基于內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法的秦皇島水質(zhì)評價

付博超

(河北省秦皇島水文勘測研究中心，河北 秦皇島 066000)

秦皇島屬北方缺水城市，常規(guī)水資源已經(jīng)處于比較匱乏的狀態(tài)，因此，對水源地水質(zhì)的保護和利用顯得尤為重要。本項目以秦皇島地表水飲用水源地為研究對象，采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對秦皇島市飲用水水源地水環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行研究，科學(xué)地評價秦皇島區(qū)域內(nèi)水源地水質(zhì)情況，為秦皇島飲用水水源地水環(huán)境分析提出可行方案以及監(jiān)測管理手段，為相關(guān)部門對于水資源的管理提供理論支撐，提高水源地水質(zhì)管理水平，對保障人民群眾飲水安全、維護社會穩(wěn)定、促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展具有重大意義。

1 材料和方法

1.1 水取樣站

秦皇島全市河流眾多，水系縱橫，分屬于灤河水系和冀東沿海兩大水系，流域面積在30 km2以上的河流有51條，其中，流域面積大于100 km2的河流有21條。為確保研究內(nèi)容的準(zhǔn)確性，本研究中的水采樣站分別從兩大水系中選取具有代表性的河流，最終確定取水站為青龍河、都源河、清河、石河、湯河，其中青龍河、都源河歸屬于灤河水系，石河、湯河歸屬于冀東沿海水系，清河位于兩河系交界位置，但主要歸屬于灤河水系。然后，以高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總氮、總磷、化學(xué)需氧量為主要評價指標(biāo)對秦皇島市的水質(zhì)進(jìn)行評價。

1.2 評價方法

水質(zhì)評價方法主要有單因子評價法[1]、綜合污染指數(shù)法[2]、水質(zhì)指數(shù)法[3]、模糊綜合評價法[4]、內(nèi)梅羅指數(shù)法等。其中，內(nèi)梅羅指數(shù)法具有計算過程簡潔且同時兼顧標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)的最高值和平均值的特點，在水質(zhì)評價中是一種較為全面和準(zhǔn)確的方法。因此，本文采用內(nèi)梅羅指數(shù)法進(jìn)行秦皇島市的水質(zhì)評價和分析，具體計算公式(1)、式(2)如下：

(1)

(2)

內(nèi)梅羅指數(shù)K是評價水質(zhì)等級的關(guān)鍵指數(shù)，當(dāng)K<1時水質(zhì)最好(Ⅰ類)，當(dāng)1≤K<2時說明水質(zhì)受到輕微污染(Ⅱ類)，當(dāng)2≤K<3時說明水質(zhì)受污染(Ⅲ類)，當(dāng)3≤K<5時說明水質(zhì)受到重污染(Ⅳ類)，當(dāng)K≥5時說明水質(zhì)受到了嚴(yán)重污染(Ⅴ類)。

2 結(jié)果與分析

2.1 秦皇島水質(zhì)評價

對秦皇島市的水質(zhì)評價主要是針對從青龍河、都源河、清河、石河、湯河5條河中所取的水源所得結(jié)果進(jìn)行評價，同時參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)果分析。

本文對秦皇島市的青龍河、都源河、清河、石河和湯河的高錳酸鹽指數(shù)CODMn、氨氮NH3-N、總氮TN、總磷TP、化學(xué)需氧量CODCr5個指標(biāo)進(jìn)行了統(tǒng)計，結(jié)果如表1所示。

表1 污染物入河量 mg·L-1

河流的水污染受多種因素的影響，如人口增長、土地利用變化、不受控制的垃圾排入河流，以及河岸區(qū)生活、工業(yè)、廢水和固體廢物等，污染物的主要來源可分為自然污染和人為污染。秦皇島市水體人為污染的主要原因是人們的生產(chǎn)和生活給水體帶來的污染，包括養(yǎng)殖業(yè)、生活污水、農(nóng)業(yè)退水等。若不及時采取措施保護水質(zhì)，水體污染所帶來的后果和代價是難以估量的。

2.2 秦皇島水質(zhì)評價

結(jié)合表1、表2所統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，采用內(nèi)梅羅指數(shù)法對2015—2020年監(jiān)測到的秦皇島市5個采樣點數(shù)據(jù)進(jìn)行評價，結(jié)果如表2所示。

