水源地潜在风险源评估指标体系及其管理平台研发

孙滔滔，赵 鑫，李再华，彭盛华，林 青

(1.深圳市环境科学研究院国家环境保护饮用水水源地管理技术重点实验室，广东 深圳 518000；2.深圳市联普科技有限公司，广东 深圳 518000；3.广东粤港供水有限公司，广东 深圳 518000)

随着我国城市化进程不断加快，各类工业风险源的类型和数量不断增加，水环境风险问题日益凸显。只有将水环境管理理念从传统的被动式应急管理转向主动式风险管理[1]，才能更好地解决水环境问题和提升水环境管理科学性。而开展水环境风险识别和评估，从源头识别风险，防患于未然是进行主动式风险管理的先决条件[2]。

近年来，跨界/流域调水成为解决水资源分布不均、保障用水资源的重要方法。然而，传统水源地风险源识别和评估研究主要是针对小范围、少数风险源[3-5]，对数据收集要求高，方法具有较大的局限性[6]。跨区域水源地区域范围大、数据收集/调研难度大，很难按照传统方法进行风险源识别和评估[7]，这给区域大尺度范围内的风险源管理带来诸多挑战。

因此本文从数据可获得性、易操作性的角度建立了大范围尺度水源地风险源识别和评估方法，并以东江流域为例进行了应用，可以为相关研究者和大流域水环境安全管理提供参考。

1 研究区域概况及数据来源

1.1 研究区域概况

东江发源于江西省寻乌县，干流全长约562 km，流域总面积约3.5 万km2，其中广东省境内面积约3.2 万km2，占比约90%。东江流域包括16条一级支流，流域内有五座大型水库及为香港供水的东深供水工程，是广东、香港的水资源供应地。

随着社会经济的高速发展，城市规模的急剧扩张，东江流域水源地被大量的工业区包围，使得水源地水质面临极大威胁，直接影响着东江中下游沿岸地区的供水安全和社会稳定。

1.2 数据来源

本文数据来源于2015 年广东省环境统计数据(包括东江中下游水源地区域)。环境统计数据涵盖了统计年份、企业位置、行业类别、排水去向、企业规模、受纳水体、废水产生量和排放量、常规污染物(化学需氧量、氨氮、总磷、石油类等)产生量和排放量等信息。

根据工业源排水去向和受纳水体信息从数据库中初步筛选出对东江取水口水环境有潜在风险的工业源2 864 家，其空间分布情况如图1所示。

图1 东江流域潜在工业风险源分布图Fig.1 Distribution of potential industrial risk sources in the Dongjiang River Basin

2 风险源评估指标体系构建

2.1 评估指标选取

为了客观反映研究区水环境风险源状况，表征某一特定风险源的风险强度，我们需要制定统一的评价体系，全面考虑水环境风险系统有关的各类要素，对其影响因素进行分析，以便为水环境风险管理提供技术支持。

经过综合分析，水源地风险评估指标体系构建可以从两个方面进行考虑：风险因子、环境因素。风险因子描述潜在风险源可能发生风险的概率或危害发生可能造成的影响强度，环境因素主要描述事故发生后对环境受体的影响程度[8]。

因此，综合考虑指标的代表性、数据的可获取性，紧密围绕水源地水质安全这一目标，基于环境统计数据信息本文构建了水源地潜在风险源评估体系。最终，指标体系选取4个指标对风险因子进行描述，分别为事故发生概率、风险源强、污染物危害指标、风险防控能力；选取2个指标对环境因素进行描述，分别为陆地迁移距离、污染物河段迁移距离。

图2 水源地潜在风险源评估指标体系Fig.2 Water source potential risk source assessment index system

2.2 评估指标量化

(1)风险发生概率P。马越[9]等人通过参考大量环境污染事故案例，统计得到了各代表性行业的突发事故发生概率和不同企业管理水平事故概率，综合考虑二者，可采用公式(1)计算：

