突发性水污染事故应急监测及预案评估应用实证

雷霄, 李冬, 寇蓉蓉, 王明良, 魏东洋, 刘雪瑜, 黎佳茜. 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[J]. 环境保护科学, 2023, 49(5): 76-82. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2022080014
引用本文: 雷霄, 李冬, 寇蓉蓉, 王明良, 魏东洋, 刘雪瑜, 黎佳茜. 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[J]. 环境保护科学, 2023, 49(5): 76-82. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2022080014
LEI Xiao, LI Dong, KOU Rongrong, WANG Mingliang, WEI Dongyang, LIU Xueyu, LI Jiaxi. Application of emergency monitoring and plan evaluation for sudden water pollution accidents[J]. Environmental Protection Science, 2023, 49(5): 76-82. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2022080014
Citation: LEI Xiao, LI Dong, KOU Rongrong, WANG Mingliang, WEI Dongyang, LIU Xueyu, LI Jiaxi. Application of emergency monitoring and plan evaluation for sudden water pollution accidents[J]. Environmental Protection Science, 2023, 49(5): 76-82. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2022080014

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
    作者简介: 雷 霄(1994—),女,硕士研究生。研究方向:流域水污染控制及环境管理。E-mail:1002059890@qq.com
    通讯作者: 寇蓉蓉(1978—),女,硕士、高级工程师。研究方向:生态环境技术评估与工业园区环境管理研究。E-mail:15165127@qq.com 黎佳茜(1990—),女,硕士、助理研究员。研究方向:固体废物处理与资源化研究。E-mail:1098385737@qq.com
  • 基金项目:
    国家“水体污染控制与治理”科技重大专项(2018ZX07110-007)
  • 中图分类号: X83

Application of emergency monitoring and plan evaluation for sudden water pollution accidents

    Corresponding authors: KOU Rongrong, 15165127@qq.com ;  LI Jiaxi, 1098385737@qq.com
  • 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。
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  • 图 1  某江流域水系概化图

    Figure 1.  Schematic diagram of water system of a river basin

    图 2  突发性水污染事故应急预案评估体系

    Figure 2.  Evaluation system of emergency plan for sudden water pollution accidents

    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CdAsPbCrHg
    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
    编号监测断面CdAsPbCrHg
    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
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    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CdAsPbCrHg
    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
    编号监测断面CdAsPbCrHg
    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
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    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
    S2 马尾河口 0.062 6 0.045 0 0.033 0 0 0.859 4
    S3 贺街大桥 0.140 2 0 0 0 0.859 8
    S4 扶隆浮桥 0.095 1 0 0.156 1 0.130 6 0.618 3
    S5 西江交汇口下游 0.404 7 0 0.535 8 0.059 5 0
    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
    S2 马尾河口 0.062 6 0.045 0 0.033 0 0 0.859 4
    S3 贺街大桥 0.140 2 0 0 0 0.859 8
    S4 扶隆浮桥 0.095 1 0 0.156 1 0.130 6 0.618 3
    S5 西江交汇口下游 0.404 7 0 0.535 8 0.059 5 0
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    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Z1
    0.143 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B132
    0.440 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Z2
    0.416 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Z3
    0.384 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Z4
    0.055 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
    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Z1
    0.143 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B132
    0.440 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Z2
    0.416 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Z3
    0.384 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Z4
    0.055 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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出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-09
  • 录用日期:  2022-09-19
  • 刊出日期:  2023-10-20
雷霄, 李冬, 寇蓉蓉, 王明良, 魏东洋, 刘雪瑜, 黎佳茜. 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[J]. 环境保护科学, 2023, 49(5): 76-82. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2022080014
引用本文: 雷霄, 李冬, 寇蓉蓉, 王明良, 魏东洋, 刘雪瑜, 黎佳茜. 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[J]. 环境保护科学, 2023, 49(5): 76-82. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2022080014
LEI Xiao, LI Dong, KOU Rongrong, WANG Mingliang, WEI Dongyang, LIU Xueyu, LI Jiaxi. Application of emergency monitoring and plan evaluation for sudden water pollution accidents[J]. Environmental Protection Science, 2023, 49(5): 76-82. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2022080014
Citation: LEI Xiao, LI Dong, KOU Rongrong, WANG Mingliang, WEI Dongyang, LIU Xueyu, LI Jiaxi. Application of emergency monitoring and plan evaluation for sudden water pollution accidents[J]. Environmental Protection Science, 2023, 49(5): 76-82. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2022080014

