基于動態(tài)綜合評價(jià)的區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)差異化管理

楊小林,顧令爽,李義玲*,杜久升 (.河南理工大學(xué),安全與應(yīng)急管理研究中心,河南 焦作 454000；2.中國科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所,四川 成都 6004)

區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是由自然或人為因素引發(fā),通過環(huán)境介質(zhì)傳播,能對人、財(cái)產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅的潛在危險(xiǎn)狀態(tài),其特征表現(xiàn)在區(qū)域多樣風(fēng)險(xiǎn)源釋放的多重危險(xiǎn),風(fēng)險(xiǎn)傳播途徑與風(fēng)險(xiǎn)受體多樣化和相互作用的復(fù)雜性,包括突發(fā)性環(huán)境污染事故風(fēng)險(xiǎn)與累積性環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)[1-2].我國區(qū)域發(fā)展過程中,工業(yè)化、城市化水平大幅提升,經(jīng)濟(jì)高速增長,但同時(shí)資源環(huán)境狀況日趨惡化[3-4].一方面,累積性環(huán)境污染問題突出,如水體富營養(yǎng)化、霧霾天氣等已成為我國當(dāng)前最嚴(yán)重的環(huán)境問題[5-6];另一方面,突發(fā)性環(huán)境事故多發(fā),往往給環(huán)境安全和公眾生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重影響[7].近年來,環(huán)境污染問題已成為當(dāng)今社會矛盾和社會沖突新的誘發(fā)因素和影響社會穩(wěn)定的重要風(fēng)險(xiǎn)源[8].因此,開展環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)和管理已成為當(dāng)今保障社會可持續(xù)發(fā)展的迫切需要.

區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是一種分析和比較環(huán)境影響在宏觀尺度地理區(qū)域特征的方法,重點(diǎn)關(guān)注產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、功能布局與產(chǎn)業(yè)定位不合理等引起的宏觀尺度結(jié)構(gòu)型、布局型環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),為區(qū)域開發(fā)環(huán)境綜合管理和規(guī)劃決策提供依據(jù)[1,9].由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的限制,結(jié)構(gòu)型、布局型環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)短期內(nèi)徹底改變存在較大難度[10],且環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源、風(fēng)險(xiǎn)受體、風(fēng)險(xiǎn)傳播的空間特性導(dǎo)致區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)很強(qiáng)的空間變異性.因此,開展區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià),劃分環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級,結(jié)合區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)際,實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)“差異化”管理具重要現(xiàn)實(shí)意義.

目前,國內(nèi)外環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究多集中于單一事件、工程項(xiàng)目、有毒有害物質(zhì)擴(kuò)散等微觀風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[11-13],開展區(qū)域尺度環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究的較少,且多從風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性[14]、受體脆弱性[15]、風(fēng)險(xiǎn)因子釋放與轉(zhuǎn)運(yùn)過程[16]等單方面考量,以考察評價(jià)對象在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為主[5].然而,區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受到風(fēng)險(xiǎn)因子釋放與轉(zhuǎn)運(yùn)、風(fēng)險(xiǎn)受體暴露及受損等環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)子系統(tǒng)的綜合作用,且各系統(tǒng)隨社會發(fā)展呈動態(tài)變化特征明顯[17].現(xiàn)有研究缺少從區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)出發(fā),綜合考慮評價(jià)對象在連續(xù)時(shí)間段內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性、受體脆弱性等因素對區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的綜合影響.此外,動態(tài)綜合評價(jià)的核心是評價(jià)指標(biāo)在不同時(shí)刻權(quán)重系數(shù)的確定[18],目前指標(biāo)權(quán)重確定的方法包括主觀賦權(quán)法(如層次分析法、模糊評判法等)和客觀賦權(quán)法(如 TOPSIS模型、熵權(quán)法、縱橫向拉開檔次法等).現(xiàn)有環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究多采用層次分析法、模糊評判法等主觀賦權(quán)法確定各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)[19-22],該類方法對定量數(shù)據(jù)的要求不高,簡便易行,但主觀性強(qiáng),采用客觀賦權(quán)法開展環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估研究的較少.本文綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性和受體脆弱性對區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的影響,引入“縱橫向拉開檔次法”[23]和“時(shí)序加權(quán)平均算子法”[24]等客觀賦權(quán)法構(gòu)建區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)的動態(tài)綜合評價(jià)模型,基于長時(shí)間序列數(shù)據(jù)開展動態(tài)綜合評價(jià),并根據(jù)評價(jià)結(jié)果制定出指導(dǎo)區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理的整套方法.本文根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果對區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)劃分等級從而實(shí)現(xiàn)差異化管理的思路,提出 “風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)-等級分區(qū)-差異化管理”的技術(shù)方法,期望依從區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展思想,充分考慮區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展實(shí)際需求,實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)“差異化”管理.

