長江經(jīng)濟(jì)帶水質(zhì)監(jiān)測斷面嘉興段評價(jià)分析

金雅薇，李 莉，浦國佳，沈耀宗，馬艷玲，余建林

(浙江省嘉興生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，浙江 嘉興 314000)

1 引言

長江經(jīng)濟(jì)帶覆蓋 11 省市，面積約 205萬km2，人口和生產(chǎn)總值均超過全國的40%，是我國經(jīng)濟(jì)重心所在。長江流域每年接納廢水量占全國的1/3，部分支流水質(zhì)較差，湖庫富營養(yǎng)化未得到有效控制。中下游湖泊、濕地功能退化，江湖關(guān)系緊張，水生生物多樣性指數(shù)持續(xù)下降[1]，水質(zhì)污染成為影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素[2,3]。嘉興市是浙江最靠近長江的城市之一，市境內(nèi)有12個(gè)長江經(jīng)濟(jì)帶水質(zhì)監(jiān)測斷面。開展嘉興市長江經(jīng)濟(jì)帶水質(zhì)監(jiān)測斷面的水質(zhì)現(xiàn)狀分析，能為嘉興市水質(zhì)提升精準(zhǔn)施策提供技術(shù)支撐，助力長江經(jīng)濟(jì)帶環(huán)境保護(hù)。

本文選取了2020年嘉興市12個(gè)長江經(jīng)濟(jì)帶水質(zhì)監(jiān)測斷面的數(shù)據(jù)，采用單因子指數(shù)法、傳統(tǒng)內(nèi)梅羅指數(shù)法、改進(jìn)內(nèi)梅羅指數(shù)法對水質(zhì)進(jìn)行分析評價(jià)。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)域概況

嘉興市位于浙江省東北部，位于北緯30°15′～31°02′，東經(jīng)120°20′～121°32′，處于長江三角洲杭嘉湖平原腹心地帶，也是浙江最大的平原區(qū)。全市水域面積340 km2，水面率達(dá)8.58%，河道縱橫，湖蕩眾多。市域東臨大海，南倚錢塘江，北負(fù)太湖，西接天目之水[4]，市域水系總體上屬長江水系太湖流域，因京杭運(yùn)河為貫穿市境的主干河道，而其他骨干河道均與之相關(guān)成系，所以也稱“運(yùn)河水系”或“平原河網(wǎng)水系”。

2.2 評價(jià)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)

選取高錳酸鹽指數(shù)、溶解氧、總磷、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮共6項(xiàng)作為評價(jià)指標(biāo)。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 評價(jià)方法

2.3.1 單因子指數(shù)法

單因子指數(shù)法是水質(zhì)評價(jià)中最常用、最簡單的評價(jià)方法，具體計(jì)算公式如下：

(1)

式(1)中，Pi為第i種污染物的水質(zhì)指數(shù)；Ci為第i種水質(zhì)指標(biāo)的濃度值；Si為第i種水質(zhì)指標(biāo)地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值。

此外,溶解氧的計(jì)算方法:

(2)

式(2)中，PDO為溶解氧的水質(zhì)指數(shù)；CDO為溶解氧的濃度值；SDO為溶解氧的地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值。

2.3.2 傳統(tǒng)內(nèi)梅羅指數(shù)法

傳統(tǒng)內(nèi)梅羅指數(shù)法在單因子指數(shù)法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，計(jì)算過程簡單、物理概念清晰[5,6]。具體公式如下：

(3)

式(3)中，P為傳統(tǒng)內(nèi)梅羅指數(shù)，F(xiàn)ave為單項(xiàng)污染指數(shù)平均值，F(xiàn)i,max為最大單項(xiàng)污染指數(shù)。

2.3.3 改進(jìn)內(nèi)梅羅指數(shù)法

改進(jìn)內(nèi)梅羅指數(shù)法考慮了權(quán)重值最大的污染因子對水質(zhì)評價(jià)的影響[7～9]，具體公式如下：

(4)

