高春艷

(佳縣水資源服務中心，陜西 佳縣 719000)

榆林常年干旱，降水少蒸發(fā)強，地表徑流匱乏，時空分布不均勻，生態(tài)脆弱，市區(qū)城鎮(zhèn)需水量大，而各類用水工程能夠提供的水量不能滿足需要，而自然水資源根本無法滿足需要。市區(qū)工農業(yè)用水的水源地上游分布著能源化工基地，工業(yè)污染較大且影響范圍廣，污染物嚴重威脅當?shù)氐乃|安全。榆林市內水庫、154處溝渠，榆林市北郊的紅石峽水庫每日供水3.6萬 m3，占日總供水4.8萬 m3的3/4，供水占比極高[1]。

榆林市對于日常用水的水質也提出了很高的要求。經過采取水庫流域地下水7個樣點以及地表水14個樣點，采用層次法分析以及模糊綜合評價法，分析了榆林紅石峽上中下游水質的目前現(xiàn)狀，對水健康現(xiàn)狀及分析存在其危害風險性。

1 紅石峽水庫概況

紅石峽水庫是榆林修建最早的水庫之一，承擔著全市區(qū)近七成的供水量，建成以來為地方的經濟發(fā)展和人民的健康生活提供了有力的供水保障。該水庫修建于1958年，位于榆林城北4.5 km，地處榆陽區(qū)橋頭村，榆溪河中游。自從紅石峽水庫建成以來，農業(yè)上多增加了灌溉面積達到6 000畝以上，每年能夠為市區(qū)提供200萬 t水，每年能夠產生120萬 kw的電力，這些從某種程度上極大地推動了榆林地區(qū)區(qū)域經濟發(fā)展。隨著人們生活質量的上升，對生活、工農業(yè)用水的水質提出了更高的要求，因此鑒于紅石峽水庫的重要性，對水庫水質采用科學的方法進行評價，以保證進用水的安全性和質量有著非常重要的社會意義。因此對于榆溪河流域地下水和地表徑流水作取樣分析，并對其水質污染狀況及其健康風險進行評價是實在必行。

2 水質與健康風險評價方法

2.1 程序

(1)將各特性差別評價指標歸類為不同群組，有特定聯(lián)系的分為一個群組，從不同角度分析得其結果[2]；

(2)比較構造各群組指標判斷矩陣，進行群指標單排序及總排序[3，4]；

(3)矩陣計算特征向量及最大特征值，表征評價指標實測定值間的重要性；

(4)對評價指標權重進行排序，根據(jù)權重結果進行一致性的檢驗。

2.2 數(shù)據(jù)處理流程

(1)統(tǒng)一量綱：各指標含義不同，單位量綱也不同，需要統(tǒng)一其單位量綱，然后進行數(shù)學統(tǒng)計和分析，常用的量綱統(tǒng)一方法主要有線性及非線性2種。線性歸一化用“極值化”、均值化、“中心化”等法進行無量綱化[5]。極值法歸一化過程如下：

(1)

式中：xij為指標i的實測值；xb為法規(guī)調理標準值。

非線性歸一化，依據(jù)不同范圍測量值設定其范圍，時期具有新的意義的歸一化處理方法，經常用分段函數(shù)來表示。

(2)確定權重：單位統(tǒng)一量綱后的指標，在評價中起到的作用即貢獻不同，因此要確定其權重系數(shù)，主要有超標法、專家打分法、標度法、首尾比率法、聚類權重法等常用的水質權重系數(shù)確定法。超標法計算權重如下：

Qi=xi/Ji

(2)

Ji=(ci1+ci2+…+ciA)/A

(3)

(4)

式中：Qi為指標i中實測值權重；A為指標i在標準中被分成的類別數(shù)；CiA為該類別下濃度參考值；Qi為歸一化處理后指標i的權重。

(3)判斷矩陣的求解和檢驗

根據(jù)指標權重構造滿足b>0、b1n×bn1=1、bnn=1的判斷矩陣：

對向量矩陣最大特征值βmax進行一致性檢驗，假設結果A>B，B>C，A

(5)

式中：βmax為最大特征值；n為 檢驗數(shù)目；n-1為自由度

2.3 模糊評價法

完成一致性檢驗獲得各評價指標的權重集A，A與實測值隸屬函數(shù)集B經模糊計算求取最大隸屬度，隸屬值越大越吻合，可得綜合評價結果。隸屬函數(shù)常用的分布形式有6種，即矩形、半梯形、拋物線、正態(tài)性、哥西和嶺形分布[7]。

