第2章　饮用水水源环境风险评价技术方法

2.1　污染源风险评价技术方法

2.1.1　概述

给饮用水水源带来环境风险的污染源通常称之为风险源,污染源风险有时候也称之为外源风险。在《集中式地表饮用水水源地环境应急管理工作指南(试行)》(环办〔2011〕93号)中将风险源定义为“包括固定源、流动源、面源。固定源是指排放有毒有害物质造成或可能造成水源水质恶化的一切工矿企业事业单位以及运输石化、化工产品的管线;流动源是指运输危险化学品、危险废物及其他影响饮用水安全物质的车辆、船舶等交通工具;面源是指有可能对水源地水质造成影响的没有固定污染排放点的畜禽养殖污水、农业灌溉尾水等。”引起有毒有害、易燃易爆等物质泄漏或者产生新的有毒有害物质的突发性污染事件源多半属于固定源和流动源,常采用《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T 169—2004)的方法进行风险评价。也可以针对污染源的特点,从污染源的危害性、脆弱性、易损性等建立指标体系进行综合评价。建设项目风险评价基于概率计算,这种污染源风险评价方法可以求取后果计算值,在此基础上可以建立指标体系对污染源的风险进行评价,划分风险等级。

环境保护部2014年4月4日发布的《企业突发环境事件风险评估指南(试行)》规定了企业突发环境事件风险评估的内容、程序和方法。在划定突发环境事件风险等级之前,开展的资料准备与环境风险识别、可能发生突发环境事件及其后果分析工作可以参考《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T 169—2004),然后进行源强计算。根据定量分析企业生产、加工、使用、存储的所有环境风险物质数量与其临界量的比值、评估工艺过程与环境风险控制水平以及环境风险受体敏感性,按照矩阵法对企业突发环境事件风险等级进行划分。评估工艺过程与环境风险控制水平以及环境风险受体敏感性均采用指标定性打分法。饮用水水源作为环境风险受体敏感性类别,对于饮用水水源保护区或集水区的企业其突发事件环境风险评估内容主要包括为所有风险源与其临界量的比值和工艺过程与环境风险控制水平。因此,采用概率后果计算的环境风险评价方法为定量方法,适用于饮用水水源集水区或保护区单一风险源(外源)的风险评估;而对于多种风险源(外源)的环境风险评估则以建立指标体系综合评价的方法为主。由于指标体系尚缺乏统一的建立方法,以下主要介绍基于概率后果计算的污染源风险评价方法,基于指标体系的污染源风险评价方法将介绍一些最新的研究成果或方法。

2.1.2　基于概率后果计算的环境风险源评价方法

这种环境风险评价是指人们在建设、生产和生活过程中,所遭遇的饮用水水源突发性环境污染事故(一般不包括自然灾害和不测事件)对环境(或健康乃至经济)的危害程度。用风险值R表征,定义为事故发生概率P与事故造成的环境(或健康乃至经济)后果C的乘积,即R=P×C。

饮用水水源的风险源(外源)评估流程见图2.1.1。分为五个步骤:①风险识别;②源项分析;③后果计算;④风险计算和评价;⑤风险管理。

1.风险识别

利用收集到的饮用水水源基础环境调查资料、建设项目工程资料、环境资料、事故资料等,通过对周围自然地理环境、产业布局及污染源分布进行多种风险因素的识别分析,从环境背景中确定出饮用水水源周围突发性水质污染事件的风险因素和风险类型。

根据风险源的类型,包括固定风险源(如污水处理厂、石化厂、垃圾填埋厂、尾矿库、码头等)、流动风险源(水上航运、陆上交通穿越等)、非点风险源(农业面源、城市面源等),对风险源及其产品根据物质危险性标准、有毒物质名称及临界量、易燃物质名称及临界量、爆炸性物质名称及临界量识别出潜在的重大危险源。

2.源项分析

分析内容包括确定最大可信事故(水污染事件)的发生概率、危险化学品的泄漏量(排放源强)。分析方法包括定性和定量方法,定性分析有类比法、加权法和因素图分析法等;定量分析有概率法和指数法等。

最大可信事故发生概率的方法可采用事件树、归纳统计等方法确定。事件源强的确定方法包括泄漏量计算法和经验估算法。计算法适用于以腐蚀或应力作用等引起的泄漏型为主的事件,经验估算法适用于以火灾爆炸或碰撞等突发事件为前提的危险性物质释放。

具体的源项分析方法及参数可参考《环境风险评价实用技术和方法》《建设项目环境风险评价技术导则》(HJ/T 169—2004)等相关书籍和标准规范。

3.后果计算

在对外部风险源进行风险识别和源项分析的基础上,通过定性分析或定量计算的方法对饮用水水源环境污染的危害后果进行预测,得出外源风险对饮用水水源水质的影响程度和范围,如水质是否达标、超标因子、超标范围、超标倍数、超标率、超标持续时间等。

