徐芸1，2
，朱惇1*，贾海燕1，杨叶涛2
（1.长江水资源保护科学研究所，武汉
430051；2.中国地质大学（武汉），武汉430074）
摘
构建水环境潜在污染风险分级评价体系。采用地统计学理论和地理信息系统（Geographic Information System ，GIS ）相结合的方法开展突发水污染风险分区评价研究，以揭示研究区江段突发水污染风险空间分布差异性。结果表明，污染源或受体热点分布主要集中在城镇化、工业化较快的地区，如宜宾市叙州区污染源最多，泸州市龙马潭区高风险污染源最密集，宜宾县和南溪县高敏感受体数量最多；其他区域污染源或受体分布较为均衡，未形成明显的冷点区域。水环境潜在污染高风险区集中分布在龙马潭区江段和江阳区江段，须提高该区域对潜在污染的风险管理能力，以降低污染事故发生的可能性。
关键词：宜宾至泸州；突发水污染风险；冷热点分析；风险评估中图分类号：X820
文献标识码：A
文章编号：2096-2347（2020）01-0014-09
收稿日期：2020-02-06
基金项目：国家重点研发计划水资源高效利用专项（2016YFC0402207）。
作者简介：徐芸（1990—），女，硕士研究生，主要从事GIS 应用研究。E-mail:182****************
*通信作者：朱惇（1980—），男，博士，高级工程师，主要从事水资源保护、水生态环境与GIS 应用研究。E-mail:**************引用格式：徐芸，朱惇，贾海燕，等.长江上游宜宾至泸州江段突发水污染风险评估[J].三峡生态环境监测，2020，5（1）：14-22.Citation format:XU Y,ZHU D,JIA H Y,et al.Risk assessment of sudden water pollution in the upper Yangtze River (Yibin-Luzhou section)[J].
Ecology and Environmental Monitoring of Three Gorges ，2020，5（1）：14-22.
DOI ：10.19478/jki.2096-2347.2020.01.03
Risk Assessment of Sudden Water Pollution in the Upper Yangtze River
(Yibin-Luzhou Section)
XU Yun 1,2,ZHU Dun 1*,JIA Haiyan 1,YANG Yetao 2
(1.Changjiang Water Resources Protection Institute,Wuhan 430051,China;2.China University of Geosciences (Wuhan),
Wuhan 430074,China)
Abstract ：In order to prevent and control the incidents of major sudden water pollution in the upper reaches of the Yangtze River,this paper collected the data of the water pollution risk sources and environmental risk receptors along Yangtze River from Yibin to Luzhou,and constructed the grading evaluation system for potential pollution risk of the water environment.The geostatistical theory
and Geographic Information System (GIS)based methods were used to study and reveal the spatial distribution difference of the potential pollution risk in the study section.The results show that the hotspots of pollution sources and risk receptors are mainly concentrated in the urbanized and industrialized areas.For example,Xuzhou District of Yibin has the largest number of risk sources,Lon
gmatan District of Luzhou city has the most dense risk sources,and Yibin County and Nanxi County have the highest number of sensitive receptors.In contrast,the other regions have a relatively balanced distribution of pollution sources or risk receptors,and don ’t form distinct cold spots.The potentially high-risk area of water pollution is concentrated in the river section from Longmatan to Jiangyang District,where the region ’s risk management capabilities should be improved to deal with the possible pollution accidents.
