环境风险指数探讨--指数、风险和环境.ppt

1、环境风险指数探讨 指数、风险和环境,环境科学系 2008年9月16日,环境风险指数探讨,讲座的目的 和大家交流关于环境、风险和指数的想法； 两个项目的部分成果总结；,进一步课题研究的培训。,国家自然科学基金项目(70403005)城市水源地环境安全及突发污染应急机制的实证研究20052007；上海市科委重大攻关项目子课题黄浦江突发性水污染事件的风险评估研究20052006,863项目子课题，特大城市重大环境污染事件多级别、多类型应急 预案体系构建研究，20072009；上海市科委重大攻关项目子课题淀山湖蓝藻水华暴发的风险评估研究20082009,提 纲,一、什么是指数 二、环境指数和风险指数

2、三、特征时间风险指数简介 四、科学问题与思考,一、什么是指数,1.什么是指数 指数是用一个反映事物某种特征的数值。 指数广泛用于经济社会环境方面。 指数研究是非常重要的一类研究。,2.常用的一些指数 经济：GDP、股票指数、物价指数等 社会：恩格尔系数、人均期望寿命等 健康：肥胖指数、各种疾病指标指数 物理：重力加速度、各种系数、常数等 天气：各种天气指数 环境：水质指数等,我们生活在一个充满指数的世界里，经常需要依靠各种各样的指数提供信息，做出判断，采取行动。,3指数及其本身的反思 一个问题的认识过程,问题：试问哪个物体获得的运动潜力大？,用指数表示？,指数的意义与科学的洞见 好的指数应该有

3、明确的物理意义，是抽象出来的关于事物（系统）某方面的特征的精确数值表示。 一些指数没有明确的物理意义，但可以一定的社会意义，如恩格尔系统，它反映的是社会系统的某方面特征。 一些指数没有明确的物理意义和社会意义，但可以有一定人文（文化）意义，反映人类文化中的某些特征。 研究、设计、发现一个指数的过程，是基于科学事实、或社会经验、或人文理念，用知识经验的积累加上对事物系统某一方面特征的科学洞见，对所研究事物（系统）某一方面特征的数值刻画和定量描述。,GDP的指数（指标）意义和科学贡献 GDP：国内生产总值，是对一国（地区）经济在核算期内所有常住单位生产的最终产品总量的度量，常常被看成显示一个国家（

4、地区）经济状况的一个重要指标。 GDP的重要性是毋庸置疑的，美国经济学家萨缪尔森认为，GDP是20世纪最伟大的发明之一。他将GDP比做描述天气的卫星云图，能够提供经济状况的完整图像，能够帮助领导者判断经济是在萎缩还是在膨胀，是需要刺激还是需要控制，是处于严重衰退还是处于通胀威胁之中。没有像GDP这样的总量指标，政策制定者就会陷入杂乱无章的数字海洋而不知所措。 类似的：CPI指数，PPI指数、股票指数,恩格尔系数 衡量贫困或富裕程度的系数。即食品支出占家庭收入的比例，被广泛认同采用。简单地说，一个家庭的恩格尔系数越小，就说明这个家庭经济越富裕。 国际上常常用恩格尔系数来衡量一个国家和地区人民生活

5、水平的状况。根据联合国粮农组织提出的标准，恩格尔系数在59%以上为贫困，50-59%为温饱，40-50%为小康，30-40%为富裕，低于30%为最富裕。,人体肥胖指数 一个理想体重的数学计算公式，身体质量指数（BMI，Body Mass Index）。 对20岁以上的人，男性正常值范围是21-25，女性是20-25。 18.5BMI24，体重正常；24BMI27，体重超重；27BMI30，轻度肥胖；30BMI35，中度肥胖；BMI35，重度肥胖。 个人经验。,前列腺癌的指数PSA 前列腺癌。 PSA是前列腺特异抗原，是早期筛查前列腺癌的重要指标，它的升高可以提示前列腺炎症、前列腺癌等疾病，但不

