蔡 爽，陳新樂，劉 瑩，倪建國(guó)，蔡少卿，鄭夏萍，劉 奇

(1. 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 311121; 2. 海寧市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，浙江 嘉興 314400; 3. 浙江省環(huán)境工程有限公司，浙江 杭州 310012; 4. 杭州市生態(tài)環(huán)境局蕭山分局，浙江 杭州 311201)

水是人類生存的基本需求，因而飲用水水源水質(zhì)變化情況受到人們的廣泛關(guān)注以及國(guó)家的高度重視，《國(guó)務(wù)院關(guān)于落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的決定》明確要求改善水污染防治[1]，重點(diǎn)是飲用水安全和重點(diǎn)流域管理.生態(tài)環(huán)境部對(duì)集中式飲用水水源環(huán)境狀況調(diào)查結(jié)果表明，全國(guó)226個(gè)環(huán)保重點(diǎn)城市水源合格率僅為69.92%，飲用水水源環(huán)境狀況不容樂觀[2].海寧市作為國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的全國(guó)首批沿海對(duì)外開放縣(市)之一，地處長(zhǎng)江三角洲杭嘉湖平原，內(nèi)有上塘河和運(yùn)河2個(gè)水系，水位蓄水量為4 000萬m3[3].由于平原河道坡降緩，受淤積影響，河道的水動(dòng)力條件差、自凈能力弱而導(dǎo)致環(huán)境容量小.因此，受區(qū)域內(nèi)自身水系特點(diǎn)和污染物排放及上游來水的影響，海寧市域河道水質(zhì)以V類和劣V類為主.

水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)是水環(huán)境治理和監(jiān)測(cè)的重要工作，只有合理評(píng)價(jià)水質(zhì)數(shù)據(jù)，才能制定相應(yīng)的總體規(guī)劃，加強(qiáng)各級(jí)政府和有關(guān)部門對(duì)水資源的管理，為水資源的利用和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)[4].目前，水質(zhì)化學(xué)指標(biāo)是主要評(píng)價(jià)指標(biāo)[5]，而水質(zhì)評(píng)價(jià)方法多種多樣，主要有水質(zhì)單因子評(píng)價(jià)法和綜合評(píng)價(jià)法.單因子評(píng)價(jià)法是取某一污染因子多次監(jiān)測(cè)的極值或平均值，與該因子的標(biāo)準(zhǔn)值相比較，評(píng)判水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)[6].綜合評(píng)價(jià)法則是綜合考慮所選項(xiàng)目的評(píng)價(jià)，如綜合水質(zhì)指數(shù)法(普拉特水質(zhì)指數(shù)、內(nèi)梅羅水質(zhì)指數(shù)、羅斯水質(zhì)指數(shù)等)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、模糊數(shù)學(xué)法和地圖疊加法等[7-9].不同評(píng)價(jià)方法所得評(píng)價(jià)結(jié)果不同，各有利弊.其中，單因子評(píng)價(jià)法簡(jiǎn)單明了，具有一定的合理性，但不能全面地反映總體情況[10]；內(nèi)梅羅指數(shù)法的數(shù)學(xué)過程簡(jiǎn)潔，在評(píng)價(jià)時(shí)只計(jì)算出綜合指數(shù)，然后比較相應(yīng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，可評(píng)價(jià)區(qū)域某環(huán)境要素的綜合環(huán)境質(zhì)量狀況，便于決策者做出綜合決策.

1 研究方法

1.1 采樣點(diǎn)布設(shè)

圖1 海寧市長(zhǎng)山河采樣點(diǎn)示意圖Fig.1 The sampling sites of Changshan River

根據(jù)《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T91—2002)中的要求，監(jiān)測(cè)活動(dòng)應(yīng)當(dāng)選取合適的監(jiān)測(cè)斷面數(shù)量和位置，使得監(jiān)測(cè)斷面在總體和宏觀上能夠反映水系或所在區(qū)域的水環(huán)境質(zhì)量狀況[11].故根據(jù)長(zhǎng)山河的流域分布情況和河流斷面布點(diǎn)要求，監(jiān)測(cè)人員在上中下游共設(shè)3個(gè)主要河流地表水監(jiān)測(cè)位點(diǎn)，分別為聯(lián)合橋、雙喜橋(第三水廠)和長(zhǎng)山河大橋(圖1).

