基于內(nèi)梅羅污染綜合指數(shù)方法的克蘭河水質(zhì)評(píng)價(jià)研究

馮林娜

(新疆阿勒泰水文勘測局，新疆 阿勒泰 836500)

克蘭河是阿勒泰地區(qū)主要水源之一，其河道兩邊分布主要聚醚生活區(qū)和一些企業(yè)單位，早期受到企業(yè)污水排放和居民生活污水排放原因，其污染負(fù)荷一度較高，近些年來，隨著克蘭河水環(huán)境治理措施的加大，其水環(huán)境特征得到較為明顯的改善[1]。對(duì)克蘭河進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)是區(qū)域制定水資源開發(fā)利用和保護(hù)的重要依據(jù)[2]。當(dāng)前，對(duì)于水質(zhì)評(píng)價(jià)采用的大多為單因子評(píng)價(jià)方法，這種方法基于地表水質(zhì)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合單一水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行水質(zhì)類別的評(píng)定，在國內(nèi)許多區(qū)域水質(zhì)分析中得到應(yīng)用[3-6]。但單因子評(píng)價(jià)方法主要基于單一水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，存在一定的片面性，而對(duì)于流域而言，其水質(zhì)指標(biāo)較多，需要采用綜合評(píng)價(jià)的方式對(duì)其水質(zhì)狀況進(jìn)行綜合評(píng)定，從而制定科學(xué)合理的水環(huán)境保護(hù)措施。為此本文結(jié)合在國內(nèi)水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)具有效果較好的內(nèi)梅羅污染綜合指數(shù)方法，利用2010-2019年7項(xiàng)常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)克蘭河2010-2019年水質(zhì)狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，研究成果對(duì)于克蘭河的水環(huán)境保護(hù)具有參考價(jià)值。

1 克蘭河流域概況

克蘭河發(fā)源于額爾齊斯河，是額爾齊斯河的重要支流之一，主要位于阿勒泰地區(qū)的阿爾泰山南坡一帶。流域年內(nèi)融雪徑流占全年總徑流的比例高達(dá)50%左右，是其徑流量的主要補(bǔ)給。夏季是其徑流量最高的月份，也是污染負(fù)荷較為集中的季節(jié)。從上世紀(jì)60年代開始克蘭河流域降水量呈現(xiàn)遞增變化，且春季和冬季初期降水量遞增幅度較為明顯。河流年內(nèi)徑流受氣候變化影響發(fā)生較為明顯的變化，主要體現(xiàn)在年內(nèi)最大月份從6月份逐步變化提前到5月份，夏季的徑流總量占全年徑流總量的60%逐步增加到70%。氣溫也出現(xiàn)較為明顯的變化，冬季氣溫遞增幅度高于其他季節(jié)，由于冬季氣溫的增加，冬季降水也出現(xiàn)增加變化，夏季降水出現(xiàn)遞減變化。5月份和6月份的徑流量分別呈現(xiàn)遞增和遞減變化，春季徑流較夏季由明顯增加，由于冬季氣溫增加且春季和冬季積雪量增多，使得融雪徑流產(chǎn)生的洪水量有所增加，洪水災(zāi)害程度有所加劇。

2 內(nèi)梅羅污染綜合指數(shù)方法

內(nèi)梅羅污染綜合指數(shù)方法相比于單因子評(píng)價(jià)方法，其對(duì)污染負(fù)荷較大的因子進(jìn)行重點(diǎn)突出的同時(shí)對(duì)其他水質(zhì)污染影響因素進(jìn)行綜合考慮，其水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)較為有效的一種方法，其綜合評(píng)價(jià)度計(jì)算方程為：

(1)

表1 內(nèi)梅羅污染綜合指數(shù)方法各等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

3 數(shù)據(jù)處理及綜合評(píng)價(jià)

3.1 常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理

考慮到不同指標(biāo)濃度劃分等級(jí)不同，在進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，結(jié)合克蘭河7種常規(guī)監(jiān)測指標(biāo)2010-2019年監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用標(biāo)準(zhǔn)化方法對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理值如表2所示。

表2 克蘭河7種常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果

3.2 水質(zhì)指標(biāo)初始因子分析

為綜合分析不同水質(zhì)指標(biāo)在克蘭河水質(zhì)總體狀況中的權(quán)重值，選取主成分分析方法選取3個(gè)因子對(duì)各指標(biāo)初始特征值進(jìn)行分析，分析結(jié)果如表3所示，并對(duì)7種常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行荷載分析，結(jié)果如表4所示。

從表3克蘭河7種常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)初始特征值分析結(jié)果可看出，7種水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)的方程累積貢獻(xiàn)率高于80%的被選取為主成分的三個(gè)重要特征向量，從各水質(zhì)指標(biāo)荷載分析結(jié)果可看出，CODMn、BOD5、NO2-N、NO3-N以及CN-在第一個(gè)荷載的指標(biāo)值均高于0.75，因此其綜合評(píng)價(jià)污染因子可定義為第一因子，主要表征為污染物被水體還原的的程度。pH和Cr6+分別在第二個(gè)因子的荷載值超過0.8，第二荷載主要表示為重金屬污染指標(biāo)，BOD5在第三個(gè)因子的荷載值達(dá)到0.9以上，主要代表有機(jī)污染物指標(biāo)，表征為有機(jī)污染對(duì)水質(zhì)影響的程度。