6、是绝对的。 一般说来，PSA水平低于4 ng/mL是正常的；高于10 ng/mL视为升高；在4-10 ng/mL之间视为“灰色区域”。 相关经验：对于一个实验生物学家或医学家来说，相信确定性的科学实验检测结果，还是相信不确定性的基于经验的PSA指数。,水土流失方程 A：土壤侵蚀量，t/ha年； R：降雨侵蚀力指标； K：土壤侵蚀度，t/ha年； L：坡长； S：坡度； C：耕种管理因素； P：土壤保持措施因素；,有机污染指数（A值） 评价公式 评价指标 L：各水质指标实测平均浓度值（mg/l）； C：各水质指标评价标准，主要选取GB383888中的类标准，氨氮依据上海市地面水环境质量标准的四级

7、（mg/l）。,有机污染指数 A值评价分级标准采用黄浦江水质评价分级标准,现代后现代,4指数的意义,不同认知领域问题的不同思路,科学事实社会经验人文理念科学洞见指数的研究范围和内容,科学理论、逻辑、模型和实验,神话、宗教、迷信、愚昧和各种无稽之谈,？,5指数研究的作用 揭示这一类研究的潜在科学问题和研究方向。 在没有足够经验和事实的情况下，试图说明一类介于现代和后现代之间的科学问题； 为非专业的政府、企业和公众人士提供一个简单的认识数字。,6地学组的指数研究 最早的：河流水质分类的指数系统（S.L.ROSS）（译文） 环境科学研究1978.3；区域环境质量综合评价方法研究 环境科学研究1982

8、.3，1期。 10年前的。于孟春，土壤可持续利用指数和指标体系，1998届硕士毕业论文。 最近的。2008届硕士、博士毕业论文，关于河流滨岸带指数、河流健康指数、环境友好型社会指数、政府环境绩效指数、,7指数研究的方向 对某一个指数进行深入的研究，如万元GDP用水量、水质指数； 对指标体系及其综合指数的综合研究，并将其市场化，成为可交易或可衡量的一个产品，如股票指数、GDP等。 地学组研究的可能方向A？1）毕业论文的需要；2）发表文章的需要；3）申请课题的需要； 地学组研究的可能方向B？1）对某一事物特征进行深入研究，设计提出一种有科学创见的指数；2）生产一种指数产品，并使之市场化。,二、环境

9、指数,1.各种各样的环境指数 水 气 生态 环境经济,水质单因子指数评价方法 评价公式： Pi：单因子指数； Ci：各水质指标实测平均浓度值（mg/l） C0：各水质指标评价标准的四类（mg/l）,水质按类分级综合评价方法 水质分级：地面水环境质量分级（mg/L）,水质按类分级综合评价方法 水质级别评分：水质级别与分值,水质按类分级综合评价方法 水质评价结果表达式 S-A：n1n2n3n4n5n6M(s1;s2；) S：综合评价级别； A：水质综合评价分值。 ，：水质类别（按地面水环境质量标准）； n1，n2，n3，n4，n5，n6：分别达到、和类（即劣于类）水质标准的评价项目数； M：评价项

10、目中，水质最差的一项对应的水质类别； S1，S2：水质最差的评价项目名称。,区域水质指数 水质指数，也称区域水质指数，是综合反映某一区域水体水质的指标。其基本思路是根据某一区域内所有监测断面的的水量指标来对水质监测指标进行加权平均。水质指数的物理意义是某一特定区域所有水体均匀混和后的水质监测值。 水质指数给出了区域水质状况的定量化表征。通过水质指数，可以比较不同区域之间的水质状况，并可根据定量化的数据识别和比较某一大区域内部水质状况的空间分异特征。,区域水质指数 水质指标： 参照水质按类分级综合评价中有关内容，分别对每个监测断面各项目污染因子BOD5、CODCr、NH3-N、CODn、DO、石