表2 各河流內(nèi)梅羅指數(shù)法的評價結(jié)果

由表3可以發(fā)現(xiàn)，青龍河的內(nèi)梅羅指數(shù)大體上呈現(xiàn)出逐年降低的趨勢，說明水質(zhì)情況逐年變好，在2020年從之前的Ⅲ類(中污染)發(fā)展為Ⅱ類(輕污染)，說明水質(zhì)保護措施有效；都源河的水質(zhì)類型也有變好的趨勢，在2019年和2020年評價等級均為Ⅲ類(中污染)，較前幾年有所提高；清河的水質(zhì)情況大體上來看并不穩(wěn)定，在中污染和重污染之間徘徊，近幾年有所提高，水質(zhì)治理力度還需加強；石河在近6年間水質(zhì)等級逐漸向Ⅲ類(中污染)靠攏，河流治理效果較好；湯河由于自身地理位置原因，水質(zhì)等級為Ⅳ類(重污染)，2015年的時候水質(zhì)等級最高，為Ⅲ類(中污染)。一旦水質(zhì)被重度污染，將對當(dāng)?shù)氐乃h(huán)境、水生態(tài)系統(tǒng)、工業(yè)生產(chǎn)和飲用水源都會造成不利影響，因此，需要相關(guān)政府部門加大監(jiān)管力度，提高水資源保護。

與此同時，本文對秦皇島市5條河流8個檢測站的污染物指標(biāo)的變化趨勢進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果見表3。

表3 秦皇島市水質(zhì)變化趨勢分析結(jié)果統(tǒng)計

從變化速率分析可以看出，主要污染指標(biāo)變化速率大多屬正趨勢，占檢驗總項的37.50%；負(fù)趨勢變化很少，占檢驗總項的3.75%。硫酸鹽指標(biāo)的上升站最多，其次是高錳酸鹽指數(shù)和亞硝酸鹽氮指數(shù)，這也間接表明了部分河流水質(zhì)污染變化有逐漸加重的趨勢。

為了進(jìn)一步分析青龍河、都源河、清河、石河、湯河在近幾年污染物的動態(tài)變化趨勢，對5條河近6年來的高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總氮、總磷、化學(xué)需氧量5項指標(biāo)的變化進(jìn)行了繪制，結(jié)果如圖1～圖5所示。

圖1 CODMn的年度變化趨勢

圖2 NH3-N的年度變化趨勢

圖3 TN的年度變化趨勢

圖4 TP的年度變化趨勢

圖5 CODCr的年度變化趨勢

根據(jù)圖1可知，秦皇島市2015—2020年間河流水質(zhì)污染物呈現(xiàn)出上升趨勢，具體分析：根據(jù)秦皇島河流治理目標(biāo)可知，青龍河的水質(zhì)目標(biāo)為Ⅱ類，但是根據(jù)圖1～圖5所顯示的情況可知，青龍河在近6年間CODMn、TN濃度和TP濃度的平均值均超過了期望值，表示該污染物含量高于目標(biāo)值，青龍河的水質(zhì)仍未達(dá)到期望水質(zhì)；都源河的水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類，近幾年都源河的五項污染物指標(biāo)均高于期望值，表明還需加大對該河流水質(zhì)的治理力度；清河的各項污染物指標(biāo)均偏高，雖沒有增長的趨勢，但是，呈現(xiàn)出居高不下的勢態(tài)；石河的TN濃度和CODCr值偏高，且呈現(xiàn)出逐年增長的趨勢，水質(zhì)情況不容樂觀；湯河的各項污染物指標(biāo)值在這5條河流中是最高的，且污染物呈現(xiàn)出了逐年增長的趨勢，若不加大治理力度，其河流污染將會對人們的生產(chǎn)和生活造成較大影響。

3 結(jié) 論

本文基于相關(guān)調(diào)查和數(shù)據(jù)處理，采用內(nèi)梅羅指數(shù)法對秦皇島市的5條河流進(jìn)行了水質(zhì)評價，明確了各條河流的評價等級，結(jié)果表明秦皇島市的水質(zhì)情況整體良好，為管理和控制該市的水質(zhì)提供了理論參考。