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(山東科技大學 礦業(yè)工程國家級實驗教學示范中心,山東 青島 266590)
隨著我國高等教育的發(fā)展與普及,綠色生態(tài)校園理念受到廣泛關(guān)注并在高校逐步推廣實施。但是伴隨著高校師生人數(shù)的不斷增長和社會周圍環(huán)境不斷惡化,作為綠色生態(tài)校園建設(shè)的一個重要組成部分——校園水環(huán)境質(zhì)量問題日益得到人們的關(guān)注[1-2]。因此保障校園水環(huán)境安全,符合綠色校園建設(shè)標準,是高校創(chuàng)建綠色生態(tài)校園亟待解決的問題。為實現(xiàn)校園水環(huán)境的良好生態(tài),對校園水環(huán)境進行科學、合理的評價就顯得尤為重要。
國內(nèi)專家學者對校園水環(huán)境進行了一定的研究。仲倩[3]針對泰山醫(yī)學院的校園地表水環(huán)境質(zhì)量評價問題,測定校園地表水的CODcr、BOD、DO等水質(zhì)指標,構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型,判斷水質(zhì);李暉[4]以廣西師范大學為例,對學生宿舍和食堂生活污水進行水質(zhì)監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)氨氮、總磷等五項指標存在超標,通過分析污染原因,提出加強污水處理系統(tǒng)和中水利用系統(tǒng)建設(shè)的建議;雷玉新等[5]以三峽大學的校內(nèi)河道為研究對象,利用綜合水質(zhì)標識指數(shù)法確定水質(zhì)類型,利用對應分析法得到對水體整體污染程度影響最大的污染因子,又加入對其水質(zhì)時空變化規(guī)律的研究,為學校水環(huán)境治理研究提供基礎(chǔ)依據(jù)和參考;姚彩云等[6]構(gòu)建了基于多因子綜合評價法的生態(tài)校園評價體系,從環(huán)境質(zhì)量、污染排放、資源配置與利用等五個方面對三所學校進行生態(tài)化水平的評價和比較;姜新佩等[7]運用模糊層次綜合評判法構(gòu)建高等學校生態(tài)校園評價指標體系,運用層次分析法結(jié)合專家經(jīng)驗確定指標體系的權(quán)重,結(jié)合模糊評判法進行最終的評價定級; Nahid Khalifa等[8]分析了美國沙迦大學瓶裝水消費趨勢和塑料瓶循環(huán)利用情況,并給出一定建議以保護校園水生態(tài)。這些方法也為生態(tài)校園綜合評價提供依據(jù)。
目前國內(nèi)外關(guān)于校園水環(huán)境質(zhì)量評價的研究仍處于探索階段,構(gòu)建評價體系還不夠完善。對校園水環(huán)境質(zhì)量評價對象的選取不夠全面,有些只是對校園水環(huán)境采用幾個簡單的指標就對所有類型的水進行評價,忽略了特殊性,使評價不具備全面性;評價等級劃分不詳盡,只是簡單地與國家或地方標準對比,得到合格與不合格的二元結(jié)果。本文充分考慮多方面指標、構(gòu)建較為完善的評價體系,運用層次分析法確定體系中每一項指標的權(quán)重,運用專家打分法建立五級等級表,得出校園水環(huán)境質(zhì)量等級。
校園水環(huán)境作為與校園師生生活聯(lián)系極為密切的自然資源,應當成為生態(tài)校園建設(shè)的重點。校園水環(huán)境質(zhì)量指標體系是一種監(jiān)測、評估和管理水環(huán)境系統(tǒng)的有效方法和工具[9],它由一系列有層次結(jié)構(gòu)的指標構(gòu)成,用來表征水環(huán)境系統(tǒng)復雜的成分、結(jié)構(gòu)和功能及其之間的聯(lián)系。本文的水環(huán)境質(zhì)量評價圍繞校園給水和校園排水兩個方面展開。校園給水包括飲用水、生活用水和景觀用水三部分,校園排水包括生活污水和實驗室污(廢)水兩部分。
根據(jù)國家和地方的相關(guān)法律與規(guī)定,對五類水質(zhì)量選取若干評價指標,構(gòu)建起校園水環(huán)境質(zhì)量指標體系,如表1。
表1 校園水環(huán)境質(zhì)量指標體系
本文主要運用層次分析法算出各指標的相對權(quán)重,運用專家打分法劃定分值,實現(xiàn)不同量綱的統(tǒng)一,后依據(jù)計算公式和判定表得出校園水環(huán)境的質(zhì)量水平。
為使任意兩個風險關(guān)于某一準則的相對重要程度得到定量描述,采取九級標度法。假設(shè)i元素與j元素的比較結(jié)果在判斷矩陣中為αij。采用方根法計算相對權(quán)重,將各層判斷矩陣的行向量求幾何平均后歸一化,可近似作為權(quán)重。即:
表2 校園水環(huán)境質(zhì)量指標體系及其權(quán)重參數(shù)表
