趙雁紅

(遼寧省阜新市水文局，遼寧 阜新123000)

0 引 言

在水資源管理和水環(huán)境保護中對河湖的水環(huán)境的科學評價十分必要，通過科學分析水質狀況可為推動流域水資源保護、有針對性的制定河湖水環(huán)境管理決策以及準確診斷河湖水質狀況等提供科學的指導[1]。將水系統(tǒng)功能和水環(huán)境目標依據(jù)相關規(guī)范劃分為不同的5個等級，對不同水質類別下24項基本項目的濃度邊界給出了相應的規(guī)定。針對我國主要湖泊、河流的水質狀況，許多學者自20世紀中期就開展了水質評價研究，如岳霞等研究認為全國七大水系均存在不同程度的污染現(xiàn)象，局部水域的污染治理取得一定的成效；郭蓉等[3]提出水質評價中綜合評價和單因子指數(shù)法應用較為普遍，該方法能夠直觀的反映評價標準與水質狀況之間的關系，具有原理清晰、簡單明了等優(yōu)點；劉榮榮等對瀏河水環(huán)境質量運用單因子標準法評價，結果顯示該流域水環(huán)境受到一定程度的污染，現(xiàn)已無法滿足地表水質要求；易文利等對典型河段的6個斷面水質狀況采用模糊綜合評價法分析，結果發(fā)現(xiàn)參評的所有斷面均能滿足水功能區(qū)標準要求[2-5]。

目前，模糊綜合法、灰色關聯(lián)法、污染指數(shù)法、BP網(wǎng)絡法、、主成分法、單因子法及層次分析法等為水質評價的常用方法。20世紀60年代提出的一種應用簡便、原理清晰的污染指數(shù)評價法，在世界范圍內(nèi)多個河湖水質評價中得到普遍應用。該方法能夠定量的描述水體的整體狀況，考慮多方面不同因素綜合體現(xiàn)河流的受污染程度和特征。

柳河作為阜新市重要的飲用水源，現(xiàn)有研究涉及該河流水質的評價分析較少，且對其污染現(xiàn)狀的調查分析比較缺乏，有必要對該河段水質狀況進行科學的評價研究[6-7]。另外，針對傳統(tǒng)的內(nèi)梅羅法未考慮權重因素且過于強調水質污染受最大污染因子影響的不足，本文綜合考慮其概念清晰、運算方便的優(yōu)點對其加以改進，并對柳河阜新段水質狀況運用改進后的方法進行評價，以期為柳河流域管理部門有針對性的制定水環(huán)境管理決策提供科學的依據(jù)。

1 評價方法

1.1 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

綜合考慮極值和多環(huán)境因素的內(nèi)梅羅指數(shù)法，可利用下式計算確定指數(shù)值，即：

式中：lij、ci為評價因子i關于等級j的標準值及其實測值；Iimax、Iiave為評價因子污染指數(shù)最大值和平均值；Ii、PIj為評價因子i的污染指數(shù)及評價標準j的內(nèi)梅羅污染指數(shù)；m、n為評價標準數(shù)和參評因子個數(shù)。

1.2 改進的內(nèi)梅羅污染指數(shù)法

在評價過程中，為解決傳統(tǒng)的內(nèi)梅羅法存在的未考慮權重因素和過于強調水質污染受最大污染因子影響的問題，將各因子對水體的影響程度采取賦予每種評價因子權重的方法進行量化，從而提高評價結果的準確性和科學性。采用下式確定各因子權重，即：

式中：ci、wi為因子i的相關性比值和權重值；lij、lmax為評價因子i及各類因子關于評價等級j的標準值和最大值。

采用下式反映改進的內(nèi)梅羅法，其表達式為：

2 實例應用

2.1 流域概況

柳河流域發(fā)源于內(nèi)蒙古奈曼旗的雙山子，流域全長302km，面積5798km2，為遼河中下游右側的一條多泥沙、洪水泛濫頻繁的支流，主要徑流阜新、彰武、新民及內(nèi)蒙古地區(qū)。柳河上游烏根稿河養(yǎng)畜牧河及上游新開河三條支流，修建有三家子、白廟子、石門子水文站。流域內(nèi)地形地貌總體呈現(xiàn)出東北低、西南高的變化趨勢，地勢迭代起伏，主要有坨甸區(qū)、漫崗區(qū)、丘陵溝壑區(qū)和低山丘陵區(qū)[9-10]。水質監(jiān)測項目主要選擇總磷、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、BOD5、溶解氧5項指標，自上游至下游共設置10個監(jiān)測斷面，其中1#監(jiān)測斷面的CODMn、BOD5、NH3-N、TP、DO實測濃度值分別為12.55、3.21、0.64、0.037、7.26mg/L；2#監(jiān)測斷面各因子濃度值為11.26、2.68、0.57、0.024、7.45mg/L；3#監(jiān)測斷面各因子濃度值為10.86、3.48、0.61、0.035、4.45mg/L；4#監(jiān)測斷面各因子濃度值為14.52、4.51、0.67、0.106、6.75mg/L；5#監(jiān)測斷面各因子濃度值為10.86、1.05、0.77、0.036、8.12mg/L；6#監(jiān)測斷面各因子濃度值為11.52、1.80、0.46、0.048、6.25mg/L；7#監(jiān)測斷面各因子濃度值為9.52、0.48、0.36、0.018、5.35mg/L；8#監(jiān)測斷面各因子濃度值為10.25、2.76、0.72、0.062、8.10mg/L；9#監(jiān)測斷面各因子濃度值為13.51、1.77、0.62、0.030、6.55mg/L；10#監(jiān)測斷面各因子濃度值為15.24、1.52、0.81、0.052、5.68mg/L。