11、油类、挥发酚，以及单因子综合评价、综合评分级别，根据其类别和级别赋于相应的分值。类、类、类、类、类、劣于类6个类别的分值分别为15、13、11、8、5和1分；1级、2级、3级、4级、5级、6级共6个等级的分值分别为15、13、11、8、5和1分。 水量指标：水量指标暂用水面积来表示。每一监测断面所控制的水面积即为其控制河长与河宽的乘积。,区域水质指数 设某一区域S内共K个子区域，各子区域S1，S2，S3,-，Sk内的监测断面个数N1，N2，N3，-，Nk，第k个子区域Sk内各个监测断面的控制河长为Lk1，Lk2，Lk3，-，LkNk，宽度为Wk1，Wk2，Wk3，-，WkNk。 综合评分级别对

12、应的分值为Ik1，Ik2，Ik3，-，IkNk。,区域水质指数 第k个子区域Sk水质指数及分指数可用下式计算： 整体区域S的水质指数及分指数可用下式计算,区域水资源丰度指数 水质指数用定量化的数据说明了不同区域间水体的水质差异，但无法说明两个水量差异较大的区域在水环境方面本质性的区别。 区域水资源丰度指数，是综合反映某一区域水环境水质与水量的指标。可以用来比较不同区域水环境和水资源状况。水资源丰度指数的物理意义是某一特定区域单位面积上的水质与水量状况，也即单位区域面积上的水环境水资源状况。 水资源丰度指数给出了区域水环境水资源状况的定量化表征。可以比较不同区域之间的水环境水资源状况（包括水质和

13、水量两个方面），并可根据定量化的数据识别和比较某一大区域内部水环境水资源状况的空间分异特征；还可用于不同地域之间的水环境水资源状况的对比分析。,区域水资源丰度指数 水质指标：（同水质指数） 水量指标：（同水质指数） 区域面积：（水利片或行政区面积）,区域水资源丰度指数 设某一区域S内共K个子区域，各子区域S1，S2，S3,-，Sk内的监测断面个数N1，N2，N3，-，Nk，第k个子区域Sk内各个监测断面的控制河长为Lk1，Lk2，Lk3，-，LkNk，宽度为Wk1，Wk2，Wk3，-，WkNk。 综合评分级别对应的分值为Ik1，Ik2，Ik3，-，IkNk。,区域水资源丰度指数 第k个子区域S

14、k（面积为Sk）水资源丰度指数可用下式计算： 整体区域S（面积为S）水资源丰度指数用下式计算：,评价数据来源：上海市水资源普查 数据来源：1999年水资源普查水质监测数据 数据数量：共3000个监测断面，BOD等7项监测指标、丰水和枯水2次监测值。及相应的控制河长、断面宽度、距河口距离等。数据总量约60,000个。 数据分类：按行政区、水利片、河道等级分类。 数据处理：利用Excel VBA处理,水利片水质评价 区域水质指数评价结果 区域水资源丰度指数评价结果 水利片水质指数排序 水利片水资源丰度指数排序,行政区水资源指数,行政区水质指数,水利片水质评价 区域水质指数评价结果 区域水资源丰度指

15、数评价结果 水利片水质指数排序 水利片水资源丰度指数排序,水利片水资源指数,水利片水质指数,2.各种各样环境指数的实际做法 水 气 生态 环境经济,引用环境管理学（第2版）第四章第三节第三小节：环境评价模型。,（一）环境评价模型概述,通过一些定量化的指标来反映环境客观属性及其对人类社会需要的满足程度，并将这些定量化的指标利用数学手段构建起相应数学模型，从而定量评价和反映环境的优劣和满足人类社会需要的程度，并评价和预测人类活动对环境的影响 。,（二）环境指数评价模型,I： 单因子环境质量指数； P：污染物在环境中的浓度； S：该污染对人类影响程度标准。,1.单因子指数评价模型,单因子指数评价模型

16、的表达式：,类型 数学表达式,2.多因子环境指数评价模型,代数叠加型 均值型 加权型 加权平均型 突出极值型,类型 数学表达式,突出极值型2 幂指数型 向量模型 均方根型 极值型,Q为多环境要素的综合评价指数； Wk为第k个环境要素的权重； N为参加评价的环境要素的数目。,3.综合指数评价模型,综合指数评价模型的表达式：,（三）其他环境评价模型,3.目前国内风险指数研究的主要做法 在进行了对环境风险的分析后，将各种各样的环境指数加上一个形容词：风险。 或将环境指数环境风险指数。 将其用于不同空间、时间的风险评估； 并通过设计不同指数分析的方法，进行所谓的风险预警。 目前还没有看到有新的做法。

