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近年来,国内外突发性水污染事故频发,对水环境质量造成严重危害,已经成为当前流域水环境保护亟须解决的问题[1]。突发性水污染事故不同于一般的水环境污染事件,具有随机性、复杂性以及重大危害性等特点[2]。重金属及有毒有害化学品的泄漏,使得水质恶化,对社会、经济和环境的影响极其严重。因此,开展突发性水污染事故的应急监测以及预案评估研究,实时掌握水污染事故动态演变对于制定针对性的应急管理预案是必不可少的;同时,综合评定应急预案的合理性亦是水污染控制的重中之重[3]。
应对突发性水污染事故重在针对实况快速有效地做出反应,因此水质状态的监测以及完善有效的应急预案是应对突发事件的有效方法。2008年,环境保护部发布了《环境污染事故应急预案编制技术指南(征求意见稿)》[4],以指导各单位制定应急预案;20世纪末,国外发布了不同类型的应急预案编制指南与应急预案评估标准,主要包括应急预案的内容、使用等[5-6]。考虑应急预案的完整性、可操作性、有效性、处置的快速性以及费用的合理性等定性指标,采用基于模糊层次综合评判法对水质状态进行监测,并对应急预案进行评估[7]。模糊综合评判法基于模糊数学原理,能够解决传统方法无法解决的多种评价指标之间的模糊性问题。层次分析法则是一种定性和定量相结合的多指标、多层次的决策分析方法。模糊层次综合评判法准确性高,应用于风险评估、政策评估等领域。GYRGY et al[8]研究指出多瑙河突发性污染事故应急预警系统应该主要侧重于突发性污染事故发生的跨界影响;RASEKH et al[9]开发了饮用水污染事件应急处理系统,用以处理不同阶段的饮用水污染事件,使用自适应模型进行模拟确定最佳应急响应方案;王敏等[10]、杨国洪[11]采用层次分析-模糊综合评价法,分别对制浆造纸的水污染控制技术和节水减排措施进行了综合评估和优选。
本文通过引入模糊综合评判法和层次分析法,并参考国内外应急评估标准和应急预案编制指南,尝试构建了突发性水污染事故应急预案评估指标体系;以某江突发性水污染事故为具体案例,开展了突发性水污染事故的应急监测以及预案评估研究。通过应急监测及评估,找出现有水污染事故应急预案的缺点与不足,为后续的事故预防、管理以及事故处理提供参考。
突发性水污染事故应急监测及预案评估应用实证
——基于模糊层次综合评判法Application of emergency monitoring and plan evaluation for sudden water pollution accidents
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摘要: 近年来突发性水污染事故频繁发生,及时准确地开展水污染事故应急监测、评估和水污染治理的需求越来越迫切。该研究以某江突发性水污染事故为例,结合现场水质检测结果,提出基于模糊综合评判法和层次分析法的应急监测以及预案评估,量化水质状态,分析水质影响的主要污染源;同时结合层次分析法制定针对性的水污染应急预案。结果表明:该评估方法准确量化了不同监测位置的多种重金属污染的水环境状态,明确了造成应急期间水质恶化的主要原因为镉超标;基于制定的应急预案,综合评估了管控措施的总分为72.7,应急能力属于一般;后期应在仪器配置、文件系统等储备能力、监测能力以及迅捷方面改善以进一步提升总体应急能力。Abstract: In recent years, sudden water pollution accidents have occurred frequently, and the need for timely and accurate emergency monitoring, evaluation, and treatment of water pollution accidents is becoming increasingly urgent. Taking a sudden water pollution accident in a certain river as an example, combined with on-site water quality testing results, this study proposed an emergency monitoring and plan evaluation based on fuzzy comprehensive evaluation and analytic hierarchy process, quantifying water quality status and analyzing the main pollution sources affected by water quality. At the same time, targeted emergency plans were formulated for water pollution based on the analytic hierarchy process. The results showed that the assessment method accurately quantified the water environment status of various heavy metal pollution at different monitoring locations, and identified the main cause of water quality deterioration during the emergency period as cadmium exceeding the standard. Based on the developed emergency plan, the total score of the comprehensive evaluation of the control measures was 72.7, indicating that the emergency capacity was average. In the later stage, improvements should be made in the instrument configuration, file system, and other reserve capabilities, monitoring capabilities, and agility to further enhance the overall emergency response capability.
