近岸海域水質目標考核評價方法研究

李 曌，劉 方，丁 頁，劉喜惠，李俊龍，陳 平

中國環(huán)境監(jiān)測總站，國家環(huán)境保護環(huán)境監(jiān)測質量控制重點實驗室，北京 100012

近岸海域水質目標考核評價方法研究

李 曌，劉 方，丁 頁，劉喜惠，李俊龍，陳 平

中國環(huán)境監(jiān)測總站，國家環(huán)境保護環(huán)境監(jiān)測質量控制重點實驗室，北京 100012

為滿足《水污染防治行動計劃》近岸海域水質考核要求，根據(jù)目前近岸海域環(huán)境監(jiān)測工作的實際情況，在考核范圍、評價方法、目標分解、計分方法等方面進行了比較，在保證公平、公正的前提下，以一致性、可比性和適應性為原則，提出的考核評價方法以單因子評價法和點位評價法為基礎，在未達標情況下，按照水質目標完成比例計分；達標情況下，在達標分值基礎上按水質的保持和改善給予不同程度的加分，通過實例研究分析能夠適應近岸海域水質狀況變化的考核工作要求。

近岸海域；水質；考核

Abstract:In order to meet the requirements of coastal area water quality assessment in theActionPlanofWaterPollutionPrevention, based on the practical situation of current coastal environment monitoring work, the assessment scope, site location selecting, evaluation methods, target decomposition, scoring methods of different solutions were compared. On the premise of justice and equity, in the principle of consistency, comparability and adaptability, an assessment method was proposed, which is based on single factor assessment and site evaluation. In the circumstances of substandard samples, the result is the percentage of the water quality standard. Beyond the standard, awarded points could be given based on the level of water quality maintenance and improvement. According to instance analysis, the assessment method is able to meet the requirements of coastal area water quality assessment.

Keywords:coastal area;water quality;assessment

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，居民生活水平不斷提高，環(huán)境壓力不斷加重，生態(tài)環(huán)境保護需要日益得到加強。近岸海域作為海洋環(huán)境受人類活動污染最敏感和最嚴重的區(qū)域，其生態(tài)環(huán)境的保護需要得到重視。為了更好地保護近岸海域環(huán)境，2015年，國務院發(fā)布的《水污染防治行動計劃》[1]中提出，“到2020年，近岸海域水質優(yōu)良比例達到70%左右”。通過提出保護措施和考核促進以環(huán)境質量為核心，加強近岸海域環(huán)境保護力度，以期達到在經(jīng)濟社會發(fā)展的同時，保持或提升近岸海域環(huán)境質量的目的。如何根據(jù)監(jiān)測工作開展情況、水質狀況及未來變化，提出一個客觀的評價方法，成為迫切需要研究和解決的問題。因此，亟需建立一套能夠科學、客觀、公平、公正的考核方法，其中包括代表近岸海域環(huán)境質量的考核范圍，反映環(huán)境質量狀況的評價方法，落實分解目標任務的考核目標制定方法、能夠表現(xiàn)水質相對考核目標完成情況的計分方式。目前的考核方法研究中，水環(huán)境考核方面主要聚焦在對水功能區(qū)的水質考核、跨界斷面考核等方面[2-5]，缺少近岸海域區(qū)域或行政區(qū)的考核相關研究。

1 近岸海域水質監(jiān)測與評價現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)近岸海域環(huán)境監(jiān)測由多個部門所屬的環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡分別實施，其中包括環(huán)保部門的近岸海域環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡、海洋部門的海洋監(jiān)測網(wǎng)絡、農(nóng)業(yè)部漁業(yè)部門的漁業(yè)監(jiān)測網(wǎng)絡。環(huán)保部門網(wǎng)絡側重于近岸海域陸源污染影響趨勢監(jiān)測，漁業(yè)部門監(jiān)測網(wǎng)絡側重于漁業(yè)產(chǎn)地環(huán)境質量，海洋部門網(wǎng)絡除近岸海域監(jiān)測外，還在全海域開展監(jiān)測[6-8]。