1 研究方法

1.1 區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)概念模型

災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理領(lǐng)域多采用由風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性、暴露性和抗逆力3要素構(gòu)成的風(fēng)險(xiǎn)三角形方法進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)度量[25],該方法亦適用于區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估.區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是風(fēng)險(xiǎn)源釋放出風(fēng)險(xiǎn)因子,經(jīng)各種環(huán)境介質(zhì)傳播轉(zhuǎn)運(yùn)作用于人群、社會經(jīng)濟(jì)、自然環(huán)境等風(fēng)險(xiǎn)受體,進(jìn)而產(chǎn)生健康、財(cái)產(chǎn)和環(huán)境損害[26].因此,本研究認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性、受體暴露性和抗逆力構(gòu)成了區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的基本要素,其中,受體暴露性和抗逆力決定了系統(tǒng)受體的脆弱性水平,并構(gòu)建以下概念模型(圖1,式1):

式中:R 、 f（H）、 f（E）、 f（R）和 f（V）分別為評價(jià)對象的區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性、受體暴露性、受體抗逆力和受體脆弱性.

圖1 區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估系統(tǒng)概念模型Fig.1 Conceptual model system for the regional environmental risk

1.2 評價(jià)方法

本文引入 “縱橫向拉開檔次”法[23]和“時(shí)序加權(quán)平均算子”法[24]等客觀賦權(quán)法構(gòu)建區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)綜合評價(jià)模型,基于長時(shí)間序列數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)綜合評價(jià).首先,采用“縱橫向拉開檔次”法一次加權(quán),確定不同評價(jià)對象在某時(shí)間段不同時(shí)刻的評價(jià)值;然后利用“時(shí)序加權(quán)平均算子”法實(shí)現(xiàn)二次加權(quán),突出時(shí)間影響,確定評價(jià)對象在整個(gè)時(shí)間段的綜合評價(jià)值.

“縱橫向拉開檔次”法是基于差異驅(qū)動原理根據(jù)各個(gè)指標(biāo)在總體指標(biāo)中的變異和對其他指標(biāo)的影響程度自動確定權(quán)重系數(shù),從整體上盡可能體現(xiàn)各評價(jià)對象之間的差異.對于給定對象si∈[s1,sn]和時(shí)間tk∈[t1,tN],有 m 個(gè)評價(jià)指標(biāo)(x1,x2,…xm),對原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理以后便得到一個(gè)面板數(shù)據(jù)集,記為 xij(tk),若能確定評價(jià)指標(biāo) 的 權(quán) 重 系 數(shù) ω（jtk） (其 中, ωj(tk)≥0;那么評價(jià)對象s在t時(shí)刻的評價(jià)函ik數(shù)為:

yi( tk)為對象si的評價(jià)值

郭亞軍等[24]在“有序加權(quán)平均算子”[27]法基礎(chǔ)上提出了“時(shí)序加權(quán)平均算子”法.令某個(gè)時(shí)間段為時(shí)序加權(quán)平均算子對,ui為時(shí)間誘導(dǎo)分量,ai為數(shù)據(jù)分量.定義時(shí)序加權(quán)平均算子為:

式中是 f相關(guān)聯(lián)的時(shí)間加權(quán)向量,,且中第j時(shí)刻所對應(yīng)的時(shí)序加權(quán)平均算子對中的第 2個(gè)分量,稱 f是n維時(shí)序加權(quán)平均算子.時(shí)間加權(quán)向量表達(dá)對不同時(shí)刻的重視程度,與向量熵I和“時(shí)間度”λ有關(guān)(式 4).向量熵反映了數(shù)據(jù)集結(jié)過程中權(quán)重包含信息的程度,熵值越大,所包含的信息量越小.λ為時(shí)間度,介于 0～1,其值越小,反映評價(jià)者越注重近期數(shù)據(jù).反之,則越重視遠(yuǎn)期數(shù)據(jù).

時(shí)間權(quán)向量可由式(5)得出:

式中:N為評價(jià)時(shí)間年限,ωk為tk時(shí)刻的時(shí)間權(quán)向量.

