丁雪卿

(內(nèi)江市環(huán)境保護監(jiān)測站,四川內(nèi)江 641000)

飲水安全直接影響人體健康,集中式飲用水源是城市人口飲用水的主要來源。2005年,我國縣級以上集中式飲用水源供水服務人口已經(jīng)達到 6.5億。因此,分析和掌握城市集中式飲用水源水質(zhì)現(xiàn)狀及其變化,對于保護水源、保障城市居民的身體健康、為政府部門制定和修改水質(zhì)標準,加強對飲用水源的管理具有極其重要的現(xiàn)實意義[1]。采用合理、簡便的水質(zhì)評價方法對集中式飲用水源地的基礎狀況進行綜合評價,則可以摸清集中式飲用水源水環(huán)境質(zhì)量發(fā)展趨勢及其變化規(guī)律,為集中式飲用水源水環(huán)境系統(tǒng)的污染控制、規(guī)劃和集中式飲用水源環(huán)境系統(tǒng)工程方案的制定提供依據(jù)。

目前用于水環(huán)境質(zhì)量評價的方法很多,主要有單因子評價法、污染指數(shù)法、灰色聚類分析法、系統(tǒng)聚類分析法、模糊綜合評判法、綜合評價法以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡法等幾種。其中,污染指數(shù)法能夠對整體水質(zhì)做出定量描述,只要項目、標準、監(jiān)測結果可靠,其綜合評價在總體上能反映水體污染的性質(zhì)和程度。

因為污染指數(shù)法中常用的內(nèi)梅羅污染指數(shù)法具有數(shù)學過程簡捷,運算方便;物理概念清晰等特點,本文擬采用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對集中式飲用水源水環(huán)境進行綜合評價,并且考慮到內(nèi)梅羅污染指數(shù)法過于突出最大污染因子對水質(zhì)污染的影響和未考慮權重因素的缺點[2],故采用了內(nèi)梅羅污染指數(shù)法的改進法。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2005年至 2008年,內(nèi)江市環(huán)境保護監(jiān)測站以及內(nèi)江市下設環(huán)境監(jiān)測縣級站對內(nèi)江市 5處集中式飲用水源進行了水質(zhì)監(jiān)測。其中,河流型水源地 3處,湖庫型水源地 2處。

1.2 評價方法

1.2.1 傳統(tǒng)的內(nèi)梅羅 (Nemerow)綜合污染指數(shù)計算公式

式中：i=1,2,…,n;j=1,2,…,m

ci為第 i種污染因子的實測濃度值;Cimax為 n種污染因子中的濃度最大值;Ciave為 n種污染因子的平均濃度;lij為第 i種污染因子的第 j類標準的標準值;PIj為第 j類標準的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)。

傳統(tǒng)的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法將水體用途分為三類： (1)人接觸用的; (2)人間接接觸用的; (3)人不接觸用的。然后將待測水體各項污染因子實測值與各不同用途水體標準值的統(tǒng)計之后得出的對應于各用途水體的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù),并且對這些指數(shù)再進行加權平均得到的總指數(shù)[3]。

1.2.2 改進后的內(nèi)梅羅 (Nemerow)綜合污染指數(shù)計算公式[4]

為克服傳統(tǒng)的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)過于突出最大污染因子對水質(zhì)污染的影響和未考慮權重因素的缺點,引入 C′imax代替 Cimax算式：

式中：Cω為 i種污染因子中權重最大的污染因子的 ci/lij比值。

所以,經(jīng)過改進后的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)計算公式為：

1.2.3 污染因子權重值ωi的確定

一般來說,各種污染因子對環(huán)境和生物體的危害程度的貢獻量是不一樣的,但某種污染因子的危害性與該污染因子的排放濃度大小卻基本上呈反比例的內(nèi)在關系。因此,將各污染因子的標準值 li按照從小到大的順序進行排列,并將其最大值 lmax與 li的比值作為 i種污染因子在該評價體系中的相關性比值,則：

式中：ωi即為第 i種污染因子的權重值。

2 集中式飲用水源環(huán)境質(zhì)量評價體系的建立

2.1 評價參數(shù)的選擇

評價時選用的參數(shù)越多,越能反映環(huán)境的綜合質(zhì)量,但工作量和經(jīng)費也隨之增加。因此,選擇參數(shù)多少,除了視評價目的和監(jiān)測條件外,要考慮評價對象的污染性質(zhì)、污染類型和環(huán)境條件等因素,此外,還要考慮選擇參數(shù)的針對性和監(jiān)測資料的代表性[5]。

因此,結合本地區(qū)水質(zhì)特點和環(huán)境監(jiān)測工作情況選取溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、CODCr、BOD5、氨氮、總磷、揮發(fā)酚、氰化物、氟化物、鉻 (六價)、鉛、鎘、鋅、銅、砷、硒、汞、硫化物、石油類、陰離子表面活性劑等 20項指標作為評價指標。