根據(jù)相關公報，2006—2015年，環(huán)保部門按照監(jiān)測規(guī)范在固定的近岸海域監(jiān)測點位監(jiān)測[9]，每年開展2～3期；監(jiān)測和評價項目2011年前為11項，2011年后調整為28項，覆蓋了《海水水質標準》(GB 3097—1997)[10](除病原體和放射性核素外的所有項目)，評價標準為《海水水質標準》。海洋部門暫未明確發(fā)布開展環(huán)境質量監(jiān)測的站位數(shù)量，評價項目包括pH、溶解氧、無機氮、活性磷酸鹽、石油類、化學需氧量等項目，評價標準為《海水水質標準》。漁業(yè)部門主要在漁業(yè)區(qū)范圍設置監(jiān)測點位開展監(jiān)測，評價項目為9項，評價標準以《漁業(yè)水質標準》為主，未覆蓋項目參照《海水水質標準》。評價結果顯示，環(huán)保和海洋部門對近岸海域環(huán)境變化趨勢和污染范圍結果接近。

2 方法研究

2.1考核范圍

考核范圍為近岸海域，近岸海域作為地理概念尚無明確定義。在規(guī)定近岸海域范圍時，劃定領海基線的區(qū)域普遍規(guī)定為領?；€內(nèi)測區(qū)域[11]，對未劃定領?；€的區(qū)域可以按照等深線或受陸源污染影響的范圍劃定，在用于考核近岸海域環(huán)境時，宜按受陸源污染影響的范圍或開展監(jiān)測的范圍劃定。目前，環(huán)保部門的監(jiān)測范圍覆蓋了受陸源污染影響的范圍，可以作為考核范圍。

2.2監(jiān)測點位選擇

近岸海域環(huán)境質量評價基于監(jiān)測點位的監(jiān)測結果，監(jiān)測點位是考核的基礎。按照相關監(jiān)測規(guī)范，開展例行監(jiān)測，在排污口和預定海域進行定期、定點測定污染物含量，為評定控制排放、變化趨勢以及環(huán)境改善所取得的進展情況提供依據(jù)；監(jiān)測點位布點原則主要考慮代表性、可比性、整體性、穩(wěn)定性，同時考慮前瞻性，應用最少量的監(jiān)測點位來反映真實的環(huán)境質量[12]。點位的變化能夠影響評價結果的變化，因此在確定考核方案時，使用的監(jiān)測點位必須與前后一致，特別是確定考核基數(shù)的點位與考核評價的點位需一致，以避免因點位的變化帶來結果的不確定性。

2.3達標評價方法選擇

目前，研究人員針對水環(huán)境質量評價方法開展了大量研究，對于單個點位的評價有單因子評價法、模糊綜合評判法、灰色關聯(lián)分析法、灰色聚類分析法、綜合指數(shù)法、主成分分析法、函數(shù)聚類法等多種方法[13-18]。在多種評價方法中，單因子評價法相對于其他評價方法而言，其前瞻性和整體性有一定差距，但因其評價結果能更加直觀反映水質狀況和污染程度，被管理部門在進行評價時廣泛采用，國家制定的標準也采用此方法。而其他方法由于尚處于研究階段，雖然研究較多，但未能在水質評價中廣泛采用。

按照《水污染防治行動計劃》的要求，對優(yōu)良比例進行考核，在計算海水優(yōu)良比例時，可按照站位或面積統(tǒng)計，面積統(tǒng)計一般通過插值分析或點位代表面積法實現(xiàn)。按照站位或面積統(tǒng)計各自優(yōu)缺點，站位法賦予每個點位一定的代表性，每個點等權重計算，方法簡單直接，容易將目標責任分解到省或市，但結果受點位位置影響，且相鄰點位評價結果不連續(xù)；插值分析面積統(tǒng)計結果相對連續(xù)，但插值方法本身會對統(tǒng)計結果帶來不確定性，在點位數(shù)量達不到統(tǒng)計要求時，并不能真實代表環(huán)境的真實狀況，并且各省考核結果受相鄰省監(jiān)測結果的影響；代表面積法計算時，站位法相當于按照面積大小對點位賦予權重，但對代表面積的劃分方法不易達成共識。同時，也存在與點位評價方法相同的問題。因此，在點位布設相對均勻的情況下選用站位法計算水質優(yōu)良比例，在點位不變的情況下，更能準確反映水質變化。

