松花江水污染事件研究

松花江水污染事件研究

水污染事件較多,發(fā)生環(huán)境惡化事件較多,致水資源量較低,影響生近年來，中國的許多工廠相繼建成并完成。與此同時,重大水污染事件的發(fā)生頻率也逐漸攀升并造成了嚴(yán)重的后果。在這頻頻發(fā)生的水污染事件中,較為典型水污染事件如,2011年8月份的云南曲靖工業(yè)廢料鉻渣非法傾倒導(dǎo)致污染事件。這些重大惡性水污染事件由于具有較強的突發(fā)性與污染的嚴(yán)重性給自然環(huán)境與人們的生產(chǎn)生活都帶來了嚴(yán)重不良影響?；谝陨仙鐣尘?在對相關(guān)文獻資料進行查閱時發(fā)現(xiàn),學(xué)術(shù)界對水污染做了大量充分的研究,這些研究視角各異,內(nèi)容豐富,經(jīng)過相關(guān)梳理發(fā)現(xiàn)這些研究大多從經(jīng)濟學(xué)1廢水污染物排放污染2005年11月松花江流域的一石化公司發(fā)生突發(fā)性爆炸,致使苯類污染物大量流入松花江。第二天上午,人們發(fā)現(xiàn)在該石化公司入江口的水樣帶有強烈的刺激性苦杏仁氣味。經(jīng)過技術(shù)人員檢測發(fā)現(xiàn)江水中苯、苯胺等主要污染物濃度均嚴(yán)重超過了國家規(guī)定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。隨著時間的推移江水中的污染物逐漸向下游轉(zhuǎn)移導(dǎo)致此次水污染事件造成的影響輻射范圍在不斷擴大,造成的嚴(yán)重后果之一就是哈爾濱市于11月23日被迫實行全市停水,停水之后技術(shù)人員對哈爾濱飲用水取水口的污染物進行了檢測,檢測發(fā)現(xiàn)哈爾濱飲用水取水處的污染物濃度持續(xù)增長,并于25日的凌晨污染物濃度達到頂峰,此后江水中污染物濃度才開始緩慢的下降。2污染事件污染傳導(dǎo)機制的分析2.1水污染傳導(dǎo)的過程水污染事件中的污染傳導(dǎo)是指隨著水污染事件的發(fā)生一種或多種污染物質(zhì)不斷進入河流當(dāng)中,河流水中污染物濃度超越國家規(guī)定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)使得水體質(zhì)量嚴(yán)重惡化,污染物通過依附于水體的流動性而傳遞與擴散到整個生態(tài)環(huán)境當(dāng)中,進而嚴(yán)重危害自然界與人類生產(chǎn)與生活的一系列的動態(tài)過程。通常河流水中污染物濃度的變化情況是污染傳導(dǎo)變化的外在表現(xiàn)形式。水污染事件中水污染的傳導(dǎo)是一種動態(tài)變化環(huán)環(huán)相扣的過程。因此,借用水污染傳導(dǎo)鏈來描述與形容水污染傳導(dǎo)的全過程。在水污染事件當(dāng)中水污染傳導(dǎo)鏈主要包括污染源、污染傳導(dǎo)載體、傳導(dǎo)節(jié)點、污染傳導(dǎo)受害者等五大基本要素。而污染傳導(dǎo)周期指水污染事件中污染傳導(dǎo)全過程所花的時間。具體如圖1所示。該污染傳導(dǎo)鏈基本揭示了這五大傳導(dǎo)要素之間的相互關(guān)系,并在一定程度上闡明了水污染事件中水污染的傳導(dǎo)過程。2.2污染傳達因素2.2.1火山爆發(fā)的原因污染源是河流水污染傳導(dǎo)發(fā)生的前提。水污染傳導(dǎo)鏈中的污染源依據(jù)污染產(chǎn)生的原因,主要可分為自然污染源和人為污染源兩種不同的類型。水污染傳導(dǎo)的自然污染源通常是指因為自然界的自身原因,如火山爆發(fā)的火山灰、自然界的化學(xué)異常釋放有害物質(zhì)等流入河流當(dāng)中。水污染傳導(dǎo)的人為污染源則是指因人類的生產(chǎn)生活向環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生有害影響的污染源,典型的如2011年3月日本福島核電站爆炸造成的大面積核污染等。當(dāng)前,人為污染源又根據(jù)人類的生產(chǎn)生活分為工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源、生活污染源等。如圖2所示。隨著社會的發(fā)展,當(dāng)前流域水污染的污染源中人為污染源所占的比重越來越大,而工業(yè)污染源與農(nóng)業(yè)污染源又是人為污染源中的兩大主要污染源。松花江水污染事件中的污染源就屬于工業(yè)污染源。2.2.2水污染事件中污染傳導(dǎo)的能量分析污染傳導(dǎo)載體是指某些能夠傳遞或運輸污染物的物質(zhì),在水污染事件中污染的傳導(dǎo)載體是河流中的水體。污染物與污染傳導(dǎo)載體形成污染流。污染流比較抽象,借鑒物理學(xué)的研究方法,水污染傳導(dǎo)的傳導(dǎo)危害性可視為一種能量,這種能量蘊藏在污染流當(dāng)中,具有動態(tài)性與傳導(dǎo)性。通常水中污染物濃度變化是水污染傳導(dǎo)的危害性(能量)變化的外在表現(xiàn)形式。