危险化学品泄漏入海区域风险评估方法研究

武江越，王斌，任翔宇，周荃，谢恬，陈新平，林雨霏,*

1. 自然资源部海洋减灾中心，北京 100194 2. 浙江省环境科技有限公司，杭州 310000 3. 环境保护部固体废物与化学品管理技术中心，北京 100029 4. 海口市湾长办公室，海口 570135

当前，化工行业逐渐成为我国的主导产业。众多化学品的使用在提高改善人民生产生活质量的同时，其固有危险属性也对人体健康和自然环境构成着极大威胁[1]。与此同时，海岸带地区大型危险化学品生产、储运企业等一大批化工园区沿岸线布局，也使得危险化学品泄漏入海风险加剧。危险化学品原料进出口运输途径以港口和航道为主[2]，随着港口吞吐量扩大和船舶运输频度增加，海上危险化学品泄漏等事故发生可能性增大[3]。2018年3月20日，中共中央印发《深化党和国家机构改革方案》[4]，明确新组建的自然资源部主要职责为“统一行使全民所有自然资源资产所有者职责，统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责”。因此，开展危险化学品泄漏入海区域风险评估工作，对于推进海洋减灾在国土空间规划与用途管制的应用，提升海洋环境灾害应对和资源保护能力，具有十分重要的意义。

1 研究进展(Research progress)

1.1 国外危险化学品风险评估研究现状

20世纪六七十年代，发达国家就制定了有关化学物质管理的法律，这促使联合国相关机构也逐步建立并实施了相关的国际公约[5]。最初发达国家主要对化学品的危害性进行鉴别进而实现安全管理[6]。20世纪九十年代风险评估技术逐渐发展起来，发达国家的化学品管理开始转变为综合考虑化学品固有危害性及其暴露的风险管理[7]，即采用科学的程序进行风险评估后，再进一步分析化学品给社会带来的效益、对社会经济发展的影响以及替代技术等因素做出风险管理决策。在化学品风险管理过程中，化学品风险评估技术是化学品管理的核心技术手段。为配合化学品管理，国际组织和发达国家都先后出台了指导风险评估工作的指南或规范[8]。

国外对危险化学品事故的风险评估与预测方面的研究起步较早，无论是从理论上还是方法上都比较系统。其中，在政策上，许多发达国家己经将环境风险评价纳入到了环境管理的范畴，如1985年世界银行环境和科学部颁发了关于“控制影响厂内外人员和环境重大危害事故”导则和指南；1987年欧盟立法规定：对有可能发生化学事故危险的工厂必须进行环境风险评价；1988年联合国环境部署(UNEP)制订了阿佩尔计划(APELL)，用以应对难以防范又有可能对人类健康和生态环境造成严重危害的环境污染事故[9]。这些有关环境风险的理论对实际操作都有一定的借鉴和指导作用。

1996年，欧盟发布了适用于各种化学品的《风险评估技术指南》第一版(TGDI)[10]，对化学品风险评估的技术要素做了详细规定。总体来说，欧盟的化学品风险评估注重化学品的综合管理，其化学品风险管理方法处于全球领先水平。美国化学品管理和风险评估技术源于1976年由美国环境保护局污染预防和有毒物质办公室负责实施的《污染预防法》，目前美国针对化学品风险评估的相关模型工具有：评价化学品理化性质和环境归趋模型，预测危害和毒性模型，排放、暴露和风险模型。

英国著名的跨国企业BP国际(BP International)吸收了多国石油公司的重大事故风险管理的方法体系，形成了一套包括人和环境定量风险评估、灾害和运作性研究在内的重大事故风险管理过程MAR[11]。Marhavilas等[12]在传统的风险评估框架的基础上，按定性评估和定量评估的分类分别针对确定性方法和不确定的方法建立了评估框架。美国环保署(EPA)国家环境暴露研究室提出了基于多介质、多通路和多受体的环境风险分析与评估框架(FRAMES-3MRA)[13]。诸如Romer等[14]提出对危险化学品水路运输事故采用最自然的事故后果描述方法(如被污染的海岸范围、死亡的鸟和鱼的数量等)来建立相应的风险评价模型，而且模型中创新性的增加了对活生物的后果的评价。Wessberg等[15]通过构建活动和过程模型，分析事故的发生的概率和后果矩阵，进而对风险进行估计。Matthiessen等[16]从一个独特的角度研究危险化学品的环境危害，即通过观察生物的激素干扰来衡量危险化学品对环境的影响，以此作为依据进行相应的风险评估。Zhang等[17]用GIS技术评估化学品事故对人和环境的威胁，建立风险指数模型，在化学品特性和环境资源信息数据库的支持下，研究化学品事故对人的健康、地下水、地表水、土壤资源4个方面的局部污染特征进行分析，为管理者提供相关决策支持。

