楊敏慧,袁培炎,羅天烈,文櫟嘉,劉國
地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室, 國家環(huán)境保護水土污染協(xié)同控制與聯(lián)合修復(fù)重點實驗室,成都理工大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院
長江流域宜賓段主要存在6家工業(yè)園區(qū),環(huán)境污染源和風(fēng)險源多而復(fù)雜、生產(chǎn)密集、管控缺乏科學(xué)依據(jù)等原因,導(dǎo)致園區(qū)的環(huán)境風(fēng)險事故以及長期積累的環(huán)境風(fēng)險大大提高[1-2]。該區(qū)域位于長江流域的上游,長江流域水污染與經(jīng)濟增長呈負相關(guān)狀態(tài),上游生態(tài)治理有利于改善水污染現(xiàn)狀,促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展[3]。為了保證長江上游流域水環(huán)境質(zhì)量,需要開展沿江工業(yè)園區(qū)的環(huán)境風(fēng)險評估,降低風(fēng)險事故發(fā)生的概率,預(yù)防污染物質(zhì)泄漏對周邊居民的健康風(fēng)險與生態(tài)環(huán)境造成的危害[4]。
初期,環(huán)境風(fēng)險評估關(guān)注單一物體或者特定元素對人類健康的影響[5-6]。隨著研究的深入,由于發(fā)現(xiàn)環(huán)境風(fēng)險是具有特定結(jié)構(gòu)、功能的復(fù)雜系統(tǒng)[7],因此對其的研究逐漸發(fā)展到對工業(yè)污染和其他人為活動的評估,在評估時不僅要考慮污染事故本身的性質(zhì),還要關(guān)注研究區(qū)域的社會脆弱性、生態(tài)敏感性[8-10],依據(jù)不同類型的工業(yè)園區(qū)的特點確定需要重點評估的方向[11-13]。環(huán)境風(fēng)險源本身具有不確定性,研究人員在選擇時也有一定的主觀性,應(yīng)該進行有效的篩選分類[14]。風(fēng)險源中有害物質(zhì)發(fā)生泄漏導(dǎo)致事故發(fā)生時,應(yīng)充分考慮事故產(chǎn)生的伴生物質(zhì)和次生危險物質(zhì)[15]。目前,國內(nèi)外關(guān)于工業(yè)園區(qū)環(huán)境風(fēng)險評估方面的標準規(guī)范或?qū)t鮮見報道,常用的評估方法包括環(huán)境風(fēng)險源分級、環(huán)境風(fēng)險指數(shù)評價法、風(fēng)險場分析、問卷調(diào)查法以及層次分析法等。此外,前人采用地理軟件GIS進行了環(huán)境風(fēng)險評估[7]和提出了基于證據(jù)權(quán)重的區(qū)域尺度風(fēng)險源分級方法[16]。
現(xiàn)階段,工業(yè)園區(qū)的環(huán)境風(fēng)險評估多側(cè)重于關(guān)注區(qū)域工業(yè)園區(qū)的風(fēng)險狀況及風(fēng)險管理,缺少針對特定區(qū)域的環(huán)境風(fēng)險評估方法研究。長江工業(yè)園區(qū)的環(huán)境風(fēng)險受到內(nèi)外部眾多主控因子以及長江沿岸特殊地理環(huán)境的影響,采用層次分析法(AHP)的風(fēng)險評估可實現(xiàn)定量分析和定性分析的融合。突破傳統(tǒng)定量評估法中參數(shù)數(shù)值的局限性,AHP方法可結(jié)合專家的理性分析和客觀判斷,對主控因子賦予權(quán)重,再考慮長江工業(yè)園區(qū)周邊環(huán)境更為合理。以宜賓市6家工業(yè)園區(qū)為研究對象,計算了園區(qū)化學(xué)品源對應(yīng)臨界量的比值 (Q)和“三廢”(廢氣、廢水、廢渣)排放數(shù)據(jù);根據(jù)風(fēng)險識別結(jié)果,采用AHP法評估了6家工業(yè)園區(qū)的環(huán)境風(fēng)險,并基于評估結(jié)果提出了相應(yīng)的風(fēng)險管控措施建議。
