險評價方面的應用還很少見。基于此，考慮目前企業環境風險評估模型較難客觀、真實地描述突發事故環境風險的非連續變化特征，本文以位于水源準保護區的工業園為研究對象，在分析工業園次生連鎖事故和準保護區內工業園企業特殊性的基礎上，構建了位于水源準保護區的工業園企業環境風險評估指標體系，并基于突變評價法對某工業園企業的突發環境風險進行了評估。

1 環境風險評估模型構建

1.1 突變評價法基本原理

突變理論用來描述一些事物從一種穩定狀態突變到另外一種穩定狀態的非連續變化的現象，其基本特點是利用系統的勢函數對系統的臨界點進行分類，并分析臨界點附近的變化特征。本文涉及的突發環境風險正符合這類非連續變化現象。當控制變量不超過4個時，勢函數有7種形式，常用突變模型見表1。

1.2 突變評價法的改進

由于突變評價法得到的結果接近于1且差別小，因此難以區分突變評價值的大小。國內外學者提出了改進方法，通過建立底層指標隸屬度函數和突變評價值的對應擬合函數對突變評價法進行改進。基于此，本文應用改進突變評價法，其基本操作步驟：①構建環境風險評估指標體系，將各層次指標按重要程度降序排列；②對指標層的指標進行賦值，逐層歸一化運算，求出總突變隸屬度，構建Y=axb形式的擬合函數關系式，其中y為總突變隸屬度、x為底層隸屬度函數值；③對底層指標的原始數據進行規范化和歸一化運算，利用合適的突變模型逐層求出系統的總突變隸屬度；④利用步驟②構建的函數關系式，把評估對象的總突變隸屬度代入函數關系式，得到對應的底層隸屬度，即為改進后的突變評價值。

1.3 工業園環境風險識別

通過類比法確定水源準保護區內工業園環境風險源對水源地的影響，主要包括：①事故池容積過小、雨污水截止閥腐蝕和應急措施不完善等，導致企業突發事故泄漏的危險物質和燃爆產生的污染物、次生消防水等通過雨水管網進入水體，或者進入污水管網對園區外的環境造成污染；②燃爆和泄漏事故可能導致常規污染物超標排放，對水體和外界環境造成污染；③工業園企業分布較為集中，某一企業的突發事故可能波及到附近企業的裝置設備，引發次生燃爆和泄漏事故，形成疊加效應，導致更加嚴重的后果。

相對于水源準保護區以外的一般工業園來說，其環境風險雖然比不上一般工業園，但是部分企業存在的易燃易爆類原輔材料以及一些涉及高溫、高壓的工藝流程等均存在環境風險因素。同時，水源準保護區內的工業園環境風險的影響因素多，風險受體的敏感性強。風險影響因素區別見表2。

1.4 環境風險評估指標體系構建

根據國內外研究，按照實用性、代表性、全面性和可評價性等原則，從風險源、污染物排放遷移和風險控制機制三方面構建位于水源準保護區的工業園企業環境風險評估指標體系。按照突變評價法基本原理，綜合國內外研究成果，將重要性高的指標放在前面，指標體系包含4個層次共15項指標（見表3）。該體系涉及4種突變模型，如B1和子準則層C11、C12構成尖點突變模型，可采用尖點突變模型計算BI的突變值。B1反映企業風險源屬性，是企業環境風險的主要影響因素，也是發生事故的先決條件，可從風險源危險度和總量控制兩方面分析，次生事故因子描述風險源事故的疊加效應，總量控制表示風險源在準保護區內的特殊性；B2反映了園區企業在污染物總量排放控制下的污染物排放情況以及工業園企業與水源地的位置關系，從遷移難易程度和污染物排放方式兩方面分析；B3反映企業對突發環境風險事故的防范和應急能力，包括風險應急響應、風險監控預警和設備管理三方面。

1.5 指標量化標準

定量指標通過搜集資料獲取并分級賦分，定性指標應參照評分標準對指標進行定量化處理，將打分值作為指標數據進行分析。以《重點環境管理危險化學品環境風險評估報告編制指南》和相關研究成果為基礎，并邀請環境風險評估方面的專家進行論證咨詢，最終確定指標評分標準（見表4）。

1.6 構建擬合函數關系式

根據指標體系結構，取所有底層隸屬度值為xi，xi分別取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。由突變評價法步驟，可以求得與xi對應的突變綜合評價值yi。利用MATLAB計算得擬合函數關系式為y=0.9987x0.0567，擬合度R2=0.9998>0.99，擬合效果較好。由此將突變評價值Y映射到更易比較的改進突變評價值x，將靠近1的突變評價值調整到[0，1]進行比較，從而提高了分辨率。

1.7 環境風險等級劃分

為了更加直觀地了解園區企業環境風險的大小，通過等距劃分法確定環境風險等級進行定性描述。將環境風險等級依次劃分為重大（Ⅰ級）、較大（Ⅱ級）、一般（Ⅲ級）3個等級。由于各個指標量化后均為正向指標，具有明顯的優劣含義，因此改進后的突變評價值也具有優劣含義。風險等級劃分見表5。