近年來，阜新市依托優(yōu)越的自然條件和獨特的區(qū)位優(yōu)勢其經(jīng)濟發(fā)展迅速，生活污水和工業(yè)廢水排放急劇增大，對人們的生產(chǎn)生活和水體環(huán)境影響較為顯著。因此，對柳河阜新段水質狀況及其變化特征利用合理的方法進行評價分析，可為流域水環(huán)境保護和管理決策的制定提供科學的指導[11]。

2.2 采樣點布設

柳河流域阜新段10個水質監(jiān)測斷面的水環(huán)境狀況利用遼寧省水質監(jiān)測中心2018年發(fā)布的相關數(shù)據(jù)進行評價，按照水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范采集和布設采樣點位。

2.3 參數(shù)的選取

遵循靈敏性、可獲取性和可比性原則選擇水質影響因子，結合柳河流域水質實測結果中常年低于檢出限評價因子和當?shù)厮h(huán)境實際情況，對柳河水質狀況選取CODMn、BOD5、NH3-N、TP、DO5個因子進行評價。采用水楊酸分光-連續(xù)流動法、鉬酸銨分光光度法和滴定法測定氨氮、總磷和高錳酸鹽指數(shù)值；采用接種與稀釋法、電化學探頭法測定生化需氧量和溶解氧。

2.4 污染等級劃分

不同評價時段各水質類別的綜合指數(shù)利用改進內(nèi)梅羅法進行計算分析，結果見表1。然后將各類污染標準以Ⅲ類水質為基準進行等級劃分，不同水質類別下綜合污染指數(shù)的取值區(qū)間見表2。相同水質因子不同污染濃度及不同水質因子的貢獻率不同，根據(jù)表1可確定權重最大的因子為總磷，其次為高錳酸鹽指數(shù)，由此表明對水質評價貢獻率最大的因子為總磷。

2.5 結果分析

對2018年柳河阜新段10個典型監(jiān)測斷面的綜合污染指數(shù)利用改進的內(nèi)梅羅法進行計算分析，通過分析與單因子法水質等級驗證該方法的準確性，如表3所示。

表1 不同水質標準下各評價因子權重值

表2 水質類別和內(nèi)梅羅污染等級

表3 兩種不同方法的水質評價結果

從表3可以看出，單因子評價法與改進的內(nèi)梅羅法評價結果基本相同，除個別斷面外其它河段的水質評價等級整體一致。采用單因子法計算得到的5#、6#、7#斷面的水質等級為Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅲ類，而采用改進的內(nèi)梅羅法為Ⅱ類?；趩我蜃臃ǖ母鲾嗝娴乃|等級的確定，通常以所有的指標中最差的因子所處的等級確定。對于水質的評價這種一票否決的原則要求過高，對于水體的綜合質量狀況分析無法給出客觀、合理的結論[12-13]。例如，溶解氧在6#斷面中的超標倍數(shù)達到0.95，在評價體系中該因子權值僅為0.15，該方法過于強調超標因子對評價等級的影響。綜合考慮了各評價因子權重的改進的內(nèi)梅羅法，對于超標因子的評判沒有那么的突出。綜合分析以上不同方法的水質等級，達到Ⅲ類水質的監(jiān)測斷面有10#、9#、8#、3#、2#、1#，這些斷面的水污染程度較輕；能夠達到Ⅱ類水質的斷面有4#，水環(huán)境處于清潔狀態(tài)；采用單因子法確定的7#、6#、5#斷面水質為中度和輕度污染，而采用改進的內(nèi)梅羅法評價為清潔等級。

根據(jù)表3計算結果，對比分析改進的內(nèi)梅羅法和單因子法，10個斷面中單因子評價結果達到Ⅲ類水質的8個，占比為80%，優(yōu)于和劣于Ⅲ類水質的斷面各占1個；參與水質監(jiān)測的10個斷面中改進內(nèi)梅羅法能夠滿足Ⅲ類水質的6個，達到Ⅱ類標準的有4個，占比分別為60%和40%?？傮w而言，對柳河阜新段水質狀況利用改進的內(nèi)梅羅法和單因子法，二者評價結果均以Ⅲ類水質為主，可見該河段的水環(huán)境質量總體較高，評價結果處于良好的水平。

3 結 論

本文對柳河阜新段水質狀況運用改進的內(nèi)梅羅法評價，為解決傳統(tǒng)的內(nèi)梅羅法存在的未考慮權重因素和過于強調水質污染受最大污染因子影響的問題，將各因子對水體的影響程度采取賦予每種評價因子權重的方法進行量化，從而更加系統(tǒng)、準確的反映河流水質狀況，評價結果較單因子法更加客觀準確。選擇CODMn、BOD5、NH3-N、TP、DO5個指標評價水質狀況，研究表明污染最為嚴重的因子為總磷。參評的10個斷面中均能，滿足Ⅲ類標準要求，該河段的水環(huán)境整體處于較高水平。