17、举例说明：某省农业生态风险评价；某市环境质量风险评价；某江段化工厂风险评价；等等。,4.环境风险指数的思考 风险，感性理性；经验模型；确定性不确定性；目标要求。 风险，意味着潜在的损失，一般是重大损失。 风险，既是机遇，也是挑战； 风险，是指数研究的重要用武之地。 风险预警，试图在风险发生之间，根据风险信号、警兆、指标等进行预警 风险应急，风险发生时刻的应急 灾害及救灾,三、特征时间指数及应用,水是城市的生命，水源是城市居民生存和城市发展的最基本条件，而水源地则是为城市生存发展提供清洁、优质和充足水源的生态环境基础。 近年来我国城市水源地突发性污染事件日益增加，与常规污染相比，突发性污染事件具

18、有不确定性、危害紧急性以及需快速响应性等特征，有可能在短时间内迅速影响城市供水系统，对水源地生态环境安全及城市供水安全构成严重威胁。 2个例子。,1城市水源地环境安全及突发污染事件概述,2005年11月13日吉林石化爆炸事故造成的松花江污染，及10天后导致的哈尔滨市停水4天的事件，就是这样一起后果严重、社会影响深远的重大城市水源地突发性污染事件。,松花江污染和哈尔滨停水事件的三部曲,化工厂爆炸和苯类污染物泄漏,苯类污染物在松花江中扩散,污染事件在哈尔滨市引起恐慌,市民抢购、储存、节约饮用水,突发事件下的饮用水应急保障,突发污染事件的污染处理处置,事件的长期和深远影响,黄浦江八五特大污染事件,2

19、003年8月5日，一艘停泊在吴泾热电厂码头的货船遭另一艘不明船舶碰撞后，导致货轮燃油舱破损，约85吨重燃油泄漏，造成吴泾热电厂六期码头至闸港上游段近8公里水域、滩涂及岸线遭到严重污染。事故发生地地处黄浦江上游准水源保护区，受污染水域最近距离取水量占上海市饮用水源80%的取水口约10公里，上海人民的饮用水安全和夏季用电安全受到严重威胁。,这一特大船舶污染事件在准水源保护区发生，泄漏燃油85吨，造成油污带长约10 km的大范围污染，对取水口形成直接威胁。,上海全市军警及专业人员2000多人全力紧急清除油污仍耗时15天之久，耗资1700万元。,事故易发地分析,水源地内发生的污染事件,突发污染事件评估

20、方法的要求 快：应对突发； 简单：所需信息量少；应对紧急； 基本准确：能够满足实施应急预案的需要；应对危机。 “特征时间指数法” 用于在突发事件发生后几十分钟或几小时内，对突发污染事件对取水口影响做出快速评估和预警。 评估过程：科学、简易、快速； 评估结果：综合、准确、直观,2特征时间指数方法及其应用,特征时间指数法的设计流程,步骤 I :指标评估,A危害性指标分值（T）,B严重性指标分值(A),C紧急性指标分值(L),D流速指标分值（F）,E风速指标分值（W）,F油品迁移指标分值S(o),G化学品迁移指标分值S(c),步骤 II :公式计算,I ：综合评估指数 T：危害性因子评估分值 A：泄漏量因子评估分值 L：泄漏位置因子评估分值 S：迁移因子评估分值,评估结果的实际意义：“特征时间”级别表,评估结果的CTI表示,步骤 III :结果表示,CTI值的物理意义：突发性污染事件发生后，若未采取任何应急处置措施，取水口受到污染所需要的“特征时间”。,特征时间指数法应用案例1：“8.5溢油事件”,2003年8月5日清晨4时50分，停泊在吴泾热电厂码头卸货的中海集团“长阳”轮船尾燃油舱突然受到不明船舶撞击，泄漏燃料油85吨。事故导致江面形成一条长200米宽20米的油带。,2005