邢永健,王 旭,杜 航 (沈陽(yáng)航空航天大學(xué)安全工程學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110136)

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集對(duì)分析在區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究

邢永健,王 旭*,杜 航 (沈陽(yáng)航空航天大學(xué)安全工程學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110136)

摘要：應(yīng)用集對(duì)分析法對(duì)事故狀態(tài)下有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分布建立數(shù)學(xué)模型,通過(guò)南京化工園區(qū)的實(shí)例分析,把評(píng)價(jià)區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)劃分為5個(gè)等級(jí),并對(duì)差異不確定系數(shù)i取值進(jìn)行討論,以反映不同狀態(tài)下的大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分布水平.研究結(jié)果顯示,i1=0.5,i2=-0.5取值方法簡(jiǎn)便,且此時(shí)的區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)相對(duì)符合實(shí)際,可為優(yōu)化土地利用規(guī)劃和完善環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控措施提供依據(jù).

關(guān)鍵詞：集對(duì)分析法；區(qū)域大氣風(fēng)險(xiǎn)；風(fēng)險(xiǎn)疊加；差異不確定系數(shù)i

* 責(zé)任作者, 教授, wangx1960@126.com

近年來(lái),隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的快速推進(jìn),人口、基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)企業(yè)的高度集中以及產(chǎn)城融合的發(fā)展所帶來(lái)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題日益突出,工業(yè)企業(yè)突發(fā)性事故(火災(zāi)、爆炸和泄露等)頻發(fā),釋放的有毒有害物質(zhì)通過(guò)大氣傳播,對(duì)人身健康、自然生態(tài)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)嚴(yán)重威脅.

合理的風(fēng)險(xiǎn)防控措施,如優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局[1-3]、風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管理[3-7]等,可有效降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),而大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是其決策的基礎(chǔ)依據(jù).Roy等[8]研究應(yīng)用事故樹(shù)分析法計(jì)算四氯化鈦泄漏事故發(fā)生概率,并釆用情景分析法進(jìn)行事故后果的評(píng)價(jià);通過(guò)對(duì)不同有毒化學(xué)物質(zhì)的泄漏擴(kuò)散進(jìn)行模擬,Bubbico等[9]指出化學(xué)物質(zhì)的沸點(diǎn)是影響擴(kuò)散距離的主要因素;Buckley等[10]對(duì)某次氯泄漏事故進(jìn)行模擬,研究了氯氣在大氣中的傳輸和沉積過(guò)程;為解決氣體泄漏事故中存在的不確定性問(wèn)題,孫燕君等[11]研究采用蒙特卡洛分析法對(duì)氯氣泄漏事故中的變量進(jìn)行分析,并通過(guò)仿真模擬,得到模擬結(jié)果及其概率分布;李躍宇等[7]考慮可信最嚴(yán)重事故場(chǎng)景下,環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源在現(xiàn)有風(fēng)險(xiǎn)管理水平和當(dāng)?shù)乜深A(yù)期氣象條件下的事故影響概率和健康危害,以獲得健康風(fēng)險(xiǎn)并劃分風(fēng)險(xiǎn)源等級(jí);劉毅等[12]綜合運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別技術(shù)、CALPUFF大氣擴(kuò)散模型、空間分析方法,構(gòu)建了石化園區(qū)規(guī)劃層面大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)模擬方法.

總之,多數(shù)大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的基本思路是,采用CALPUFF、SLAB等模型對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源在最不利或各種氣象條件下發(fā)生的最大可信事故的后果進(jìn)行模擬分析,計(jì)算出事故狀態(tài)下有毒有害氣體的濃度分布,并按各污染物的風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn),確定出污染物相應(yīng)的影響范圍,進(jìn)一步確定該范圍內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)受體情況,并采用風(fēng)險(xiǎn)防控措施.但在大尺度空間,以上研究未能有效描述多風(fēng)險(xiǎn)源釋放產(chǎn)生多重壓力的風(fēng)險(xiǎn)疊加.信息擴(kuò)散法[13-14]為風(fēng)險(xiǎn)疊加提供了思路,但在解決區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中因多風(fēng)險(xiǎn)源、多途徑和多風(fēng)險(xiǎn)受體所帶來(lái)的空間信息不足和不確定問(wèn)題依然困難.因此,本文應(yīng)用集對(duì)分析法,并結(jié)合信息擴(kuò)散法的思想來(lái)探討區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法.該方法把空間信息的不確定性轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題進(jìn)行定量計(jì)算,通過(guò)對(duì)差異不確定系數(shù)取值進(jìn)行討論,可反映不同風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)下的空間信息,在一定程度上消除了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的主觀性和片面性,為優(yōu)化土地利用規(guī)劃和完善環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控措施提供更為科學(xué)的基礎(chǔ)依據(jù).