突发性水污染事故应急监测及预案评估应用实证

    通讯作者: 寇蓉蓉(1978—),女,硕士、高级工程师。研究方向:生态环境技术评估与工业园区环境管理研究。E-mail:15165127@qq.com;  黎佳茜(1990—),女,硕士、助理研究员。研究方向:固体废物处理与资源化研究。E-mail:1098385737@qq.com
    作者简介: 雷 霄(1994—),女,硕士研究生。研究方向:流域水污染控制及环境管理。E-mail:1002059890@qq.com
  • 1. 兰州交通大学环境与市政工程学院,兰州 730070
  • 2. 中国环境科学研究院水生态环境研究所,北京 100020
  • 3. 生态环境部环境发展中心,北京 100029
  • 4. 中国交通建设股份有限公司,北京 100088
基金项目:
国家“水体污染控制与治理”科技重大专项(2018ZX07110-007)

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。

English Abstract

  • 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。

    • 采用模糊综合对水环境安全状态进行评价,其中模糊综合评判法的基本思想是利用模糊数学原理和最大隶属度原则,以模糊推理为主的定性与定量相结合、精确与非精确相统一的分析评价方法[12-14]。其具体步骤如下。

      (1)建立信息因素集$ U=\left\{\left.{x}_{1},{x}_{2},\cdots ,{x}_{n}\right\}\right. $和评判等级集$ V=\{1,2,3,4,5\} $

      (2)确定模糊权向量$ W=\left\{{W}_{1},{W}_{2},\cdots ,{W}_{n}\right\} $。权重就是各信息因素对总体污染物影响强度的贡献及对人类身体健康影响效应的比重。其可通过每种污染物各级标准值的算术平均值归一化确定。

      (3)建立模糊判断矩阵。信息因素集合中的$ {x_i} $$i$=1,2,…,n)作为单因素评价,从信息因素集合$ {x_i} $中选择落实评判等级($ j $=1,2,3,4,5)的隶属程度$ {r_{ij}} = \left\{ {{r_{i1}},{r_{i2}},{r_{i3}},{r_{i4}},{r_{i5}}} \right\} $,进而,用n类信息因素集合的评价创建出总的模糊判断矩阵$ R $

      (4)进行模糊综合评判。根据模糊综合评判原理,将模糊权向量$ W $和模糊判断矩阵$ R $代入模糊综合评判模型中进行计算,得到模糊综合评判结果,见式(1):

    • 针对水环境安全的模糊综合评判结果,采用层次分析法作出应急预案的处置程序,构建突发性水污染事故应急预案的评估指标结构与各指标的权重,并利用线性加权评估模型计算应急评估结果[15-17]

      (1)构建多层次的要素评估指标体系统。基于层次分析法,将评估指标体系统分成几个层次,主要包括4个基本层次结构,其中最高一层为目标层,依次为主因素层、因素层和要素层。目标层为评估的总目标,主因素层是最高层次的主要评估指标,因素层是主要评估指标下面的若干因素,要素层作为指标体系统的最基层,用于检测的指标。

      (2)构造判断矩阵。通过引入1~9标度法,将每一层次中各因素的重要性进行对比并给出具体判断,得到判断矩阵,见式(2):

      式中,矩阵中$ C $的元素$ {C_{mn}} $表示元素$ {C_m} $相对于$ {C_n} $的重要程度,即所在位置的“行元素”与“列元素”之间的重要性比较。

      (3)计算复合权重。

      计算判断矩阵的特征向量,即评估指标的权重$W={\left[{W}_{1},{W}_{2},\cdots,{W}_{n}\right]}^{T}$,见式(3):