1.3 評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

根據(jù)區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)概念模型,區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)受到風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性、受體暴露性和抗逆力的共同影響(圖 1).風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性指一定孕災(zāi)環(huán)境下,給人群、經(jīng)濟(jì)社會、生態(tài)環(huán)境帶來損害的環(huán)境事件發(fā)生的可能性,體現(xiàn)為突發(fā)性和累積性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源的密度和狀態(tài)等,與如區(qū)域多年環(huán)境污染事故數(shù)、危險(xiǎn)源的密集度、危險(xiǎn)物質(zhì)性質(zhì)與存儲量、廢氣排放量、固廢排放量、廢水排放量以及生產(chǎn)工藝、風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控與管理水平等區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)量、風(fēng)險(xiǎn)因子轉(zhuǎn)運(yùn)控制機(jī)制相關(guān)[16,28].受體暴露性指一定孕災(zāi)環(huán)境下,受環(huán)境污染威脅的人群、自然環(huán)境和社會系統(tǒng)等風(fēng)險(xiǎn)受體的分布特征,體現(xiàn)為受體的種類、數(shù)量、密度、價(jià)值等,如人口密度、經(jīng)濟(jì)密度、重要環(huán)境敏感目標(biāo)密度(如自然保護(hù)區(qū)密度、耕地密度、水源地密度)等可代表受體暴露性[5,19].抗逆力指風(fēng)險(xiǎn)受體對環(huán)境污染影響的敏感程度,體現(xiàn)為受體自身抵御與主動減輕環(huán)境污染影響的能力,與民眾自救互救、社會應(yīng)急救援和社會應(yīng)急管理水平等因素有關(guān),如人均可支配收入、專業(yè)機(jī)構(gòu)應(yīng)急救援能力、區(qū)域應(yīng)急投入、應(yīng)急管理人員數(shù)量等可代表抗逆力水平[29].受體暴露性、抗逆力共同決定了受體脆弱性,暴露性越強(qiáng)、脆弱性越強(qiáng);抗逆力越強(qiáng)、脆弱性越弱.

表1 區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建Table 1 Index system for the regional environmental risk assessment

根據(jù)文獻(xiàn)[5,10,28],篩選出危險(xiǎn)性、暴露性和抗逆力最主要表征指標(biāo),并考慮到客觀賦權(quán)法對量化數(shù)據(jù)的要求與數(shù)據(jù)獲取的難易程度,基于指標(biāo)科學(xué)性、主導(dǎo)性、數(shù)據(jù)可獲得性等原則構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系.選擇重工業(yè)企業(yè)密度和產(chǎn)值密度、廢水、廢氣和固體廢棄物排放負(fù)荷分別表征突發(fā)性和累積性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性,某一區(qū)域重工業(yè)企業(yè)密度與產(chǎn)值密度越大,廢水、廢氣和固體廢物排放負(fù)荷越高,發(fā)生環(huán)境損害的可能性越高,可衡量區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性[5].選擇人口密度、經(jīng)濟(jì)密度和耕地密度等指標(biāo)分別表征人群系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)以及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)等受體暴露性.某一區(qū)域發(fā)生環(huán)境損害時(shí),人口密度、經(jīng)濟(jì)密度和耕地密度越高,暴露性越強(qiáng),可能造成的人員傷害、經(jīng)濟(jì)損失和生態(tài)影響越大.選擇人均可支配收入、萬人病床數(shù)、人均道路面積以及萬人環(huán)境與公共設(shè)施管理人數(shù)分別代表民眾自救、社會救援、應(yīng)急疏散以及社會應(yīng)急管理能力,表征風(fēng)險(xiǎn)受體抗逆力(表 1).當(dāng)區(qū)域發(fā)生環(huán)境損害時(shí),人均可支配收入越高,民眾自救能力越強(qiáng),區(qū)域萬人病床數(shù)、人均道路面積以及萬人環(huán)境與公共設(shè)施管理人員越高,表明社會應(yīng)急救援與應(yīng)急管理能力越強(qiáng),面對環(huán)境損害的抗逆力越強(qiáng).

1.4 區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)綜合評價(jià)模型構(gòu)建

1.4.1 數(shù)據(jù)無量綱化 由于選取的指標(biāo)單位和量綱不同,缺少可比性,應(yīng)將各評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理為對象si的第 j個(gè)指標(biāo)在tk時(shí)刻的數(shù)值(i=1,2,…, n;j=1,2,…, m; k=1,2,…, N),則有:

式中: x ′ij(tk) 為無量綱化后的值;和σj(tk)分別為第 j個(gè)指標(biāo)在tk時(shí)刻的均值和標(biāo)準(zhǔn)差.原始數(shù)據(jù)經(jīng)處理后包含非正數(shù),再采用極值法(式7)對各指標(biāo)進(jìn)行平移和擴(kuò)大.

式中:Mj=Max{ x ′ij(tk) },mj=Min{ x ′ij(tk) }.

