揚(yáng)州城市飲用水水源地的水質(zhì)安全評價(jià)研究

朱美軍，柳冬梅，吉秀芹，王 晶

（江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225101）

水是生命之源，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、人口增長和城市化進(jìn)程加快，人們對飲用水安全保障提出了更高的要求。本文以揚(yáng)州市域范圍內(nèi)10 個(gè)縣級以上集中式城市飲用水水源地為研究對象，通過官方監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場實(shí)際取樣監(jiān)測，采用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法，對照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，采用層次分析法（AHP），從理化指標(biāo)層面出發(fā)，構(gòu)建了水質(zhì)類別、一般污染狀況、非一般污染狀況和富營養(yǎng)化狀況四類評價(jià)指標(biāo)，對水質(zhì)進(jìn)行分析，然后根據(jù)分析結(jié)果評價(jià)水源地水質(zhì)是否存在風(fēng)險(xiǎn)隱患。

1 評價(jià)方法簡介

1.1 單因子指數(shù)法

采用單因子指數(shù)法進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)時(shí)，要遵循“從劣不從優(yōu)”的原則，以最大污染因子的指數(shù)確定水體類別，若水體超標(biāo)，應(yīng)指出該因子的超標(biāo)倍數(shù)。單因子指數(shù)法的計(jì)算公式為：

式中：P為參評因子的水質(zhì)指數(shù)；c為參評因子的最大實(shí)測值；c為參評因子的標(biāo)準(zhǔn)值。

pH 和溶解氧采用其特定公式計(jì)算，這里不再贅述。

1.2 內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法

采用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)時(shí)，其兼顧了參評因子極大值和所有參評因子的平均值。內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法的計(jì)算公式為：

∈（0，1]，水體非常清潔；∈（1，2]，水體清潔；∈（2，3]，水體輕度污染；∈（3，]，水體中度污染；∈（4，5]，水體重度污染。

2 水質(zhì)安全評價(jià)

2.1 水源地情況簡介

本文所述揚(yáng)州市10 個(gè)集中式飲用水水源地皆為縣級以上城市飲用水水源地，其水質(zhì)考核標(biāo)準(zhǔn)均為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其水源地具體情況如表1 所示。

表1 10 個(gè)集中式飲用水水源地基本情況

2.2 水質(zhì)安全評價(jià)指標(biāo)確定

結(jié)合揚(yáng)州市水源地周圍環(huán)境特點(diǎn)，依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）及《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006），按照層次分析法（AHP）選取水質(zhì)類別、一般污染狀況、非一般污染狀況和營養(yǎng)化狀況四類評價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建水質(zhì)安全評價(jià)體系，如圖1 所示。

圖1 采用AHP 構(gòu)建水源地水質(zhì)安全評價(jià)體系

2.3 水質(zhì)評價(jià)指標(biāo)閾值確定

本文的評價(jià)指標(biāo)以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 3838—2002）的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，劃分污染等級。上述COD等一般污染指標(biāo)采用式（2）進(jìn)行水質(zhì)指標(biāo)數(shù)值計(jì)算，將計(jì)算所得內(nèi)梅羅綜合指數(shù)值按表2 換算成100 分制；氟化物等非一般污染指標(biāo)采用單因子指數(shù)法找出污染濃度最大的指標(biāo)，將其濃度值按表2 換算成100 分制，將富營養(yǎng)化指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果按表3 換算成100 分制。

表2 要素層分值對應(yīng)的水質(zhì)安全級別

表3 富營養(yǎng)化控制評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.4 水質(zhì)安全評價(jià)權(quán)重賦予

飲用水水源水質(zhì)類別直接反映了水源水質(zhì)安全狀況，其在水質(zhì)安全體系中的比重最大；非一般污染評價(jià)是基于水體中有毒有害物質(zhì)進(jìn)入人體后對健康的危害風(fēng)險(xiǎn)，與水質(zhì)類別同等重要；一般污染表征水質(zhì)出現(xiàn)污染情況的可能性，富營養(yǎng)化影響水質(zhì)感官，二者對人體健康的傷害較小，故賦予的權(quán)重略低，具體情況如表4 所示。

表4 要素層評價(jià)指標(biāo)賦予的權(quán)重系數(shù)

2.5 水質(zhì)安全評價(jià)