1 集對(duì)分析

1.1 基本原理

集對(duì)分析(Set Pair Analysis)(又稱聯(lián)系數(shù)學(xué))是從系統(tǒng)的角度去認(rèn)識(shí)確定性和不確定性的關(guān)系,并認(rèn)為研究對(duì)象是一個(gè)確定不確定的系統(tǒng).它可以統(tǒng)一描述和處理隨機(jī)性、模糊性、不完整性等不確定性因素引起的確定不確定系統(tǒng)[15].假設(shè)給定集合A和B,組成集對(duì)H=(A,B),其聯(lián)系度可通過(guò)式(1)進(jìn)行數(shù)學(xué)表達(dá).

式中:μ為聯(lián)系度,值域?yàn)閇-1,1];a、b、c分別為同一度、差異度、對(duì)立度,且a+b+c=1;i為差異標(biāo)記符號(hào)或相應(yīng)系數(shù),取值區(qū)間為[-1,1];j為對(duì)立標(biāo)記符號(hào)或相應(yīng)系數(shù),且j≡-1.

1.2 模型構(gòu)建

用集對(duì)分析進(jìn)行不確定性分析需要客觀承認(rèn)不確定性,不確定性與確定性作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析和處理[15].有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分布存在確定與不確定的因素,如有毒有害氣體傳播的載體大氣是確定的,但大氣在事故發(fā)生時(shí)如何流動(dòng)是不確定的.而且確定與不確定的演變是一個(gè)連續(xù)的、動(dòng)態(tài)的過(guò)程,由于時(shí)空的變化,大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分布在不斷改變,也是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程.

對(duì)有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分布可按梯形模糊關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算[13-14],同時(shí),薛鵬麗等[16]依據(jù)高斯模型構(gòu)建的大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)指數(shù)旨在從污染氣象條件角度反映大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)的空間差異,從環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)角度反映區(qū)域突發(fā)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的相對(duì)特征.這為構(gòu)建基于集對(duì)分析的大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分布計(jì)算模型提供了依據(jù).將集對(duì)分析用于區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),就是將區(qū)域某單元與風(fēng)險(xiǎn)源所在單元的距離集合A和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集合B一起構(gòu)成一個(gè)集對(duì)H.通過(guò)集合A中每項(xiàng)數(shù)值與集合B中的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)范圍進(jìn)行比較,集對(duì)H的聯(lián)系度可通過(guò)式(2)表示.再通過(guò)一系列轉(zhuǎn)化(見(jiàn)2.2 節(jié)),以評(píng)價(jià)區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)水平的高低.

式中:μ為聯(lián)系度;l為計(jì)算點(diǎn)與風(fēng)險(xiǎn)源點(diǎn)的距離;i、j分別為差異系數(shù)、對(duì)立系數(shù);s1、s2、s3、s4為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),區(qū)間(0,s1]、(s1,s2]、(s2,s3]、(s3,s4]、(s4,+∞)分別為高度、中度、中低度、低度、無(wú)影響區(qū)(在考慮風(fēng)險(xiǎn)因子實(shí)際濃度時(shí),s可根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)源釋放的風(fēng)險(xiǎn)因子物化性質(zhì)作出調(diào)整).