2.4目標設定與分解

《水污染防治行動計劃》中近岸海域水質優(yōu)良比例達到70%左右的目標源于對近岸海域環(huán)境質量現(xiàn)狀的判斷，目的在于保護水質不惡化。因此，可以設定各省保證水質在目前情況下不惡化，即可完成考核目標。由于近岸海域水質受陸源污染影響相對滯后，且區(qū)域水質可能受到降水的非正常年份影響，對近岸海域環(huán)境質量狀況判斷時是選用近5年“十二五”期間優(yōu)良比例均值作為考核目標，這樣可以在一定程度消除異常地表水入海對近岸海域水質的影響。根據(jù)2011—2015年近海網(wǎng)297個延續(xù)監(jiān)測點位的評價，優(yōu)良比例范圍為66.7%～71.4%，5年優(yōu)良比例平均值為69.1%。按照點位歸屬計算各省5年優(yōu)良比例平均后，將目標分解至各省。

(1)

2.5考核計分方法比較

考核計分的目的在于判斷達標情況并對達標程度進行評價，根據(jù)管理需求設計計分方法，在設計計分方法時，需要綜合考慮多方面情況，要求能夠真實反映達標與否的情況，要對各被考核單位公平，海水環(huán)境流動性特點，水質實際影響因素等。按照管理需要，可設計的多種計分方法包括(并不限于以下幾種方式)：

1)按照達標計分：達標得到滿分，不達標為零分；

2)按照達標率計分：對每個考核的點位設置水質目標，水質目標按照不同的達標比例賦予設定的分數(shù)；

3)按達標比例計分：按照考核目標的完成比例賦分；

4)以達標分為基礎分，按照水質變化情況得分，將總分分為及格分和改善或保存加分。

各計分方法計算方式如下：

按照達標計分公式為

S達標計分=10

(2)

S未達標計分=0

(3)

按照達標率計分公式為

(4)

按達標比例計分公式為

(5)

以達標分為基礎分，按照水質變化情況得分。以7分為及格分，以3分為基礎分設置計分規(guī)則。達標按公式6～公式9計算。未達標按公式10～公式12計算：

S達標計分=S及格分+S保持分+S改善分

(6)

S及格分=7

(7)

S保持分=R優(yōu)良比例×3

(8)

(9)

S未達標計分=S基礎分+S完成目標比例分

(10)

S基礎分=3

(11)

(12)

在以上4種計分方法中，第3種和第4種會出現(xiàn)高于滿分的情況，但可規(guī)定得分高于滿分時，記為滿分。

對4種方法進行比較，按照達標計分時，不能區(qū)分各省在改善水質方面做出的努力或水質惡化的程度；按照達標率計分方式在確定點位水質目標時不易與考核目標銜接；按達標比例計分時，在達標后獲得滿分，不能反映在改善水質時的工作成績；以達標分為基礎分，按照水質變化情況得分在以上方法的基礎上設置加分部分，能夠反映水質變化狀況。

根據(jù)上述比較，按照最后一種方式比較適于目前各省水質差距較大的情況。水質達到水質目標要求為及格，加分部分為保持部分和改善部分。保持部分以水質優(yōu)良比例現(xiàn)狀計分，改善部分以改善程度計分，保持部分和改善部分等權重，及格分與加分總和不能超過滿分。對不及格的情況，考慮到近岸海域水質污染來源的不確定性，在此基礎上分出基礎分，其余部分以其完成目標的比例計分。