3 結(jié)果和分析

3.1 單因子評價(jià)法

單因子評價(jià)法是將每種污染物濃度與地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)比較單獨(dú)評價(jià)，以最差的水質(zhì)類別作為水質(zhì)綜合評價(jià)的結(jié)果[10,11]，具體結(jié)果見表1。

表1 單因子水質(zhì)指數(shù)法評價(jià)結(jié)果

3.2 傳統(tǒng)內(nèi)梅羅指數(shù)法

傳統(tǒng)內(nèi)梅羅指數(shù)法將各水質(zhì)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)濃度與地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)比較，計(jì)算出各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的指數(shù)(簡稱P):Ⅰ：P≤0.62；Ⅱ：0.62

表2 各斷面?zhèn)鹘y(tǒng)內(nèi)梅羅指數(shù)

3.3 改進(jìn)內(nèi)梅羅指數(shù)法

改進(jìn)內(nèi)梅羅指數(shù)法克服了傳統(tǒng)內(nèi)羅指數(shù)法過于注重最大污染因子和未考慮權(quán)重的缺陷[12～14]。根據(jù)修正后的公式計(jì)算出各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的指數(shù)(簡稱P):Ⅰ：P≤0.33；Ⅱ：0.33

表3 各斷面改進(jìn)內(nèi)梅羅指數(shù)

3.4 3種方法比較

嘉興市長江經(jīng)濟(jì)帶12個(gè)斷面水質(zhì)類別3種方法比較見圖1。

圖1 2020年嘉興市長江經(jīng)濟(jì)帶12個(gè)斷面水質(zhì)類別

3.5 結(jié)果分析

2020年嘉興市12個(gè)長江經(jīng)濟(jì)帶斷面，用單因子評價(jià)法有8個(gè)斷面是Ⅲ類，4個(gè)斷面是Ⅳ類；傳統(tǒng)內(nèi)梅羅指數(shù)法有3個(gè)斷面是Ⅱ類，9個(gè)斷面是Ⅲ類；改進(jìn)內(nèi)梅羅指數(shù)法12個(gè)斷面都是Ⅲ類。從結(jié)果可以看出：3種不同的評價(jià)方法存在一定的差異，用單因子評價(jià)法斷面1、2、3、6是Ⅳ類。用傳統(tǒng)和改進(jìn)內(nèi)梅羅指數(shù)法這4個(gè)斷面全是Ⅲ類。

4 結(jié)論與討論

單因子評價(jià)法選取水質(zhì)指標(biāo)最差的單項(xiàng)指標(biāo)來確定斷面水質(zhì)類別，各指標(biāo)之間互不聯(lián)系，在這3種方法中最為嚴(yán)格，只要有一個(gè)指標(biāo)超標(biāo)即為超標(biāo)，不考慮其他指標(biāo)的污染情況，在一定程度上不能反映出整體的水質(zhì)狀況[15]。傳統(tǒng)內(nèi)梅羅指數(shù)法綜合考慮了所有污染因子和污染最嚴(yán)重的因子的影響，彌補(bǔ)了單因子評價(jià)法不能綜合反應(yīng)斷面整體水質(zhì)的影響，但是也沒有考慮各因子對水質(zhì)影響大小的區(qū)別。改進(jìn)內(nèi)梅羅指數(shù)法考慮了污染因子的權(quán)重，克服了單因子指數(shù)法一刀切和傳統(tǒng)內(nèi)梅羅指數(shù)法過于關(guān)注污染最嚴(yán)重因子的缺點(diǎn)，能更好地反應(yīng)各污染因子對水質(zhì)的綜合影響，能給出一個(gè)更準(zhǔn)確的結(jié)果。利用改進(jìn)內(nèi)梅羅指數(shù)法對長江經(jīng)濟(jì)帶水質(zhì)監(jiān)測斷面嘉興段進(jìn)行評價(jià)結(jié)果顯示：所有斷面水質(zhì)為良好。