2.2 權重值的計算

根據(jù)相關規(guī)定,參與評價的 5處飲用水源地按《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》 (GB3838-2002)功能區(qū)劃為Ⅲ類,執(zhí)行Ⅲ類水質(zhì)標準。所以,以Ⅲ類水質(zhì)標準為基礎劃分污染等級,計算各污染因子的權重。計算結果見表 1。

由表 1可知,汞的權重值最大,占到整個評價體系權重的 90%以上,即汞指標在該評價體系中的污染貢獻是最大的。

2.3 污染等級的劃分

以Ⅲ類水質(zhì)標準為基礎劃分污染等級,按改進后的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法計算各水質(zhì)類別的 PIj′數(shù)值。

所以,當某監(jiān)測 PIj′點值小于 0.739時,說明水質(zhì)未受到污染,狀況較好;當 PIj′值處于 0.739≦ PIj′＜1時,水質(zhì)狀況在Ⅲ類標準范圍內(nèi),但水質(zhì)可能受到輕微污染;當 PIj′值大于 1時,說明水質(zhì)已經(jīng)受到污染 (見表2)。

表2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)與水質(zhì)類別對應Tab.2 Nemerow indexes and corresponding grades ofwater quality

2.4 應用

根據(jù) 2005年至 2008年內(nèi)江市 5處集中式飲用水源水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù),計算各污染因子的年平均值的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù),再對照相應的分級標準,得出評價區(qū)域的綜合環(huán)境質(zhì)量狀況。其中,污染因子含量未檢出時,按相應檢出限進行算值。結果見表3。

表3 內(nèi)江市集中式飲用水源評價結果Tab.3 Assess ment conclusion of the public drinkingwater sources in Neijiang

從表 3中數(shù)據(jù)顯示,花園灘飲用水源地 2005年的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)最高,說明該水源地2005年水質(zhì)受到一定程度污染。其余水源地的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)處于0.739≦PIj′＜1,說明水質(zhì)綜合狀況均在Ⅲ類標準范圍內(nèi)。

圖 各飲用水源地 PI指數(shù)變化趨勢圖Fig. Changing trends of the PI index

從上圖可以看出,除花園灘飲用水源地外,近年來內(nèi)江市飲用水源地水質(zhì)總體變化趨勢不大。其中,資中水廠和蒙溪口水電站水質(zhì)狀況呈良性發(fā)展,團魚凼水庫水質(zhì)略有反復,長沙壩 -葫蘆口水庫水質(zhì)基本維持不變。

3 內(nèi)梅羅污染指數(shù)法與單因子評價法的對比

按《四川省飲用水水源地基礎環(huán)境調(diào)查及評估技術大綱》所采用的單因子評價法進行評價,并與內(nèi)梅羅污染指數(shù)法的評價結果作比較。結果見表4。

表4 單因子評價法與內(nèi)梅羅污染指數(shù)法評價結果對照Tab.4 Comparison of assessment between the Nemerow indexmethod and single-factor indexmethod

從評價結果來看,資中水廠和蒙溪口水電站2006至 2008年 3年的評價結果以及長沙壩 -葫蘆口水庫 2005至 2008年 3年的評價結果兩種評價方法的結論是一致的。

資中水廠 2005年、花園灘 2005至 2008年以及團魚凼水庫 2005年和 2007至 2008年的評價結果兩種方法評價結論不吻合,且單因子評價法結論更嚴格。其中,主要影響因素有總磷、CODCr、高錳酸鹽指數(shù)和石油類,超標倍數(shù)在 1.03～2.80倍之間,但這四種污染因子在該評價體系中的權重分別為 4.71×10-4(湖、庫：1.88×10-3)、1.57×10-5、1.57×10-5、1.89×10-3(湖、庫：1.88×10-3)。所以,單因子評價法的評價結論顯得過于嚴格。

4 結 論

采用內(nèi)梅羅污染指數(shù)的改進法評價對內(nèi)江市 5處集中式飲用水源地進行評價?？朔藛我蜃釉u價法對綜合水質(zhì)的評價結論過于保護,不能充分反映飲用水源質(zhì)量整體狀況的缺點;能夠更好地反映多項污染物對水質(zhì)綜合污染的影響程度,判斷綜合水質(zhì)相對于水環(huán)境功能區(qū)的達標程度[6],同時也有利于對同一水體在時間、空間上的基本污染狀況和變化進行比較[7,8]。

2006年至 2008年,內(nèi)江市集中式飲用水源地水質(zhì)整體狀況達到Ⅲ類水質(zhì)要求,且變化趨勢不大。其中,資中水廠和蒙溪口水電站水質(zhì)狀況呈良性發(fā)展趨勢,團魚凼水庫水質(zhì)略有反復,長沙壩 -葫蘆口水庫水質(zhì)基本維持不變。所以,相關環(huán)境部門應繼續(xù)堅強監(jiān)管力度,使全市的集中式飲用水源地水質(zhì)向更好的趨勢發(fā)展。

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[5] 丁 菁.內(nèi)梅羅污染指數(shù)法在排污口鄰近海域水環(huán)境質(zhì)量評價中的應用[J].福建水產(chǎn),2006,3(1)：1-4.

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