蔡 爽，陳新樂，劉 瑩，倪建國，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)境保護監(jiān)測站，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)注以及國家的高度重視，《國務(wù)院關(guān)于落實科學(xué)發(fā)展觀加強環(huán)境保護的決定》明確要求改善水污染防治[1]，重點是飲用水安全和重點流域管理.生態(tài)環(huán)境部對集中式飲用水水源環(huán)境狀況調(diào)查結(jié)果表明，全國226個環(huán)保重點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].海寧市作為國務(wù)院批準的全國首批沿海對外開放縣(市)之一，地處長江三角洲杭嘉湖平原，內(nèi)有上塘河和運河2個水系，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)綜合評價是水環(huán)境治理和監(jiān)測的重要工作，只有合理評價水質(zhì)數(shù)據(jù)，才能制定相應(yīng)的總體規(guī)劃，加強各級政府和有關(guān)部門對水資源的管理，為水資源的利用和保護提供科學(xué)依據(jù)[4].目前，水質(zhì)化學(xué)指標是主要評價指標[5]，而水質(zhì)評價方法多種多樣，主要有水質(zhì)單因子評價法和綜合評價法.單因子評價法是取某一污染因子多次監(jiān)測的極值或平均值，與該因子的標準值相比較，評判水質(zhì)是否達標[6].綜合評價法則是綜合考慮所選項目的評價，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)計法、模糊數(shù)學(xué)法和地圖疊加法等[7-9].不同評價方法所得評價結(jié)果不同，各有利弊.其中，單因子評價法簡單明了，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)過程簡潔，在評價時只計算出綜合指數(shù)，然后比較相應(yīng)的評分標準，可評價區(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 采樣點布設(shè)

圖1 海寧市長山河采樣點示意圖Fig.1 The sampling sites of Changshan River

根據(jù)《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T91—2002)中的要求，監(jiān)測活動應(yīng)當選取合適的監(jiān)測斷面數(shù)量和位置，使得監(jiān)測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)長山河的流域分布情況和河流斷面布點要求，監(jiān)測人員在上中下游共設(shè)3個主要河流地表水監(jiān)測位點，分別為聯(lián)合橋、雙喜橋(第三水廠)和長山河大橋(圖1).

1.2 水質(zhì)監(jiān)測指標和評價標準

地表水環(huán)境監(jiān)測指標及方法執(zhí)行國家標準《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)，根據(jù)不同水體狀況及管理要求進行監(jiān)測.本研究對水體中溶解氧、氨氮、總磷、生化需氧量、高錳酸鹽指數(shù)等指標進行監(jiān)測：溶解氧測定采用電化學(xué)探頭法(GB 11913—89)，快速高效；氨氮測定采用水楊酸分光光度法(GB 7481—87)，水樣無色澄清，無需進行預(yù)處理；總磷測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)，為保證實驗數(shù)據(jù)準確性，水樣采集后立即進行實驗；高錳酸鹽指數(shù)測定以高錳酸鹽為氧化劑測定水中化學(xué)需氧量(GB 11892—99).監(jiān)測結(jié)果按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)III類水質(zhì)標準進行評價.

1.3 水質(zhì)評價方法

采用單因子評價法[12]分別對各斷面處5項指標進行評價，再結(jié)合內(nèi)梅羅污染指數(shù)評價法對各斷面水質(zhì)進行綜合評價.

1.3.1 單因子評價法

計算公式為：

Ci=Cip/Li.

式中：Ci為第i種參數(shù)的單項相對污染指數(shù)；Cip為在p監(jiān)測點的實際檢測值；Li為第i種污染物的標準值.其中溶解氧有隨溫度升高而降低的趨勢，存在較大波動性[13]，計算公式為：

1.3.2 內(nèi)梅羅污染指數(shù)法

選取內(nèi)梅羅污染指數(shù)法修訂后的計算公式[15]，根據(jù)所選水質(zhì)指標的實測濃度和標準值，分別計算內(nèi)梅羅污染指數(shù)和標準指數(shù)，并與相應(yīng)的等級標準指數(shù)進行比較，可得到評價等級[16].計算公式為：

式中：PIp為p監(jiān)測點的河水環(huán)境綜合污染指數(shù)；Cipmax為p監(jiān)測點的最大單項污染值；Cipave為p監(jiān)測點各單項污染值的平均值.