因此,可將對水污染事件中污染傳導(dǎo)的研究轉(zhuǎn)化為水污染事件中河流中污染物濃度的研究。在流域水污染傳導(dǎo)過程當(dāng)中,污染源就是通過流入河流,依附于水,形成污染流。隨著污染源的不斷注入,導(dǎo)致水中的污染物濃度不斷增大(污染流不斷壯大),污染流因河流中水體的流動性而將其影響傳導(dǎo)輻射至生物圈的方方面面。在這次松花江水污染事件中,如果不采取應(yīng)急干預(yù)措施,污染物最終就可能會影響到俄羅斯一些城市的水源。通常在污染物質(zhì)的量固定的情況下,河流流域面積越廣、河流水流速越快,污染對自然環(huán)境與人類生產(chǎn)生活造成的危害就越大。2.2.3污染物濃度超越國家規(guī)定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)時效果一般污染傳導(dǎo)節(jié)點是指隨著污染物質(zhì)流入河水當(dāng)中最終導(dǎo)致河流水中污染物質(zhì)的濃度超越國家規(guī)定環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的那一時刻。只有當(dāng)河流水中污染物濃度超越了國家規(guī)定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),才會產(chǎn)生實際的污染危害性即污染事實。通常在水污染事件中,由于水污染事件的突發(fā)性,污染物從開始進入河流中到河流中污染物濃度超越國家規(guī)定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)(產(chǎn)生污染事實)時間極短暫。如圖3所示。2.2.4苦杏仁中苯類污染物的濃度與水質(zhì)變化的關(guān)系信號從某種程度上講是一種信息,是事物的性質(zhì)或特征的外顯,即人們可通過對事物的檢測與觀察發(fā)現(xiàn)事物發(fā)生的變化,這種信號中帶有事物性質(zhì)或特征變化的信息。在2005年的松花江水污染事件中入江口的水體產(chǎn)生了較為濃烈的苦杏仁氣味與檢測到的苯類污染物的濃度都是松花江中水質(zhì)發(fā)生變化的信號。通常水污染事件的水污染傳導(dǎo)信號可分為顯性信號與隱性信號兩種,顯性信號就是指直接通過人體的五官就可以發(fā)現(xiàn)水質(zhì)變化的信號。例如:河流中因水質(zhì)變化而出現(xiàn)氣味變化、水質(zhì)渾濁、動物尸體等。隱性信號是指哪些人體感官沒法直接察覺到的,必須通過相關(guān)的儀器與設(shè)備對污染物質(zhì)進行檢測才可以發(fā)現(xiàn)的信號,例如福島核電站爆炸后水中并沒有明顯的異樣,只有通過相關(guān)儀器設(shè)備對水中的核輻射水平進行相關(guān)檢測才發(fā)現(xiàn)發(fā)生了嚴(yán)重的核污染。通常當(dāng)河流中污染物濃度超越國家規(guī)定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)之后,污染傳導(dǎo)的顯性信號(觀察到的水質(zhì)變化)越來越明顯,隱性信號的檢測結(jié)果也會越來越明顯。2.2.5污染傳導(dǎo)的生物處理技術(shù)在水水污染事件中污染傳導(dǎo)的受害者是指受污染水質(zhì)影響的生態(tài)圈中的所有人和物。這些人和物既可能是在污染傳導(dǎo)過程中被影響,也可能是在水污染傳導(dǎo)的終端被影響,即他們是受污染物質(zhì)隨河流中水的流動而傳遞、擴散、輻射的生態(tài)環(huán)境中的一切。不同的污染物、相同污染物在水中濃度不同,其污染傳導(dǎo)的受害者會不同,給受害者造成的損失也不同。在松花江水污染事件中,污染傳導(dǎo)的受害者是松花江與黑龍江沿岸約700公里的人與物。3理與傳導(dǎo)要素的分析方法基于上文對松花江水污染事件的基本回顧與梳理,以及對水污染事件中污染傳導(dǎo)機理與傳導(dǎo)要素的系統(tǒng)分析。將通過借鑒沙堆模型來模擬分析水污染事件污染(傳導(dǎo))事實的發(fā)生以及通過構(gòu)造污染物河流水中濃度變化與時間的函數(shù)模型來探究污染傳導(dǎo)的變化過程,以期對日趨頻發(fā)的水污染事件中污染傳導(dǎo)的機理有更清晰的認識。3.1沙堆模型:污染源的轉(zhuǎn)化在運用模型去模擬水污染事件污染事實的發(fā)生之前,需要思考的是水污染事件的污染事實是什么?以及它是在哪一刻發(fā)生的?當(dāng)前中國對河流水中的各種污染物濃度均有嚴(yán)格的監(jiān)測制度與環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。因此,可以認為水污染事件中污染事實的發(fā)生,就是由于水污染事件的發(fā)生導(dǎo)致河流水中污染物的濃度開始超越國家規(guī)定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),即從開始超越國家規(guī)定的河流中污染物濃度的標(biāo)準(zhǔn)開始,污染事實就發(fā)生(污染的危害性就產(chǎn)生)。