1.4.2 基于“縱橫向拉開檔次”法的一次集結(jié)以風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性、受體暴露性和抗逆力為主要參評指標(biāo),利用“縱橫向拉開檔次”法計(jì)算獲取各評價(jià)對象在tk時(shí)刻的風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性指數(shù)、受體暴露性和抗逆力指數(shù).具體步驟如下:

(1)對于給定時(shí)間tk的n個(gè)評價(jià)對象的m個(gè)指標(biāo)x1,x2,…,xm的數(shù)值(已無量綱化),用矩陣Ak表示,即:

(2)計(jì)算 m×m 的實(shí)對稱矩陣

(3)計(jì)算Hk的最大特征值λmax及其對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)向量,并歸一化處理,計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重ωj(tk);

(4)計(jì)算函數(shù):

式中:為評價(jià)對象si在tk時(shí)刻的風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性指數(shù)、受體暴露性指數(shù)和受體抗逆力指數(shù).

(5)計(jì)算環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

根據(jù)本文建立的區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)概念模型(式1)計(jì)算評價(jià)對象si在tk時(shí)刻區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和受體脆弱性指數(shù)

1.4.3 基于“時(shí)序加權(quán)平均算子”法的二次集結(jié)根據(jù)參考文獻(xiàn)[5,24],確定λ取值 0.25適合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)綜合評價(jià).通過Lingo16.0軟件求解公式5計(jì)算時(shí)間權(quán)向量ωk.該軟件是由美國 LINDO公司開發(fā)的求解線性和非線性優(yōu)化問題的簡易工具,可從 LINDO 公司官方網(wǎng)站(www.lindo.com)免費(fèi)獲取.本文下述案例中(數(shù)據(jù)為2009～2015年)的ωk=(0.02793, 0.04291, 0.06593, 0.1013, 0.1556,0.2391, 0.3673)T;最終的評價(jià)函數(shù)為:

式中:yi為各評價(jià)對象 si在整個(gè)時(shí)間段的動態(tài)綜合評價(jià)值,如綜合風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性指數(shù)、綜合暴露性指數(shù)和綜合抗逆力指數(shù).此外,根據(jù)本文建立的區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)概念模型(式1)計(jì)算評價(jià)對象si在整個(gè)時(shí)間段區(qū)域綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù) Ri和綜合受體脆弱性指數(shù)Vi.

1.4.4 區(qū)域綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級劃分 根據(jù)各評價(jià)對象的綜合評價(jià)結(jié)果,采用 SPSS分層聚類功能,將各評價(jià)單元的綜合風(fēng)險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性和受體脆弱性劃分為 5類等級區(qū),確定區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級及其主導(dǎo)因素.

1.5 “差異化”管理

區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)“差異化”管理思路是依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果劃分風(fēng)險(xiǎn)等級區(qū)域(高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)),根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級及其主導(dǎo)因素差異,提出針對性管理方案,實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的“差異化”管理.

1.5.1 指導(dǎo)思想 遵循“重點(diǎn)控制、優(yōu)先管理”與“逐步控制、加強(qiáng)防范”相結(jié)合的原則.高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)實(shí)行重點(diǎn)控制、優(yōu)先管理,資源投入優(yōu)先、時(shí)間靠前,根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)主導(dǎo)因素,針對性的提出風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性控制措施和受體脆弱性減緩措施,最大限度降低區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn);中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展目標(biāo),實(shí)行重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)源逐步控制、防范為主的策略,加強(qiáng)區(qū)域應(yīng)急管理體系建設(shè).

1.5.2 風(fēng)險(xiǎn)控制等級劃分 綜合考慮區(qū)域發(fā)展、生態(tài)環(huán)境安全及現(xiàn)有資源,依據(jù)“重點(diǎn)控制、優(yōu)先管理”與“逐步控制、加強(qiáng)防范”相結(jié)合的原則,將研究區(qū)域劃分為重點(diǎn)控制區(qū)、一般控制區(qū)和事故防范區(qū) 3種風(fēng)險(xiǎn)控制等級區(qū).其中,高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)作為重點(diǎn)控制區(qū)應(yīng)重點(diǎn)管理、優(yōu)先控制,中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分別作為一般控制區(qū)和事故防范區(qū)可逐步控制、防范為主.

2 案例研究

以河南省為案例研究對象,開展 18個(gè)市域單元 2009～2015年的區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)綜合評價(jià)(所有指標(biāo)數(shù)據(jù)均來自于2010～2016年《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》),揭示其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的空間差異,以期為河南省區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的“差異化”管理提供決策依據(jù).下文中的綜合風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性指數(shù)、綜合受體暴露性與抗逆力指數(shù)、綜合受體脆弱性指數(shù)以及綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均為 2009～2015年相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算獲取的綜合評價(jià)結(jié)果.