2 案例分析

南京化工園區(qū)位于長(zhǎng)江北岸,是國(guó)家級(jí)南京江北新區(qū)的重要組成部分,目前規(guī)劃面積45km2,實(shí)際開(kāi)發(fā)面積29.2km2.園區(qū)以石油化工和合成材料、精細(xì)化工等石油深加工企業(yè)為主,且園區(qū)內(nèi)及外圍分布若干居民區(qū)、生態(tài)保護(hù)區(qū)等環(huán)境保護(hù)目標(biāo)敏感區(qū)域,一旦發(fā)生突發(fā)性環(huán)境事故,極易造成重大環(huán)境損害.

區(qū)域網(wǎng)格化是解決大尺度空間信息多樣性和復(fù)雜性的有效手段.把南京化工園區(qū)及周邊的二維空間用500m等步長(zhǎng)劃分為相同大小的正方形區(qū)域單元,然后用一個(gè)62行65列的矩陣來(lái)表示該二維空間,用正方形中心點(diǎn)的信息量來(lái)代表單元,此時(shí)矩陣內(nèi)各單元的值為0.

2.1 風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別

表1　南京化工園區(qū)部分企業(yè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源信息Table 1 Environmental risk sources information of partial enterprises in Nanjing Chemical Industry Park

因研究區(qū)域范圍較大,所以把一家企業(yè)作為一個(gè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源單元處理,并確定其在矩陣中的位置.在一般大氣條件下為氣態(tài)的有毒有害物質(zhì)是風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別的重點(diǎn),但液體、固態(tài)的危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì),在發(fā)生火災(zāi)、爆炸、泄漏等事件時(shí)極易引發(fā)次生、衍生大氣污染事故,也需重點(diǎn)識(shí)別.不同的風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)有不同的理化性質(zhì),對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體的作用機(jī)制和損害程度也不同,這是風(fēng)險(xiǎn)疊加的難點(diǎn).應(yīng)用歸一化的思想,把不同物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)量度同一化,由式(3)得到區(qū)域內(nèi)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源指數(shù)Q.

式中:qi為每種危險(xiǎn)化學(xué)品實(shí)際存在量,t;Qi為與各危險(xiǎn)化學(xué)品相對(duì)應(yīng)的臨界量,t.

根據(jù)系統(tǒng)安全優(yōu)先次序,篩選出風(fēng)險(xiǎn)源指數(shù)最大的前25家企業(yè)作為評(píng)價(jià)對(duì)象.因篇幅有限, 表1是其中6家企業(yè)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源信息.

2.2 風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算

為使聯(lián)系度μ具有物理意義,同時(shí)基于文獻(xiàn)[16]中式(4)構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型的思想,可通過(guò)式(4)表達(dá)計(jì)算點(diǎn)單一風(fēng)險(xiǎn)因子的暴露水平.

原國(guó)家環(huán)?？偩职l(fā)布的《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》(HJ/T 169-2004)[17]規(guī)定大氣環(huán)境影響一級(jí)評(píng)價(jià)范圍距離源點(diǎn)不低于5km,二級(jí)評(píng)價(jià)范圍距離源點(diǎn)不低于3km,在其后續(xù)修訂征求意見(jiàn)稿中規(guī)定三級(jí)評(píng)價(jià)距建設(shè)項(xiàng)目邊界不低于1km.基于此,式(2)中評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)s1、s2、s3分別取1000、3000、5000m,考慮到超過(guò)5km后,有毒有害氣體仍會(huì)對(duì)人身健康和生態(tài)環(huán)境造成影響,故s4取10000m.2.1節(jié)求得的各環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源指數(shù)Q為歸一化后無(wú)綱量值,故對(duì)于不同風(fēng)險(xiǎn)源,評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)s不用調(diào)整.

