專利名稱：一種陸地石油開采生態(tài)風(fēng)險識別及風(fēng)險值的計算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境科學(xué)和生態(tài)風(fēng)險評價領(lǐng)域，更具體的說是一種石油開采污染物生 態(tài)風(fēng)險評價的方法。
背景技術(shù)：
生態(tài)風(fēng)險(Ecological Risk)是指一個種群、生態(tài)系統(tǒng)或整個景觀的正常功能受 外界脅迫，從而在目前和將來減少該系統(tǒng)內(nèi)部某些要素或其本身的健康、生產(chǎn)力、遺傳結(jié) 構(gòu)、經(jīng)濟價值和美學(xué)價值的可能性。美國EPA對生態(tài)風(fēng)險評價進行了定義，為“對由于一種 或多種應(yīng)力(物理、化學(xué)和生物應(yīng)力等)接觸的結(jié)果而發(fā)生的或正在發(fā)生的負面生態(tài)影響 概率的評估過程”。按照這個定義，風(fēng)險評價結(jié)果的計算方法為風(fēng)險發(fā)生的可能性或概率與 風(fēng)險一旦發(fā)生所產(chǎn)生后果的乘積。經(jīng)廣泛檢索中國、美國等專利機構(gòu)，目前均未發(fā)現(xiàn)針對石油開采過程的生態(tài)風(fēng)險 評價方法的專利。檢索到的相關(guān)專利包括一種用于環(huán)境風(fēng)險評價的改造型事故樹分析方 法、一種工業(yè)園區(qū)環(huán)境風(fēng)險識別方法、城市系統(tǒng)的生態(tài)風(fēng)險評價方法、一種確定區(qū)域生態(tài)風(fēng) 險預(yù)警的方法、水體中農(nóng)藥的生態(tài)風(fēng)險識別方法、環(huán)境風(fēng)險源識別與綜合研判方法。公開 號為CN101477643A的中國專利(一種環(huán)境風(fēng)險評價的改進型事故樹分析法)提出設(shè)置隸 屬度的方法引入事故樹分析放，并采用加權(quán)評價方法有下一層事件隸屬度算得上一層時間 隸屬度，克服原有事故分析法進行環(huán)境風(fēng)險評價時的“非此即彼”缺陷，使得環(huán)境風(fēng)險評價 結(jié)論更加科學(xué)合理。公開號為CN101136090A的中國專利(一種工業(yè)園區(qū)環(huán)境風(fēng)險識別的 方法)公開了一種利用環(huán)境風(fēng)險識別指標(biāo)體系和環(huán)境風(fēng)險綜合指數(shù)的工業(yè)園區(qū)環(huán)境風(fēng)險 識別方法。該發(fā)明通過識別工業(yè)區(qū)園區(qū)內(nèi)的重點風(fēng)險源，確定工業(yè)園區(qū)優(yōu)先管理的風(fēng)險事 件，可合理管理重點環(huán)境風(fēng)險源，但是尚未推廣到石油開采區(qū)。申請公布號為CN101777145A 的中國專利(環(huán)境風(fēng)險源識別與綜合研判方法)公開了通過信息手段解決環(huán)境風(fēng)險源識 別和綜合研判方法，為構(gòu)建區(qū)域環(huán)境應(yīng)急體系提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和軟件體系。申請公布 號為CN101777171A的中國專利(城市系統(tǒng)的生態(tài)風(fēng)險評價方法)，公開了 III級多介質(zhì) 逸度/等量濃度模型，并甄選了模型參數(shù)，根據(jù)模型參數(shù)的預(yù)測值獲得了城市生態(tài)風(fēng)險 的預(yù)測值。此外，還檢索到專利號位72M522的美國專利(Apparatus and method for determing a level of confidence in a risk assessment and/or determing a level of acceptability of an event occuring)針對風(fēng)險評價過程中的置信水平和事件可接受 程度提出了一套確定方法。以上檢索到的專利與環(huán)境風(fēng)險評價、風(fēng)險評價相關(guān)，尚未涉及到 石油開采區(qū)的生態(tài)風(fēng)險評價方法。本發(fā)明提出的石油開采污染物的生態(tài)風(fēng)險是在石油開采污染物的污染譜識別的 基礎(chǔ)上，通過污染物暴露區(qū)生態(tài)系統(tǒng)特征和生態(tài)效應(yīng)等相關(guān)信息的采集與分析，篩選出石 油開采污染物的特征污染物和生態(tài)風(fēng)險敏感受體，遴選出生態(tài)風(fēng)險敏感受體變化的表征指 標(biāo)，建立特征污染物濃度與生態(tài)風(fēng)險敏感受體表征指標(biāo)之間的接觸暴露關(guān)系、方式以及接 觸暴露的程度和范圍表達關(guān)系，確定風(fēng)險受體潛在的暴露途徑、強度及其可能產(chǎn)生的不利影響，并對石油開采污染區(qū)域生態(tài)潛在受損程度進行定量化表達。