水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)及其數(shù)量分析方法研究

孔海燕，陳 珂，趙 穎，張?zhí)m真，王建英

（河南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，鄭州 450004）

水環(huán)境質(zhì)量受人類(lèi)活動(dòng)和自然環(huán)境的影響，人類(lèi)不當(dāng)?shù)拈_(kāi)發(fā)會(huì)引起水環(huán)境的嚴(yán)重污染，造成水環(huán)境功能的破壞。水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)根據(jù)一定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水環(huán)境中的污染物水平以及水環(huán)境功能作出評(píng)價(jià)，探究污染物的遷移變化規(guī)律，制定相應(yīng)的污染防治措施[1]。水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)是水環(huán)境功能區(qū)劃、水環(huán)境質(zhì)量管理以及污染防控的依據(jù)。水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)主要內(nèi)容為：確定評(píng)價(jià)對(duì)象及目標(biāo)；污染源分析及背景調(diào)查；選取評(píng)價(jià)指標(biāo)；監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)；建立評(píng)級(jí)方法；獲得評(píng)價(jià)結(jié)果。水環(huán)境評(píng)價(jià)結(jié)果的好壞取決于監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)和選取的評(píng)價(jià)方法。國(guó)內(nèi)外水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)所采取的方法主要有單因子評(píng)價(jià)法、主成分評(píng)價(jià)法、污染指數(shù)評(píng)價(jià)法、模糊評(píng)價(jià)法、灰色評(píng)價(jià)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)級(jí)法等[2]。

1 常用的水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

1.1 單因子評(píng)價(jià)法

單因子評(píng)級(jí)法是我國(guó)環(huán)境影響評(píng)價(jià)的常用方法[1]。其以被評(píng)價(jià)水環(huán)境所執(zhí)行的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，將各評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)相比較，以超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)最嚴(yán)重的指標(biāo)類(lèi)別作為該水體的質(zhì)量類(lèi)別。其具體的計(jì)算方法為：

式中，Pi為i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的污染指數(shù)；Si為i項(xiàng)評(píng)級(jí)指標(biāo)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，mg/L；SSi為i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)值，mg/L。

單因子評(píng)價(jià)法計(jì)算簡(jiǎn)便，但其僅以最差指的水質(zhì)級(jí)別來(lái)表征水環(huán)境質(zhì)量，在很多時(shí)候都會(huì)使評(píng)級(jí)級(jí)別過(guò)于嚴(yán)苛，同時(shí)，這種評(píng)價(jià)結(jié)果也缺乏可比性，不能對(duì)不同水體或同一水體不同時(shí)間的水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比。

1.2 污染指數(shù)評(píng)級(jí)法

污染指數(shù)法是將評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相比來(lái)得到指標(biāo)分?jǐn)?shù)，再將得到的分?jǐn)?shù)綜合來(lái)評(píng)價(jià)水環(huán)境質(zhì)量，根據(jù)綜合方法的不同，其主要有疊加指數(shù)法、最大值指數(shù)法、加權(quán)平均指數(shù)法、內(nèi)梅羅指數(shù)法等形式[3]。

1.3 模糊評(píng)價(jià)法

模糊評(píng)價(jià)法能比較好地反映出水環(huán)境中的復(fù)雜性和不確定性[4]。常用的模糊評(píng)價(jià)法有模糊綜合評(píng)級(jí)法、模糊聚類(lèi)分析法等，以模糊綜合評(píng)價(jià)法最為常見(jiàn)。模糊評(píng)級(jí)法中需對(duì)個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重進(jìn)行分配，通常受主觀因素的影響，評(píng)價(jià)結(jié)果可能缺乏客觀性。

1.4 灰色評(píng)價(jià)法

水環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)雜，選取的污染因子往往不全面，對(duì)污染因子的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也只能體現(xiàn)某一時(shí)間和某一空間，因此水環(huán)境系統(tǒng)可以看成是已知信息不具體和不清楚的灰色系統(tǒng)[5]。以灰色評(píng)價(jià)法來(lái)評(píng)價(jià)水環(huán)境質(zhì)量可以打破精確的束縛，反映水環(huán)境系統(tǒng)的不確定性，但同時(shí)也存在計(jì)算復(fù)雜等問(wèn)題。采用的灰色評(píng)價(jià)法包括灰色關(guān)聯(lián)法、灰色聚類(lèi)法等。

1.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)級(jí)法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)級(jí)法模擬人腦思維，具有自學(xué)習(xí)能力，可處理具有模糊和不確定性因素的問(wèn)題[6]。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法應(yīng)用于水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，具有精確度高、可比性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在計(jì)算速度慢、穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。

2 水環(huán)境質(zhì)量評(píng)級(jí)及其數(shù)量分析

本研究以某工業(yè)園區(qū)內(nèi)河流為評(píng)價(jià)對(duì)象，并用單因子評(píng)級(jí)方法來(lái)進(jìn)行水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，以此介紹水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的步驟和探究水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的特點(diǎn)。

2.1 水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)

2.1.1 采樣點(diǎn)布設(shè)

該河流主要接納園區(qū)經(jīng)處理后的工業(yè)廢水和生活廢水。本次評(píng)價(jià)范圍為污水排口上游1000 m至排口下游3000 m共4000 m的河流范圍，共設(shè)6個(gè)監(jiān)測(cè)斷面進(jìn)行布點(diǎn)取樣，斷面位置分別位于排口上游1000 m、500 m處，排口下游500 m、1000 m、2000 m、3000 m處，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分別標(biāo)號(hào)為1～6。

2.1.2 評(píng)價(jià)因子及監(jiān)測(cè)

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）結(jié)合該園區(qū)排放的污染物特點(diǎn)，本次研究選取8個(gè)水質(zhì)參數(shù)為評(píng)價(jià)因子。連續(xù)一個(gè)月每日采樣監(jiān)測(cè)一次，以一個(gè)月監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的平均值作為分析數(shù)據(jù)，結(jié)果如表1所示。

2.2 水環(huán)境質(zhì)量單因子評(píng)價(jià)法

本研究對(duì)象執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果和對(duì)應(yīng)的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，按照前文所述單因子評(píng)級(jí)方法，評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示。由評(píng)價(jià)結(jié)果可知，該河流6個(gè)監(jiān)測(cè)斷面生化需氧量、化學(xué)需氧量、高錳酸鉀指數(shù)、氨氮、總磷均超過(guò)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，水環(huán)境質(zhì)量較差，不滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位監(jiān)測(cè)結(jié)果

表2 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)各評(píng)價(jià)指標(biāo)超標(biāo)準(zhǔn)倍數(shù)

3 結(jié)語(yǔ)

單因子評(píng)價(jià)法能對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的污染程度作出判斷，能與現(xiàn)行水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行直觀比較，對(duì)水環(huán)境污染的主要污染物作出明確評(píng)價(jià)，但不能綜合比較兩個(gè)不同水環(huán)境的質(zhì)量狀況。其他水環(huán)境評(píng)價(jià)方法亦各有其評(píng)價(jià)側(cè)重點(diǎn)，在實(shí)際評(píng)價(jià)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)評(píng)價(jià)對(duì)象和評(píng)價(jià)目的，合理選擇一種或多種評(píng)價(jià)方法綜合進(jìn)行評(píng)價(jià)，以盡可能全面準(zhǔn)確地對(duì)水環(huán)境質(zhì)量作出評(píng)價(jià)。

參考文獻(xiàn)

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