长江上游宜宾至泸州江段突发水污染风险评估

徐 芸，朱 惇，贾海燕，杨叶涛

（1.长江水资源保护科学研究所，武汉 430051；2.中国地质大学（武汉），武汉 430074）

水环境安全是关系到社会安全与稳定的重大问题。突发性水环境污染事故不同于一般的环境污染，它没有固定的排放方式和排放途径，发生突然、来势凶猛，瞬间内排放大量的污染物，对环境造成破坏，给人民生命与生产安全构成巨大威胁[1-4]。对于突发性水污染事故造成的危害评价，国外在水质预警应急系统方面的研究已经较为成熟。如法国开发的“SEANS”软件包，为突发性水污染事故提供应急决策；欧盟建立的多瑙河水质突发事故预警系统，使不同国家及部门的数据信息得到及时沟通交流。但国内的水污染风险分析工作起步较晚，且研究内容主要集中在污染风险源的辨识和危害与损失评估。如郭炳南[5]将突发性水污染事件按污染风险源位置分为固定源、移动源及流域源三类。曹宝等[6]依据污染源的行业性质、规模、危害程度、距离长江干流的远近等判别因子，建立了污染风险源分级评价方法。杨桐鹤等[7]基于水污染经济损失模型，提出引水调控工程改善水环境经济效益评估的方法。目前，大多数研究关注水环境质量、水污染特征及污染防治对策等，而关于水环境污染风险源的辨识、分级和标准、定性定量评估等都还缺乏研究，在理论和技术方法上也有待进一步分析。此外，除了需要考虑污染事故对水体自身以及生态环境的风险外，还要重视污染事故对社会经济敏感目标的风险。

长江上游宜宾至泸州江段是三峡库区重要的水源补给区，大量工业废水未经处理直接排放到长江中，势必会影响长江的水质[8]。宜宾市和泸州市作为距离三峡库区上游最近的城市，确保其水质安全意义重大。本文将宜宾至泸州江段的固定污染源和取水口信息相结合，构建风险分级评价体系，揭示了研究区江段突发水污染风险空间分布差异性。不仅可以为沿江产业带发展及备用水源地规划提供建议，还能为重大水污染事件的预防监控、应急处置及后续管理提供参考。

1 研究区概况

泸州市和宜宾市为四川省的省辖市，位于四川省东南、川滇黔渝结合部。长江自西向东横穿宜宾市和泸州市，全长约220 km，江水流经泸州市合江县后注入重庆市江津区。研究区域内的长江主要支流有岷江、沱江、永宁河、南广河及长宁河等。研究区为典型亚热带季风气候，气候暖温，降水量多。气温年较差偏高，年平均气温为18℃左右；降水量时空分布不均，多年的年降水量为1 050～1 200 mm。根据 2017年统计年鉴，泸州、宜宾产业结构中饮料制造业、化学原料及化学制品制造业、造纸及纸制品业、农副食品加工业及非金属矿物制品业占有重要地位。

2 数据与方法

2.1 数据来源及处理

整理2017年四川省入河排污口专项整治工作调查成果，筛选出年污水排放量300万吨规模以上的入河排污口191处；整理2012年四川省水利普查取水口调查数据，筛选非农取水口48处。入河排污口和取水口的空间分布情况如图1所示。详细调查各入河排污口设置单位所属行业类型、生产规模、生产工艺，统计各企业的年废水产生量，以及各非农取水口年最大取水量、供水影响人口数量等基本信息，并收集研究区范围内各乡镇行政区社会经济基础资料。

2.2 水环境污染风险评价体系

水环境突发性水污染事件是环境污染源的潜在风险和污染受体敏感脆弱性的综合体现[6，9-10]。通过分析研究区入河排污口、取水口调查监测数据，对研究区水环境污染源风险评估的各种指标进行筛选、重要性分级和指标量化，采用加权法量化区域的污染源风险和污染受体敏感性评价指标，采用定性与定量相结合的方式对研究区水环境污染风险进行评估，构建研究区水环境污染风险评价体系。

2.2.1 水环境污染源危险等级

主要考虑研究区水环境污染源危害程度，特征污染物排放量及其位置距长江干流（或主要支流）距离远近，用来表征区域发生环境污染事故与环境风险的可能性。利用水环境污染风险评价体系的环境污染源特性指标得分将污染源划分为重大风险源、较大风险源和一般风险源3个等级。

图1 泸州-宜宾江段入河排污口及取水口分布Fig.1 Distribution of river sewage outlet and intake in Yibin-Luzhou section

①污染源危害程度：企业的风险物料主要包括原料、中间产品、成品、废物、事故反应产品、燃烧产品等，这些物料可能是导致水污染事故的源头。根据《危险货物分类和品名编号》（GB 6944—2005），将污染源风险特征划分为三个等级，具体见表1。