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表 1 某江污染事故应急期间的监测结果
Table 1. Monitoring results during the emergency period of a river pollution accident
编号 监测断面 Cd As Pb Cr Hg S1 龟石水库 0.000 15 0.000 99 0.002 37 0.001 08 0.000 08 S2 马尾河口 0.037 99 0.035 65 0.020 17 0.001 18 0.000 09 S3 贺街大桥 0.017 86 0.018 06 0.009 42 0.001 04 0.000 03 S4 扶隆浮桥 0.013 00 0.020 52 0.001 17 0.003 37 0.000 51 S5 西江交汇口下游 0.000 43 0.005 91 0.003 66 0.002 25 0.000 19 表 2 某江污染事故应急期间评估指标权重的归一化结果
Table 2. Normalized results of assessment index weights in the emergency response period of a river pollution accident
编号 监测断面 Cd As Pb Cr Hg S1 龟石水库 0.096 3 0.047 2 0.179 9 0.069 4 0.607 2 S2 马尾河口 0.859 4 0.059 9 0.053 9 0.002 7 0.024 1 S3 贺街大桥 0.859 8 0.064 6 0.053 6 0.005 0 0.017 1 S4 扶隆浮桥 0.618 3 0.072 5 0.006 6 0.016 0 0.286 6 S5 西江交汇口下游 0.114 0 0.116 4 0.114 7 0.059 6 0.595 3 表 3 某江污染事故应急期间模糊综合评判结果
Table 3. Fuzzy comprehensive evaluation results of a river pollution accident during the emergency period
编号 监测断面 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 Ⅴ类 水质类别 S1 龟石水库 0.392 8 0.242 9 0.364 3 0 0 Ⅰ S2 马尾河口 0.062 6 0.045 0 0.033 0 0 0.859 4 Ⅴ S3 贺街大桥 0.140 2 0 0 0 0.859 8 Ⅴ S4 扶隆浮桥 0.095 1 0 0.156 1 0.130 6 0.618 3 Ⅴ S5 西江交汇口下游 0.404 7 0 0.535 8 0.059 5 0 Ⅲ 表 4 各级评估指标的权重值、应急预案的综合评估结果
Table 4. Weight values of evaluation indicators and comprehensive evaluation of emergency plan
一级指标 一级权重 二级指标 二级权重 三级指标 三级权重 三级指标
标准化值二级指标
分值一级指标
分值储备指
标Z10.143 9 药品试剂A11 0.175 6 采样固定剂B111 0.122 0 1 100 56.3 实验室测试试剂B112 0.319 6 1 质控样B113 0.558 4 1 仪器设备A12 0.453 7 采样瓶数B121 0.065 1 0.5 32.9 采样工具B122 0.058 2 0.2 现场分析仪器及试剂包B123 0.461 2 0.2 玻璃器具B124 0.115 1 0.5 分析仪器B125 0.300 5 0.2 文件系统A13 0.266 2 应急预案B131 0.162 7 0.5 77.6 应急监测方案模板及报送
模板B1320.440 3 1 采样记录模板B133 0.153 0 0.5 分析记录模板B134 0.111 1 1 交接记录模板B135 0.133 0 0.5 辅助设施A14 0.104 5 应急专用手机B141 0.666 7 0.2 30 防护用具B142 0.333 3 0.5 监测
能力
指标Z20.416 4 综合处理能力A21 0.093 6 应急方案B211 0.622 3 0.5 42.6 67.7 应急快报B212 0.130 7 0.5 应急报告B213 0.247 0 0.2 现场监测能力A22 0.279 7 采样布点B221 0.034 9 1 71 采样规范B222 0.043 7 1 采样记录B223 0.083 8 1 样品标签B224 0.079 1 0.5 仪器校准B225 0.106 3 0.2 采样质控措施B226 0.203 1 0.5 分析监测能力B227 0.321 2 1 防护用具使用情况B228 0.128 0 0.5 测试分析能力A23 0.626 7 分析规范性B231 0.096 2 0.5 69.9 质控措施情况B232 0.066 9 0.2 分析仪器校准情况B233 0.151 9 0.5 分析结果准确性B234 0.438 8 1 原始记录准确性B235 0.246 2 0.5 协调度
指标Z30.384 7 资源和后勤协调A31 0.800 0 应急人力B311 0.151 5 0.5 81.5 85.2 资源配备情况B231 0.218 4 0.5 应急小组指挥情况B313 0.630 1 1 信息交流A32 0.200 0 信息传达情况B321 0.333 3 1 100 信息交接情况B322 0.666 7 1 迅捷度
指标Z40.055 0 决策速度A41 0.078 3 应急方案报送速度B411 0.250 0 0.5 65 66.1 应急资源调配速度B412 0.750 0 0.7 采样速度A42 0.176 8 采样效率B421 1.000 0 0.5 50 送样速度A43 0.221 0 送样效率B431 1.000 0 0.7 70 分析速度A44 0.454 9 分析效率B441 1.000 0 0.7 70 报告速度A45 0.068 9 应急评估结果报送效率B451 1.000 0 0.7 70 -
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