1.2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

地表水環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)及方法執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)，根據(jù)不同水體狀況及管理要求進(jìn)行監(jiān)測(cè).本研究對(duì)水體中溶解氧、氨氮、總磷、生化需氧量、高錳酸鹽指數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)：溶解氧測(cè)定采用電化學(xué)探頭法(GB 11913—89)，快速高效；氨氮測(cè)定采用水楊酸分光光度法(GB 7481—87)，水樣無色澄清，無需進(jìn)行預(yù)處理；總磷測(cè)定采用鉬酸銨分光光度法(GB 11893—89)；生化需氧量采用稀釋與接種法(GB 7488—87)，為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，水樣采集后立即進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定以高錳酸鹽為氧化劑測(cè)定水中化學(xué)需氧量(GB 11892—99).監(jiān)測(cè)結(jié)果按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià).

1.3 水質(zhì)評(píng)價(jià)方法

采用單因子評(píng)價(jià)法[12]分別對(duì)各斷面處5項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，再結(jié)合內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)各斷面水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià).

1.3.1 單因子評(píng)價(jià)法

計(jì)算公式為：

Ci=Cip/Li.

式中：Ci為第i種參數(shù)的單項(xiàng)相對(duì)污染指數(shù)；Cip為在p監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際檢測(cè)值；Li為第i種污染物的標(biāo)準(zhǔn)值.其中溶解氧有隨溫度升高而降低的趨勢(shì)，存在較大波動(dòng)性[13]，計(jì)算公式為：

1.3.2 內(nèi)梅羅污染指數(shù)法

選取內(nèi)梅羅污染指數(shù)法修訂后的計(jì)算公式[15]，根據(jù)所選水質(zhì)指標(biāo)的實(shí)測(cè)濃度和標(biāo)準(zhǔn)值，分別計(jì)算內(nèi)梅羅污染指數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，并與相應(yīng)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)進(jìn)行比較，可得到評(píng)價(jià)等級(jí)[16].計(jì)算公式為：

式中：PIp為p監(jiān)測(cè)點(diǎn)的河水環(huán)境綜合污染指數(shù)；Cipmax為p監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大單項(xiàng)污染值；Cipave為p監(jiān)測(cè)點(diǎn)各單項(xiàng)污染值的平均值.

1.4 污染等級(jí)劃分

單因子評(píng)價(jià)法即在所有參加評(píng)價(jià)的項(xiàng)目中，若有一項(xiàng)不符合某類水標(biāo)準(zhǔn)，則該水質(zhì)不符合該類水標(biāo)準(zhǔn).內(nèi)梅羅指數(shù)評(píng)價(jià)法則根據(jù)PIp值進(jìn)行水質(zhì)類別劃分：當(dāng)PIp<0.739時(shí)，水質(zhì)未受到污染；當(dāng)0.739≤PIp<1時(shí)，水質(zhì)可能受到輕微污染；當(dāng)1≤PIp<7.280時(shí)，水質(zhì)受到中度污染；當(dāng)PIp≥7.280時(shí)，水質(zhì)受到嚴(yán)重污染[17].

2 結(jié)果與討論

2.1 單因子評(píng)價(jià)法

2013—2017年間，監(jiān)測(cè)人員對(duì)海寧市第三水廠雙喜橋、長(zhǎng)山河大橋、聯(lián)合橋3個(gè)斷面進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值Li，計(jì)算污染因子的相對(duì)污染指數(shù)Ci，結(jié)果見表1.2013—2014年間，雙喜橋水環(huán)境各項(xiàng)指標(biāo)均未達(dá)標(biāo)，水質(zhì)情況較差，主要污染物為總磷和氨氮，相對(duì)污染指數(shù)分別高達(dá)2.045和1.744，均不符合集中式生活飲用水地表水源地標(biāo)準(zhǔn).長(zhǎng)山河大橋主要污染物為氨氮，相對(duì)污染指數(shù)最高達(dá)到1.824，而聯(lián)合橋主要污染物為總磷，相對(duì)污染指數(shù)最高達(dá)到1.990.可見，氨氮和總磷是海寧境內(nèi)運(yùn)河水系統(tǒng)中存在的主要污染因子，主要污染來源為農(nóng)業(yè)生產(chǎn).2014年隨著《“五水共治”三年行動(dòng)實(shí)施方案》的出臺(tái)和浙江省委省政府“五水共治”領(lǐng)導(dǎo)小組的成立，水環(huán)境質(zhì)量全面改善，水環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)普遍好轉(zhuǎn)，各斷面氨氮的相對(duì)污染指數(shù)均降到1.00以下，其余指標(biāo)均有不同程度改觀，總體水質(zhì)有明顯提升.隨著環(huán)境治理政策的深入，2017年長(zhǎng)山河水質(zhì)情況大幅度好轉(zhuǎn)，各監(jiān)測(cè)指標(biāo)基本達(dá)標(biāo)，各斷面5日生化需氧量雖有輕微超標(biāo)但一直呈改善趨勢(shì)，其余指標(biāo)亦不斷改觀，其中治理效果較為顯著的是氨氮指標(biāo)，各斷面指數(shù)分別由1.962、1.824和1.719降至0.262、0.527和0.754.在2013—2017年的5年內(nèi)，各斷面指標(biāo)由不合格轉(zhuǎn)變?yōu)榛具_(dá)標(biāo)，水質(zhì)狀況明顯改善，治理效果顯著.