以長江流域宜賓段6家沿江工業(yè)園區(qū)(圖1)為研究對象,根據(jù)宜賓市生態(tài)環(huán)境局提供的宜賓市長江干流四川段片區(qū)入河排污口資料,再分別對6家工業(yè)園區(qū)進行走訪調(diào)查,了解各工業(yè)園區(qū)內(nèi)部的主要產(chǎn)業(yè),存在的可能風(fēng)險源物質(zhì),并對風(fēng)險源進行定量收集。6家工業(yè)園區(qū)主要涉及化工和材料方面,存在較多的危險化學(xué)品,生產(chǎn)過程也極易產(chǎn)生“三廢”,工業(yè)園區(qū)還聚集了部分食品、白酒生產(chǎn)企業(yè),生產(chǎn)過程中排放的有機物含量較高。此外,還獲取了園區(qū)周邊環(huán)境敏感受體、涉及環(huán)境風(fēng)險物質(zhì)和數(shù)量,以及安全生產(chǎn)管理、現(xiàn)有的環(huán)境風(fēng)險管控與應(yīng)急措施、應(yīng)急資源等相關(guān)信息。
圖1 長江流域宜賓段6家工業(yè)園區(qū)位置及概況Fig.1 Overview of the six industrial parks in Yibin section of Yangtze River
AHP法是較為常用的多準則決策工具之一,廣泛應(yīng)用于企業(yè)和工業(yè)園區(qū)2個層面的環(huán)境風(fēng)險評估[17]。該方法首先把復(fù)雜問題分解為多個準則層和指標層,對每個層進行評分和計算,再分析排序結(jié)果給出意見。根據(jù)成對比較中每個標準的相對重要性分數(shù)間接確定標準權(quán)重,即使輸入不完整或不一致,也可以產(chǎn)生權(quán)重、總體分數(shù)和一致性度量[18]。
AHP方法建模常包含4個步驟[19]:1)建立層次結(jié)構(gòu)模型,目標層、準則層和指標層分別用a、b、c表示;2)進行成對比較,構(gòu)造各級判斷矩陣;3)對每個層次的標準進行排序,并檢查一致性;4)確定備選方案的總體優(yōu)先級,并檢查一致性。
首先,在確立AHP模型的指標時,需要滿足一定的原則[19]:1)滿足環(huán)境風(fēng)險評估中最重要的三大要素——風(fēng)險源、控制機制和受體[20];2)充分體現(xiàn)工業(yè)園區(qū)在環(huán)境風(fēng)險評估時的不確定性和復(fù)雜性等特征;3)結(jié)合宜賓市工業(yè)園區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀及特征。
其次,采用1~9的標度法[21]對指標重要程度賦值,同一層的每2個指標進行相對重要程度比較,確定各自權(quán)重,再建立各自的判斷矩陣(表1)。
表1 相對重要性取值Table 1 Relative importance value
構(gòu)建準則層b與其所對應(yīng)的指標層c的判斷矩陣 (表2)。
構(gòu)建目標層a與所有準則層b的判斷矩陣,判斷矩陣的一致性檢驗公式如下:
式中: λmax為判斷矩陣最大特征值;CI為判斷矩陣偏離的指標;CR為隨機一致性比。
當CR<0.1時,判斷矩陣的一致性是可以接受的,否則需要修改判斷矩陣以滿足一致性要求。最后,確定和備選方案的總體優(yōu)先級,并檢查一致性。層次分析法的結(jié)果輸出是一組分數(shù),代表每個指標的相對重要性,這有助于確定工業(yè)園區(qū)的優(yōu)先風(fēng)險。
宜賓沿江工業(yè)園區(qū)內(nèi)有較多企業(yè),企業(yè)中的風(fēng)險源因行業(yè)差別存在較大差異,除了對行業(yè)工藝設(shè)備等方面的評估,還應(yīng)該考慮污染源自身的擴散性和相互疊加的影響[22]。針對各工業(yè)園區(qū)的化學(xué)品儲存量,根據(jù)HJ 169—2018《建設(shè)項目環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)導(dǎo)則》[23],計算了所涉及的每種危險物質(zhì)在廠界內(nèi)的最大存儲量與其Q,結(jié)果如圖2所示。