2.1 河南省綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)空間分布特征

研究結(jié)果顯示河南省綜合風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性指數(shù)(圖2)、綜合風(fēng)險(xiǎn)受體暴露性指數(shù)(圖3)和抗逆力指數(shù)(圖 4)以及綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(圖 5)的空間差異較大.

圖2 河南省綜合風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性指數(shù)空間分布Fig.2 The spatial distribution of the hazard index for the risk source in Henan Province

圖3 河南省綜合受體暴露性指數(shù)空間分布Fig.3 The spatial distribution of the exposure index for the receptor in Henan Province

(1)綜合風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性:河南省北部城市風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性高于南部城市,其中,鄭州、焦作、濟(jì)源、鶴壁、許昌的綜合風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性指數(shù)最高,分別為13.23、11.19、10.82、10.65、9.47,駐馬店、南陽、周口和信陽的綜合風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性指數(shù)相對較低,分別為 5.64、5.59、5.58、5.18;(2)綜合受體脆弱性:受風(fēng)險(xiǎn)受體暴露性和抗逆力的綜合影響,漯河、許昌、周口、商丘、濮陽、開封等市綜合受體脆弱性指數(shù)較高,三門峽、濟(jì)源、洛陽等市綜合受體脆弱性指數(shù)較低.其中,漯河、鄭州、許昌等河南省中部城市綜合暴露性指數(shù)最高,分別為13.06、12.94、12.05,洛陽、三門峽、南陽等河南省西部城市綜合暴露性指數(shù)較低,分別為 6.88、5.10、7.07;鄭州、洛陽、新鄉(xiāng)等市綜合抗逆力指數(shù)較高,分別為12.42、10.33、9.86,而商丘、三門峽等市綜合抗逆力指數(shù)較低,分別為7.63、7.92;(3)綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn):受風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性和受體脆弱性綜合作用,鄭州、漯河、許昌的綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最高,分別為13.79、13.46、13.28,信陽、南陽、三門峽等市綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最低,分別為4.15、4.16、5.01.

圖4 河南省綜合風(fēng)險(xiǎn)受體抗逆力指數(shù)空間分布Fig.4 The spatial distribution of the resilience index for the receptor in Henan Province

圖5 河南省綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)空間分布Fig.5 The spatial distribution of the comprehensive risk index in Henan Province

2.2 河南省環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級劃分

圖6 河南省綜合風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性分區(qū)Fig.6 Cartogram of the comprehensive hazard for the risk source in Henan Province

圖7 河南省綜合風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性分區(qū)Fig.7 Cartogram of the comprehensive vulnerability of risk receptor in Henan Province

采用 SPSS軟件分層聚類功能,根據(jù)各評價(jià)單元的風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性、受體脆弱性以及風(fēng)險(xiǎn)水平及反映其特征的各指標(biāo)情況進(jìn)行自動聚類,將河南省各市域單元綜合風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性(圖 6)、綜合受體脆弱性(圖 7)和綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)(圖 8)分別聚為5類等級區(qū).(1)鄭州、許昌、漯河屬于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū).鄭州工業(yè)企業(yè)密度高、累積污染物排放量大,風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性非常高,雖然抗逆力較高,人口、經(jīng)濟(jì)密度高,受體暴露性強(qiáng),屬于高危險(xiǎn)、中等脆弱地區(qū);漯河和許昌的脆弱性均較高,但是許昌的風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性要高于漯河.(2)焦作、鶴壁和濮陽屬于較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū).焦作、鶴壁的風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性較高,受體脆弱性相對較低,而濮陽屬于脆弱性較高、危險(xiǎn)性較低的區(qū)域,風(fēng)險(xiǎn)主導(dǎo)因素不同.(3)安陽、開封屬于中風(fēng)險(xiǎn)區(qū).其中,安陽風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性和受體脆弱性等級均為中等,而開封屬于脆弱性較高、危險(xiǎn)性較低的區(qū)域.(4)平頂山、商丘、周口、新鄉(xiāng)、濟(jì)源等城市屬于較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū).其中,周口、商丘等屬于低危險(xiǎn)性,較高脆弱性區(qū)域;濟(jì)源作為重要重工業(yè)城市,風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性較高,但區(qū)域人口、經(jīng)濟(jì)密度較低,受體暴露性弱,屬較高危險(xiǎn)性、低脆弱性區(qū)域;平頂山、新鄉(xiāng)的風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性和受體脆弱性均較低.(5)洛陽、三門峽、南陽、信陽、駐馬店屬于低風(fēng)險(xiǎn)區(qū),該類區(qū)域危險(xiǎn)性和脆弱性均較低.

