施 恩 尚彥辰 李亞峰

(沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110168)

遼河流域是我國七大流域之一，然而截至2018年，遼河干流104個(gè)檢測斷面中，Ⅴ類及劣Ⅴ類水質(zhì)占比仍超過30%，水環(huán)境污染壓力依然很大[1]，這是由于遼河流域自然資源長期不合理開發(fā)和工農(nóng)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展導(dǎo)致的[2]。遼寧省作為振興東北老工業(yè)基地的龍頭，相較于流域內(nèi)其他省份，經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展速度更快，重化工企業(yè)更加發(fā)達(dá)，因此更容易發(fā)生水污染事故[3]，而且遼寧省位于遼河流域下游，其承受的水污染壓力更大。為有效規(guī)避水污染事故可能對遼寧省的社會生產(chǎn)生活產(chǎn)生不良影響，有必要對其水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估?！笆濉币詠恚覈褜h(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控作為生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的重要任務(wù)。王炳權(quán)等[4]將環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)劃分為突發(fā)性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和累積性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。隨著環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估研究逐漸由單源轉(zhuǎn)向多源、單途徑轉(zhuǎn)向多途徑，累積性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估越來越受到重視[5]。

累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問題具有風(fēng)險(xiǎn)源種類繁多、空間分布復(fù)雜、易受上下游傳輸累積的影響等特點(diǎn)[6-7]。美國環(huán)境保護(hù)署(USEPA)提出了一種累積性風(fēng)險(xiǎn)評估方法，主要包括規(guī)劃與問題分析、風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)表征3個(gè)階段[8]。MACDONELL等[9]對USEPA的評估方法進(jìn)行了更新。而后，世界自然基金會(WWF)和德國投資與開發(fā)有限公司(DEG)共同發(fā)布了全球水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估工具，提出了物理風(fēng)險(xiǎn)、監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)和聲譽(yù)風(fēng)險(xiǎn)3個(gè)子系統(tǒng)[10]。為了使該評估工具更加適應(yīng)我國的情況，王浩等[11]對其進(jìn)行了本土化改造，使其可以更加準(zhǔn)確地分析環(huán)境容量、流域生態(tài)環(huán)境、政府監(jiān)管等因素對水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的影響，但不能針對累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估。本研究在USEPA提出的累積性風(fēng)險(xiǎn)評估方法基礎(chǔ)上，結(jié)合本土化后的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估工具形成了適用于遼河流域遼寧段累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的評估體系，并對2005—2017年遼河流域遼寧段累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估，篩選出主要影響因素，為遼河流域特別是遼寧段的水環(huán)境管理提供科學(xué)參考。

1 方 法

1.1 指標(biāo)體系建立

按照USEPA提出的規(guī)劃與問題分析階段要求，確定遼河流域遼寧段的風(fēng)險(xiǎn)來源、影響范圍、受影響的相關(guān)者、管理方法、問題關(guān)注點(diǎn)等，并結(jié)合水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估工具中的子系統(tǒng)分類構(gòu)建累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估體系。

(1) 物理風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)

根據(jù)遼河流域遼寧段水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)際情況，從水環(huán)境的危險(xiǎn)性、暴露性、脆弱性3個(gè)角度分析其物理風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)。危險(xiǎn)性主要考慮水資源量、面源污染和點(diǎn)源污染3個(gè)方面[12]。水資源量指標(biāo)選取主要參考文獻(xiàn)[13]，水資源富余率指當(dāng)年人均水資源量和人均用水量的差值與當(dāng)年人均水資源量之比，氣候變化影響指當(dāng)年氣溫和評價(jià)期平均氣溫的差值與評價(jià)期平均氣溫之比；遼河流域遼寧段面源污染以農(nóng)業(yè)污染為主，因此主要分析農(nóng)用化肥施用量和有效灌溉面積；點(diǎn)源污染主要分析工業(yè)廢水排放量和生活污水排放量。暴露性主要考慮人口和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面，人口方面選取城市人口密度為指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)方面選取國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)年增長率和萬元GDP耗水量為指標(biāo)；脆弱性主要考慮水質(zhì)現(xiàn)狀和水處理現(xiàn)狀兩個(gè)方面，水質(zhì)現(xiàn)狀方面選取達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類水質(zhì)的斷面比例為指標(biāo)，水處理現(xiàn)狀方面選取城市污水處理率和農(nóng)村衛(wèi)生廁所普及率為指標(biāo)。

(2) 監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)

