河流水环境健康风险监测与评价系统设计

2020-12-11翟竟余杨丽仙

皮革制作与环保科技 2020年15期

翟竟余，代鑫，杨丽仙

（云南省生态环境厅驻玉溪市生态环境监测站，云南玉溪 653100）

河流水环境的健康风险监测评价是一项十分重要的基础性工作，其监测评价工作的开展呈现出明显的系统性、复杂性特征。由于该监测工程涵盖的专业较广，若想保证相关工作的顺利展开，就必须构建起完善的监测系统。本研究旨在针对河流水环境健康风险监测与评价系统展开初步设计，如果河流水环境发生了污染，该系统能够在第一时间发出预警，并在可视化的系统界面上呈现出来，相关人员就能够通过可视化交互功能将预警信息传送至管理层，相关部门就可寻找到面对环境问题时的应对策略。

1 河流水环境健康风险评价研究进展

20世纪80年代，健康风险评价首次出现在人们的视野中，此种评价方式就是将环境污染与人体健康切实联系起来，从而对化学因子、物理因子带来的损害进行系统评价，并在此基础上对人体健康和生态系统安全进行切实保护。相关研究者对健康风险评价展开了较为深入的研究，并取得了较为丰富的研究成果。在解决水资源危机时，切实可行的方法是水资源的再生利用，城市污水的回收利用必须要经过健康风险评价，而要保证评价结果的精准性，就要针对评价方法展开深入研究。致癌物质的健康风险评价是不可忽视的，对生命周期分析法的充分利用可以构建起更为全面的风险评价模型，这样就可以此为基础针对具体实例展开深入分析。污染场地健康风险评价的相关研究主要集中在理论方法的研究上，实例研究在其中也得到了应用。如果区域中的危险源数量较多，那么就要先对单个危险源展开评价，继而通过叠加原理来实现定量分析目标，相关部门就可在此基础上完成应急预案的编制工作。地下水发生有机污染的概率较高，展开健康风险评价时要将实例研究切实做到位。特定流域如果发生了突发污染事故，产生的危害将非常巨大，因此更应该对其展开风险评价，目前研究的重点是健康诊断标准。城市供水水源地的健康评价也不可忽视，水质健康风险评价必须要切实做到位，并依据评价结果寻找到切实可行的风险管理方法[1]。

2 河流水环境健康风险监测与评价系统的基本结构与功能

2.1 系统基本结构

从可视化系统的构建来看，GIS系统是其不可缺少的软件基础，通过对整个系统的分析可知，该系统中所包含的子系统较多，资料库、风险程度测定、水质综合评价等均在其列，只有将此系统的作用充分发挥出来，才能明确对风险监测与评价所要达成的具体目标。从该系统的基本结构看，它当然属于环境风险制度的范畴。

2.2 系统主要功能

该系统的基本功能是准确评价河流系统的实时健康风险，保证预测、报警具有实时性，并在此基础上实现风险预控目标，使相关人员能够在第一时间获取风险信息，迅速寻找到行之有效的风险消除方法，或者是将风险控制在最小范围内。与此同时，该系统还能够切实完成好风险源的识别工作，保证风险控制的理想效果[2]。

3 河流水环境健康风险监测与评价系统设计方法

3.1 设计流程

设计河流水环境健康风险的监测与评价系统的整个过程包括五个阶段：第一阶段是调查研究，即明确系统开发的实际需求，使得系统能够更为完善、科学，实用性能够得到保障。在进行调查时要确定每个级别的工作人员所要承担的职责，并要对管理范围有切实的了解，同时要获得所需数据，并将共享数据提取出来。第二阶段是对基础数据、社会资料进行收集，这样在对系统进行评价的过程中就能够保证所需数据资料的完整性。第三阶段是要完成模型研究，这里所说的模型主要指的是风险监测、风险评价、风险预测等的模型，要切实完成好模型设计，并在此基础上展开相关分析研究。第四阶段是系统设计，要完成好整体功能、系统结构、数据库、系统流程、系统空间、各个模块的设计工作，在完成设计后，还要做好后期调整工作，确保系统的实用性能。第五阶段是最终环节，此时要完成针对各子系统的集成设计。