風(fēng)險(xiǎn)值如何計(jì)算更具科學(xué)性,目前還沒(méi)有定論.《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》(HJ/T 169-2004)[17]給出了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)值為事故發(fā)生概率與事故造成的環(huán)境(或健康)后果的乘積的計(jì)算方法.類似的,區(qū)域某風(fēng)險(xiǎn)源釋放的風(fēng)險(xiǎn)因子擴(kuò)散到某單元的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)可表示為:

式中:Qx,y為計(jì)算點(diǎn)單一風(fēng)險(xiǎn)因子釋放的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù);P1為風(fēng)險(xiǎn)因子釋放概率,可通過(guò)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到,取10-5/a;P2為風(fēng)險(xiǎn)因子轉(zhuǎn)運(yùn)到計(jì)算點(diǎn)的概率,等于區(qū)域年平均風(fēng)頻,見(jiàn)表2;Cx,y為計(jì)算點(diǎn)單一風(fēng)險(xiǎn)因子的暴露水平.

表2　南京化工園區(qū)近20年年均風(fēng)頻統(tǒng)計(jì)表Table 2 The average of annual wind frequency in Nanjing Chemical Industry Park in past 20 years

由式(3)(4)(5)計(jì)算區(qū)域各單元大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),然后對(duì)各單元若干風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行求和疊加.最后由式(6)得小數(shù)形式的風(fēng)險(xiǎn)值,并通過(guò)去余取整的方法對(duì)大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級(jí),分級(jí)依據(jù)見(jiàn)表3.

表3　區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)水平劃分Table 3 Classification of levels of regional atmospheric environmental risks

2.3 對(duì)i取值的討論

a、b、c是宏觀層次上確定不確定性的表征,而差異系數(shù)i是對(duì)微觀層次上的不確定性的表征.不確定性的本質(zhì)是不確定,因此,i的值很難確定,而且具有多值性,需要根據(jù)不同的情況作不同的分析[18].風(fēng)險(xiǎn)源(企業(yè))的風(fēng)險(xiǎn)管理水平、空間的氣象條件(風(fēng)速、風(fēng)向、大氣穩(wěn)定度)和地形等因素影響大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)水平,那么這些因素在微觀層次可通過(guò)集對(duì)分析數(shù)學(xué)化,即i是這些因素的數(shù)學(xué)表達(dá).i在-1和1之間變化,體現(xiàn)了確定性與不確定性之間的相互轉(zhuǎn)化,i取-1與1,都是確定性的,隨著i趨近0,不確定性明顯增加[19].當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)源(企業(yè))的風(fēng)險(xiǎn)管理水平降低、空間的氣象條件和地形有利于有毒有害氣體傳播,那么i值將向1靠近;隨著風(fēng)險(xiǎn)源(企業(yè))的風(fēng)險(xiǎn)管理水平、空間的氣象條件和地形有利于有毒有害氣體傳播向不利于面變化,i值將經(jīng)過(guò)0,直至趨近于-1.

i的取值方法有順勢(shì)取值法、逆勢(shì)取值法、計(jì)算取值法、隨機(jī)取值法、特殊值法[15].在此,對(duì)i采用特殊取值,通過(guò)討論i取值可了解區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)程度.

當(dāng)i1=i2=1時(shí),差異度轉(zhuǎn)化為同一度,表達(dá)的現(xiàn)實(shí)意義是距風(fēng)險(xiǎn)源近的區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)與源單元的風(fēng)險(xiǎn)具有一致性,區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分布見(jiàn)圖1(a).此時(shí),評(píng)價(jià)區(qū)域一半以上處于極高和高風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài),占評(píng)價(jià)區(qū)域的51.99％,其中極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占評(píng)價(jià)區(qū)域的20.74％.對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域在風(fēng)險(xiǎn)管理水平和氣象條件不同的情況下,有可能轉(zhuǎn)變?yōu)闃O高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域,也有可能轉(zhuǎn)變?yōu)橹酗L(fēng)險(xiǎn)區(qū)域.應(yīng)對(duì)處于極高和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受體進(jìn)行識(shí)別、管理,合理布局產(chǎn)業(yè)區(qū)、居民區(qū)等功能區(qū),從根本上改善區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)水平.

當(dāng)i1=i2=-1時(shí),差異度轉(zhuǎn)化為對(duì)立度,大氣環(huán)境極高和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域明顯減少[圖1(b)],占評(píng)價(jià)區(qū)域的7.99％.這表明氣象條件不利于有毒有害氣體的傳播、區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)管理處于最優(yōu)水平、大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)處于最低狀態(tài).若區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)管理水平下降,尤其是各企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)管理水平下降,區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)上升.因此,應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管理,保持區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)處于最低狀態(tài).