圖8 河南省綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)Fig.8 Cartogram of the comprehensive environmental risk in Henan Province

2.3 區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)“差異化”管理方案

區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)“差異化”管理是根據(jù)不同區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的主導(dǎo)因素提出針對性的控制措施.對風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性高的區(qū)域,應(yīng)從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與升級、企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)源排查和監(jiān)控、企業(yè)與員工安全生產(chǎn)意識、危險(xiǎn)品生產(chǎn)和儲運(yùn)過程的安全管理等方面降低風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性.對脆弱性高的區(qū)域,應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和應(yīng)急管理體系建設(shè),強(qiáng)化公眾風(fēng)險(xiǎn)意識,提高整個(gè)社會的風(fēng)險(xiǎn)承受能力.對綜合風(fēng)險(xiǎn)高的區(qū)域,發(fā)展規(guī)劃中不宜布局新的重型、污染型工業(yè),對已有布局,應(yīng)考慮廠址搬遷或產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移.同時(shí)在土地利用規(guī)劃中應(yīng)加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)措施規(guī)劃,如強(qiáng)化應(yīng)急避難場所、應(yīng)急物資儲備場所、醫(yī)院、消防等公共服務(wù)機(jī)構(gòu)的建設(shè)等,從而提高風(fēng)險(xiǎn)受體的抗逆力.

綜上所述,本文針對區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理提出4種方案,以供選擇.

2.3.1 方案一:高危險(xiǎn)高脆弱方案 高危險(xiǎn)高脆弱區(qū)域往往工業(yè)發(fā)達(dá)且重工業(yè)比重較高,風(fēng)險(xiǎn)源密集,且人口、經(jīng)濟(jì)密度高、能量和物質(zhì)流動頻繁.該類區(qū)域首先應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)有風(fēng)險(xiǎn)源的識別、排查、監(jiān)控與預(yù)警,特別是居民區(qū)、水源保護(hù)地、商業(yè)區(qū)等敏感目標(biāo)周邊存在的危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫、油庫、工廠等重大危險(xiǎn)源,強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)源的監(jiān)控,全面掌握環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源動態(tài)變化,若發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)信號,及時(shí)發(fā)布預(yù)警;其次,加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、升級與轉(zhuǎn)移,降低高風(fēng)險(xiǎn)、高污染的重工業(yè)比重,降低環(huán)境事故發(fā)生概率、減少累積性污染物排放量;再次,完善土地利用防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃,加強(qiáng)環(huán)境污染事件預(yù)警體系和信息發(fā)布網(wǎng)絡(luò)體系、應(yīng)急疏散方案建設(shè),制定多級別的應(yīng)急預(yù)案體系,提高區(qū)域環(huán)境應(yīng)急能力.

2.3.2 方案二:高危險(xiǎn)低脆弱方案 高危險(xiǎn)低脆弱區(qū)域往往經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá),重工業(yè)比重較大、風(fēng)險(xiǎn)源密度高,但人口密度、重要生態(tài)景觀密度較低,脆弱性較低.該類區(qū)域在短期產(chǎn)業(yè)優(yōu)化調(diào)整的措施主要是促進(jìn)現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)技術(shù)和工藝升級,著重加強(qiáng)安全生產(chǎn)管理和清潔生產(chǎn).同時(shí)嚴(yán)格限制新危險(xiǎn)源的增加,加強(qiáng)現(xiàn)有重大危險(xiǎn)源監(jiān)控與預(yù)警,降低危險(xiǎn)源的潛在威脅.從長遠(yuǎn)看,區(qū)域發(fā)展勢必帶來人口、物質(zhì)和能量聚集,低脆弱性可能是短期存在,防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃中應(yīng)盡可能結(jié)合區(qū)域發(fā)展目標(biāo)制定遠(yuǎn)景規(guī)劃,在相關(guān)條件允許下,盡可能完善區(qū)域應(yīng)急管理體系.