Key words:Yibin-Luzhou section;sudden water pollution risk;cold-hot spot analysis;risk assessment
三峡生态环境监测
Ecology and Environmental Monitoring of Three Gorges
2020年3月Mar.2020
第5卷第1期V ol.5No.1
□水生态风险评估与评价
第5卷第1期15
水环境安全是关系到社会安全与稳定的重大问题。突发性水环境污染事故不同于一般的环境污染，它没有固定的排放方式和排放途径，发生突然、来势凶猛，瞬间内排放大量的污染物，对环境造成破坏，给人民生命与生产安全构成巨大威胁[1-4]。对于突发性水污染事故造成的危害评价，国外在水质预警应急系统方面的研究已经较为成熟。如法国开发的“SEANS”软件包，为突发性水污染事故提供应急决策；欧盟建立的多瑙河水质突发事故预警系统，使不同国家及部门的数据信息得到及时沟通交流。但国内的水污染风险分析工作起步较晚，且研究内容主要集中在污染风险源的辨识和危害与损失评估。如郭炳南[5]将突发性水污染事件按污染风险源位置分为固定源、移动源及流域源三类。曹宝等[6]依据污染源的行业性质、规模、危害程度、距离长江干流的远近等判别因子，建立了污染风险源分级评价方法。杨桐鹤等[7]基于水污染经济损失模型，提出引水调控工程改善水环境经济效益评估的方法。目前，大多数研究关注水环境质量、水污染特征及污染防治对策等，而关于水环境污染风险源的辨识、分级和标准、定性定量评估等都还缺乏研究，在理论和技术方法上也有待进一步分析。此外，除了需要考虑污染事故对水体自身以及生态环境的风险外，还要重视污染事故对社会经济敏感目标的风险。
长江上游宜宾至泸州江段是三峡库区重要的水源补给区，大量工业废水未经处理直接排放到长江中，势必会影响长江的水质[8]。宜宾市和泸州市作为距离三峡库区上游最近的城市，确保其水质安全意义重大。本文将宜宾至泸州江段的固定污染源和取水口信息相结合，构建风险分级评价体系，揭示了研
究区江段突发水污染风险空间分布差异性。不仅可以为沿江产业带发展及备用水源地规划提供建议，还能为重大水污染事件的预防监控、应急处置及后续管理提供参考。
1研究区概况
泸州市和宜宾市为四川省的省辖市，位于四川省东南、川滇黔渝结合部。长江自西向东横穿宜宾市和泸州市，全长约220km，江水流经泸州市合江县后注入重庆市江津区。研究区域内的长
江主要支流有岷江、沱江、永宁河、南广河及长
宁河等。研究区为典型亚热带季风气候，气候暖
温，降水量多。气温年较差偏高，年平均气温为18℃左右；降水量时空分布不均，多年的年降水量为1050~1200mm。根据2017年统计年鉴，泸
州、宜宾产业结构中饮料制造业、化学原料及化
学制品制造业、造纸及纸制品业、农副食品加工业
及非金属矿物制品业占有重要地位。
2数据与方法
2.1数据来源及处理
整理2017年四川省入河排污口专项整治工作
调查成果，筛选出年污水排放量300万吨规模以上
的入河排污口191处；整理2012年四川省水利普
查取水口调查数据，筛选非农取水口48处。入河
排污口和取水口的空间分布情况如图1所示。详细
调查各入河排污口设置单位所属行业类型、生产
规模、生产工艺，统计各企业的年废水产生量，
以及各非农取水口年最大取水量、供水影响人口
数量等基本信息，并收集研究区范围内各乡镇行
政区社会经济基础资料。
2.2水环境污染风险评价体系
水环境突发性水污染事件是环境污染源的潜
在风险和污染受体敏感脆弱性的综合体现[6，9-10]。
通过分析研究区入河排污口、取水口调查监测数
据，对研究区水环境污染源风险评估的各种指标进
行筛选、重要性分级和指标量化，采用加权法量化
区域的污染源风险和污染受体敏感性评价指标，采
用定性与定量相结合的方式对研究区水环境污染风
险进行评估，构建研究区水环境污染风险评价体系。
2.2.1水环境污染源危险等级
主要考虑研究区水环境污染源危害程度，特
