內(nèi)梅羅污染指數(shù)法綜合評(píng)價(jià)堆龍曲水質(zhì)現(xiàn)狀研究

祝賓紅

（西藏自治區(qū)水文水資源勘測(cè)局，西藏　拉薩　850000）

堆龍曲兩岸共有108座水磨，是拉薩市場(chǎng)上糌粑生產(chǎn)的主要基地，近年來，堆龍曲沿岸青稞的種植面積達(dá)到了17萬畝，其中11萬畝是黑青稞，村民在充分利用堆龍曲資源的同時(shí)建立防洪堤壩，1971年，堆龍曲沿岸修建西郊電站，電站不僅解決了沿岸村民的電力需求，還成為了堆龍曲沿線可抗50年一遇大洪水的防洪堤壩工程。另外，堆龍曲谷處于城鄉(xiāng)接合處，堆龍曲給沿岸大大小小的村莊帶來了生機(jī)的同時(shí)，給堆龍區(qū)的經(jīng)濟(jì)帶來了極大的發(fā)展。因此，分析和掌握堆龍曲河水的水質(zhì)現(xiàn)狀及其變化情況，對(duì)于保護(hù)堆龍曲的自然生態(tài)環(huán)境，保證堆龍區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)合理的用水具有舉足輕重的作用。

1　評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法

1.1　評(píng)價(jià)斷面的確定

根據(jù)研究方向，選擇2016年堆龍曲1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)共4處干流斷面作為該研究的監(jiān)測(cè)斷面，其中4號(hào)斷面由于監(jiān)測(cè)頻次與其它監(jiān)測(cè)斷面不一致，在該計(jì)算中選擇與其他監(jiān)測(cè)斷面一致的監(jiān)測(cè)月份數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。水樣采集方法嚴(yán)格按照《水質(zhì)采樣技術(shù)規(guī)程》（SL187-1996）［6］執(zhí)行。

1.2　水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的確定

參考《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）［1］依據(jù)地表水水域環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)，對(duì)堆龍曲周邊環(huán)境進(jìn)行實(shí)地考察，綜合評(píng)定得出屬Ⅲ類以上監(jiān)測(cè)斷面為50.0%，屬Ⅴ類的監(jiān)測(cè)斷面占25.0%，屬劣Ⅴ類的監(jiān)測(cè)斷面占25.0%。由于整個(gè)堆龍曲屬Ⅲ類的監(jiān)測(cè)斷面占的比例達(dá)到50.0%，故將堆龍曲總河流斷面水質(zhì)視為Ⅲ類，達(dá)到Ⅲ類或以上的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)視為達(dá)標(biāo)，沒有達(dá)到Ⅲ類的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)視為不達(dá)標(biāo)，因此執(zhí)行Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3　評(píng)價(jià)方法

評(píng)價(jià)時(shí)選用的參數(shù)越多，越能反映環(huán)境的綜合質(zhì)量，但計(jì)算的工作量也隨之增加。因此，選擇參數(shù)的多少，除了視評(píng)價(jià)目的和監(jiān)測(cè)條件外，要考慮評(píng)價(jià)對(duì)象的污染性質(zhì)、污染類型和環(huán)境條件等因素［3］，此外，還要考慮選擇參數(shù)的針對(duì)性和監(jiān)測(cè)資料的代表性。因此，結(jié)合堆龍曲水質(zhì)特點(diǎn)和環(huán)境監(jiān)測(cè)工作情況選取溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、砷化物、氟化物、鉛、總磷等11項(xiàng)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。首先采用單因子評(píng)價(jià)法分別對(duì)4處河水的各項(xiàng)污染因子進(jìn)行單項(xiàng)污染指數(shù)計(jì)算，再結(jié)合內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對(duì)河水進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。其中，污染因子量未檢出時(shí)，按相應(yīng)檢出限的一半進(jìn)行計(jì)算。

1.3.1單因子評(píng)價(jià)法。污染指數(shù)計(jì)算表達(dá)式：

式中：Ci為第i種參數(shù)的單項(xiàng)相對(duì)污染指數(shù)； Cip為在某監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際檢測(cè)值；Ci為第i種污染物的標(biāo)準(zhǔn)值（其中，DO根據(jù)金士博修正式進(jìn)行修正式［7］計(jì)算Ci值）。

溶解氧修正式為：

式中：Ci為第i種參數(shù)的DO相對(duì)污染指數(shù)；Cim為飽和溶解氧數(shù)值。

飽和溶解氧，采用亨利定律［2］進(jìn)行計(jì)算：

式中：Cim為飽和溶解氧數(shù)值；P為當(dāng)?shù)貙?shí)測(cè)大氣壓kPa；P0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101.325kPa；T為檢測(cè)點(diǎn)水溫℃。