2.3.3 方案三:低危險(xiǎn)高脆弱方案 低危險(xiǎn)高脆弱區(qū)域多是工業(yè)欠發(fā)達(dá),但人口密集、生態(tài)環(huán)境脆弱的區(qū)域.該類區(qū)域應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)源排查、監(jiān)控與預(yù)警,降低環(huán)境污染事件發(fā)生概率,在區(qū)域發(fā)展規(guī)劃過程中,積極提高環(huán)境準(zhǔn)入門檻,嚴(yán)控風(fēng)險(xiǎn)負(fù)荷大、經(jīng)濟(jì)附加值低的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移至區(qū)域內(nèi),鼓勵(lì)低風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)入?yún)^(qū),特別可將綠色產(chǎn)業(yè)作為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展主方向.雖然該類區(qū)域危險(xiǎn)性較低,但區(qū)域環(huán)境脆弱,一旦發(fā)生環(huán)境事件,損失和影響將十分嚴(yán)重.因此,要特別加強(qiáng)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和應(yīng)急管理體系建設(shè),著力提升社會風(fēng)險(xiǎn)抗逆力,降低受體脆弱性.

2.3.4 方案四:低危險(xiǎn)低脆弱方案 低危險(xiǎn)、低脆弱區(qū)域往往工業(yè)不發(fā)達(dá),人口和經(jīng)濟(jì)密度也較低、生態(tài)環(huán)境較好.該類區(qū)域可作為周邊高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)選址和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的目標(biāo)區(qū)域.考慮到產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移勢必導(dǎo)致區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)源增多,因此要切實(shí)做好風(fēng)險(xiǎn)源的監(jiān)控與管理,防止風(fēng)險(xiǎn)向環(huán)境事件轉(zhuǎn)化,同時(shí)完善區(qū)域應(yīng)急管理體系,特別是該類區(qū)域往往地廣人稀,信息傳播困難,要重點(diǎn)加強(qiáng)信息發(fā)布渠道、應(yīng)急預(yù)案建設(shè).

根據(jù)河南省綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)及其風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性、受體脆弱性特點(diǎn),本研究對河南省市域尺度環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)“差異化”管理提出以下建議,見表3.

表3 河南省市域單元環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)“差異化”管理對策Table 3 Differentiated management strategies of the regional environmental accidents risk for eighteen cities of Henan Province

3 結(jié)論

3.1 本文借鑒災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理理論,從風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性、受體暴露性和抗逆力3方面構(gòu)建區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)綜合評估指標(biāo)體系,引入“縱橫向拉開檔次”法和“時(shí)序加權(quán)平均算子”法建立了基于長時(shí)間序列數(shù)據(jù)的區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)綜合評價(jià)方法,可實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)綜合評價(jià).

3.2 本文提出了 “風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)-等級分區(qū)-差異化管理”的區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理思路,依據(jù)“重點(diǎn)控制、優(yōu)先管理”與“逐步控制、加強(qiáng)防范”相結(jié)合的原則,結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)與等級劃分,劃定重點(diǎn)控制區(qū)、一般控制區(qū)和事故防范區(qū)3種風(fēng)險(xiǎn)控制等級區(qū),通過逐層遞進(jìn)的方法確定不同管理區(qū)采取的“差異化”管理策略.

3.3 通過該方法在河南省的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了河南省18個(gè)市級單元的區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)綜合評價(jià),確定了河南省未來環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理的主要目標(biāo)以及可采取的“差異化”管理方案,并可為其他類似區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)綜合評價(jià)和管理提供案例參考.

3.4 河南省區(qū)域環(huán)境綜合風(fēng)險(xiǎn)及其主導(dǎo)因素空間變異顯著,其中鄭州、許昌、漯河、焦作、鶴壁和濮陽等城市應(yīng)作為區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制管理的重點(diǎn)區(qū)域,需根據(jù)各城市環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的主導(dǎo)因素從產(chǎn)業(yè)布局、產(chǎn)業(yè)升級、區(qū)域防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃等方面采取針對性控制措施,降低區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源危險(xiǎn)性和風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性,實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的“差異化”管理.

[1]謝元博,李 巍,郝芳華.基于區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的產(chǎn)業(yè)布局規(guī)劃優(yōu)化研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2013,33(3):560-568.

[2]王 芳.轉(zhuǎn)型加速期中國的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及其社會應(yīng)對 [J]. 河北學(xué)刊, 2012,32(6):117 -122.

[3]鄒 輝,段學(xué)軍,趙海霞,等.長三角地區(qū)污染密集型產(chǎn)業(yè)空間演變及其對污染排放格局的影響 [J]. 中國科學(xué)院大學(xué)學(xué)報(bào),2016,33(5):703-710.

[4]邢永健,王 旭,杜 航.集對分析在區(qū)域大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中的應(yīng)用研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2016,36(2):634-640.

[5]曲常勝,畢 軍,黃 蕾,等.我國區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)綜合評價(jià)研究 [J]. 北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010,46(3):477-482.

[6]何沐全,劉志紅,張 穎,等.川南城市群大氣灰霾時(shí)空分布特征及成因分析 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2017,37(2):432-442.