以上取值均屬于極端情況,為得到比較實(shí)際的區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài),通常采用中間值,取i1=0.5,i2=-0.5,得到的區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分布見(jiàn)圖1(c).與圖1(a)相比,極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域明顯減少,只占評(píng)價(jià)區(qū)域的6.15％.這表明,通過(guò)提高區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理水平,可有效降低區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)水平.與圖1(c)相比,得到的信息是區(qū)域大氣風(fēng)險(xiǎn)形勢(shì)不容樂(lè)觀.但如果考慮效益問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)i1=i2=-1時(shí)的低風(fēng)險(xiǎn)水平成本很高,是不可接受的.因此,i1=0.5,i2=-0.5時(shí)的區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)相對(duì)符合實(shí)際.

圖1　區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)Fig.1 Regional atmospheric environmental risk　當(dāng)l≤s1時(shí),i1=i2=1;當(dāng)l>s4時(shí),i1=i2=-1;當(dāng)s1

文獻(xiàn)[19]給出了與灰色聚類分析中白化函數(shù)的確定方法基本相同的i值確定方法.屬于某級(jí)別,判為同一,是確定性的,i=1;遠(yuǎn)離該級(jí)別,判為對(duì)立,也認(rèn)為其是確定性的,i=-1;在級(jí)別區(qū)間附近,較難判斷,故認(rèn)為其存在差異性,在對(duì)立與同一之間轉(zhuǎn)化,越接近某級(jí)別,i值越接近1,越接近相隔的評(píng)價(jià)級(jí)別,i值越接近-1[19].基于此,并參考特殊值法(i取0.5,0或-0.5),當(dāng)l≤s1時(shí),i1=i2=1; 當(dāng)l>s4時(shí),i1=i2=-1;當(dāng)s1

2.4 結(jié)果分析

圖1(c)中,大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)極高區(qū)域分布在風(fēng)險(xiǎn)源周圍,且向主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向偏移趨勢(shì)明顯.統(tǒng)計(jì)得評(píng)價(jià)區(qū)域各行政區(qū)所涉及的大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)值,繼而計(jì)算各行政區(qū)大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)均值(四舍五入),見(jiàn)表3.極高、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域可能出現(xiàn)有毒有害氣體造成的災(zāi)難性后果(人員死亡),或者危害公眾的身體健康.所以相關(guān)行政區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)極高區(qū)域嚴(yán)禁存在居民區(qū),并預(yù)先做好企業(yè)員工的應(yīng)急疏散措施,同時(shí)制定本行政區(qū)的突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急預(yù)案.政府部門可依據(jù)圖1(c)和表3進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管理,優(yōu)化土地利用規(guī)劃,完善環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控措施.

表3　南京化工園區(qū)及周邊行政區(qū)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)值Table3 Environmental risk values for districts of Nanjing Chemical Industry Park and the surrounding

3 討論

多風(fēng)險(xiǎn)源、多途徑和多風(fēng)險(xiǎn)受體所帶來(lái)的空間信息不足和不確定性是區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的難點(diǎn),不確定性主要體現(xiàn)在風(fēng)險(xiǎn)源釋放風(fēng)險(xiǎn)因子的時(shí)間、分布不確定等方面.

1)在這里,時(shí)間的不確定性應(yīng)用概率表示.由于缺乏信息來(lái)源,25個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源釋放風(fēng)險(xiǎn)因子的概率都為10-5/a,而風(fēng)險(xiǎn)源釋放風(fēng)險(xiǎn)因子的時(shí)間與企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理有較大關(guān)聯(lián),因此,需要合理評(píng)估各企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)管理水平以確定其風(fēng)險(xiǎn)源釋放風(fēng)險(xiǎn)因子的概率.

