鄭藝

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)綜合評價(jià)窄口水庫水質(zhì)現(xiàn)狀

鄭藝

一、前言

目前，國內(nèi)外水質(zhì)評價(jià)的方法有很多種，總體上分為單因子評價(jià)法和綜合評價(jià)法。單因子評價(jià)法是指以單項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)評價(jià)最差項(xiàng)目的類別作為水質(zhì)類別。綜合評價(jià)法包括內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、模糊評價(jià)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價(jià)法、灰色評價(jià)法等。本文通過對窄口水庫水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果分析，在單因子評價(jià)的基礎(chǔ)上，利用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)，指出水庫水體的主要污染因子，更好地反映水庫的污染狀況。

二、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

內(nèi)梅羅指數(shù)是美國內(nèi)梅羅教授在《河流污染科學(xué)分析》一書中提出的，是一種兼顧極值或者是突出最大值的計(jì)權(quán)型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)。既特別突出了污染最嚴(yán)重的評價(jià)因子，同時(shí)一定程度地兼顧了其他水質(zhì)較好的評價(jià)因子對總體水體水質(zhì)評價(jià)結(jié)果的影響程度。計(jì)算公式如下：

式中：P1為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，Pimax是所有評價(jià)因子中污染指數(shù)的最大值，Pi為單項(xiàng)污染指數(shù)，Ci為第i項(xiàng)評價(jià)因子的實(shí)測濃度值，Si為第i項(xiàng)評價(jià)因子的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值。

利用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)時(shí)，需要根據(jù)評價(jià)的水體水質(zhì)指標(biāo)的實(shí)測濃度值和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，分別計(jì)算內(nèi)梅羅污染指數(shù)和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，與相應(yīng)的水質(zhì)等級標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)對照，構(gòu)成內(nèi)梅羅污染指數(shù)評價(jià)等級。

三、窄口水庫水質(zhì)評價(jià)

1.窄口水庫

窄口水庫地處河南省靈寶市城區(qū)南端，坐落在黃河支流、宏農(nóng)澗河上。窄口水庫控制流域面積903km2，總水面積3.5 km2，總庫容1.85億m3，是豫西地區(qū)唯一一座集防洪、灌溉、養(yǎng)殖和旅游為一體的綜合利用的大型水利工程，可灌溉耕地果園30萬畝。根據(jù)水功能區(qū)劃的標(biāo)準(zhǔn)，窄口水庫屬于水功能一級區(qū)中的宏農(nóng)澗河靈寶開發(fā)利用區(qū)和水功能二級區(qū)中的宏農(nóng)澗河靈寶農(nóng)業(yè)用水區(qū)，所以對水質(zhì)要求較高，一年分四次對水庫水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測。本文通過分析2011～2013年每年四個(gè)季度的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，選取溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、氟化物等八個(gè)水質(zhì)指標(biāo)作為評價(jià)因子，通過計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)對水庫水質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)。

2.水質(zhì)評價(jià)

對比分析窄口水庫2011～2013年三年的水質(zhì)監(jiān)測值，選取溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)等八個(gè)水質(zhì)指標(biāo)為評價(jià)因子。由于窄口水庫屬于一級水功能區(qū)，各項(xiàng)評價(jià)因子的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值采用GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中水庫的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值，得出內(nèi)梅羅污染指數(shù)評價(jià)等級，如表1所示；根據(jù)實(shí)際監(jiān)測濃度分別計(jì)算各評價(jià)因子的單項(xiàng)污染指數(shù)以及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)。

根據(jù)窄口水庫2011～2013年四個(gè)季度的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，計(jì)算各個(gè)指標(biāo)的單項(xiàng)污染指數(shù)以及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，見表2。

