上海市突发环境污染事故风险区划研究

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近年来,我国工业化与城市化进程的快速推进,人口和经济密度激增;同时由于区位优势,特别是交通与资源的便利,化工企业不断向沿江沿海大城市集聚;由此导致巨大的布局型突发环境风险。化工企业危险物质生产、贮运及运输的增加使我国突发环境污染事故频发,而人口和经济密度的激增导致污染事故的影响和损失不断上升,突发环境污染事故已成为阻碍区域经济发展,危及环境安全和人体健康的重要因素。   上海是我国长三角流域特大城市,化学工业聚集,黄浦江与苏州河两岸集中分布有大量传统重化工企业,吴泾、吴淞、高桥与桃浦等近郊也有很多大型化学工园,金山和宝山则是新型化工园聚集地带;同时上海人口与经济高度密集,一旦发生污染事故,必将造成严重的社会影响和经济损失。上海市突发环境污染事故风险日渐凸显,导致这一风险的根本原因在于环境风险源不合理的布局,如何基于环境风险区划进行上海市风险差异性管理,降低事故危害、缓解布局型环境风险是本文的研究重点。   环境风险区划是新兴的区域环境风险分析的思路,也是突发环境污染事故风险研究和差异性管理的重要依据。本文在回顾和梳理国内外突发环境污染事故风险问题及区划方法等相关研究的基础上,运用“自上而下”和“自下而上”相结合的区划方法作为上海市突发环境风险区划研究的重要方法体系。“自上而下”是对环境风险空间分布差异性的划分;而“自下而上”是对突发环境风险区划要素属性特征相似性的合并。“自上而下”和“自下而上”相结合的区划方法体系充分体现了突发环境污染事故风险分布的区域分异,揭示了不同空间环境风险特性的相似性和差异性。   突发环境污染事故风险是在时间上不断演替,在空间上有一定分布规律的个体。因此,历史突发环境污染事故时空格局能宏观掌握突发环境污染事故风险的分布规律,有助于把握环境风险区划的大方向,是指导“自上而下”区划的重要依据;而“自下而上”则是基于环境风险系统理论,构建环境风险区划指标体系,在对区划指标进行概念模型量化的基础上,利用GIS空间分析功能,将指标属性值进行空间信息集成,在区划的最小单元实现环境风险系统要素空间解耦,并保证环境风险信息的完整。运用基于遗传算法的 K均值聚类在最小区划单元进行聚类分析,并依据上海市政府宏观规划,如产业布局规划、土地利用规划及城市总体规划对聚类后的图斑碎块进行科学性和实用性的调整,获得上海市突发环境污染事故风险亚区和小区;将“自上而下”获得的上海市突发环境风险大区和“自下而上”得到的环境风险亚区综合集成分析,实现上海市突发环境污染事故风险的综合区划,依据区划结果中不同风险区的风险特征和主导风险因子,提出相应的突发环境风险管理对策,为上海市综合减灾降险提供科学依据。   环境风险区划指标是“自下而上”区划方法实现的桥梁,论文以环境风险系统理论为指导,在资料收集及问卷调研的基础上,分析上海市突发环境污染事故风险特征,基于环境风险发生(风险因子释放)、环境风险转运及潜在风险受体属性,构建包括环境风险源危险性、环境风险场特征性及环境风险受体脆弱性的指标体系,环境风险区划指标的量化则通过一系列点、线、面概念模型的运算和空间分析实现。   主要研究内容及结论如下:   (1)在对上海市突发环境风险系统特征分析的基础上,选取上海市100家重大危险源作为本研究突发环境污染事故风险源,构建上海市突发环境污染事故风险源综合危险性量化模型。环境风险源综合危险性概念模型由环境风险源自身的危险性和控制机制的有效性两个变量组成。特别说明的是,环境风险源与一般危险源不同,火灾爆炸事故不会产生突发环境污染事故,但会造成有毒有害物质的泄露(如松花江污染事故),由此导致大气或水污染污染事故。因此,本文不认为火灾爆炸危险源是环境风险源,这类危险源是环境风险的致因。在环境风险源危险性评价量化模型中,易燃易爆物质危险性只作为权重,进一步加强环境风险源自身危险性,而不是环境风险源危险性的组成部分。上海市突发环境风险源危险性计算结果表明:杭州湾北部、浦东外高桥区域、宝山和嘉定环境风险源集中,且风险源危险性较大;上海崇明岛、南汇、青浦突发环境风险源较少,且危险性也较小;市中心普陀区分布有重大环境风险源,且环境风险源危险性较大。   (2)上海市大气环境风险场特征指数是通过对高斯模型的改进,在区域网格划分的基础上,考虑风向和网格中心点与风险源的距离,构建大气风险场特征指数模型。上海市大气环境风险场特征指数分析结果表明:上海市浦东北部、宝山和嘉定受大气风险场影响比较明显;南汇及奉贤南部受大气环境风险场影响较弱;崇明岛地区几乎不受大气风险场的影响。从上海市主导风向和其它污染气象分析,上海市大气风险场特征指数分布具有一定的合理性。水系风险场特征指数是通过-维稳态河流衰减模型分析风险因子对取水口的影响,并进一步通过取水口的服务范围,将水系风险场特征分配到空间获得水系风险场空间特征指数。水系风险场特征指数结果分析表明:黄埔江下游水源取水口服务范围受水系风险场影响明显;而崇明岛地区几乎不受水系风险场的影响。   (3)上海市突发环境污染事故风险受体是社会-生态环境复合系统。考虑潜在突发环境污染事故风险受体的敏感性和适应力,构建环境风险受体脆弱性概念模型。环境风险受体综合脆弱性包含社会经济脆弱性(包括社会经济敏感性和适应力)和生态系统脆弱性(包括生态系统敏感性和适应力)。上海市突发环境风险受体综合脆弱性分析结果表明:上海市市中心区,包括黄埔、卢湾、虹口突发环境污染事故风险受体综合脆弱指数最高;其次为杨浦、虹口、闸北、普陀、徐汇区;市郊区青浦淀山湖地域、黄埔江上游地区由于生态系统敏感性极高导致其脆弱性也很高;奉贤、闵行及崇明的综合脆弱度指数较低。   (4)采用上海市各区县2000-2008年突发环境污染事故空间分布格局作为“自上而下”区域划分的依据,生成两个环境风险大区,分别为:突发环境污染事故重点控制区和突发环境污染事故防范区;运用基于遗传算法的 K均值聚类实现上海市突发环境污染事故风险“自下而上”的区划,依据上海市政府相关宏观规划进行“自下而上”聚类图斑碎块调整;结合“自上而下”得出的上海市突发环境风险大区,得到上海市突发污染事故风险综合区划。在分析上海市突发环境污染事故不同风险区特征的基础上,把握各风险区的主导风险因子,提出针对性的管理措施,为上海市突发环境污染事故风险的管理与污染事故的预防提供科学依据。
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