圖2 6家工業(yè)園區(qū)的QFig.2 Q value of six industrial parks
每個工業(yè)園區(qū)因為自身產(chǎn)業(yè)的特點,都有自己的特征危險物質(zhì)。A園區(qū)主要產(chǎn)業(yè)為紡織、機械加工、化工、碳素制品等,含有少量的危險化學(xué)品;B園區(qū)主要由汽車配套產(chǎn)業(yè)、機械制造業(yè)等為主,產(chǎn)品基本不含有危險化學(xué)品;C園區(qū)以紡織業(yè)工廠為主,精深加工紡織消費品存在較多的化纖物質(zhì),如纖維素醚、羥乙基纖維素等;D園區(qū)主要是生產(chǎn)智能終端設(shè)備,產(chǎn)品含有少量危險化學(xué)品;E園區(qū)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)以化工、輕工產(chǎn)業(yè)和機械制造為主,化工企業(yè)的甲苯含量較高,還有一部分硝酸、硫酸、鹽酸等化學(xué)品;F園區(qū)主要產(chǎn)業(yè)為化工、竹類加工、酒類食品等,存在較多的危險化學(xué)品,存儲量也極高,氫氣含量極高,甲醛嚴重超標,接近其他工業(yè)園區(qū)Q的10倍,還存在甲基肼、二甲醚、液氯等,有著較高的危險化學(xué)品風(fēng)險。6家工業(yè)園區(qū)中,F(xiàn)園區(qū)的危險化學(xué)品存儲量最高,且為其他園區(qū)存儲量的10~100倍,具有極高的危險化學(xué)品風(fēng)險。
除了危險化學(xué)品,還對園區(qū)的“三廢”排放量進行了統(tǒng)計,結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出,A園區(qū)中紡織業(yè)產(chǎn)生較多的粉塵進入大氣環(huán)境中;園區(qū)的化工企業(yè)規(guī)模均較小,因此其廢水排放中只含少量的污染物;制造業(yè)產(chǎn)生了較多的固體廢物。B園區(qū)可能存在一些二氧化硫相關(guān)的生產(chǎn)過程,排放氣體中含有二氧化硫和氮氧化物;廢水排放量較少,但含有較高的COD和有機物;廠區(qū)內(nèi)的居民眾多,因此固體廢物以生活垃圾為主。C園區(qū)中由于紡織業(yè)的聚集,排放氣體中以二氧化硫和氮氧化物為主,且排放量均較大;廢水排放量極高,廢水中污染物含量較少;固體廢物基本為紡織廢物垃圾。D園區(qū)排放的廢氣中氮氧化物和一氧化碳含量較高,這可能是由于材料制備過程中產(chǎn)生了少量有毒有害氣體,其沒有被很好地吸收過濾;印刷業(yè)和紡織業(yè)導(dǎo)致廢水排放量較大,但污染物含量較少;固體廢物產(chǎn)生量較大,尤其以工業(yè)廢物為主。E園區(qū)排放廢氣中含有一部分的氮氧化物和粉塵,二氧化碳含量較高,符合該園區(qū)的甲苯儲存量較高的情況;廢水所含污染物較少;固體廢物排放量較高。F園區(qū)廢氣排放量最高;廢水排放量雖然較少,但是所含COD極高;工業(yè)廢物產(chǎn)生量相對較少,該園區(qū)的危險化學(xué)品的存量最高。總體而言,F(xiàn)園區(qū)“三廢”情況較差,廢氣排放總量最高,且廢水中的COD遠超其他園區(qū)。
圖3 工業(yè)園區(qū)“三廢”排放量(t/a)Fig.3 'Three Wastes' emissions in industrial parks
宜賓的6家工業(yè)園區(qū)臨江分布,化工企業(yè)占比較大。由于各工業(yè)園區(qū)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)不一樣,其風(fēng)險物質(zhì)種類及數(shù)量存在差異。工業(yè)園區(qū)風(fēng)險的表征主要包括化學(xué)品、大氣、水、危險廢物等環(huán)境風(fēng)險源,考慮園區(qū)現(xiàn)在所實行的風(fēng)險管控機制,再結(jié)合園區(qū)內(nèi)和園區(qū)外5 km以內(nèi)環(huán)境敏感受體的分布情況,構(gòu)建AHP模型。設(shè)置符合HJ 941—2018《企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險評估指南》[24]的打分原則,根據(jù)專家對不同層級指標的打分結(jié)果,可以獲得各園區(qū)的環(huán)境風(fēng)險值。