監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)分成監(jiān)督和管理兩個(gè)角度，監(jiān)督主要是指國家及地方政府對流域管理相關(guān)的法律、法規(guī)和規(guī)劃等的實(shí)施情況[13]，本研究選取法律法規(guī)體系的復(fù)雜性和透明度、法律法規(guī)體系的實(shí)施效果兩個(gè)指標(biāo)；管理主要是指對水利建設(shè)和水環(huán)境保護(hù)的投入，本研究選取環(huán)保投資占GDP比例和污水處理投資額兩個(gè)指標(biāo)。

(3) 聲譽(yù)風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)

聲譽(yù)風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)按照全球水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估工具中的指標(biāo)，從人們對水環(huán)境的重視程度和媒體對水環(huán)境問題的關(guān)注程度兩個(gè)角度進(jìn)行分析，分別選取水在當(dāng)?shù)匚幕蜃诮讨械闹匾院兔襟w對水環(huán)境問題的報(bào)道次數(shù)作為指標(biāo)。

指標(biāo)權(quán)重采用層次分析法(AHP)確定，并通過一致性檢驗(yàn)[14-16]，各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重見表1。

表1 累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重Table 1 Cumulative water environment risk indexes weights

1.2 數(shù)據(jù)來源

由于沒有專門針對遼河流域遼寧段的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，因此本研究使用遼寧省或遼河流域的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)近似評價(jià)遼河流域遼寧段。遼寧省的氣溫、農(nóng)用化肥施用量、有效灌溉面積、生活污水排放量、工業(yè)廢水排放量、人口、城市人口密度、GDP、GDP年增長率數(shù)據(jù)來源于2006—2018年發(fā)布的遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒；遼寧省的總用水量、人均水資源量、農(nóng)村衛(wèi)生廁所普及率、環(huán)保投資占GDP比例以及遼河流域達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類水質(zhì)的斷面比例數(shù)據(jù)來源于2006—2018年發(fā)布的中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒，人均用水量通過總用水量除以人口得到，萬元GDP耗水量通過總用水量除以GDP得到；遼寧省的污水處理投資額數(shù)據(jù)來源于2006—2018年發(fā)布的中國統(tǒng)計(jì)年鑒；遼寧省城市污水處理率數(shù)據(jù)來源于2006—2018年發(fā)布的中國第三產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒；法律法規(guī)體系的復(fù)雜性和透明度、法律法規(guī)體系的實(shí)施效果、水在當(dāng)?shù)匚幕蜃诮讨械闹匾?個(gè)主觀指標(biāo)，使用德爾菲法[17]專門針對遼河流域遼寧段進(jìn)行專家意見咨詢，統(tǒng)計(jì)后結(jié)果見表2；媒體對水環(huán)境問題的報(bào)道次數(shù)以2005—2017年《安全與環(huán)境學(xué)報(bào)》數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析板塊的遼河流域遼寧段環(huán)境事件報(bào)道次數(shù)為準(zhǔn)。

表2 主觀指標(biāo)專家評估結(jié)果Table 2 Evaluation results of subjective indexes by experts

1.3 指標(biāo)體系等級劃分

指標(biāo)的等級劃分見表3。

表3 累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)等級劃分Table 3 Classification of cumulative water environment risk assessment indexes

按照五級五分制計(jì)算方法，各單項(xiàng)指標(biāo)的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級分別賦予1、2、3、4、5分，其中法律法規(guī)體系的復(fù)雜性和透明度、法律法規(guī)體系的實(shí)施效果、水在當(dāng)?shù)匚幕蜃诮讨械闹匾灾苯邮褂帽?中的得分進(jìn)行評價(jià)更加方便、準(zhǔn)確，將各單項(xiàng)指標(biāo)對應(yīng)的得分乘以相應(yīng)的各層權(quán)重得到單項(xiàng)指標(biāo)的最終得分，再進(jìn)行加和得到最終的綜合風(fēng)險(xiǎn)得分。

最終的綜合風(fēng)險(xiǎn)得分也劃分為5個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級：無風(fēng)險(xiǎn)或者可接受風(fēng)險(xiǎn)、低風(fēng)險(xiǎn)或者約束性風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)和極高風(fēng)險(xiǎn)(見表4)。

表4 累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)綜合等級劃分Table 4 Grades standard of comprehensive cumulative water environment risk