1.2 国内危险化学品风险评估方法研究进展

我国危险化学品风险评估技术研究现状可分为以下几个方面：

(1)危险化学品风险评估理论研究方面。目前的危险化学品重大危险源风险评估研究主要集中于多目标模糊理论[18]、灰色理论[19-20]、多米诺效应[21]、可变模糊集[22]理论4个方面。

(2)危险化学品定性风险评估技术。2013年3月环境保护部发布《重点环境管理危险化学品环境风险评估报告编制指南(试行)》[23]，2014年4月，环境保护部发布《企业突发环境事件风险评估指南(试行)》[24]，2项规范分别以危险化学品和重点企业为出发点，建立了环境风险等级评估的具体方法，分别为危险化学品环境风险评估和突发环境事件风险评估。此外，刘志国等[25]在对沿海化学品风险源风险特征分析的基础上，构建了基于风险源、控制机制和风险受体的化学品风险源环境风险综合评价指标体系，并建立了相应的风险评价模型，提出了3级风险管理体系；王守云[26]采用的风险评估方法是首先对可能发生危险品泄漏事故的海域进行确定，评估事故发生的频率，其次对不同的地理区域的风险进行管理，确认适合的管理策略，最后通过一些预防和准备工作降低区域风险。

(3)危险化学品定量风险评估技术。李求进等[27]对氯气泄漏会引发一系列事故进行了研究，根据给定的事故情境定量风险评价程序分析出可能发生的事故情境，再分别对每种事故情境进行讨论分析，最后重点分析风险最大的情境。赵文芳和武志峰[28]研究确定了需进行了设备单元选择方法和环境信息数据统计范围，提出了事故频率、事故后果、个人风险、社会风险等的计算方法和实施途径，建立了实用性较强的危险化学品重大危险源定量风险评估技术方案；邓奇根等[29]基于马尔可夫事故概率假设模型的基础上分析了化工企业事故概率数学模型；陈国华等[30]基于定量风险评价的基本原理，提出一种区域风险评价方法，并应用叠加原理得到了描述该区域整体风险状况的定量评价结果。

(4)计算机技术在危险化学品重大危险源风险评估中的创新应用。在石化企业重大危险源风险评估方面，梁成浩和吕东[31]使用程序设计语言(Visual Basic)，通过调用与控制甲骨文数据库(Oracle Database)，建立了可用于石化企业风险评估的石化企业火灾爆炸风险评估系统。

图1 危险化学品泄漏入海区域风险评估指标Fig. 1 Risk assessment indicators for hazardous chemicals leaking into the sea

综上，我国的危险化学品区域风险评估研究工作起步较晚，针对危险化学品泄漏入海的方法研究较少。现有区域风险评估方法中评估对象多为单一风险因素，存在着未全面考虑研究区域内其他风险源和敏感资源等综合影响的不足。

2 风险评估方法(Risk assessment methods)

由于我国环境领域风险数据积累不足，对各评价指标在风险水平上难以做出科学界定。因此，本研究在综合借鉴国内外已有研究分级方法的基础上，立足自然资源部职责，初步建立了包括2个准则层(危险化学品的危险性和区域风险承受力)8个具体指标的风险分级指标体系(如图1所示)，通过文献查阅、资料搜集、专家咨询等方式，运用定级评分法确定各指标风险水平。