2)分布的不確定性通過(guò)調(diào)節(jié)i的取值進(jìn)行處理(如2.3節(jié)所述),并聯(lián)合區(qū)域年平均風(fēng)頻表示.本文是對(duì)25個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源統(tǒng)一進(jìn)行i的取值,而且取值粗糙,為得到更加精確的結(jié)果,在今后的研究中需探討不同風(fēng)險(xiǎn)源i取值的問(wèn)題.

3)本文分析了風(fēng)險(xiǎn)源(企業(yè))的風(fēng)險(xiǎn)管理水平、空間的氣象條件和地形等因素影響i大小、正負(fù)變動(dòng)的趨勢(shì),但如何將這種趨勢(shì)定量化還需深入研究.

4)在通過(guò)集對(duì)分析將大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)于空間分布的描述過(guò)程中,評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)s在宏觀層次影響著分布的不確定性.本文求得的各環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源指數(shù)Q為歸一化后無(wú)綱量值,故對(duì)于不同風(fēng)險(xiǎn)源,s未予調(diào)整,這使得風(fēng)險(xiǎn)疊加結(jié)果存在偏差.在考慮風(fēng)險(xiǎn)因子實(shí)際濃度時(shí),s可根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)源釋放的風(fēng)險(xiǎn)因子物化性質(zhì)作出調(diào)整.

5)需要說(shuō)明的是,i的取值影響到b是傾向于同一性還是對(duì)立性,始于風(fēng)險(xiǎn)源的大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)怎樣分布與i值有關(guān).也就是說(shuō),i的取值可影響風(fēng)險(xiǎn)源釋放風(fēng)險(xiǎn)因子的時(shí)間、分布等不確定性的處理.i取何值、其取值方法的科學(xué)性是今后研究的方向.

4 結(jié)論

4.1 應(yīng)用集對(duì)分析理論,對(duì)事故狀態(tài)下有毒有害氣體環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分布建立數(shù)學(xué)模型,能有效解決空間信息不足、不確定的問(wèn)題,將不確定性轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題進(jìn)行定量計(jì)算,計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單,獲取數(shù)據(jù)方便.

4.2 對(duì)差異系數(shù)i取值的討論,系統(tǒng)的描述所論集對(duì)的同一性、差異性和對(duì)立性聯(lián)系,反映了不同風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)下的空間信息,便于多方面對(duì)比討論,在一定程度上消除了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的主觀性和片面性.

4.3 通過(guò)對(duì)南京化工園區(qū)的實(shí)例分析,當(dāng)i1=0.5,i2=-0.5時(shí),得到區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)與園區(qū)現(xiàn)狀有較好的一致性,可為優(yōu)化土地利用規(guī)劃和完善環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控措施提供基礎(chǔ)依據(jù).

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Set pair analysis for regional atmospheric environmental risk assessment.

XING Yong-jian, WANG Xu*, DU Hang (School of Safety Engineering, Shenyang Aerospace University, Shenyang 110136, China). China Environmental Science, 2016,36(2)：634～640

Abstract：Because multiple sources release multiple stressors and these stressors affect multiple habitats and endpoints, the spatial information of interaction is limited and uncertain. Set pair analysis (SPA) can effectively describe and deal with the environmental risk systems with limited and uncertain spatial information and model the distribution of environmental risk of poisonous gases after accidents. In this paper, the regional atmospheric environmental risk of Nanjing Chemical Industry Park was analysed by SPA model. In order to describe the distribution of atmospheric environmental risks in different conditions, this paper classified the risks into 5 levels and discussed the value of variation uncertainty coefficient. Under i1=0.5, i2=-0.5, the analysis is not complex and the level of regional atmospheric environment risks is close to the actual situation. The analysis result under these variation uncertainty coefficient can guide the optimization of land use planning and improvement of environmental risk control measures.

Key words：set pair analysis；regional atmospheric risk；risk superposition；variation uncertainty coefficient i

作者簡(jiǎn)介：邢永健(1989-),男,江蘇徐州人,沈陽(yáng)航空航天大學(xué)安全工程學(xué)院碩士研究生,主要從事系統(tǒng)安全理論與應(yīng)用、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理研究.

收稿日期：2015-07-27

中圖分類號(hào)：X820.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-6923(2016)02-0634-07