2.3.1 AHP模型評價體系構(gòu)建
目標層的確立:針對的區(qū)域是長江流域流經(jīng)的宜賓市,核心問題是工業(yè)園區(qū)環(huán)境風(fēng)險評估,目標層是長江宜賓段沿江工業(yè)園區(qū)環(huán)境風(fēng)險綜合值。
準則層的確立:為了準確計算環(huán)境各因素的風(fēng)險評估值,考慮風(fēng)險源、受體以及風(fēng)險管控機制三大因素的作用[10]。
指標層的確立:根據(jù)定量法中的風(fēng)險源篩選過程和AHP法的特點,從中選取環(huán)境風(fēng)險源、風(fēng)險管控機制、環(huán)境風(fēng)險受體3類指標。環(huán)境風(fēng)險源包括行業(yè)類型、園區(qū)企業(yè)生產(chǎn)工藝、園區(qū)內(nèi)危險物品、危險物排放情況4項指標[8];風(fēng)險管控機制包括環(huán)境管理體系、環(huán)境風(fēng)險管理體系、環(huán)境應(yīng)急預(yù)案處置、環(huán)境監(jiān)控情況4項指標;環(huán)境風(fēng)險受體包括保護區(qū)類型、受納水體環(huán)境、受納大氣環(huán)境、生態(tài)脆弱性、人口密度5項指標。
通過對長江宜賓段工業(yè)園區(qū)收集資料的分析以及指標的選取結(jié)果,建立了AHP模型評價體系(圖4)。
圖4 環(huán)境風(fēng)險評價指標體系Fig.4 Hierarchical structure of environmental risk assessment index system
依據(jù)專家調(diào)查問卷結(jié)果[8,25-26],不同層級指標重要性對比矩陣見表3。
表3 各級指標權(quán)重Table 3 Index weight values at all levels
從表3可以看出,準則層指標權(quán)重為風(fēng)險管控機制(0.506)>環(huán)境風(fēng)險源(0.333)>環(huán)境風(fēng)險受體(0.161)。風(fēng)險管控機制權(quán)重遠高于環(huán)境風(fēng)險源和環(huán)境風(fēng)險受體,在對工業(yè)園區(qū)進行風(fēng)險防范時,應(yīng)該更加重視風(fēng)險管控機制的制定,而且必須切實實施這些機制措施。
從二級指標的權(quán)重來看,環(huán)境應(yīng)急預(yù)案處置排名第一,說明風(fēng)險預(yù)防監(jiān)管比環(huán)境風(fēng)險事故應(yīng)對更加重要,環(huán)境風(fēng)險預(yù)防的重要措施包括工業(yè)園區(qū)層面的環(huán)境監(jiān)管。人口密度權(quán)重位列最末,工業(yè)園區(qū)促進了經(jīng)濟的快速發(fā)展,在這種情況下,容易輕視園區(qū)污染物對人體健康造成的影響。生態(tài)脆弱性和保護區(qū)類型權(quán)重相對也較低,說明該區(qū)域的生態(tài)保護意識還不是很明朗,相關(guān)部門在工業(yè)園區(qū)環(huán)境風(fēng)險評價時需強化。
2.3.2 AHP指標體系評分標準
根據(jù)工業(yè)園區(qū)各級評價指標的計算結(jié)果,依據(jù)HJ 941—2018《企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險評估指南》[24],對各指標的評分等比例換算成總分均為50分,打分原則如表4所示。
表4 工業(yè)園區(qū)風(fēng)險評估指標評分標準Table 4 Scoring standards of the industrial park risk assessment index
利用下式將各指標權(quán)重與評分進行加權(quán)計算:
式中:H為各園區(qū)環(huán)境風(fēng)險綜合值;Wi為各項指標權(quán)重;hi為各指標打分。結(jié)合HJ 941—2018《企業(yè)突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險評估指南》[24]的評估準則,將H分為0~5、5~45和45~50 3個區(qū)段,分別對應(yīng)一般環(huán)境風(fēng)險、中等環(huán)境風(fēng)險和重大環(huán)境風(fēng)險[19,27]。
2.3.3 環(huán)境風(fēng)險評估結(jié)果
沿江6家工業(yè)園區(qū)環(huán)境風(fēng)險如表5所示。從表5可以看出,6家工業(yè)園區(qū)準則層權(quán)重總占比為環(huán)境風(fēng)險源(69.939) >環(huán)境風(fēng)險受體(38.076) >風(fēng)險管控機制(33.420),各園區(qū)環(huán)境總風(fēng)險值為B園區(qū)(19.147) 表5 6家工業(yè)園區(qū)環(huán)境風(fēng)險值Table 5 Environmental risk value of six industrial parks 從圖5可以看出,A園區(qū)主要以環(huán)境風(fēng)險受體貢獻為主,占園區(qū)風(fēng)險綜合值的36.34%;B園區(qū)主要以環(huán)境風(fēng)險受體貢獻為主,占園區(qū)風(fēng)險綜合值的40.97%;C園區(qū)主要以環(huán)境風(fēng)險源貢獻為主,占園區(qū)風(fēng)險綜合值的70.37%;D園區(qū)主要以環(huán)境風(fēng)險受體貢獻為主,占園區(qū)風(fēng)險綜合值的41.33%;E園區(qū)主要以環(huán)境風(fēng)險源貢獻為主,占園區(qū)風(fēng)險綜合值的53.16%;F園區(qū)主要以環(huán)境風(fēng)險源貢獻為主,占園區(qū)風(fēng)險綜合值的64.40%。 圖5 6家工業(yè)園區(qū)準則層分值貢獻占比Fig.5 Proportion of criteria layers scores of six industrial parks 將6家工業(yè)園區(qū)的風(fēng)險指標進行匯總,環(huán)境風(fēng)險源貢獻占比最高,為49.79%,環(huán)境風(fēng)險受體貢獻占比為27.11%,風(fēng)險管控機制貢獻占比為23.10%。環(huán)境風(fēng)險源帶來的環(huán)境風(fēng)險,主要是由于煤化工企業(yè)、機械制造、能源企業(yè)等企業(yè)聚集,雖然大多數(shù)工業(yè)園區(qū)已經(jīng)建立了污水處理設(shè)施,但是由于排放管理缺少有效的管控,也會出現(xiàn)超標排放。因此,園區(qū)應(yīng)該開展清潔生產(chǎn)審核,試行重大風(fēng)險源的嚴格防范,加強危險化學(xué)品儲存和危險廢物排放的管理控制。 風(fēng)險管控機制貢獻占比較小,表明工業(yè)園區(qū)在環(huán)境風(fēng)險的防范方面有一定的應(yīng)對措施,但由于園區(qū)內(nèi)的組成較為復(fù)雜,管理體系尚未落實到每一個相關(guān)企業(yè),管理部門職責(zé)不夠清晰,實時監(jiān)控設(shè)施也較匱乏[28]。因此,園區(qū)需要加強制度管理,提升實時監(jiān)控污染的能力。環(huán)境風(fēng)險受體方面,該區(qū)域位于長江流域上游,周邊的生活區(qū)比較密集,長江經(jīng)濟帶在帶動沿江區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的同時,也對沿江的環(huán)境造成威脅,應(yīng)該在保證長江水體以及周邊環(huán)境生態(tài)健康的前提下,提速經(jīng)濟帶發(fā)展。 針對長江宜賓段沿江工業(yè)園區(qū)的風(fēng)險計算結(jié)果,提出以下風(fēng)險管控措施建議。 (1)源頭控制。改進生產(chǎn)工藝,為企業(yè)降低成本和能耗,使企業(yè)生產(chǎn)效率得到提高。