基于PSR 模型对伊犁河流域水环境风险单元区划的探讨

2020-07-09李华东

环境保护与循环经济 2020年5期

李华东

（伊犁哈萨克自治州环境应急与事故调查中心，新疆伊宁 835000）

1 引言

河流突发性水质污染事故具有发生突然、污染集中、瞬时污染强度大等特点［1］。近年来，流域风险突发环境事件频发多发，鉴于企业沿河布局的特征，流域环境风险源数量多、密度大，流域内集中式饮用水水源地保护区众多、水生态环境受体脆弱性高，部分地区布局性环境风险突出等特点，对流域的环境质量和生态环境安全构成了严重威胁，如何开展流域环境风险管控也是当前严防水环境污染的难题。不仅如此，流域水环境具有长度大、面积广，不同经过区域特征差异性大，风险要素纷繁复杂等特点，而开展流域风险区划是将要素特征、风险水平相近的地区划分为同一亚区或区［2］，为流域开展风险差别化、专业化管控提供依据的重要保障。目前，风险分区一般遵循的原则主要包括系统性、主导性、可操作性和动态性等［3］，结合水功能区控制单元，根据环境风险区划理论［4］，国内开展了部分研究，如唐行鹏等对松花江流域水污染事故进行风险分区方法研究［5］；靳春玲等对黄河兰州段突发水污染风险进行评价［6］；吕向前对博斯腾湖流域环境风险源进行识别与评价［7］；肖瑶等对滦河流域进行风险评价区划［8］。我国水环境风险评估及风险区划尚属起步阶段，不同地区研究成果差异性较大，因此开展伊犁河流域风险源识别及区域风险区划势在必行。

2 研究方法

针对流域突发性水污染事故风险分区体系的构建原则和风险源特征分析，对伊犁河流域突发性环境风险源的各种指标进行筛选、重要性分级和量化，采用AHP 多层分析法“压力—状态—响应（PSR）”模型，从风险源特性（压力）、受体易损性（状态）、控制机制有效性（响应）3 个方面进行分析，从而构建伊犁河流域突发性水污染事故风险性分区指标体系的框架。其中指标层量化因子参考《行政区域突发环境事件风险评估推荐方法》《伊犁河流域水环境风险评估报告》《伊犁河流域突发环境事件应急预案》，同时借鉴参考国内其他河流指标选取标准建立。

2.1 风险评估与风险分区指标体系构建

2.1.1 风险源特性指标（S1）

按照属地管理的方式，根据2018 年中央生态环保督察确定的伊犁河流域32 家重点风险源企业对其进行风险单元的划分。针对风险源对风险受体影响程度的大小，本研究筛选出风险源离河距离（I1）、涉及环境风险物质和数量（I2）、生产工艺水平（I3）、风险路段长度（I4）、单位面积环境风险企业数量（I5）5项权重指标开展定量化表征。

2.1.2 控制机制有效性指标（S2）

该指标主要选取风险防控与应急措施（I6）、现有应急资源统计（I7）、安全生产管理制度（I8），对突发水环境的预防、应对处置能力进行量化评定，该指标能够直接体现处置突发水环境事件的防范、应对能力。

2.1.3 受体易损性指标（S3）

该指标主要选取敏感保护目标（I9）、水生生态风险（I10）、人口居住密度（I11），通过以上3 项指标用来表征影响环境敏感保护目标级别的高低、影响人群的大小以及生态风险的强弱。

2.2 分析方法

本研究采用AHP 法来确定指标的权重。在确定权重时基于Saaty1-9 刻度法［9］来构造判断（成对比较）矩阵，建立层次结模型；通过SPASS 分析软件开展层次单排序、层次总排序及其一致性检验，当CR＜0.1 时，表明构造的判断矩阵较为合理［10］，通过计算判断矩阵的最大特征值及对应的正交化特征向量得出所对应的权重。T-S 判断矩阵见表1。

表1 T-S 判断矩阵

S1-I 判断矩阵见表2。

表2 S1-I 判断矩阵

S2-I 判断矩阵见表3。

表3 S2-I 判断矩阵

S3-I 判断矩阵见表4。

表4 S3-I 判断矩阵

伊犁河流域水环境风险性指标权重见表5。

表5 伊犁河流域水环境风险性指标权重

3 研究区概况与数据来源

3.1 研究区概况

伊犁河是我国重要的国际河流，是我国西北五省最大的跨境国际河流。作为亚洲中部的内陆河，伊犁河跨越中国和哈萨克斯坦，中国境内河长442 km，流域面积5.6 km2，其水质安全对维护国家利益、中哈两国关系和边境地区经济发展具有重要战略意义。伊犁河流域沿线内城镇建设、道路建设、企业布局基本是沿河流走向规划布局，风险源与风险受体交叉分布，危险化学品运输穿越水源地保护区，这些都为伊犁河流域风险事故的发生提供了现实条件。因此研究和了解流域内突发水环境事件潜在风险及其特征，并进行流域风险区划，对加强伊犁河流域风险管控具有重要的理论指导意义。