2.1 风险评估方法

考虑到环境风险可能由风险系统中任一环节的缺陷而发生，风险区划综合评价采用加权求和与加权相乘联用算法。在由具体指标计算准则层的过程中，不同具体指标代表同一风险因素的不同方面，采用加权求和法求算准则层，如式(1)。另外，采用层次分析法(AHP)以及德尔菲法(Delphi)相结合确定权重，分别确定准则层和各具体指标之间的权重系数，在确定具体指标之间的权重时，系数之和保持为1。

式中：R为区域风险评估分值，Ci为第i个具体指标的权重值，Si为第i个指标的评分。

2.2 指标体系

2.2.1 危险化学品危险性(H)

危险化学品危险性评估应综合考虑涉及危险化学品风险源类型、危险化学品种类、危险化学品数量。具体如下：

H1风险源类型：各种不同行业类型的企业发生环境事故概率不同，高风险行业类型包括化学品原料及化学品制造业、原油加工及石油制品制造；中等风险行业类型包括医药、印染、涂料、金属表面处理及热加工；低风险行业类型为炼钢及钢延压。

表1 GESAMP危险化学品生态毒性分级标准Table 1 Grading standard for ecological toxicity of dangerous chemicals of GESAMP

注：GESAMP为海洋污染科学问题联合专家组。LogKow是正辛醇/水分配系数；BCF为生物富集系数；LC50为半数致死浓度；EC50为半数效应浓度；NOEC为无效应浓度。

Note: GESAMP stands for the Group of Experts on Scientific Aspects of Marine Environmental Protection; LogKowstands for octanol-water partition coefficient; BCF stands for bioconcentration factor; LC50stands for median lethal concentration; EC50stands for median effect concentration; NOEC stands for no observed effect concentration.

表2 危险化学品泄漏入海区域风险评估分级权重表Table 2 Classification values for risk assessment of hazardous chemicals leaking into the sea

H2危险化学品种类：不同类型的危险化学品会对环境造成不同程度的影响，目前国际上一般采用欧洲标准行为分类系统(The Standard European Behavior Classification, SEBC code, Bonn Agreement, 1991)对化学品入海后的物理行为进行分类[32]，将危险化学品分为漂浮挥发(FE)、快速溶解挥发(DE)、快速溶解(D)、漂浮(F)、漂浮溶解(FD)、漂浮挥发溶解(FED)、沉降(S)、沉降溶解(SD)八大类。考虑到不同类别危险化学品泄漏入海后危险性不同，分为高(D、F、FD)、中(S、SD)、低(FE、DE、FED)3个等级。

H3危险化学品毒性：海洋污染科学问题联合专家组(GESAMP)综合考虑了危险化学品的生物累积性、稳定性和水生生物毒性，将危险化学品生态毒性分为1～6级[33](见表1)。我们在借鉴参考的同时，为提高方法的可操作性和适用性，分为高(5～6级)、中(3～4级)、低(1～2级)3个等级。

H4危险化学品数量：指区域内使用、储存、生产的危险化学品数量。以环境保护部《企业突发环境事件风险评估指南(试行)》中“突发环境事件风险物质及临界量清单”划分依据，考虑区域内危险化学品占比临界量情况，分为高、中、低3个等级。

2.2.2 区域风险承受力(E)

区域风险承受力分为承灾体和减灾能力2个因素，其中承灾体综合考虑海洋环境中特征污染物本底值、地形地貌影响、与海洋连通情况、敏感资源类别以及与敏感资源距离。减灾能力应综合考虑区域风险控制能力。具体说明如下：

E1扩散情况：是指危险化学品入海后漂移扩散情况，扩散范围越广，其对海洋环境的影响程度越大。将扩散情况分为开阔海域、半封闭海湾、港池，其对海洋环境的影响程度为开阔海域>半封闭海湾>港池。

E2敏感资源类别：参考海水水质标准[34]，敏感资源分为四类，第一类为海洋渔业水域，海上自然保护区和珍稀濒危海洋生物保护区；第二类为水产养殖区，海水浴场，人体直接接触海水的海上运动或娱乐区，以及与人类食用直接有关的工业用水区；第三类为一般工业用水区，滨海风景旅游区；第四类为海洋港口水域，海洋开发作业区。