3 方法選擇

3.1基本原則

公正、公平、公開是考核工作的一般原則。對于考核方案，對各省目標分解時采用統(tǒng)一的方法，在制定方案時，盡量簡化可能產(chǎn)生公平性差異的環(huán)節(jié)，并且能夠保證水質現(xiàn)狀處于不同狀況的各省有通過不同路徑獲得高分的方式。

代表性、可比性、整體性、穩(wěn)定性原則是保證考核目標、方法、點位、項目等保持一致的基本要求。為避免除水質變化因評價方法帶來的差異，制定考核方法時，基于現(xiàn)有監(jiān)測現(xiàn)狀，基本滿足考核要求。

同時，區(qū)別對待達標和不達標的兩種情況，還應考慮設定不達標分數(shù)應低于達標分數(shù)的原則。

3.2考核方法的確定

考核區(qū)域和考核點位選擇在滿足代表性和延續(xù)性的前提下，更重要的是符合近岸海域環(huán)境管理的需要。目前，環(huán)保部門近岸海域監(jiān)測范圍按照規(guī)范要求覆蓋所有污染海域，并在連續(xù)點位開展監(jiān)測，能夠滿足考核需要。

考慮到盡量避免因評價方法本身帶來的差異問題，選用普遍使用的單因子評價法和點位評價法為基礎。

計分方法根據(jù)2011—2015年近海網(wǎng)297個延續(xù)監(jiān)測點位的監(jiān)測結果，各省水質現(xiàn)狀差異巨大，浙江、上海近岸海域優(yōu)良比例多在20%以內(nèi)，而山東、廣西、海南等常年優(yōu)良比例保持在90%以上，因此考核計分方法的設計需要滿足不同水質現(xiàn)狀省份的考核要求。對于近岸海域水質較好的省份，水質目標任務在于保護，水質改善潛力??；對于水質較差的省份，水質目標任務在于改善且有較大潛力和空間，結合這些特點，設計考核計分方式，即體現(xiàn)保持水質優(yōu)良方面成績也能體現(xiàn)在改善水質方面付出的努力。

按照上述討論，最終選擇2.5小節(jié)中以達標分為基礎分，按照水質變化情況得分，其中以7分為及格分，以3分為基礎分的方法。

3.3數(shù)據(jù)來源與選用

考核結果是對近岸海域環(huán)境質量管理和污染控制的綜合反映，為了正確評價考核結果，保證考核結果相對考核目標的可比性，在實施考核時，考核的數(shù)據(jù)來源應與目標制訂數(shù)據(jù)源保持一致，采用符合標準規(guī)范和質量控制要求下獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

多年來，全國近岸海域環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)統(tǒng)一組織開展近岸海域水質監(jiān)測，按規(guī)范在近岸海域固定國控站位開展監(jiān)測；以實驗室內(nèi)部質控作為數(shù)據(jù)質量保證的基礎，輔以對現(xiàn)場采樣與測試，樣品運輸與保存、實驗室管理、方法選擇和操作等方面的外部質量控制，保證了監(jiān)測數(shù)據(jù)的質量。因此，采用全國近岸海域環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)統(tǒng)一組織開展近岸海域水質監(jiān)測數(shù)據(jù)作為方法研究的數(shù)據(jù)基礎。

4 案例研究

以2010—2014年作為基準年，以2015年監(jiān)測結果作為考核模擬評價年份，采用“近海網(wǎng)”監(jiān)測結果對全國近岸海域典型區(qū)域進行分析，并將不同類型區(qū)域按編碼表示。