P=P平均×Pm

(1)

式中：P为水源地风险源突发污染事故发生概率；P平均为行业平均事故概率；Pm为管理水平影响系数；P平均和Pm取值可参考表1。

表1 事故概率信息[9]Tab.1 Accident probability information

(2)污染物源强指标Q。针对某一风险源，计算该风险源的环境风险物质的最大存在量，求该最大存在量与临界量的比值，即得到源强指标Q。当环境风险物质的数量有多种时，则采用公式(2)计算：

(2)

式中：Q为源强；qi为每种环境风险物质的最大存在总量；Qi为每种环境风险物质的临界量；n为环境风险物质的种数。主要的环境风险物质的临界量取值可参考《企业突发环境事件风险分级方法(HJ941-2018)》规定的突发环境事件风险物质及临界量清单[10]。

(3)污染物危害程度H。按照物质对环境及人体健康的危害程度，将环境风险物质分为3大类，分别是：①剧毒物质，致畸、致癌、致突变物质；②致病物质，重金属、一般毒性物质、强酸、强碱、工业材料；③一般性污染物质。危害指标H取值方法见表2。

表2 环境风险物质分类及危害指标取值Tab.2 Classification of environmental risk substances and values of hazard indicators

工业源的主要环境风险物质可以通过行业类别进行初步判断。在应用中，环境风险物质的危害指标取值可根据实际情况，采用专家咨询的方式确定。若风险源含有多种类型的环境风险物质，则选取最大的一个危害指标取值作为该风险源的危害指标H。

(4)风险防控能力M。根据企业水环境风险防控措施情况进行评估，可参考《企业突发环境事件风险分级方法(HJ941-2018)》，将企业风险防控能力分为3个级别，①无直排入环境；②通过污水处理厂处理后排入环境；③直排入环境。企业风险防控能力M取值方法见表3。

表3 企业风险防控能力评估指标取值Tab.3 Enterprise risk prevention and control ability evaluation indicator value

(5)陆地迁移距离L。根据风险源所处的位置到水体的陆地距离，计算陆地距离潜在风险值。一般距离水体越远，污染物经陆地迁移后排入水体，对水环境造成危害的可能性就越小。实际应用中，可以根据经验结合水源地实际情况，划分陆地距离风险等级，取值方法见表4。

表4 陆地距离评估指标取值Tab.4 Land distance assessment indicator value

(6)河段迁移距离D。污染物迁移距离指污染物从事发地点迁移到取水口所需要的距离，体现了污染事故发生后，下游取水口可采取应急措施的时间长短。由于不同河段的流速在不同季节或者降雨情景下是实时变化的，很难进行全面考虑。因此，在不考虑河段流速的情况下，一般距离取水口越远，随着污染物浓度削减，对取水口造成危害的可能性就越小。实际应用中，可以根据经验结合水源地实际情况，划分污染物河段迁移距离风险等级，取值方法见表5。

表5 河段迁移距离评估指标取值Tab.5 River migration distance assessment indicator value

2.3 风险分值计算

风险源的风险计算包括单项指标风险分值计算和综合风险分值计算。

(1)单项指标风险分值计算。采用2.2节的方法计算某一特定风险源的风险发生概率P、污染物源强Q、污染物危害H、风险防控能力M、陆地迁移距离L、污染物河段迁移距离D这6项指标的值。对照表6计算各指标对应的相对风险分值，分别记为rP、rQ、rH、rM、rL和rD。

表6 评价指标风险分值表Tab.6 Evaluation index risk score table

(2)综合风险分值计算。综合风险分值采用6个指标的加权平均值，可采用公式(3)计算：

R=δPrP+δQrQ+δHrH+δMrM+δLrL+δDrD

(3)