表1 污染源风险指数分析表Table 1 Risk index analysis of pollution sources

②特征污染物排放量：危险物质的数量关系到发生事故之后危险物质的泄露量，也是衡量污染源危害程度的一个重要指标。在安全评价中，《重大危险源辨识》（GB 18218—2018）规定了每一种类别的危险物质的储存使用临界量，超过了临界量即为重大危险源。本研究参考重大危险源辨识中的方法，用危险物质的储量与临界量之比来表征危险物质的量带来的危害程度。

③距主要河流距离：指排污口至长江干流及重要支流水系的距离，是衡量排污口对水系污染程度的一个重要指标，统计排污口位于河流的级别，级别越高，距离干流水系越近，对长江干流污染风险越大，反之则污染风险越小。

2.2.2 水环境污染受体敏感等级

主要考虑研究区长江干支流受纳水体水质类别、饮用水源地取水口规模及影响人数和所在行政区域人均GDP水平等，用来表征影响区域环境及社会经济敏感脆弱性。将敏感目标划分为重大敏感目标、较大敏感目标和一般敏感目标3个等级（表2）。

①根据《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002），按地表水水域环境功能和保护目标，把地表水环境质量划分为五类。五类水质对应不同的环境功能需求和水质，类别越低，水质越高，能实现的环境功能越强。

②饮用水源地人口规模：影响人口数量是突发水污染事件污染源识别的重要受体指标，直接反映了突发水污染事件发生后可能危及的人员情况，以及需要保护隔离的人群数量。

表2 突发水污染风险评价指标体系Table 2 Indicator system of risk assessment for sudden water pollution

③地区生产总值（地区GDP）：地区生产总值是指本地区所有常住单位在一定时期内生产活动的最终成果。地区GDP越高，说明该地区经济越发达，则该地区对环境污染的接受程度越低，对水污染的敏感程度越高。

2.3 突发水污染风险分析方法

2.3.1 水环境潜在污染风险冷热点分析

2.3.2 突发水污染风险分区评价

基于研究区环境污染源以及环境污染受体的评价结果，以研究区县级行政区作为分区单元，将不同级别的污染源和污染受体归并到研究区长江干流上不同区段内，然后统计出各县级行政区对应的长江干流江段内污染源或受体敏感目标的个数，分别累加求和。通过ArcGIS软件提供的自然断点法分类出不同的拐点值来定义分区标准，以分区标准为依据，将风险区划分为3种类型，分别为高风险区、中风险区和低风险区。依据突发水污染风险评价指标体系中各个指标及权重，采用以下公式进行评分：

式中：Rs为水环境潜在污染风险区域风险值；n为某个县级行政区范围内污染源数目；m为该县级行政区范围内污染受体数目；Psi为第i个污染源风险评估分数；Ssj为第j个污染受体敏感性评估分数；α、β为各指标层权重；S为该县级行政单元区段的江段流经长度数值。

3 结果与分析

3.1 水环境污染源及受体分布情况

宜宾至泸州江段范围内重点废水产生企业共191家，涉及电力、纺织印染、化工、炼油、食品、危化码头、污水处理厂、造纸纸浆等行业。重点污染源年废水产生总量约为1.64×108t，其中宜宾市约为9.1×107t，泸州市约为7.3×107t。以行业分类统计，污水处理厂年废水产生总量最高，达到1.21×108t，占总量的73.8%。其次为化工企业的1.34×107t和造纸企业的7.81×106t，分别占总量的8.17%和4.76%。

根据突发水环境污染源风险等级评价结果，泸州至宜宾江段特大风险、重大风险和一般风险等级的水环境污染源分别有9个、45个和137个。重大风险源主要以大型污水处理厂、化工企业为主，其污水排放量大，涉及污染物毒害性强，发生污染事故的可能性高，具有最高的水环境污染危害等级；评级为较大和一般的风险源在风险程度上依次减弱，具体分布情况见图2。叙州区风险源最多，为40个；其次为泸县，为36个，龙马潭区风险源最为密集。其中叙州区重大风险源有3个，一般风险源37个；泸县重大风险源3个，一般风险源33个；龙马潭区特大风险源1个、重大风险源7个，一般风险源10个；其他地区都是以一般风险源居多。

图2 宜宾—泸州江段水环境污染源空间分布Fig.2 Spatial distribution of water environmental pollution sources in Yibin-Luzhou section

研究区内的环境污染受体为48个大型非农取水口，其中城乡供水饮用水源地取水口25个，一般工业企业取水口19个，火电厂取水口4个，影响人数累计达157万人。环境受体敏感等级分级结果见图3，其中特大敏感目标5个、重大敏感目标11个、一般敏感目标32个；从地区分布看，宜宾县和南溪县数量最多，都为8个。研究区干流江段水质类别整体为Ⅲ类，且处于长江上游珍稀特有鱼类保护区，江段及周围地区自然生态系统对水环境污染潜在风险的敏感程度较高。