征污染物排放量及其位置距长江干流（或主要支
流）距离远近，用来表征区域发生环境污染事故
与环境风险的可能性。利用水环境污染风险评价
体系的环境污染源特性指标得分将污染源划分为
重大风险源、较大风险源和一般风险源3个等级。
①污染源危害程度：企业的风险物料主要包括原料、中间产品、成品、废物、事故反应产品、
徐芸，等：长江上游宜宾至泸州江段突发水污染风险评估
三峡生态环境监测sxhc.cbptki/第5卷16
燃烧产品等，这些物料可能是导致水污染事故的源头。根据《危险货物分类和品名编号》（GB6944—2005），将污染源风险特征划分为三个等级，具体见表1。
表1污染源风险指数分析表Table1Risk index analysis of pollution sources
行业类型
化学原料及化学制品制造、纺织、造纸以及医药制造行业等农副食品加工业、食品制造业、饮料制造业等
非金属矿物制品
污染特征
排放污水含有毒有害污染物（包括重
金属类、无机有毒阴离子、有机有毒
物质）
含有机物、氮磷物质
矿物废渣、废料、木屑
污染风险及缘由
改变水体理化性质，引起人体和
环境的毒理反应，且其影响时间
较长、不易消除
耗氧污染和氮磷污染
风险较低，无有毒有害物质释放
危险指数
风险较高
污染风险一般
污染风险低
②特征污染物排放量：危险物质的数量关系到发生事故之后危险物质的泄露量，也是衡量污染源危害程度的一个重要指标。在安全评价中，《重大危险源辨识》（GB18218—2018）规定了每一种类别的危险物质的储存使用临界量，超过了临界量即为重大危险源。本研究参考重大危险源辨识中的方法，用危险物质的储量与临界量之比来表征危险物质的量带来的危害程度。
③距主要河流距离：指排污口至长江干流及重要支流水系的距离，是衡量排污口对水系污染程度的一个重要指标，统计排污口位于河流的级别，级别越高，距离干流水系越近，对长江干流污染风险越大，反之则污染风险越小。2.2.2水环境污染受体敏感等级
主要考虑研究区长江干支流受纳水体水质类别、饮用水源地取水口规模及影响人数和所在行政区域人均GDP水平等，用来表征影响区域环境及社会经济敏感脆弱性。将敏感目标划分为重大敏感目标、较大敏感目标和一般敏感目标3个等级（表2）。
①根据《地表水环境质量标准》（GB3838—2002），按地表水水域环境功能和保护目标，把地表水环境质量划分为五类。五类水质对应不同的环境功能需求和水质，类别越低，水质越高，能实现的环境功能越强。
长江流域水资源保护局②饮用水源地人口规模：影响人口数量是突发水污染事件污染源识别的重要受体指标，直接
叙州区
翠屏区
南溪区
江安县长宁县
纳溪区
江阳区
龙马潭区
泸县
合江县
化工
造纸纸浆
纺织印染
危化码头
污水处理厂
电力
石油
食品
其他
取水品
县界
水系
010204060KM
图1泸州-宜宾江段入河排污口及取水口分布Fig.1Distribution of river sewage outlet and intake in Yibin-Luzhou section
第5卷第1期17
反映了突发水污染事件发生后可能危及的人员情
况，以及需要保护隔离的人数量。
③地区生产总值（地区GDP）：地区生产总值
是指本地区所有常住单位在一定时期内生产活动
的最终成果。地区GDP越高，说明该地区经济越
发达，则该地区对环境污染的接受程度越低，对
水污染的敏感程度越高。
2.3突发水污染风险分析方法
2.3.1水环境潜在污染风险冷热点分析
利用冷热点分析来描述在研究区域内各乡镇
行政区划单元的环境污染源及环境污染受体指标
的分布情况和关联程度。冷热点分析（Cold hot
spot analysis）是探索局部空间聚类分布特征的方
法，可以通过计算环境污染源特性和环境污染受
体敏感性得分情况的Getis-Orid函数值G*i来判别是
否存在高值聚类或低值聚类，并对其位置进行识
别。G*i定义为：
G*i=
∑j=1n w ij x i-xˉ∑j=1n w ij
（1）
S=