2 結(jié)果與討論

2.1 各子系統(tǒng)指標(biāo)分析

物理風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)的各單項(xiàng)指標(biāo)最終得分見圖1。從圖1(a)的危險(xiǎn)性角度來看，除面源污染方面的農(nóng)用化肥施用量2005—2017年保持不變外，其他指標(biāo)均有一定的波動(dòng)，其中水資源富余率波動(dòng)最為明顯，歷年最終得分平均值最大的指標(biāo)是工業(yè)廢水排放量，最小的是有效灌溉面積。點(diǎn)源污染方面與面源污染方面相比較，遼河流域遼寧段應(yīng)重點(diǎn)考慮點(diǎn)源污染，因?yàn)槊嬖次廴緯斐伤w富營養(yǎng)化而水體富營養(yǎng)化主要發(fā)生在湖泊、水庫等密封式水體中，對于遼河流域而言水體富營養(yǎng)化并不嚴(yán)重。從圖1(b)的暴露性角度來看，城市人口密度2007年后基本保持穩(wěn)定；GDP年增長率對累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的影響2012年后有明顯的上升，這與遼寧省經(jīng)濟(jì)下滑導(dǎo)致響應(yīng)能力減弱有直接關(guān)系；萬元GDP耗水量由一開始的逐年下降過渡到穩(wěn)定的狀態(tài)，這是由于遼寧省工業(yè)技術(shù)改革提高了水的重復(fù)利用率[18]。從圖1(c)的脆弱性角度來看，達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類水質(zhì)的斷面比例歷年最終得分平均值最大，2012年前有波動(dòng)，2012年后基本保持穩(wěn)定；城市污水處理率歷年最終得分平均值較小且有下降趨勢，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，遼寧省目前的城市污水處理率已達(dá)到較高水平，因此對累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的影響較小且呈下降趨勢；農(nóng)村衛(wèi)生廁所普及率的得分情況與城市污水處理率基本相似，說明遼河流域遼寧段的農(nóng)村衛(wèi)生廁所普及率也在提高。

圖1 物理風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)指標(biāo)Fig.1 Subsystem indexes of physical risk

監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)的各單項(xiàng)指標(biāo)最終得分見圖2。污水處理投資額的歷年最終得分平均值最大，而且波動(dòng)較大，與經(jīng)濟(jì)狀況有直接關(guān)系，孫鈺等[19]也發(fā)現(xiàn)，污水處理投資額對累積性風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果有較大影響。環(huán)保投資占GDP比例基本保持平穩(wěn)，2013年后有一定的上浮，主要與遼寧省的經(jīng)濟(jì)狀況有關(guān)，據(jù)張偉等[20]分析，環(huán)保投資既能降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)又可以發(fā)展經(jīng)濟(jì)。法律法規(guī)體系的復(fù)雜性和透明度、法律法規(guī)體系的實(shí)施效果均呈緩慢下降趨勢并且兩者的最終得分比較接近，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.963 1。

圖2 監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)指標(biāo)Fig.2 Subsystem indexes of regulatory risk

聲譽(yù)風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)的各單項(xiàng)指標(biāo)最終得分見圖3。水在當(dāng)?shù)匚幕蜃诮讨械闹匾员３植蛔兌易罱K得分都較低。媒體對水環(huán)境問題的報(bào)道次數(shù)具有波動(dòng)性，但遼河流域遼寧段2005—2017年基本沒出現(xiàn)大的水環(huán)境問題，不過小范圍的水污染問題仍需要提高警惕。

圖3 聲譽(yù)風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)指數(shù)Fig.3 Subsystem indexes of reputation risk

2.2 綜合風(fēng)險(xiǎn)得分分析

遼河流域遼寧段累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)綜合風(fēng)險(xiǎn)得分見圖4。

圖4 遼河流域遼寧段累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)綜合風(fēng)險(xiǎn)得分Fig.4 Comprehensive risk scores of cumulative water environment risk of Liao River Basin in Liaoning Province

總體上來看，2005—2017年遼河流域遼寧段累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級處于中高風(fēng)險(xiǎn)水平，而且大部分年份處于高風(fēng)險(xiǎn)水平，與歷年的遼寧省環(huán)境狀況公報(bào)報(bào)道的遼河流域遼寧段水質(zhì)處于地表水Ⅳ類及Ⅳ類以下水質(zhì)的實(shí)際情況相符。

從趨勢來看，2005—2017年遼河流域遼寧段累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)綜合風(fēng)險(xiǎn)得分呈波動(dòng)下降趨勢。

3 結(jié) 論

在USEPA提出的累積性風(fēng)險(xiǎn)評估方法基礎(chǔ)上，結(jié)合本土化后的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估工具，建立了適用于遼河流域遼寧段累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的評估體系。分析物理風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)可以得出，遼河流域遼寧段應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注點(diǎn)源污染問題；分析監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，環(huán)保投資既能降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)又可以發(fā)展經(jīng)濟(jì)，因此應(yīng)增大環(huán)保投資占GDP比例；分析聲譽(yù)風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)得出，小范圍的水污染問題仍需要提高警惕。

2005—2017年遼河流域遼寧段累積性水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級處于中高風(fēng)險(xiǎn)水平，而且大部分年份處于高風(fēng)險(xiǎn)水平，從趨勢上看綜合風(fēng)險(xiǎn)得分呈波動(dòng)下降趨勢。