1.4 污染等級劃分

單因子評價法即在所有參加評價的項目中，若有一項不符合某類水標準，則該水質(zhì)不符合該類水標準.內(nèi)梅羅指數(shù)評價法則根據(jù)PIp值進行水質(zhì)類別劃分：當PIp<0.739時，水質(zhì)未受到污染；當0.739≤PIp<1時，水質(zhì)可能受到輕微污染；當1≤PIp<7.280時，水質(zhì)受到中度污染；當PIp≥7.280時，水質(zhì)受到嚴重污染[17].

2 結(jié)果與討論

2.1 單因子評價法

2013—2017年間，監(jiān)測人員對海寧市第三水廠雙喜橋、長山河大橋、聯(lián)合橋3個斷面進行水質(zhì)監(jiān)測，根據(jù)相應(yīng)的標準值Li，計算污染因子的相對污染指數(shù)Ci，結(jié)果見表1.2013—2014年間，雙喜橋水環(huán)境各項指標均未達標，水質(zhì)情況較差，主要污染物為總磷和氨氮，相對污染指數(shù)分別高達2.045和1.744，均不符合集中式生活飲用水地表水源地標準.長山河大橋主要污染物為氨氮，相對污染指數(shù)最高達到1.824，而聯(lián)合橋主要污染物為總磷，相對污染指數(shù)最高達到1.990.可見，氨氮和總磷是海寧境內(nèi)運河水系統(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”三年行動實施方案》的出臺和浙江省委省政府“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)測指標普遍好轉(zhuǎn)，各斷面氨氮的相對污染指數(shù)均降到1.00以下，其余指標均有不同程度改觀，總體水質(zhì)有明顯提升.隨著環(huán)境治理政策的深入，2017年長山河水質(zhì)情況大幅度好轉(zhuǎn)，各監(jiān)測指標基本達標，各斷面5日生化需氧量雖有輕微超標但一直呈改善趨勢，其余指標亦不斷改觀，其中治理效果較為顯著的是氨氮指標，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)，各斷面指標由不合格轉(zhuǎn)變?yōu)榛具_標，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，判斷其污染情況.由表2可知，2013年和2014年飲用水環(huán)境污染較為嚴重，雙喜橋、長山河大橋和聯(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)污染源排放不達標所致.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)”等一系列行動的展開和深入[18-19]，水環(huán)境狀況明顯好轉(zhuǎn)，3個監(jiān)測斷面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)指標氨氮、總磷和高錳酸鹽指數(shù)均呈明顯下降趨勢.2016年和2017年，海寧市水環(huán)境質(zhì)量達到穩(wěn)定水平，水環(huán)境狀況良好，水質(zhì)全面達到集中式生活飲用水地表水源地二級保護區(qū)標準，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，強化措施得到落實，結(jié)構(gòu)、工程減排工作穩(wěn)步推進，結(jié)合行業(yè)特點所進行的專項整治取得明顯成效.

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.單因子評價法表明，氨氮為最主要污染因子，5年間雙喜橋、長山河大橋和聯(lián)合橋氨氮相對污染指數(shù)分別從1.962、1.824和1.719降至0.262、0.527和0.754，其余指標相對污染指數(shù)亦均有不同程度降低，其中2015年降幅最為明顯.2013—2017年，各斷面指標在5年內(nèi)由不合格轉(zhuǎn)變?yōu)榛具_標.內(nèi)梅羅指數(shù)評價法表明，5年間3個監(jiān)測斷面為輕度污染，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.