污染等級(jí)劃分按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）［7］表1中的基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值確定各項(xiàng)目實(shí)測(cè)結(jié)果的水質(zhì)類別，以超標(biāo)倍數(shù)最大的項(xiàng)目所處水質(zhì)類別代表該斷面（測(cè)次）的水質(zhì)類別。見表1。

1.3.2內(nèi)梅羅污染指數(shù)法的數(shù)學(xué)表達(dá)式。內(nèi)梅羅指數(shù)是一種兼顧極值或突出最大值的計(jì)權(quán)型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)［4］，避免了主觀因素的影響，是水環(huán)境綜合污染評(píng)價(jià)中應(yīng)用較多的一種環(huán)境質(zhì)量指數(shù)。內(nèi)梅羅指數(shù)的基本計(jì)算式為:

式中：Pip為某監(jiān)測(cè)點(diǎn)的河水環(huán)境綜合污染指數(shù)；Cipmax為某監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大單項(xiàng)污染指數(shù)；Cipave為某監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值。

1.3.3污染等級(jí)的劃分。參與評(píng)價(jià)的4處斷面按《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）［2］的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，所以以Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)劃分污染等級(jí)。當(dāng)某監(jiān)測(cè)點(diǎn)P所計(jì)算出的環(huán)境綜合污染指數(shù)Pip，得出的環(huán)境綜合污染指數(shù)＜0.739時(shí)，說明水質(zhì)較清潔，未受到污染；當(dāng)0.739≤環(huán)境綜合污染指數(shù)＜1時(shí)，表明水質(zhì)有可能受到輕微污染；當(dāng)1≤環(huán)境綜合污染指數(shù)＜7.280時(shí)，表明水質(zhì)受到了中度污染；當(dāng)環(huán)境綜合污染指數(shù)≥7.280時(shí)，表明水質(zhì)已經(jīng)受到嚴(yán)重污染。見表2。

表2　內(nèi)梅羅指數(shù)污染等級(jí)與水質(zhì)類別對(duì)應(yīng)

2　兩種方法的評(píng)價(jià)結(jié)果及分析

2.1　單因子評(píng)價(jià)法的結(jié)果與分析

對(duì)2016年堆龍曲1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)共4處干流斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算出各項(xiàng)污染因子的實(shí)測(cè)值的年均值，對(duì)照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出該項(xiàng)污染因子的相對(duì)污染指數(shù)，結(jié)果見表3。其中，由于溶解氧計(jì)算較為特殊，需先計(jì)算飽和溶解氧值，再計(jì)算其相對(duì)污染指數(shù)。

表3　堆龍曲4處斷面各污染因子的相對(duì)污染指數(shù)

由表3可知，在2016年內(nèi)，堆龍曲4處斷面的溶解氧、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、六價(jià)鉻、銅、鉛、鋅、鎘、總磷均沒有超標(biāo)；2號(hào)斷面氟化物、砷化物均超標(biāo)；相對(duì)污染指數(shù)最大的是2號(hào)斷面；3號(hào)斷面僅為氟化物超標(biāo)，但砷化物接近污染限值。由此可以看出，氟化物和砷化物是最嚴(yán)重的污染因子，同時(shí)可以看出，2號(hào)斷面的污染最為嚴(yán)重。

2.2　內(nèi)梅羅污染指數(shù)法的結(jié)果與分析

首先計(jì)算出各污染因子的單項(xiàng)污染指數(shù)，再利用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法的公式分別計(jì)算每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的月環(huán)境綜合污染指數(shù)，然后對(duì)照相應(yīng)的污染等級(jí)，對(duì)各斷面的污染情況判斷。由表4可知，2號(hào)斷面有4次都超標(biāo)，梅羅綜合污染指數(shù)最高，說明該斷面受到了污染，3號(hào)斷面3次超標(biāo)，也受到了一定程度污染，4號(hào)斷面2次超標(biāo)，1號(hào)水質(zhì)斷面水質(zhì)表現(xiàn)良好。結(jié)果見表4。

表4　各斷面月環(huán)境綜合污染指數(shù)

4處斷面的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)在檢測(cè)的6個(gè)月份中有明顯的變化趨勢(shì)。各斷面每月綜合污染指數(shù)變化見圖1、圖2、圖3。