本文采用打分制的方法,查閱相關(guān)的國家標準,為了數(shù)據(jù)的單位一致,我們把指標值的范圍進行平均區(qū)間劃分,采用五級打分制,給每一個取值范圍一個分值,分值越高代表水環(huán)境質(zhì)量越好,具體的打分方式如表3。
綜合評價值的計算公式為
(1)
式中:I為綜合評價值;Pi為無量綱化指標值;Qi為各評價指標的權(quán)重值。
根據(jù)(1)式計算出校園水環(huán)境質(zhì)量的綜合評價值,對照校園水環(huán)境質(zhì)量判定表,得出相應的結(jié)論。
為對上述校園水質(zhì)量評價指標體系進行驗證與應用,以山東科技大學為例進行。
山東科技大學是山東省規(guī)模較大的一所本科院校,占地面積2 821畝,在校生4萬余人,日常水消耗量大,且學校給排水系統(tǒng)、雨水收集系統(tǒng)、景觀用水系統(tǒng)比較完善,節(jié)水器具與措施都在積極使用,各項用水數(shù)據(jù)在校園水管理部分都有備案,是一個比較完整的水環(huán)境場所,以山東科技大學為例,進行校園水生態(tài)環(huán)境評價是可行的。
依照評價體系,對校區(qū)內(nèi)水環(huán)境系統(tǒng)進行監(jiān)測與評價,得到表5。
表3 檢測項目標準限值
表4 校園水環(huán)境質(zhì)量判定表
(1)根據(jù)校園水環(huán)境質(zhì)量綜合評價,可求出綜合評價值
I=5×9.72%+4×9.45%+5×4.59%+5×1.89%+5×1.35%+3×7.5%+4×3.75%+3×3.75%+4×5.12%+2×2.08%+3×0.8%+1×21.75%+4×10.875%+4×5.25%+3×7.125%+3×2.625%+2×1.375%+2×1.375%=1.2555+0.4875+0.2704+0.85875+0.3475=3.21965
參照判定表可得出山東科技大學的校園水環(huán)境質(zhì)量為Ⅱ類,水質(zhì)總體情況為“好”。
(2)校園給水系統(tǒng)中飲用水整體水質(zhì)質(zhì)量評價最高,這是由于校園的自來水水源來自引黃濟青的水,但水質(zhì)質(zhì)量波動較大,因此學校給水系統(tǒng)設(shè)置兩條不同的管網(wǎng),推行分質(zhì)供水:一條輸送二次處理的飲用水,供全校師生飲用;另一條輸送自來水,用于洗浴和食堂清洗等。這樣“高質(zhì)高用、低質(zhì)低用”的用水原則,最大程度保證校園供水安全、衛(wèi)生健康。校園景觀水系統(tǒng)作為改善校園生態(tài)環(huán)境的重要組成部分,保證其水環(huán)境質(zhì)量同樣重要。目前,山東科技大學景觀水系統(tǒng)由兩個人工景觀湖泊、墨水河及雨水收集池等構(gòu)成,水域面積達5 000 m2。該景觀水系統(tǒng)將雨水收集與景觀水體建設(shè)、綠化灌溉有機結(jié)合,實現(xiàn)校園水生態(tài)循環(huán)。但從景觀水質(zhì)量監(jiān)測分析中看出,化學需氧量、色度指標偏低,因此要提高水體的流動性,而且要加大在景觀水體沿岸和水體中水生生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建,提高景觀水整體質(zhì)量。從校園實驗室廢水排水監(jiān)測結(jié)果看,實驗室廢水處理也有待提高,因此要加強對實驗室管理,使用污(廢)水處理裝置,做到達標后排放,從而保證校園水環(huán)境系統(tǒng)安全。
(3)建立一個經(jīng)濟適用的生態(tài)型排水系統(tǒng)。要建設(shè)生態(tài)校園,提高水資源利用率,需要改變現(xiàn)有的校園排水系統(tǒng),建設(shè)雙系統(tǒng)模式。從表6監(jiān)測數(shù)據(jù)分析可以看出,生活污水水質(zhì)整體還不錯,但如果直接外排至市政污水管網(wǎng),沒有中水回用就會造成水資源極大的浪費。為此,一個子系統(tǒng)可以將生活廢水中的洗浴排水、食堂排水輸送至中水處理設(shè)施作為中水水源,實現(xiàn)水的回收利用;另一個子系統(tǒng)將糞便污水經(jīng)化糞池外排至市政污水管網(wǎng),或者循環(huán)利用改造化糞池為沼氣池等。
表5 校園水環(huán)境檢測值與對應評價分值表
本研究依據(jù)校園水環(huán)境給水與排水系統(tǒng)構(gòu)建了校園水質(zhì)量評價指標體系,該體系基本涵蓋校園水環(huán)境中不同類型的水體。在校園水環(huán)境質(zhì)量評價過程中,運用層次分析法和打分制方法,將主觀判定和理性約束相融合,使評價結(jié)果更加科學、更貼切實際。以山東科技大學為例對該校園水環(huán)境質(zhì)量進行評價,評價結(jié)果可以看出校園水環(huán)境質(zhì)量整體為“好”,但要構(gòu)建生態(tài)校園,保障校園水生態(tài)安全,校園水環(huán)境系統(tǒng)中給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)都還有待于進一步提高。