3.2 设计方法

3.2.1 监测点位

在对监测点位进行设计时，要以监测所要达成的目标为依据，同时要了解河流水环境的实际情况，并在此基础上完成监测断面的设计工作，并依据沿岸地区各方面情况做好统筹工作。选用的监测装置要提高其自动化程度，对通讯系统予以充分利用，完成好数据的采集、传输，使决策部门能够获得所需的数据信息。

3.2.2 用3S技术

3S技术在我国水环境监测工作中的应用较为普遍。在构建可视化水环境时，3S技术能够起到支撑作用，在此之后将GPS以及RS技术予以充分利用可以完成紧急预案的建立工作，进而使空间位置信息能够实现有序传递。另外，只要外部条件达到要求，还可应用三维GIS技术，提高系统的实用性。

3.2.3 风险评价设计

在设计风险评估时，应有效实施以下三个步骤，第一步是要对河流水环境中出现的各种污染物进行确定，常见污染物包括：基因毒物质、躯体毒物质等。第二步是要明确评价标准，使之能够筛选出有效数据。评价指标体系的构建是重点工作内容，只有对健康风险评价信息系统的可行性进行准确的分析判断，才能使健康风险预警功能真正发挥出来，此时对河流水环境存在的健康风险源展开的推测才能更加准确，风险源管理才能更加科学。在对评价指标进行设计的过程中，真实性、系统性、独立性等原则必须要真正落实到位。在对评价指标体系予以构建时，需明确定义污染物的实际类型，只有如此才能使评价指标体系的实效性得到保障。第三步是要对污染进行合理分组，通过模型推演来完成对健康风险的评价，目前经常使用的方法是指标权重确定法[3]。

4 河流水环境风险预测模型

4.1 水质预测模型

展开水质预测时，要充分利用非稳态一维、二维水质模型及水环境容量模型。从全球水质预测的现状来看，西方发达国家采用的水质模型包括SNSIM模型、SSM模型、SEM模型等，我国则以灰色理论模型、模糊理论模型、时间序列模型、动态系统元模型较为常见。在对预测模型进行选择时，除了要对过去研究所得结果予以关注外，同时要考虑河流水环境的实际情况。在对水环境进行预测评价时，尤其是在应用人工神经网络技术时，要重点关注如何充分发挥出前馈神经网络及因素神经网络的作用。

4.2 水环境健康风险预测及预警模型

一般来说，要根据实际需要选择水质预测模型，在此基础上将其与健康风险评价模型相结合，这样才能够建立起水环境健康风险综合预测模型。在确定模型后，要充分利用3S、多媒体等技术，确保预警信息的传递更为顺利，并实现对信息的有效管理[4]。

5 系统设计

5.1 设计河流监测点位

河流水环境监测断面是一项需要重点关注的内容，在对其进行设定前应当切实了解沿岸地区的相关情况，包括污染源所在地、人群集中区域、饮用水源地等内容，接下来就是要将自动监测设备设置到位，获得的相关数据要在第一时间传送到职能部门。

5.2 预警设计

预警设计是整体系统设计中的重要内容，当水体中污染物的实际含量超出既定标准时，要采用现场测试、信息采集等方式来获取数据，用户可以通过系统功能模块对数据进行分析，进而找出可行的污染防治措施。在正式展开预警设计前必须要完成参数采集工作，这里所说的采集内容包括污染物的类型、发生时段、发生地点、浓度、总量等。在完成数据采集工作后，就可以利用模型模拟工作，将污染物的影响范围、程度等予以明确。传统的污染治理是事故出现之后展开末端处理，而预警系统则是将河流水环境整体安全作为关注重点，这种方法可以直接获取相关环节的参数，并可实现对污染物扩散、迁移实际情况的清晰认识。由此可见，这一系统的主要目的在于形成集风险、预警、安全和监控为一体的现代化系统。在结构上，该系统由五大核心部分构成，分别为监测部分、评价与预测部分、污染应急处理部分、可视化输出部分与宣传教育部分。通过建立不同分析模型，对污染及其影响实施预测、模拟与预警，在造成污染或达到临界状态时，向相关人员发送实时信息的同时以图形网络等方式报警[5]。