      式中,$ \overline {{W_1}} {\text{ = }}\sqrt[n]{{{M_i}}} $$ {M_i} $为判断矩阵每一行元素的乘积。

      计算平均权重。根据专家打分法,对于$ k $个专家,每个指标就有$ k $个权重值,第$ j $个专家对指标$ i $的权重值为$ {W_{{i}}}_{{j}} $,对$ k $个权重值取算术平均可得到各个指标的平均权重,见式(4):

      式中,$ i=1,2,\cdots,n $$ j=1,2,\cdots,k $

      计算复合权重。由上述计算可得各个指标针对上一层次的权重值,通过逐层相乘可得到各个指标对最终评估对象的合权重集合$ W\text{*=}\left\{{W}_{1}^{*},{W}_{2}^{*},\cdots,{W}_{n}^{*}\right\} $

      (4)判断矩阵的一致性检验。为了保证采用层次分析法得到的结果基本合理,必须对构造的判断矩阵进行一致性检验,用一致性指标$ CI $来判断结果是否具有满意的一致性。见式(5):

      式中,$ {\lambda _{\max }} $为判断矩阵的最大特征值${\lambda _{\max }} =\displaystyle \sum\limits_{i = 1}^n {\frac{{{{\left( {CW} \right)}_i}}}{{n{W_i}}}}$。当$ CI $为0时,判断矩阵$ C $为一致矩阵列;$ CI $越小,一致性越高。

      (5)计算评估结果。利用线性加权评估模型计算出综合得分并进行等级划分,可得到应急预案的综合评估结果T,见式(6):

      式中,$ {P_i} $为各个指标的标准化值。

    • 以我国广西贺州市某江流域水质污染情况为研究对象,基于上述突发性水污染事故应急监测以及预案评估方法,采用matlab平台实现模糊综合评判法和层次分析法在水质状态监测和应急预案评估中的应用[18-20]

    • 2013年7月,广西贺州市某江流域发生突发性水污染事故,在贺州市与广东省交界断面扶隆监测点检测出有害物质,其中水质镉超标1.9倍。经调查,此次突发性水污染事故是由某江上游马尾河一带的矿企偷排未经处理的废水引起的,造成约为110 km的河流被污染,对流域生态系统与水环境安全造成了严重威胁[21-22]

    • 为了验证本文建立的模糊综合评判法的适用性,结合某江污染事故应急期间(2013年7月9日至20日)不同监测断面的监测数据,采用模糊综合评判法对某江流域的水环境安全进行定量综合评价,从某江流域上游龟石水库至某江与西江交汇口的下游河段共设置5个监测点(编号为S1~S5),监测点位依次为龟石水库、马尾河口、贺街大桥、扶隆浮桥以及西江交汇口下游。某江流域水系概化,见图1[23]

      (1)基于监测数据建立信息集$ U=\left\{\left.\text{Cd,As,Pb,Cr,Hg}\right\}\right. $和评价等级集V={Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ}不同监测断面的监测数据见表1,根据《地表水环境质量标准:GB 3838—2002》,确定5种评价指标的水质评价标准。

      (2)权重计算。根据模糊综合评判法确定某江污染事故应急期间的模糊权向量,并将每种污染物各级标准值的算术平均值进行归一化处理,得到模糊权向量$ W=\left\{{W}_{1},{W}_{2},\cdots {W}_{n}\right\} $,见表2

      (3)采用模糊综合评判模型进行运算,根据最大隶属度原则来确定不同监测断面的水质级别,将模糊权向量$ W $和模糊判断矩阵$ R $代入模糊综合评判模型中进行计算,通过$ B=W\times R $运算,可得到各断面的模糊综合评判,见表3