此外,需要推動化工企業(yè)開展以提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能減耗、環(huán)境保護、安全生產(chǎn)以及資源化利用等為重點的技術(shù)改造和工藝升級,引導(dǎo)企業(yè)采用新技術(shù)實現(xiàn)清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排,采用優(yōu)化控制技術(shù),促進生產(chǎn)安全和穩(wěn)定,提高勞動生產(chǎn)率,推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級。 (2)過程管理。6家工業(yè)園區(qū)需要對污染源進入環(huán)境的過程進行管理,這需要生態(tài)環(huán)境部門的監(jiān)督,也需要園區(qū)內(nèi)各企業(yè)提高環(huán)境風(fēng)險管控能力。監(jiān)管部門建立聯(lián)合執(zhí)法監(jiān)管機制,強化環(huán)境執(zhí)法監(jiān)督,完善區(qū)域環(huán)境風(fēng)險預(yù)警制度,通過區(qū)域監(jiān)測監(jiān)控,利用物聯(lián)網(wǎng)、GIS等先進技術(shù),針對工業(yè)園區(qū)點、線、面排放源的監(jiān)控,構(gòu)建園區(qū)全方位的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控與安全預(yù)警系統(tǒng),提高特征污染物實時監(jiān)控和區(qū)域風(fēng)險防范能力。 (3)受體保護。6家工業(yè)園區(qū)沿長江而建,是長江經(jīng)濟帶的典型的工業(yè)園區(qū)例子,此類工業(yè)園區(qū)應(yīng)減少環(huán)境污染事故的發(fā)生或降低污染事故的影響范圍,盡可能減少對長江水環(huán)境質(zhì)量的負面影響,從而保證長江的水生生態(tài)系統(tǒng)的安全。宜賓工業(yè)園區(qū)周邊的居民區(qū)較多,人員密度較大,通過對工業(yè)園區(qū)進行風(fēng)險評估,提出相應(yīng)的管控措施,減少環(huán)境污染事故發(fā)生的概率,保障居民生活的環(huán)境質(zhì)量安全,促進人民生活幸福感的提升。 (1)采用AHP法進行風(fēng)險評估,從中選取環(huán)境風(fēng)險源、風(fēng)險管控機制、環(huán)境風(fēng)險受體3類指標,其中環(huán)境風(fēng)險源包括行業(yè)類型、園區(qū)企業(yè)生產(chǎn)工藝、園區(qū)內(nèi)危險物品、危險廢物排放情況4項指標;風(fēng)險管控機制包括環(huán)境管理體系、環(huán)境風(fēng)險管理體系、環(huán)境應(yīng)急預(yù)案處置、環(huán)境監(jiān)控情況4項指標;環(huán)境風(fēng)險受體包括保護區(qū)類型、受納水體環(huán)境、受納大氣環(huán)境、生態(tài)脆弱性、人口密度5項指標。 (2)所構(gòu)建的AHP模型評價體系中,通過打分得到風(fēng)險管控機制、環(huán)境風(fēng)險源和環(huán)境風(fēng)險受體的權(quán)重分別為0.505 7,0.332 8和0.161 6。該區(qū)域風(fēng)險評估結(jié)果中,風(fēng)險綜合值表現(xiàn)為環(huán)境風(fēng)險源(69.939)>環(huán)境風(fēng)險受體(38.076)>風(fēng)險管控機制(33.420);各園區(qū)環(huán)境風(fēng)險綜合值表現(xiàn)為B園區(qū)(19.147) (3)針對宜賓沿江區(qū)域的環(huán)境風(fēng)險特征,受益于其帶來的經(jīng)濟發(fā)展的同時,也應(yīng)注意生產(chǎn)安全,在長江上游水域的特殊環(huán)境背景下,嚴格執(zhí)行國家及當?shù)卣I(yè)園區(qū)相關(guān)管控條例,控制源頭,管控過程,保護受體。2.4 風(fēng)險管控措施建議
3 結(jié)論