模糊計算方式多種，如F1模型(取大取小模型)，F(xiàn)2模型(相加取小模型)，F(xiàn)3模型(相乘取大模型)以及F4模型(相乘相加模型)[8]。

通常四種模型結果相差不大，但盡量取較大結果，如果：F1=F2=F3=0≠F4=0.24，此種情況應該主要遵循相乘相加模型F4。

3 紅石峽水庫水質污染評價

為保證采集的樣品具有代表性，采樣點均勻分布，在上游的支流入口、供水設備站，中、下游的支流入口選取水質取樣點21個(14個地面水和7個地下水)。H1-H14為地面水，J1-J7為地下水。

地面水H1-H14、地下水J1-J7取樣，對9類指標：砷(As)、汞(Hg)、鎘(Cd)、鉻(Cr+6)、鉛(Pb)、揮發(fā)酚、氨氮、氟化物、氰化物等進行判斷分析。

3.1 地面水污染評價

根據(jù)地表水權重系數(shù)表1，將平均權重對應的按照大小結果進行排序：DO(含氧量)→氟化物→氨氮→鉻→鉛→氰化物→揮發(fā)酚→砷→鎘→汞，分析可知：紅石峽段地面水的主要成分是DO、其次氟化物和氨氮，但重金屬、氰化物和酚類權污染甚微。DO值是衡量水質污染重要指標，含量越高有機物污染較小，富營養(yǎng)化程度越低，但其余污染指標的濃度高低與污染程度呈正比。

表1 地面水權重系數(shù)

3.2 地下水污染評價

根據(jù)表2，將各個評價指標權重系數(shù)平均值排序，鎘(Cd)→揮發(fā)酚→汞(Hg)→鉛(Pb)→鉻(Cr6+)→氟化物→氨氮→氰化物→砷(As)，由此可知：紅石峽地下水中對水質影響的主要污染物為鎘(Cd)、揮發(fā)酚和汞(Hg)，說明其受到重金屬和酚類毒物的污染較其他指標要大。

表2 地下水權重

4 結語

榆林市水資源短缺且分布不均，生態(tài)環(huán)境脆弱，供水量嚴重不足。全市3/4水量來自紅石峽水庫。通過紅石峽水庫選取的7個地下水和14個地面水樣點，利用層次分析結合模糊綜合評價法分析了研究區(qū)水質現(xiàn)狀。上游工廠眾多，水質較差；中游污染源較少，水質良好，下游以村莊城區(qū)面源污染嚴重。經過計算分析，得出下面幾點結論：

(1)污染水庫地下水主要污染成分為汞、揮發(fā)酚和鎘；污染地面水主要成分是水中氧氣的溶解量(DO)，次為氟化物及氨氮，而重金屬離子影響甚微。綜合評價地下水水質Ⅰ～Ⅱ級間，這說明地下水質比較好，地面水水質多為Ⅱ至Ⅲ級，由于上游受化工廠和下游受市區(qū)排污影響，局部水質級別降至Ⅳ至Ⅴ級。

(2)經分析發(fā)現(xiàn)紅石峽庫區(qū)各污染物對人類健康的風險率由大到小以此為：砷→鎘→鉻→氟化物→鉛→汞→氨氮→氰化物→揮發(fā)酚。容易導致人類健康風險的致癌物質主要為地面地下水中的砷、鉻元素，分析發(fā)現(xiàn)庫區(qū)水質對影響著人體健康。根據(jù)榆林市政供水資料，供水水質中致癌物鉻的風險率較高，高于庫區(qū)天然水體鉻含量值，這說明致癌物質鉻離子來自于化工廠和市區(qū)生活及工業(yè)廢水的排放，且自世紀之交的2000年以來未有改進；非致癌物質汞從09-12年下降迅速，但近年又有上升趨勢，表明由于隨著用水需求的增加在輸水過程中增加了鉻和汞的污染，但是其它污染物對于致癌的風險卻比較小。

(3)以庫區(qū)為中心的水域劃分為上游-中游-下游，其水質相應具有相對差-良好-較差規(guī)律。其原因為上游煤礦化工企業(yè)分布較多，工業(yè)廢水、廢氣及廢渣未完全處理達標就排放進入水體自然循環(huán)有關；水域中游為庫區(qū)，污染源少，加上為保證水質進行隔離攔擋及凈化設施的設立；下游接受城區(qū)村鎮(zhèn)排污，造成水質嚴重污染，影響下游居民的生產生活水質。

現(xiàn)代化進程，人類聚居和工農業(yè)發(fā)展都是臨近水源，而排污造成水質污染又影響限制著發(fā)展進程，凡事有利必有弊有弊，如何化解這種矛盾，通過加強流域水質管理和污水處理達標后排放，以保證正常的水質要求，減少水質對人體健康的危害勢在必行。