圖1　各斷面Pip的變化

由圖1可知，4處斷面的Pip值1號(hào)斷面最低，最高的是2號(hào)斷面，在3號(hào)斷面處略有下降，持續(xù)到4號(hào)斷面逐漸下降。

圖2　各斷面不同時(shí)期的監(jiān)測(cè)結(jié)果

由圖2可知，汛期內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)低于非汛期內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)。可見，汛期天然降水或冰川融水進(jìn)入河道進(jìn)行了水體稀釋，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)有所下降；非汛期污染指數(shù)較大，汛期污染指數(shù)明顯下降，說明汛期這兩項(xiàng)指標(biāo)受到降水或冰川融水影響，污染指數(shù)呈陡然下降趨勢(shì)；總磷枯水期污染指數(shù)較低，汛期污染指數(shù)明顯上升，說明汛期受到了面源的影響。

圖3　各污染因子的污染值變化

由圖3可知，11項(xiàng)污染因子中氟化物、砷化物污染指數(shù)最高，污染最為嚴(yán)重，除這兩項(xiàng)指標(biāo)外，總磷Pip值高于其他指標(biāo)，說明易受到污染和影響。

2.3　單因子評(píng)價(jià)法與內(nèi)梅羅污染指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比

在日常工作中水質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)，由于計(jì)算簡(jiǎn)單，常采用單因子評(píng)價(jià)法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，為了對(duì)常用的單因子評(píng)價(jià)法與內(nèi)梅羅污染指數(shù)法結(jié)果進(jìn)行區(qū)分，按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）采用單因子評(píng)價(jià)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，并與內(nèi)梅羅指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果見表4。

表4單因子評(píng)價(jià)法與內(nèi)梅羅污染指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)照

從評(píng)價(jià)結(jié)果來看，單因子評(píng)價(jià)法對(duì)水質(zhì)的要求嚴(yán)于內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)法，內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果有50%優(yōu)于單因子評(píng)價(jià)法結(jié)果，50%的評(píng)價(jià)結(jié)果與單因子評(píng)價(jià)法結(jié)果一致。單因子指數(shù)法以最為嚴(yán)重的污染因子進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)影響水環(huán)境質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)全部實(shí)行“一票否決”，對(duì)水環(huán)境質(zhì)量水平的評(píng)價(jià)不夠科學(xué)和客觀，內(nèi)梅羅指數(shù)避免了主觀因素的影響，綜合來看，內(nèi)梅羅法指數(shù)法更能直觀反映污染物變化狀況。

3　結(jié)論

采用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法評(píng)價(jià)對(duì)堆龍曲4處斷面水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，克服了單因子評(píng)價(jià)法對(duì)綜合水質(zhì)的評(píng)價(jià)結(jié)論過于悲觀，不能充分反映堆龍曲水環(huán)境質(zhì)量整體狀況的特點(diǎn)；能夠更好地反映多項(xiàng)污染物對(duì)水質(zhì)綜合污染的影響程度，判斷綜合水質(zhì)相對(duì)于水環(huán)境功能區(qū)的達(dá)標(biāo)程度，同時(shí)也有利于對(duì)同一水體在時(shí)間、空間上的基本污染狀況和變化進(jìn)行比較。

采用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對(duì)堆龍曲4處河水監(jiān)測(cè)斷面的溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、砷化物、氟化物、鉛、總磷等11項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出氟化物、砷化物是堆龍曲水質(zhì)的嚴(yán)重污染指標(biāo)，其中氟化物是最嚴(yán)重的污染指標(biāo)，砷化物其次。堆龍曲4處斷面水質(zhì)，1號(hào)源頭斷面水質(zhì)清潔，至2號(hào)斷面開始變化趨勢(shì)明顯，污染指數(shù)達(dá)到巔峰，呈現(xiàn)出一種突變狀態(tài)，到3號(hào)斷面處依然受到中度污染，呈不明顯下降趨勢(shì)，直至4號(hào)斷面處明顯下降。因此，相關(guān)部門應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)監(jiān)管力度，使堆龍曲的水質(zhì)向好的趨勢(shì)發(fā)展。

參考資料

［1］中國(guó)環(huán)境科學(xué)院.地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.GB3838-2002.

［2］張朝能.水體中飽和溶解氧的求算方法探討［J］.環(huán)境科學(xué)研究，1999，12（2）：54-55.

［3］丁菁.內(nèi)梅羅污染指數(shù)法在排污口鄰近海域水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］.福建水產(chǎn)，2006（1）：1-4.

［4］尹海龍，徐祖信.河流綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)方法比較研究［J］.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2008，17（5）：729-733.

［5］西藏自治區(qū)地方志編纂委員會(huì).堆龍德慶縣志［M］.北京：中國(guó)藏學(xué)出版社，2010.

［6］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).水質(zhì)采樣技術(shù)規(guī)程［S］.SL187-96.

［7］金士博，張孟威.內(nèi)梅羅污染指數(shù)公式與漓江水質(zhì)評(píng)價(jià)［J］.環(huán)境科學(xué)，1980（2）：3-9.