式中：R为风险源的综合风险分值；ri为6项指标分别对应的单项风险值；δi为6项指标分别对应的权重；权重可以根据实际情况，采用专家咨询的方式确定，并根据实际情况进行归一化处理；6个权重的取值范围在0～1之间，且总和为1。

3 风险分级与管理

3.1 风险分级

风险源的综合风险分值确定后，需依据综合风险分值对风险源进行分级，以便于风险源管理。可根据风险源的综合风险值将其分为3个级别：Ⅰ级(自控风险源)、Ⅱ级(监控风险源)和Ⅲ级(严控风险源)，风险级别越高，管理要求越严格。

本文对东江流域2 864家工业源风险分级结果为：低风险工业源638家、中风险工业源1 883家和高风险工业源343家，如表7所示。

表7 东江流域2 864家工业源风险源分级和管理要求Tab.7 Classification and management requirements of 2 864 industrial source risk sources in Dongjiang River Basin

3.2 风险管理

饮用水源地的各类突发污染事件的发生，严重地威胁着居民用水安全。为健全水质异常事件应急机制，提高应急处理能力，有必要完善风险管理工作。

本文将风险管理分为两部分内容。一部分是常规风险管理，建立风险管理数据库和风险图谱展示平台，实现研究区内潜在风险源数据的更新、维护、展示的数字化管理，为日常管理和巡查提供依据。工作人员可以通过在线接入环境统计数据平台、批量导入、手动填写添加等方式新增数据，通过编辑/删除对现有数据进行更新和维护。东江流域水源地潜在风险源查询与管理模块示例如图3和图4所示。

图3 东江流域工业风险源聚合分布示例图Fig.3 Industrial risk source aggregation distribution in Dongjiang River Basin

图4 东江流域工业风险源管理模块示例图Fig.4 Dongjiang River Basin industrial risk source management module

另一部分是突发应急管理，建立水环境事件应急机制，制定水质异常应急预案，明确主要污染物的理化性质及应急、救援措施，实现主要突发应急事件的应急处置措施和历史突发事故的案例查询，为突发水环境污染事故的处置提供参考。

3.3 溯源分析

水环境污染事故溯源一般是指水污染事故发生后，研究者利用各种方式追踪定位污染的来源，主要内容包括：分析污染物的来源和种类，寻找出污染源泄露位置、时间、强度等关键信息[11]。目前国内外关于水污染事故溯源的分析主要有示踪法[12]、反向推导法[13]、搜索定位法等。

本文溯源分析主要基于风险源识别和评估研究成果，使用简易版反向推导法，即下游如果发生突发污染事故，用户可以将超标污染物类别输入系统进行查询，系统将锁定上游区域中包含排放该污染物的点源并高亮显示，用户可以从中初步筛选、判断可能来源，为下一步排查提供位置参考。锁定可能潜在风险源后的排查，可以结合无人船、水下机器人[14]等进行搜索定位，提升溯源效率，为应急管理提供决策支撑。

4 总 结

(1)本文根据大尺度流域范围环境特点，基于《企业突发环境事件风险分级方法(HJ941-2018)》，综合考虑评估指标的可获得性、重要性、可操作性，构建了大流域水源地潜在风险源评估指标体系。

(2)基于评估体系以东江流域东江取水口为例，建立了东江流域工业风险源清单，实现了东江流域内2864家工业源的风险评估和分级管理，其中低风险638家、中风险1 885家、高风险343家。

(3)根据研究成果开发了东江流域水源地潜在风险源查询与管理模块，可以实现流域内潜在风险源的查询、维护和更新，可结合日常巡查为东江水源地水质安全管理和应急管理提供辅助支持。

(4)该方法具有较强的可操作性和复制性，可为大尺度范围水环境潜在风险源评估研究提供参考。但是由于数据信息有限，评估成果的精细程度有待加强，建议可以将评估结果作为初步参考，进一步有针对性地筛选出重点风险源，结合传统小范围评估方法开展更精细的数据调研及风险评估。