      表3可知,S1监测断面对Ⅰ类水的隶属度为0.392 8,对Ⅱ类水的隶属度为0.242 9,对Ⅲ类水的隶属度为0.364 3,对Ⅳ、Ⅴ类水的隶属度均为0,根据隶属度最大原则,整个监测断面对Ⅰ类水的隶属度最大,因此,S1监测断面的水质级别属于国家标准Ⅰ类,根据水域功能的划分可知S1监测断面水质状态不存在安全风险;同理,S5监测断面的水质级别属于国家标准Ⅲ类,而S2、S3、S4监测断面的水质级别均属于国家标准Ⅴ类,水环境质量较差,由于3个监测断面的镉的监测值均严重超过了GB 3838—2002中Ⅴ类标准,各评价指标中镉的权重值分别为0.859 4、0.859 8、0.618 3,因此,导致某江污染事故应急期间水质恶化的主要原因为镉超标。对5个监测断面的水质由差到好的排序依次为扶隆浮桥、贺街大桥、马尾河口、西江交汇口下游、龟石水库。可见,各断面所判断的水质类别与实际情况相符,说明模糊综合评判法在水环境质量评价中取得良好的效果。综上所述,在某江污染事故发生时,应该主要对S2、S3、S4监测断面所在的水域加强管理,并制定水污染事故应急响应预案,进而改善该区域内水质环境质量。

    • 由于区域性水质污染事故时有发生,当水环境遭遇突发性事故时,首先基于模糊综合评判法定量获取区域水质状态指标,进而准确合理地制定水污染应急状态紧急预案。有效地进行水污染应急预案评估对于水污染应急预警和水污染物控制是行之有效的方法。

      应急预案在水污染事故中暴露出内容不全、操作性差、指导性不强等问题,因此,有必要建立专家评审制度,以通过专家打分来指导突发性水污染事故提高应急预案的有效性[24]。针对某江镉污染事故,首先假设安排5名专家,其研究领域分别为污染防治、环境影响评价、生态保护、环境监测以及环境管理等领域,采用专家打分法将各种影响因素指标列出并确定评分标准,对每个指标的重要性进行评估。在突发性水污染事故的应急预案评估过程中,综合考虑应急物资储备、样品采集、样品分析、后勤协调等各应急预案,构建突发性水污染事故应急预案评估体系[25],见图2

      (1)通过对接5名专家进行打分,依据每一层次中各因素的重要性,逐层建立判断矩阵,进而确定各级评估指标的权重值,根据计算得出的权重和线性加权模型可得到应急预案的综合评估结果,见表4

      (2)利用线性加权模型计算出综合得分,将评估结果根据等级划分为Ⅰ~Ⅴ级,分别为:90~100(优秀)、75~90(良好)、50~75(一般)、25~50(较差)、0~25(很差),其中,对于水体应急预案的改进对策分别为:保持、适当加强、加强、急需加强以及迫切需要加强。

      根据评估结果等级划分(Ⅰ~Ⅴ级)的应急评估结果显示,本次提出的水体污染应急预案的评估总分为72.7分,评估结果等级属于Ⅲ级,结果属于一般,对于水体的应急监测总体能力还需加强。一级指标的分值分别为:Z1为56.3分,Z2为67.7分,Z3为85.2分,Z4为66.1分,根据评估结果等级划分(Ⅰ~Ⅴ级)得出协调度指标Z3评估结果为良好,Z1、Z2、Z4指标评估结果均属于一般,因此应主要提升仪器配置、文件系统等储备能力、监测能力以及迅捷能力等方面的应急监测能力。

      由于本文建立的应急预案评估方法是根据评估指标体系对突发性水污染事故应急预案进行打分,评估过程中存在较大的主观性,会出现不同的人对应急预案评分不同的情况。在突发性水污染事故应急预案的评估实践中可采用多人评分取平均值或专家小组讨论后共同打分的方法来降低打分过程中的主观性。

    • (1)本文参考国内外应急评估标准和应急预案编制指南,构建了基于模糊综合评判法和层次分析法的突发性水污染应急监测及预案综合评估方法,以某江突发性水污染事故为具体案例,开展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,为后续的事故预防、管理以及事故处理提供参考,使得水污染事故处理更为有效可靠。

      (2)采用模糊综合评判法进行突发性水污染事故应急监测,通过量化水质环境中镉、砷、铅、铬、汞等5项评价指标,某江污染事故应急期间水质恶化的主要原因为镉超标。

      (3)采用层次分析法定量评估应急预案在突发性水污染事故控制中的效应,应急预案评估总分为72.7,结果属于一般,符合Ⅰ~Ⅴ级等级划分;应急预案合理可靠,但还需在仪器配置、文件系统等储备能力、监测能力以及迅捷等方面进行加强。

    参考文献 (25)

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