图3 宜宾至泸州江段环境污染受体空间分布Fig.3 Spatial distribution of water environmental pollution receptors in Yibin-Luzhou section

3.2 污染源风险及受体敏感性冷热点区域特征

根据研究江段周边污染源在乡镇行政区范围内分布情况，统计各乡镇污染源风险等级评估得分总和，并进行冷热点分析，结果如图4所示。可以看出污染源高风险热点区域主要集中在宜宾市翠屏区和泸州市江安县北区、江阳区、龙马潭区等城镇化、工业化较快的地区。这些地区城镇化发展迅速，大型企业聚集，人口众多，生产、生活污水排放量大，给水体环境带来了较大的压力，由此形成了热点区域，是水污染事件发生的频发高发区，存在较大的环境安全隐患，潜在风险大。冷点区主要集中在叙州区西部，该地区污染源分布稀疏，污水排放量相对较少。

图4 污染源风险程度区域冷热点分布特征Fig.4 Distribution characteristics of cold-hot spots for pollution source risks

根据研究江段沿岸环境污染受体在乡镇及街道行政区范围内分布情况，统计各乡镇环境敏感点评价得分总和，并进行冷热点分析，结果如图5所示。可以看出环境高敏感区热点区域主要集中在龙马潭区，该区域取水口密度较高，一旦发生严重的水污染事件，将直接受到影响。翠屏区、江安县及周边环境敏感点为冷点区域，该区域取水口密度较低，社会经济水平相对较低，且该区域周边江段水质目标相对下游泸州江段较低。研究江段其他区域环境敏感点分布较为均衡，并未形成明显的热点或冷点区域。

3.3 泸州至宜宾江段突发水污染风险分区评价

根据突发水污染风险分区评价方法，统计各区县范围水环境污染源风险程度、污染受体敏感程度，经空间统计分析生成研究区江段水环境潜在污染风险分布图（图6）。可以看出：①高风险区有2个，分布在泸州市龙马潭区和江阳区。这些区域是污染风险源和环境敏感受体的密集区，且重大风险源和高敏感目标的数量比较多，以大型污水处理厂和食品企业为主。②中风险区总计3个，主要分布在翠屏区、南溪区和江安县。这些区域主要受重大和一般风险源的影响较小，而一般风险源的数量较多，且污染受体敏感评价等级相对较低，因此计算结果显示为中风险区。③低风险区总计5个。这些区域内风险源空间分布密度较小，大多是一般风险源，企业结构比较合理，且县区面积相对较大，区域工业产值较小，所以污染物的绝对排放也相对较小。

图5 环境污染受体敏感程度区域冷热点分布特征Fig.5 Distribution characteristics of the cold-hot spots for risk-sensitive environmental pollution receptors

图6 宜宾至泸州江段突发水污染风险分区Fig.6 Zone division of sudden water pollution risks in Yibin-Luzhou section

4 结论与建议

4.1 结论

（1）宜宾市叙州区污染源数量最多，泸州市龙马潭区高风险污染源最为密集。重大水污染风险源以大型污水处理厂、化工企业为主，污水排放量大，涉及污染物毒害性强，危险隐患相对大。环境污染受体以城乡供水饮用水源地取水口为主，影响人数众多，宜宾县和南溪县污染受体的数量最多且宜宾县高敏感受体较多。由于饮用水源地受上游以及周边风险源的影响，因此敏感目标分级评估的结果与风险源的分级评估结果有对应关系。

（2）研究区江段周边水环境污染源和受体均呈集聚分布，具有空间正相关性，且污染风险源更显著。污染源的热点区域主要集中在城镇化、工业化较快的地区，冷点区集中在叙州区西部，污水排放量相对较少；环境高敏感区热点区域主要集中在取水口密度较高的龙马潭区，而翠屏区、江安县及周边区域风险源为冷点区，该区域社会经济水平较低，水质目标要求也较低。

（3）突发水污染风险高风险区集中在泸州市龙马潭区和江阳区，以大型污水处理厂和食品企业为主，受重大和一般风险源的影响。中风险区主要分布在翠屏区、南溪区和江安县。而低风险区在研究区江段分布较广，污染物的绝对排放相对较小。

4.2 建议

为应对因宜宾至泸州江段资源和经济结构特点决定的区域突发水污染风险问题，建议：①重点排查宜宾至泸州江段区域内沿江化工、造纸和冶金等高废水产生企业，相关环保部门必须对这三类企业的废水处理排放进行实时监测与总量控制；②应严格按照规定配备工业污水处理设施，或推行循环经济、清洁生产，以降低本地区的潜在污染负荷；③在人口数量大、工业生产密集的地区，如宜宾市翠屏区、泸州市龙马潭区，地区政府部门及相关企业应努力提高自身对污染风险的管理能力，降低潜在污染事故对居民生活生产的可能影响，避免重大污染事故的发生[15-16]。