根据有毒有害物质在水体中的迁移、扩散和转化规律选择合适的数学模型进行计算,不同种类的污染类型其水质模型有所差异。可以采用专业地表水和地下水环境数学模型,也可以采用一些标准规范中推荐的数学模型,如《环境影响评价技术导则地面水环境》(HJ/T 2.3—1993)和《环境影响评价技术导则地下水环境》(HJ 610—2011)中污染物扩散数学模型。

4.风险计算和评价

(1)风险值。风险值是风险评价表征量,包括风险源事故的发生概率和事故的危害程度。定义为:风险值(后果/时间)=概率(事故数/单位时间)×危害程度(后果/每次事故)。

(2)风险评价原则。饮用水水源环境风险评价,一方面以水体中污染物浓度分布,包括面积及污染物质质点轨迹漂移等指标进行分析,浓度分布以对水生生态损害阈做比较;另一方面对以水生生态系统损害为特征的事故风险评价,按损害的生态资源的价值进行比较分析,给出损害范围和损害值。

(3)风险计算。后果综述用图或表综合列出有毒有害物质泄漏后所造成的多种危害后果。危害计算由毒性影响来反映,通常采用概率函数形式计算有毒物质从污染源到一定距离能造成死亡或伤害的经验概率的剂量。

从某一水源的各类风险源的风险值(Ri)中,挑选最大的风险值Rmax作为风险可接受水平分析的基础。

(4)风险评价。风险可接受分析是将Rmax与可接受风险水平RL比较:

Rmax≤RL,则认为该水源的外部污染源风险水平是可以接受的;

Rmax>RL,则对该水源需要采取降低外部污染源风险的措施,以达到可接受水平,否则该水源的风险是不可接受的。

现有的研究对于RL的标准并未有统一的标准,例如在《集中式饮用水水源环境保护技术指南(试行)》中提出了以下判定标,见表2.1.1。

2.1.3　基于指标体系的环境风险源综合评价方法

与基于概率后果计算的环境风险源综合评价方法不同,本节的方法主要通过建立反映污染源风险特征的指标体系来进行综合评价。

在《企业突发环境事件风险评估指南(试行)》中,企业突发环境事件风险等级的划分是基于3个一级指标来进行综合评价。其中生产工艺与环境风险控制水平评估指标又细分为安全生产控制、水环境风险防控措施、大气环境风险防控措施、环评及批复的其他环境风险防控措施落实情况、废水排放去向共计13个指标来进行评价,综合计算得到工艺与环境风险控制水平值M来确定其处于的风险类别。

在《集中式饮用水水源环境保护技术指南(试行)》中,风险值的定性评价也采用的这种指标设置和打分的方法。首先将风险源分为固定源、流动源和非点源三类,针对每一类进行打分。例如对流动源的打分见表2.1.2,以陆运为例,在一级保护区内根据危险品运输或运输线路长度的情况给予不同的评分值;在二级保护区内根据有路、行走、通行机动车、危险品运输等特征进行不同的评分;在准保护区内根据危险品运输和运输线路长度的情况进行不同的评分。

然后将各类潜在风险源评分值进行相加,得到总的水源风险值。与可接受程度值进行比较,来反映风险源给饮用水水源带来的风险。《集中式饮水水源环境保护技术指南(试行)》给出了如下说明:环境风险值的可接受程度分别以Rp(或Rf、Ry)≤3作为背景值,当风险值超过此限,当3<Rp(或Rf、Ry)≤7时,应按照《集中式地表水饮用水水源地环境应急管理工作指南(试行)》采取风险防范措施;当7<Rp(或Rf、Ry)≤9时,应采取风险预警措施;当Rp(或Rf、Ry)>9时,应采取风险应急措施。

也有一些学者开展了类似研究工作。刘琰等(2009)借鉴了美国科罗拉多州地表饮用水源风险评价的方法和思路,并根据某市饮用水源的特点,从污染物迁移可能性、污染危害、泄漏可能性以及污染物的量4个方面建立指标对某市136个饮用水源遭受污染的风险进行了定量和定性评价。金爱芳等(2012)基于GIS技术平台、层次分析方法,构建了涵盖污染源特性与污染物属性两大方面的8项指标的污染源危害性评价的参数体,建立了污染源特性指标评价与污染物属性指标评价的耦合模型,解决了地下水源地污染源的量化评价问题,应用所建方法评价了某地下水源地污染源对地下水的危害性。