將窄口水庫水質(zhì)指標(biāo)污染指數(shù)與內(nèi)梅羅污染指數(shù)分級表對比分析，發(fā)現(xiàn)僅從溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮指標(biāo)對水體的影響，水庫水體這三年來可達(dá)到Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。參照總磷指標(biāo)進(jìn)行單因子評價(jià)，除了2011年第二季度水體為Ⅲ類水、2012年第一季度水質(zhì)為Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，2011年、2012年水體基本達(dá)到Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而2013年只有第一季度時(shí)水體為Ⅰ類水，其他三季度分別為Ⅳ類水、Ⅴ類水、Ⅲ類水，第三季度水體污染受總磷影響尤其嚴(yán)重，超標(biāo)50倍。根據(jù)氟化物單項(xiàng)污染指數(shù)進(jìn)行單因子評價(jià)可知，除了2011年第三、第四季度水質(zhì)為Ⅲ類水、2012年第二季度水質(zhì)為Ⅱ類水，其余均達(dá)到了Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。由表2知，窄口水庫水體總氮超標(biāo)嚴(yán)重，僅在2012年第二、第三季度，2013年第四季度時(shí)水質(zhì)達(dá)到Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，其余均超標(biāo)3～5倍。

由計(jì)算得出的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)可知，除了2012年第四季度、2013年第三季度水體水質(zhì)超出Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)以外，其他時(shí)間均屬于Ⅴ類水。而水質(zhì)超出標(biāo)準(zhǔn)分別是因?yàn)榭偟⒖偭孜廴緡?yán)重超標(biāo)?？傮w來說，不考慮總氮指標(biāo)，窄口水庫水質(zhì)較好。若是僅根據(jù)單因子評價(jià)法，根據(jù)總氮的污染指數(shù)就判定水庫水位劣Ⅴ類水，判定結(jié)果過于保護(hù)。采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法可以綜合考慮水體中各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)對水體污染的綜合影響狀況，突出了水體污染受總氮超標(biāo)的影響最大。

反映湖泊水庫富營養(yǎng)化有五項(xiàng)重要指標(biāo)，分別是總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、葉綠素a和透明度。窄口水庫水體水質(zhì)高錳酸鹽指數(shù)、總磷基本均在Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，僅有總氮超標(biāo)。由于水庫水質(zhì)氨氮指標(biāo)在Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，總氮主要來自于硝酸鹽氮，說明窄口水庫水質(zhì)中氮化合物的轉(zhuǎn)化已進(jìn)入末期轉(zhuǎn)化階段，大部分已轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的硝酸鹽氮。由于總氮是控制湖泊水庫營養(yǎng)狀態(tài)的指標(biāo)，在水庫不發(fā)生富營養(yǎng)化的前提下，不會影響水庫水灌溉用水安全。

四、總結(jié)

通過內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對窄口水庫水體進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)，發(fā)現(xiàn)除了總氮超標(biāo)以外，水庫水質(zhì)基本在Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。窄口水庫作為農(nóng)業(yè)用水功能區(qū)，導(dǎo)致水體水質(zhì)惡化的原因中，農(nóng)業(yè)面源污染占據(jù)較大比重。造成水體中總氮超標(biāo)的原因主要是化肥污染和禽畜糞便污染，化肥、農(nóng)藥使用量過大超過安全標(biāo)準(zhǔn)上限，禽畜糞便無組織排放，分別隨降雨、地表徑流進(jìn)入水庫水體，導(dǎo)致水庫水體總氮濃度增高。所以，為減少窄口水庫總氮含量，降低水庫富營養(yǎng)化的可能性，應(yīng)有效控制農(nóng)業(yè)面源污染：在庫區(qū)流域內(nèi)合理規(guī)劃農(nóng)業(yè)用地，科學(xué)合理使用化肥、農(nóng)藥，提高農(nóng)家肥的綜合利用率，大力發(fā)展節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥等可持續(xù)發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)

表1 內(nèi)梅羅污染指數(shù)評價(jià)等級

表2 水質(zhì)指標(biāo)內(nèi)梅羅污染指數(shù)計(jì)算表

（作者單位：洛陽水文水資源勘測局471000）