由于水污染事件的發(fā)生帶有極大的突發(fā)性,因此,導(dǎo)致從污染物開始進入河流中到河流水中污染物濃度開始超越國家規(guī)定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)(污染事實的發(fā)生)的時間極為短暫。但是,在這極其短暫的時間當(dāng)中,水污染的危害性卻實現(xiàn)了量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)換?；谏鲜龇治?經(jīng)過反復(fù)研究在眾多的演示模型當(dāng)中,最終決定采用由PerBak等數(shù)學(xué)家引入的一種純理論模型———沙堆模型(SandpileModel),來演示水污染事件中污染事實的發(fā)生過程,沙堆模型通常用于模擬與演示復(fù)雜的臨界事件。其基本的研究過程是通過向一堆沙堆不斷地投入一定量的沙子,沙堆的高度因沙子的不斷投入而逐漸增加,然后來觀察沙堆的變化情況。當(dāng)沙子由于連續(xù)不斷的飄落逐漸達到沙堆所能承受的最大壓力的時候,最后一粒落入的沙子將超出整個沙堆所能承受的最大壓力的界限,進而引發(fā)整個沙堆的崩塌。沙堆模型適合模擬演示的發(fā)生對象通常稱為“自組織臨界系統(tǒng)”。這種系統(tǒng)的一個顯著特征是它的發(fā)生與演化呈現(xiàn)出一種逐漸積累不斷緩慢變化的過程,即由最初的發(fā)生到逐漸慢慢演化到該系統(tǒng)所能承受的最大極限,而一旦超越該系統(tǒng)所能承受的最大極限,該系統(tǒng)就會發(fā)現(xiàn)劇烈變化。因此,在某種程度上可以將該系統(tǒng)的最大極限看成是由從量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)折點。利用沙堆模型可以形象的演示與模擬水污染事件中污染發(fā)生的傳導(dǎo)機理。如圖4所示。在初始階段污染物質(zhì)進入河流水體當(dāng)中,但并未超越國家規(guī)定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。因此,河流中水污染物的濃度雖然在增加(污染的危害性在累積),但是由于它們處于初始階段呈現(xiàn)隱藏狀態(tài),導(dǎo)致河流水中污染的實質(zhì)危害性并未發(fā)生,相當(dāng)于沙堆模型中自組織臨界狀態(tài)之前。而一旦河流水中污染物濃度逐漸累積并開始超越國家規(guī)定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),就相當(dāng)于沙堆模型中的由于最后一粒沙子的飄落超越了整個沙堆所能承受的最大壓力,進而引發(fā)了整個沙堆的崩塌,進而河流水中污染物的實在危害性開始產(chǎn)生,污染開始傳導(dǎo)。3.2合價值污染事件中最終產(chǎn)物濃度變化的時間模型在上文中運用沙堆模型,分析了河流水中污染(傳導(dǎo))事實從量的積累到質(zhì)的變化的過程(污染傳導(dǎo)的發(fā)生過程)。繼續(xù)前文的分析,有必要思考在傳導(dǎo)事實發(fā)生后其傳導(dǎo)過程是怎樣(如何質(zhì)變)的?對于水污染事件中水污染傳導(dǎo)過程,可從河流中污染物濃度變化情況是污染傳導(dǎo)變化情況的外在表現(xiàn)形式這一視角進行分析。結(jié)合松花江水污染事件中松花江中苯類污染物濃度的變化情況可知,在水污染事件中河流中污染物濃度變化情況雖然錯綜復(fù)雜,但是河流水中污染物濃度的變化與污染物進入河流中的時間在總體上卻呈現(xiàn)出由零(或接近為零)到突破國家規(guī)定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)(污染事實產(chǎn)生),再達到峰值,然后逐漸減弱低于國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),并最終可能趨向為零的狀態(tài)。在一定程度上可以將這種污染物濃度與時間關(guān)系的變化情況看成是一種拋物線狀態(tài)?；诖?構(gòu)建如下函數(shù)模型。將河流水中污染物的濃度變化情況作為被解釋變量,用Y來表示,其唯一解釋變量為時間,用t來表示。a、b、c為控制變量,表示存在但不可捕獲的各種錯綜復(fù)雜的變量對水中污染物濃度的影響(c≥0)。關(guān)系如下:根據(jù)該函數(shù)模型,制作了河流中污染物濃度變化的時間圖。如圖5所示。圖中A點表示河流中污染物濃度開始超越國家規(guī)定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)(臨界點)。從端點0開始到A,其時間極為短暫為Δt。從A點開始河流中污染開始傳導(dǎo),并逐漸達到最高峰B點(濃度達到最高),然后傳導(dǎo)逐漸消減到達C點,最后到