E3与敏感资源距离：与敏感资源的距离反映了环境敏感点受到环境事故的影响程度，通过GIS进行环境风险源与周边敏感点进行空间分析后，根据风险源以最直接途径泄漏入海点至最近环境敏感点的距离按照<3 km、3～10 km、≥10 km的距离分为3级。

E4企业安全生产标准化等级：按照《企业安全生产标准化评审工作管理办法(试行)》[35]的规定，将危险化学品企业安全生产标准化分为一级、二级、三级。其中，一级企业由国家安全生产监督管理总局审核公告；二级企业由企业所在地省(自治区、直辖市)及新疆生产建设兵团安全生产监督管理部门审核公告；三级企业由所在地设区的市(州、盟)安全生产监督管理部门审核公告。

2.3 分级权重

为使确定的权重更具有代表性，尽量增加样本数量，特邀请国家海洋局第一海洋研究所、厦门大学、北京师范大学、北京化工大学、大连海事大学、中海油安全技术服务公司、国家海洋局北海环境监测中心等单位相关专家评分，并综合专家评分构造判断矩阵，确定每层指标的相对重要性权重(见表2)。

2.3.1 危险化学品危险性分级

根据危险化学品危险性分值，将危险化学品危险性分为四级(见表3)。

2.3.2 区域风险承受力分级

根据区域风险承受力分值，将区域风险承受力分为四级(见表4)。

表3 危险化学品危险性分级Table 3 Hazardous classification of hazardous chemicals

表4 区域风险承受力分级Table 4 Classification of regional risk tolerance

2.4 分级方法

根据我国现行行政管理体制，以县(区)为单元，开展区域风险评估，评估范围为海岸线向海一侧10 km，向陆一侧至最大高潮线；重点关注存在危险化学品泄漏入海隐患的风险源，如位于海岸线向陆一侧1 km内或邻近入海河流的危险化学品企业。危险化学品泄漏入海区域风险评估等级关系如下表所示(见表5)。

表5 危险化学品泄漏入海区域风险评估等级关系表Table 5 Risk assessment level relationship of dangerous chemicals leaking into the sea area

表6 天津XX公司风险等级结果Table 6 Risk assessment level of XX company in Tianjin

3 方法案例应用(Case application)

为检验风险源评估指标体系的可应用性，选取了天津滨海新区某典型企业作为研究案例进行风险源等级评估。首先，搜集整理了该企业地理位置坐标、涉及的危险化学品种类、数量和企业安全生产标准等级等基本信息；其次，根据《天津市海洋功能区划》(2011—2020年)，掌握了该企业可能泄漏入海扩散条件、邻近敏感资源类型及其与敏感资源距离；最后，依据所建立的危险化学品泄漏入海区域风险评估方法进行各风险要素分值计算(见表6)。该企业危险化学品危险性为26分(Ⅰ级)，区域风险承受力为17分(Ⅱ级)。结果显示，该企业风险等级为Ⅰ级，属高风险的危险化学品风险源。

4 结语(Conclusion)

在结合国内外研究进展现状的基础上，本研究在综合考虑危险化学品危险性和区域风险承受力的基础上，建立了包括风险源类型、危险化学品种类、危险化学品数量、危险化学品毒性、扩散条件、敏感资源类型、与敏感资源距离和企业安全生产标准等级等8个具体指标的危险化学品泄漏入海区域风险评估指标体系。同时，运用层次分析法和德尔菲法相结合确定指标权重，综合专家打分进行指标赋值。既兼顾了指标设定和权重赋值的科学合理性，又考虑了开展危险化学品泄漏入海区域风险评估业务化工作的适用性。当然，危险化学品泄漏入海区域风险评估尚有不足之处，指标体系有待进一步调整筛选，权重赋值尚需进一步优化完善，危险化学品数量、企业安全生产标准等级等部分指标获取尚存在难度。

下一步我们将选取渤海区域，实际开展危险化学品泄漏入海区域风险评估方法应用，进一步完善评估方法及指标体系，为渤海综合治理攻坚战打下做好技术支撑。

致谢：感谢厦门大学王新红教授在文章修改中给予的帮助。