表1 2013—2017年各斷面各污染因子的相對(duì)污染指數(shù)Tab.1 The relative pollution value of each pollution factor from 2013 to 2017

2.2 內(nèi)梅羅污染指數(shù)法

依據(jù)內(nèi)梅羅污染指數(shù)法，筆者計(jì)算了5年間各斷面每年的環(huán)境內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)(PIp)，再結(jié)合相應(yīng)的污染等級(jí)，判斷其污染情況.由表2可知，2013年和2014年飲用水環(huán)境污染較為嚴(yán)重，雙喜橋、長(zhǎng)山河大橋和聯(lián)合橋2013年的PIp值分別為1.779、1.586和1.769，為中度污染水平，主要是工業(yè)污染源排放不達(dá)標(biāo)所致.2011—2013年，海寧市先后創(chuàng)新構(gòu)建條塊結(jié)合的“1+8+14”水環(huán)境治理方案體系，特別是2015年以來，隨著“三改一拆”“農(nóng)村生活污水連片治理”“生豬養(yǎng)殖減量提質(zhì)”等一系列行動(dòng)的展開和深入[18-19]，水環(huán)境狀況明顯好轉(zhuǎn)，3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面PIp值分別降至0.980、1.336、1.206.飲用水水質(zhì)得到較大改善，主要污染水質(zhì)指標(biāo)氨氮、總磷和高錳酸鹽指數(shù)均呈明顯下降趨勢(shì).2016年和2017年，海寧市水環(huán)境質(zhì)量達(dá)到穩(wěn)定水平，水環(huán)境狀況良好，水質(zhì)全面達(dá)到集中式生活飲用水地表水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，水環(huán)境綜合治理頗有成效.5年來，各斷面水質(zhì)均逐漸好轉(zhuǎn)，污染指數(shù)逐年下降，其中2015年治理效果最為顯著.這源于污染防治工作的大力推進(jìn)，強(qiáng)化措施得到落實(shí)，結(jié)構(gòu)、工程減排工作穩(wěn)步推進(jìn)，結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)所進(jìn)行的專項(xiàng)整治取得明顯成效.

表2 2013—2017年各斷面內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)Tab.2 The Nemerow comprehensive pollution index of the monitoring sites from 2013 to 2017

3 結(jié)論

2013—2017年間，海寧市通過對(duì)水環(huán)境的持續(xù)治理，在提升集中式生活飲用水地表水源地水環(huán)境、改善飲用水水質(zhì)上取得了階段性成果.單因子評(píng)價(jià)法表明，氨氮為最主要污染因子，5年間雙喜橋、長(zhǎng)山河大橋和聯(lián)合橋氨氮相對(duì)污染指數(shù)分別從1.962、1.824和1.719降至0.262、0.527和0.754，其余指標(biāo)相對(duì)污染指數(shù)亦均有不同程度降低，其中2015年降幅最為明顯.2013—2017年，各斷面指標(biāo)在5年內(nèi)由不合格轉(zhuǎn)變?yōu)榛具_(dá)標(biāo).內(nèi)梅羅指數(shù)評(píng)價(jià)法表明，5年間3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面為輕度污染，PIp值分別由1.779、1.586和1.769降至0.892、0.861和1.143，其中雙喜橋降幅最為明顯.