石油開采污染物的生態(tài)風(fēng)險評價對于提高國家石油開采與生態(tài)環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展的能力和水平，支撐國家環(huán)境保 護事業(yè)發(fā)展具有重大的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是建立起陸地石油開采生態(tài)風(fēng)險識別及風(fēng)險值計算的 方法，借鑒區(qū)域生態(tài)風(fēng)險的實際發(fā)生中的問題，綜合運用調(diào)查數(shù)據(jù)分析，考慮石油開采特征 污染物、受體敏感性的表征指標(biāo)，基于聯(lián)合概率分布函數(shù)二重積分方法識別區(qū)域生態(tài)風(fēng)險 狀況，為石油開采的環(huán)境風(fēng)險防范提供支撐。本發(fā)明解其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的原理石油開采過程中產(chǎn)生的污染物對生態(tài)系統(tǒng)的危害主要由三個方面 決定暴露，即陸地水土環(huán)境中石油開采特征污染物的濃度分布；敏感，即生態(tài)受體表征指 標(biāo)對不同石油開采特征污染物濃度的響應(yīng)；效應(yīng)，即生態(tài)受體表征對石油開采特征污染物 的可觀察的反應(yīng)。陸地石油開采生態(tài)風(fēng)險識別是根據(jù)石油開采特征污染物和敏感受體兩個 表征指標(biāo)的二元概率密度函數(shù)的二重積分計算所得的暴露濃度超過生物半致死濃度的概 率。本發(fā)明的技術(shù)方案如下陸地石油開采污染物生態(tài)風(fēng)險識別方法及計算，其包括以下步驟(1)采集陸地石油開采區(qū)水、土樣進行分析，確定樣品中存在的石油開采污染物的 種類；(2)測定樣品的BTEX、多環(huán)芳烴含量，根據(jù)實際污染物測試數(shù)據(jù)已經(jīng)美國EPA的 EC0T0X、TOXNET等相關(guān)的毒性數(shù)據(jù)，用SCRAM*評分模式得到按優(yōu)先程度由高到低的分類排 列，確立石油開采特征污染物；(3) SCRAM 評分模式化學(xué)品評分排序模式(Chemical Scoring and Ranking Assessment Model)，通過化學(xué)物質(zhì)的持久性、生物累積性、毒性以及不確定性來計算化學(xué) 物質(zhì)的分值Fcomp = Fchem (化學(xué)物質(zhì))+Func (不確定性)。具有急性毒性的化學(xué)物質(zhì)分值計算式如下Fchem = (BchemXPchem) X 1. 5+AAchem+ATchem+Dchem(1)Func = (BuncXPunc) X 1. 5+AAunc+ATunc+Dunc(2)具有慢性毒性的化學(xué)物質(zhì)分值計算式如下Fchem = (BchemXPchem) X 1. 5+CAchem+CTchem+CHchem+Dchem (3)Func = (BuncXPunc) X 1. 5+AAunc+ATunc+CHunc+Dunc(4)化學(xué)物質(zhì)總分值的計算式如下Fcomp = Fchem+Func(5)上述各式中，F(xiàn)-分值，B-生物累積性得分值，P-持久性得分值，AA-急性水生生物 毒性得分值，AT-急性陸生生物毒性得分值，D-檢出率得分值，CA-慢性及亞慢性水生生物 毒性得分值，CT-慢性及亞慢性陸生生物毒性得分值，CH-慢性及亞慢性人類毒性得分值， 1. 5-權(quán)重因子，下標(biāo)chenuunc、comp分別表示化學(xué)物質(zhì)、不確定性、總和。(4)選擇Trapp和Matthies模型作為植物生態(tài)暴露評價的模型，構(gòu)建包括控制參數(shù)、植物參數(shù)和污染物化學(xué)特性參數(shù)三大類的19種參數(shù)，基于模型篩選出敏感受體。(5)確立石油開采污染物的生態(tài)敏感物種后，分析污染物和生態(tài)敏感物種表征指 標(biāo)數(shù)據(jù)測定出物種的半致死濃度值(LC50)。(6)得到關(guān)于2個變量的二元概率密度函數(shù).該函數(shù)服從二元對數(shù)正態(tài)分布.通 過二重積分計算暴露濃度超過生物L(fēng)C50的概率P計算公式為