（2）式中：w ij()d为空间权重矩阵；x i、x j为i和j个点的属性值；n为要素总数。数据集中每个要素返回的G*i统计就是Z得分[11-14]。Z()
G*i通过ArcGIS使用自然断点法（Natural breaks）分类，划分为热点、次热点、过渡点、次冷点和冷点区域。
2.3.2突发水污染风险分区评价
基于研究区环境污染源以及环境污染受体的评价结果，以研究区县级行政区作为分区单元，将不同级别的污染源和污染受体归并到研究区长江干流上不同区段内，然后统计出各县级行政区对应的长江干流江段内污染源或受体敏感目标的个数，分别累加求和。通过ArcGIS软件提供的自然断点法分类出不同的拐点值来定义分区标准，以分区标准为依据，将风险区划分为3种类型，分别为高风险区、中风险区和低风险区。依据突发水污染风险评价指标体系中各个指标及权重，采用以下公式进行评分：
Rs=()
∑i n()
αPs i+∑j m(βSs j)/S（3）式中：Rs为水环境潜在污染风险区域风险值；n为某个县级行政区范围内污染源数目；m为该县级行政区范围内污染受体数目；Ps i为第i个污染源风险评估分数；Ss j为第j个污染受体敏感性评估分数；α、β为各指标层权重；S为该县级行政单元区段的江段流经长度数值。
3结果与分析
3.1水环境污染源及受体分布情况
宜宾至泸州江段范围内重点废水产生企业共191家，涉及电力、纺织印染、化工、炼油、食品、危化码头、污水处理厂、造纸纸浆等行业。重点污染源年废水产生总量约为1.64×108t，其中宜宾市约为9.1×107t，泸州市约为7.3×107t。以行业分类统计，污水处理厂年废水产生总量最高，达到1.21×108t，占总量的73.8%。其次为化工企业的1.34×107t和造纸企业的7.81×106t，分别占总量的8.17%和4.76%。
根据突发水环境污染源风险等级评价结果，泸州至宜宾江段特大风险、重大风险和一般风险
表2突发水污染风险评价指标体系
徐芸，等：长江上游宜宾至泸州江段突发水污染风险评估
三峡生态环境监测sxhc.cbptki/第5卷
18
等级的水环境污染源分别有9个、45个和137个。重大风险源主要以大型污水处理厂、化工企业为主，其污水排放量大，涉及污染物毒害性强，发生污染事故的可能性高，具有最高的水环境污染危害等级；评级为较大和一般的风险源在风险程度上依次减弱，具体分布情况见图2。叙州区风险
源最多，为40个；其次为泸县，为36个，龙马潭区风险源最为密集。其中叙州区重大风险源有3个，一般风险源37个；泸县重大风险源3个，一般风险源33个；龙马潭区特大风险源1个、重大风险源7个，一般风险源10个；其他地区都是以一般风险源居多。
研究区内的环境污染受体为48个大型非农取水口，其中城乡供水饮用水源地取水口25个，一般工业企业取水口19个，火电厂取水口4个，影
响人数累计达157万人。环境受体敏感等级分级结果见图3，其中特大敏感目标5个、重大敏感目标11个、一般敏感目标32个；从地区分布看，宜宾
南溪区
叙州区
翠屏区
江安县
长宁县
纳溪区
江阳区
龙马潭区泸县
合江县
特大风险源重大风险源
一般风险源
1020
40
60km
污染源风险等级
图2
宜宾—泸州江段水环境污染源空间分布
Fig.2
Spatial distribution of water environmental pollution sources in Yibin-Luzhou section
图3
宜宾至泸州江段环境污染受体空间分布
Fig.3
Spatial distribution of water environmental pollution receptors in Yibin-Luzhou section
叙州区
翠屏区
南溪区
江安县
长宁县
纳溪区
江阳区
龙马潭区泸县
合江县
10
20
40
60km
特大敏感目标重大敏感目标
一般敏感目标
污染受体敏感性等级
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