表1 全國近岸海域典型區(qū)域模擬考核評價結果

注： “—”表示不進行此項分值測算。

根據(jù)考核的評價結果，區(qū)域H、K未達到目標，得分在7分以下，其余區(qū)域在7分以上，在得分上體現(xiàn)了達標與未達標的本質區(qū)別。區(qū)域D優(yōu)良比例已達到最高，保持現(xiàn)有水質狀況即得滿分，考慮到目標要求一般不置頂，區(qū)域D優(yōu)良比例可以適當降低，如減少一個點位占比要求；區(qū)域I、G水質現(xiàn)狀較差，一般情況下，水質較差的區(qū)域水質受環(huán)境本底影響較大，在此基礎上大幅度改善難度較大，因而在改善比例達到較高水平時，可得滿分即工作得到認可；區(qū)域C水質現(xiàn)狀較好，在保持現(xiàn)狀情況下主要靠保持分得分，改善5.5個百分點后得滿分； 其余區(qū)域根據(jù)改善和保持的水平得分有所差異。

考核案例研究結果表明，方法能夠有效區(qū)分達標與非達標的差異，并對不同水質狀況進行了區(qū)分，根據(jù)水質保持和改善的結果的賦分，能夠反映保護區(qū)域環(huán)境質量和污染防治取得的成果。

5 討論

目前，現(xiàn)行的《海水水質標準》在全國采用統(tǒng)一的標準進行評價，由于海洋環(huán)境的區(qū)域性特點，致使各區(qū)域污染物濃度的背景值不同[19-23]。美國等發(fā)達國家已經(jīng)實現(xiàn)了區(qū)域性標準評價[24-25]，因此需要加強中國區(qū)域海洋污染物基準值研究，及時完善相關標準，實現(xiàn)人為污染對區(qū)域環(huán)境質量影響更加客觀的評價。另外，近岸海域污染物擴散受到海流、潮汐等因素的影響，在開展基礎水文環(huán)境調查的基礎上開展污染物擴散相關研究，為更加科學的分解任務和責任分析積累技術資料。在現(xiàn)階段，由于生態(tài)環(huán)境的復雜性，尚未建立生態(tài)環(huán)境變化與水質污染的直接響應關系，因此在進行考核時僅采用污染物狀態(tài)作為考核的基礎，下一步開展以區(qū)域為單元的生態(tài)環(huán)境變化分析，找出生態(tài)環(huán)境變化與污染的響應關系，能夠更加綜合地反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化。在實際監(jiān)測工作中，近岸海域水質受污染物分布擴散條件和采樣的隨機性等因素影響，近岸海域水質對環(huán)境污染響應較慢，環(huán)境恢復對治理效應響應滯后的特點，水質變化存在一定的波動，開展相關研究，認識水質變化的正常規(guī)律，排除波動變化對水質分析帶來的影響。

為避免可能受到的干擾和提升評價結果的數(shù)據(jù)缺報現(xiàn)象，保證考核的公平性，在考核時應明確相關要求：①保證監(jiān)測數(shù)據(jù)不缺失，在確實受到氣象影響監(jiān)測情況至少有2期的監(jiān)測數(shù)據(jù)作為評價依據(jù)；②因人為原因導致監(jiān)測數(shù)據(jù)缺失或失控時，按照不達標考慮；③因圍填海造成近岸海域生態(tài)環(huán)境的不可逆性損害，監(jiān)測點位被圍填?；顒痈采w時，該點位應被判定為環(huán)境損害；④核算考核結果時，對質控不合格數(shù)據(jù)的優(yōu)良點位，作為不達標點位進行考核計算；⑤加強外部質控，通過對監(jiān)測單位內(nèi)部質量管理的檢查、質量控制和監(jiān)測質量評價，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的質量。

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AssessmentMethodResearchofCoastalAreaWaterQualityObjective

LI Zhao, LIU Fang, DING Ye, LIU Xihui, LI Junlong, CHEN Ping

State Environmental Protection Key Laboratory of Quality Control in Environmental Monitoring, China National Environmental Monitoring Centre, Beijing 100012, China

X824

A

1002-6002(2017)03- 0025- 06

10.19316/j.issn.1002-6002.2017.03.05

劉 方

2017-02-24;

2017-04-10

李 曌(1984-)，男，山東德州人，碩士，工程師。