[7]李 靜,呂永龍,賀桂珍,等.我國突發(fā)性環(huán)境污染事故時(shí)空格局及影響研究 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2008,29(9):2684-2693.

[8]朱華桂.論風(fēng)險(xiǎn)社會中的社區(qū)抗逆力問題 [J]. 南京大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)?人文科學(xué)?社會科學(xué)), 2012,(5):47-53.

[9]Huang L, Wan W, Li F, et al. A two-scale system to identify environmental risk of chemical industry clusters [J]. Journal of Hazardous Materials, 2011,186(1):247-255.

[10]曾維華,宋永會,姚 新,等.多尺度突發(fā)環(huán)境污染事故風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃[M]. 北京:科學(xué)出版社, 2013:15-18.

[11]謝元博,李 巍.基于能源-環(huán)境情景模擬的北京市大氣污染對居民健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究 [J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2013,33(6):1763-1770.

[12]廖志恒,任明忠,孫家仁,等.垃圾焚燒廠排放重金屬Pb的吸入性健康風(fēng)險(xiǎn)評估 [J]. 中國科學(xué)院大學(xué)學(xué)報(bào), 2014,31(3):410-417.

[13]高麗娜,張仁健,韓志偉,等.2011年冬季長江三角洲氣態(tài)污染物的模擬分析 [J]. 中國科學(xué)院大學(xué)學(xué)報(bào), 2014,31(3):380-388.

[14]Giubilato E, Zabeo A, Critto A, et al. A risk-based methodology for ranking environmental chemical stressors at the regional scale[J]. Environment International, 2014,65:41-53.

[15]Zabeo A, Pizzol L, Agostini P, et al. Regional risk assessment for contaminated sites Part 1: Vulnerability assessment by multicriteria decision analysis [J]. Environment International,2011,37(8):1295-1306.

[16]邢永健,王 旭,可 欣,等.基于風(fēng)險(xiǎn)場的區(qū)域突發(fā)性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2016,36(4):1268-1274.

[17]楊小林,李義玲.基于客觀賦權(quán)法的長江流域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空動態(tài)綜合評價(jià) [J]. 中國科學(xué)院大學(xué)學(xué)報(bào), 2015,32(3):349-355.

[18]董 軍,國方媛.多層次系統(tǒng)的動態(tài)評價(jià)研究 [J]. 運(yùn)籌與管理,2011,20(5):176-184.

[19]李艷萍,喬 琦,柴發(fā)合,等.基于層次分析法的工業(yè)園區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)權(quán)重分析 [J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 2014,27(3):334-340.

[20]邵 磊,陳 郁,張樹深.基于AHP和熵權(quán)的跨界突發(fā)性大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源模糊綜合評價(jià) [J]. 中國人口?資源與環(huán)境, 2010, 20(3):135-138.

[21]冷蘇婭,蔣世杰,潘 杰,等.京津冀協(xié)同發(fā)展背景下的區(qū)域綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估研究[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2017,53(1):60-69.

[22]Irene P, Paolo V, Donatella V, et al. Mapping the environmental risk of a tourist harbor in order to foster environmental security:objective vs. subjective assessments [J]. Marine Pollution Bulletin,2010,60(7):1051-1058.

[23]郭亞軍,潘建民,曹仲秋.由時(shí)序立體數(shù)據(jù)表支持的動態(tài)綜合評價(jià)方法 [J]. 東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2001,22(4):464-467.

[24]郭亞軍,姚 遠(yuǎn),易平濤.一種動態(tài)綜合評價(jià)方法及應(yīng)用 [J]. 系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐, 2007,10:154-158.

[25]屈艷萍,高 輝,呂 娟,等.基于區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)論的中國農(nóng)業(yè)旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估 [J]. 水利學(xué)報(bào), 2015,46(8):908-917.

[26]Albanese S, Vivo B D, Lima A, et al. Prioritising environmental risk at the regional scale by a GIS aided technique: The Zambian Copperbelt Province case study [J]. Journal of Geochemical Exploration, 2014,144:433-442.

[27]Yager R R. On ordered weighted averaging aggregation operators in multicriteria decision making [J]. IEEE Transactions on Systems, Man,and Cybernetics, 1988,18(1):183-190.

[28]王肖惠,陳 爽,秦海旭,等.基于事故風(fēng)險(xiǎn)源的城市環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)研究—以南京市為例 [J]. 長江流域資源與環(huán)境, 2016,25(3):453-461.

[29]薛鵬麗,曾維華.上海市環(huán)境污染事故風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性評價(jià) [J].中國環(huán)境科學(xué), 2011,31(11):2556-2561.