本文水質(zhì)評價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于揚(yáng)州市生態(tài)環(huán)境局的水環(huán)境質(zhì)量月報(bào)（2020年1-12月）和部分現(xiàn)場調(diào)查取水樣監(jiān)測。10 個(gè)水源地的非一般污染指標(biāo)砷、汞、揮發(fā)酚等基本沒有檢出，默認(rèn)其濃度值均小于1.0×10，百分制分值為0 ～20，其他指標(biāo)硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、鐵、錳或?yàn)楹哿?，或未檢出，故用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法計(jì)算監(jiān)測因子平均值時(shí)，將上述幾個(gè)監(jiān)測因子排除，只計(jì)算表5 中的8 個(gè)評價(jià)指標(biāo)。表5 中指標(biāo)采用算術(shù)平均值將12 個(gè)月監(jiān)測月均值折算成年均值，然后采用式（1）按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)算出指標(biāo)的單因子指數(shù)P，對照上述標(biāo)準(zhǔn)，再利用式（2）計(jì)算其內(nèi)梅羅綜合指數(shù)值，對照表2，利用線性內(nèi)插法算出富營養(yǎng)化分值，具體情況如表5 所示。

表5 2020年10 個(gè)水源地水質(zhì)指標(biāo)情況

其中，水源地1 為Ⅱ類，=0.49，富營養(yǎng)化分值為42；水源地2 為Ⅱ類，=0.56，富營養(yǎng)化分值為45；水源地3 為Ⅱ類，=0.51，富營養(yǎng)化分值為38；水源地4 為Ⅱ類，=0.49，富營養(yǎng)化分值為36；水源地5 為Ⅱ類，=0.58，富營養(yǎng)化分值為48；水源地6 為Ⅲ類，=1.04，富營養(yǎng)化分值為55；水源地7為Ⅲ類，=1.28，富營養(yǎng)化分值為51；水源地8 為Ⅲ類，=0.91，富營養(yǎng)化分值為47；水源地9 為Ⅲ類，=0.98，富營養(yǎng)化分值為46；水源地10 為Ⅱ類，=0.57，富營養(yǎng)化分值為47。

根據(jù)不同水源地的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)值，可算出揚(yáng)州市10 個(gè)飲用水水源地的一般污染分值，根據(jù)表4 要素層評價(jià)指標(biāo)賦予的權(quán)重系數(shù)，可算出每個(gè)飲用水水源地的水質(zhì)評價(jià)總分?jǐn)?shù)，具體情況如表6 所示。

根據(jù)表6 可知每個(gè)飲用水水源地水質(zhì)的最終得分，對照表7 可知，2020年全年，揚(yáng)州市10 個(gè)城市飲用水水源地水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的比例為100%。其中，除了高郵湖馬棚灣應(yīng)急水源地外，其余9 個(gè)的水質(zhì)均為Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的“非常清潔”或“清潔”級別，水質(zhì)優(yōu)良。經(jīng)調(diào)查，馬棚灣取水口位于高郵市馬棚鎮(zhèn)，由于歷史遺留的圍網(wǎng)養(yǎng)殖和湖灘畜禽養(yǎng)殖問題，該水源地水質(zhì)全年連續(xù)九個(gè)月出現(xiàn)總磷超標(biāo)，超標(biāo)倍數(shù)介于0.15 ～1.80，無法保證水質(zhì)達(dá)到“清潔”要求。另外，寶應(yīng)縣里運(yùn)河城區(qū)水源地和高郵市里運(yùn)河清水潭水源地的水質(zhì)也臨近輕微污染的邊界，二者也是總磷臨界超標(biāo)。

表6 2020年10 個(gè)水源地水質(zhì)指標(biāo)得分情況

表7 水源地水質(zhì)安全評價(jià)

（續(xù)表5）

3 結(jié)論

本文以揚(yáng)州市10 個(gè)城市飲用水水源地的水質(zhì)為研究對象，采用層次分析法構(gòu)建了水質(zhì)類別、一般污染狀況、非一般污染狀況和富營養(yǎng)化狀況四類評價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法進(jìn)行評價(jià)，根據(jù)這四類評價(jià)指標(biāo)對人體健康的影響賦予權(quán)重系數(shù)，結(jié)合最終結(jié)果對水質(zhì)安全進(jìn)行分析與評價(jià)。結(jié)果表明，2020年全年，揚(yáng)州市10 個(gè)城市飲用水水源地水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的比例為100%，但是高郵湖馬棚灣應(yīng)急水源地、寶應(yīng)縣里運(yùn)河城區(qū)水源地和高郵市里運(yùn)河清水潭水源地均面臨總磷臨界超標(biāo)，無法保證水質(zhì)達(dá)到“清潔”要求。