權(quán)利要求
1. 一種陸地石油開采生態(tài)風(fēng)險識別及風(fēng)險計算方法，其包括以下步驟(1)采集陸地石油開采區(qū)水、土樣進行分析，確定樣品中存在的石油開采污染物的種類；(2)測定樣品的BTEX、多環(huán)芳烴含量，根據(jù)實際污染物測試數(shù)據(jù)依據(jù)美國EPA的 EC0T0X、TOXNET等相關(guān)的毒性數(shù)據(jù)，用SCRAM*評分模式得到按優(yōu)先程度由高到低的分類排 列，確立石油開采特征污染物；(3)SCRAM評分模式化學(xué)品評分排序模式(Chemical Scoring and Ranking Assessment Model)，通過化學(xué)物質(zhì)的持久性、生物累積性、毒性以及不確定性來計算化學(xué) 物質(zhì)的分值Fcomp = Fchem (化學(xué)物質(zhì))+Func (不確定性)。具有急性毒性的化學(xué)物質(zhì)分值計算式如下Fchem = (BchemXPchem) X 1. 5+AAchem+ATchem+Dchem(1)Func = (BuncXPunc) X 1. 5+AAunc+ATunc+Dunc(2)具有慢性毒性的化學(xué)物質(zhì)分值計算式如下Fchem= (BchemXPchem) X 1. 5+CAchem+CTchem+CHchem+Dchem (3) Func = (BuncXPunc) XL 5+AAunc+ATunc+CHunc+Dunc(4)化學(xué)物質(zhì)總分值的計算式如下Fcomp = Fchem+Func(5)上述各式中，F(xiàn)-分值，B-生物累積性得分值，P-持久性得分值，AA-急性水生生物毒 性得分值，AT-急性陸生生物毒性得分值，D-檢出率得分值，CA-慢性及亞慢性水生生物 毒性得分值，CT-慢性及亞慢性陸生生物毒性得分值，CH-慢性及亞慢性人類毒性得分值， 1. 5-權(quán)重因子，下標(biāo)chem、unc、comp分別表示化學(xué)物質(zhì)、不確定性、總和。(4)選擇Trapp和Matthies模型作為植物生態(tài)暴露評價的模型，構(gòu)建包括控制參數(shù)、植 物參數(shù)和污染物化學(xué)特性參數(shù)三大類的14種參數(shù)，基于模型篩選出敏感受體。(5)確立石油開采污染物的生態(tài)敏感物種后，分析污染物和生態(tài)敏感物種表征指標(biāo)數(shù) 據(jù)測定出物種的半致死濃度值(LC50)。(6)得到關(guān)于2個變量的二元概率密度函數(shù).該函數(shù)服從二元對數(shù)正態(tài)分布.通過二 重積分計算暴露濃度超過生物L(fēng)C50的概率P計算公式為 其中，C=[cl，c2，…，Cn]為采樣點的暴露濃度，其中Cmax是Cl，c2，…，cn中的最 大值，f(C)為C的概率密度曲線，f(LC50)是LC50的概率密度曲線。(7)計算上述二重積分，獲得研究區(qū)的石油開采污染物的生態(tài)風(fēng)險值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陸地石油開采生態(tài)風(fēng)險識別及風(fēng)險值計算的方法，屬于生態(tài)風(fēng)險防范領(lǐng)域。其步驟為確定陸地石油開采的特征污染物；篩選生態(tài)系統(tǒng)中石油開采污染物的敏感受體，并確立其表征指標(biāo)；獲取石油開采區(qū)特征污染物的濃度值及敏感受體的表征指標(biāo)值的樣本數(shù)據(jù)；根據(jù)污染物濃度與植物敏感受體死亡率的對應(yīng)關(guān)系，計算石油開采污染物的生物半致死濃度值；考慮石油開采特征污染物劑量值、受體敏感性的表征指標(biāo)，基于聯(lián)合概率分布函數(shù)的二重積分方法識別區(qū)域生態(tài)風(fēng)險狀況。本發(fā)明在于識別石油開采生態(tài)風(fēng)險及風(fēng)險值計算的方法，對于提高國家石油開采與生態(tài)環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展的能力和水平，支撐環(huán)境保護具有重大的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。
文檔編號G01N33/00GK102062769SQ20101056702
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者吳鋒, 岳娜, 戰(zhàn)金艷, 林英志, 鄧祥征, 馬恩君, 黃維 申請人:中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所