3.2 数据来源

该研究数据主要为2018 年中央生态环保督察针对伊犁河固定风险源防控筛选出的32 家重点风险企业，由于该32 家风险源企业分属伊犁州9 个县市，因此此次风险单元划分以县级行政区为基本单位进行，通过PSR 模型对上述筛选的11 项指标层进行量化分析，将各指标分别赋值，获取各行政区域内风险源企业的量化指标风险值，从而确定风险单元级别。

4 结果与讨论

4.1 风险源企业风险值计算

通过专家打分法对伊犁河流域32 家风险源企业11 项风险因子评价指标进行重要性分级和量化，分别计算出各县市行政单元的风险值，企业风险源数值计算方法为：

FXn＝I1×R1＋I2×R2＋I3×R3＋I4×R4＋I5×R5＋I6×R6＋I7×R7＋I8×R8＋I9×R9

式中，FXn 表示企业风险值；n 表示第n 个企业，n＝1，2，3，…，32；I 表示风险指标权重值；R 表示风险指标所对应的专家打分值。

4.2 风险源企业风险评估与分析

参评指标权重的确定采用经验估值和专家打分相结合的方法，对9 个县市行政区32 家风险源企业进行风险值计算。数据显示，风险值从高到低的依次顺序为伊宁县、伊宁市、可克达拉市、尼勒克县、新源县、昭苏县、霍城县、特克斯县、察布查尔县。其中伊宁县、伊宁市及可克达拉市风险值明显高于其他地区，从企业分布特征及生产工艺来看，伊宁县所在企业以化工企业为主，其中涉及炼金企业4 家，生产工艺均涉及危险化学品氰化物，此外，庆华集团作为大型化工企业，其涉及化工原料多，工艺复杂，风险单元较多。同时该地区企业主要分布在山区，危险化学品运输距离长且运输道路大部分沿河分布，均增加了风险系数。从伊宁市企业风险特征情况来看，该地5 家企业均位于市周边或位于市中心，虽然企业工艺水平较高、风险路段长度较小，但周边人员密度较大，尤其是企业风险源距离伊犁河较近，一旦发生风险事故，造成的风险压力较大。从可克达拉市3 家企业风险性分析来看，其风险值最大的为南岗化工，该企业为化工类企业，以生产烧碱和浓硫酸等高危化学品为主。此外，企业离市中心较近，周边人口密度大，风险单元、危化品运输数量以及敏感目标均较多，是造成该地区风险区划风险值较高的主要原因，同时近两年伊力特、绿化糖厂产品生产销量增加致使生产周期延长也是风险值增加的原因之一。而从尼勒克县5 家企业风险值分析来看，其风险表征与上述企业不尽相同，该地区企业基本为矿产及煤炭加工企业，为高能耗、高污染类企业，但从企业规模分析，除瑞祥焦化外其他企业生产规模均不大。该地区远离城市，重要生产原料依靠外运，公路沿河而建，风险路段增长，是该区风险区划相对较高的主要原因。通过对昭苏县5 家风险企业风险值的分析来看，其风险值相对较小，究其原因为该地区5家风险企业除中森及锰业2 家企业夏季开展生产外，其他3 家均处于停产状态，而敏感保护目标及风险路段长度是影响该地区风险值的主要原因。

各县市风险值见图1。从图1 可以看出，在9 个县市中，霍城县、特克斯县、察布查尔县风险值较低，主要原因是这些地区企业数量少，霍城县风险企业为2 家，虽地处保护区，但经过中央生态环保督察整改，目前这2 家企业处于停产中，除春季融雪性洪水引发山洪对尾矿库具有一定风险外，其他风险系数均较低。特克斯县1 家风险企业主要风险源为其尾矿库，但该库于2018 年已申请闭库，目前正在开展生态修复。察布查尔县风险企业靠近伊犁河水源地，以生产铅锌原料为主，但由于企业规模较小，生产周期短，致使其风险等级很小。

图1 伊犁河流域各县市风险综合值

4.3 风险区划结果

通过对32 家风险企业开展现场调研，同时参考新疆维吾尔自治区生态环境厅委托生态环境部华南环境科学研究所于2017 年编制的《伊犁河流域水环境风险评估报告》［11］对风险源企业的赋值，本研究对重大环境风险企业赋权重100，较大环境风险企业赋权重20，一般环境风险企业赋权重1，通过公式FX总＝100（FX1+FX2…+FXn）+20（FX1+FX2…+FXn）+1（FX1+FX2…+FXn），得出FX 的分值（FX总为各县市风险单元的综合值；n 表示第n 个企业，n＝1，2，3，…，32）。根据各县市风险值之和将32 家风险企业按照行政区划划分为3 个风险等级，其中行政单元风险值＞500 的确定为高环境风险区，行政单元风险值为［500，100］的确定为中环境风险区，行政单元风险值＜100 的确定为低环境风险区，见表6。