表3 水質(zhì)指標(biāo)初始特征值分析

表4 克蘭河7種常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)荷載值

3.3 綜合評(píng)價(jià)成果

在克蘭河7種常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化和主因子分析的基礎(chǔ)上，采用內(nèi)梅羅污染綜合指數(shù)方法，結(jié)合結(jié)合阿勒泰市克蘭河2010-2019年7項(xiàng)常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)克蘭河2010-2019年水質(zhì)狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果如表5所示。

從克蘭河2010-2019年水質(zhì)狀況綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可看出，2010-2019年克蘭河水質(zhì)總體在I～I(xiàn)II類之間變化，這主要是因?yàn)榭颂m河為阿勒泰地區(qū)主要水源河流，其水環(huán)境保護(hù)措施力度較大，因此其水質(zhì)總體狀況較良好，水質(zhì)達(dá)標(biāo)率較高。采用內(nèi)梅羅污染綜合指數(shù)方法對(duì)克蘭河水環(huán)境狀況評(píng)價(jià)結(jié)果和區(qū)域?qū)嶋H水環(huán)境狀況較為吻合，因此內(nèi)梅羅污染綜合指數(shù)方的水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果較為合理。從各年份水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可看出，表征有機(jī)物污染的因子3其水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)值均高于因子1和因子2，因此對(duì)于克蘭河而言，有機(jī)污染是其河流水質(zhì)影響的主要因子。從綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可看出，克蘭河2010-2019年污染綜合等級(jí)在警戒～安全狀態(tài)，從2010年開始其水質(zhì)等級(jí)有所下降，從2016年開始，其水質(zhì)狀況得到一定程度的改善，因此其主要水質(zhì)等級(jí)得到提高。

表5 克蘭河2010-2019年水質(zhì)狀況綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

4 污染主因及保護(hù)措施

結(jié)合克蘭河2010-2019年水質(zhì)狀況綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)其主要污染成因進(jìn)行分析，有機(jī)污染是克蘭河的主要污染因子，其綜合評(píng)價(jià)等級(jí)總體低于代表還原污染物和重金屬污染物，從年份變化可看出，2010年開始克蘭河水質(zhì)狀況呈現(xiàn)一定程度的有機(jī)物污染，但從2015年開始其有機(jī)物污染得到有效控制后，其水環(huán)境狀況得到改善。早期克蘭河上游由于礦產(chǎn)開發(fā)影響，其河流重金屬污染因子成為主要污染因子，后期隨著一些礦產(chǎn)企業(yè)和工企業(yè)治理措施的加大，克蘭河入河污染物得到有效控制，尤其是重金屬污染因子。近些年來，隨著水環(huán)境保護(hù)力度的加大，克蘭河有機(jī)物污染得到明顯改善，克蘭河兩岸分布有居民生活區(qū)和工況企業(yè)，若果對(duì)居民生活污水和工況企業(yè)污水管控措施力度不嚴(yán)格，將會(huì)對(duì)克蘭河水質(zhì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響?？颂m河下游農(nóng)業(yè)灌溉、漁業(yè)養(yǎng)殖對(duì)河流水質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響，此外在洪水期進(jìn)入河道的污染負(fù)荷會(huì)相應(yīng)增加，因此需要將克蘭河作為流域整體進(jìn)行水環(huán)境保護(hù)，結(jié)合區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度，進(jìn)行水資源開發(fā)利用規(guī)劃和水資源有效保護(hù)，嚴(yán)格按照水資源保護(hù)區(qū)對(duì)水環(huán)境進(jìn)行有效保護(hù)。

5 結(jié)語

(1)2010-2019年克蘭河水質(zhì)總體在I～I(xiàn)II類之間變化，這主要是因?yàn)榭颂m河為阿勒泰地區(qū)主要水源河流，其水環(huán)境保護(hù)措施力度較大，因此其水質(zhì)總體狀況較良好，水質(zhì)達(dá)標(biāo)率較高。

(2)有機(jī)污染是克蘭河水質(zhì)影響的主要因子。從綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可看出，克蘭河2010-2019年污染綜合等級(jí)在警戒～安全狀態(tài)，從2010年開始其水質(zhì)等級(jí)有所下降，從2016年開始，其水質(zhì)狀況得到一定程度的改善，因此其主要水質(zhì)等級(jí)得到提高。

(3)應(yīng)將克蘭河作為流域整體進(jìn)行水環(huán)境保護(hù)，結(jié)合區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度，進(jìn)行水資源開發(fā)利用規(guī)劃和水資源有效保護(hù)，嚴(yán)格按照水資源保護(hù)區(qū)對(duì)水環(huán)境進(jìn)行有效保護(hù)。