由于姚志麒指數綜合考慮了極值和平均值的共同影響，因此這里根據該指數公式計算園區區域環境風險指數R。考慮到企業環境風險越大，指標賦分值越低，計算出的環境風險值越小，故對風險值進行正向化處理，表達式為式中，R為區域環境風險指數Rmax為最大風險企業的風險值；R平均為園區企業平均風險值。

將區域風險級別劃分為重大、較大、一般3個等級，評價分級見表6。

2 實例應用

2.1 研究區域概況

大房郢水庫位于合肥市南淝河支流四里河上，水庫集水面積184km2，總庫容1.84億m3，是一座以防洪和城市供水為主，兼顧生態補水與養殖功能的大（2）型水庫。根據調查，水源準保護區內的崗集鎮工業園位置靠近水源核心保護區，且企業聚集度較高，生產活動頻繁，對水源地飲水安全造成較大威脅。以水源地為受體，通過源項分析和后果估算，選取30家存在環境風險的企業為研究對象，主要包括機械、建材、橡塑、玻璃等企業。部分環境風險物質見表7，各企業分布見圖1（從31開始的數字為等高線高程，m）。

2.2 突變綜合評價值計算

按照表3和表4對崗集鎮工業園的30家企業（分別以E1～E30表示）進行評分賦值，見表8。

根據表8，將數據代入歸一公式逐級向上計算，求出突變評價值。以E1企業為例，計算流程：底層指標D11～D13構成燕尾突變，符合互補原則，由表1求出歸一化值，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，分別計算得到C12～C33；B1、B2、B3構成燕尾突變，按互補原則求得E1突變綜合評價值為y=（XB1+XB2+XB3）/3=0.9712。按照以上步驟可得E2～E30的突變評價值，利用上述擬合函數關系式求得改進突變評價值，即為企業的環境風險值，見表9（E1為環境風險受體敏感性類型，Q為企業風險物質最大存量與臨界量的比值，M為生產環境風險控制水平）。

2.3 評估結果分析與討論

園區30家企業風險源綜合環境風險值的分布區間為[0.0757，0.8337]，企業突發環境風險評估值的平均值為0.6052。區域環境風險值為0.3959，區域環境風險等級較大。對位于水源準保護區的工業園來說，由于園區企業分布集中且緊鄰水源地這一環境敏感受體，因此對水源地存在較大威脅。同時，得到的區域環境風險值綜合了工業園企業環境風險值，劃分標準具有相對性。

研究得到工業園內30家企業風險源等級結果中，重大風險等級企業3家，較大風險等級5家，一般風險等級22家。園區內風險為重大和較大的企業約占企業總數的27%。風險源方面，高風險企業主要是風險物質存量較大，在企業布局上有典型的聚集性，發生風險事故易波及到附近企業，產生更嚴重的后果；污染物排放遷移方面，高風險企業距離水源地敏感受體距離較近，排污量相對較大，且雨污水配套管網建設滯后，故發生風險事故后難以控制局面，存在較大環境風險；風險控制上，高風險企業的環保基礎設施和應急物資處于落后水平，風險監控預警體系、應急物資和設備管理不完善。同時，一般風險等級企業雖然風險不及高風險企業，但是這并不代表企業沒有環境風險，若發生突發事故，則其產生的影響也不可忽視。與傳統的工業園相比，水源準保護區內的工業園雖然限制了高污染行業的進入，但是部分企業對水源地的威脅依然較大，該區域的風險防控應該以保護水源地敏感目標和提高企業風險控制水平為主。同時，需調整園區工業布局，控制高風險企業的風險物質總量并制定合理的風險管理措施，預防突發環境風險事件的發生。

為論證突變評價法在本研究中的可靠性，將《指南》方法應用到上述30家企業環境風險評估中，所有企業的環境風險受體敏感性均為E1類型，在綜合各企業風險物質最大存量與臨界量的比值Q和生產工藝與環境風險控制水平M后并對照《指南》中風險矩分級表，得出評估結果（見表9）。結果表明，一般風險等級有24家企業，包括本研究得到的一般風險等級的22家企業和2家較大風險企業；較大風險等級有6家企業，包括了突變評價法得到的3家較大風險企業和3家重大風險企業。本文在最終結果上與《指南》風險等級評估結果基本一致，但有個別企業評估結果存在小幅差別，主要原因：①重大風險等級企業（E4、E8、E22）中風險物質存量較大且在布局上具有明顯的聚集性，一旦發生事故，就容易發生連鎖事故，導致更加嚴重的后果；②較大風險等級企業（E12、E14）中存在污水和氨氮排放量過大的問題，在水源準保護區污染物總量控制的限制下，其常規污染物排放對污染物總量貢獻均較大，一旦發生突發事故，就容易導致水質超標排放，對周邊環境造成污染。

3 結論

（1）研究提出了基于突變評價法的水源準保護區的工業園企業環境風險評估模型，綜合考慮了園區企業風險源的疊加效應以及水源準保護區工業園的特殊性，可用于我國其他水源準保護區內工業園的環境風險評估。與《指南》相比，評估結果更符合實際。因此，基于突變評價法評估位于水源準保護區的工業園企業環境風險是可行的。

（2）崗集鎮工業園的30家企業中環境風險為重大、較大和一般的企業分別有3、5和22家，區域環境風險指數為0.3959，屬于較大風險等級。受條件限制，研究選取企業數量不夠多，對最終數據準確性可能有一定影響。