內梅羅綜合污染指數綜合評價窄口水庫水質現狀

鄭藝

內梅羅綜合污染指數綜合評價窄口水庫水質現狀

鄭藝

一、前言

目前，國內外水質評價的方法有很多種，總體上分為單因子評價法和綜合評價法。單因子評價法是指以單項水質指標評價最差項目的類別作為水質類別。綜合評價法包括內梅羅綜合污染指數法、模糊評價法、人工神經網絡評價法、灰色評價法等。本文通過對窄口水庫水質監測結果分析，在單因子評價的基礎上，利用內梅羅綜合污染指數法進行水質評價，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、內梅羅綜合污染指數法

內梅羅指數是美國內梅羅教授在《河流污染科學分析》一書中提出的，是一種兼顧極值或者是突出最大值的計權型多因子環境質量指數。既特別突出了污染最嚴重的評價因子，同時一定程度地兼顧了其他水質較好的評價因子對總體水體水質評價結果的影響程度。計算公式如下：

式中：P1為內梅羅綜合污染指數，Pimax是所有評價因子中污染指數的最大值，Pi為單項污染指數，Ci為第i項評價因子的實測濃度值，Si為第i項評價因子的水質標準值。

利用內梅羅綜合污染指數進行水質評價時，需要根據評價的水體水質指標的實測濃度值和評價標準值，分別計算內梅羅污染指數和評價標準指數，與相應的水質等級標準指數對照，構成內梅羅污染指數評價等級。

三、窄口水庫水質評價

1.窄口水庫

窄口水庫地處河南省靈寶市城區南端，坐落在黃河支流、宏農澗河上。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，是豫西地區唯一一座集防洪、灌溉、養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。根據水功能區劃的標準，窄口水庫屬于水功能一級區中的宏農澗河靈寶開發利用區和水功能二級區中的宏農澗河靈寶農業用水區，所以對水質要求較高，一年分四次對水庫水質進行監測。本文通過分析2011～2013年每年四個季度的水質監測數據，選取溶解氧、高錳酸鹽指數、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、氟化物等八個水質指標作為評價因子，通過計算各項指標的內梅羅綜合污染指數對水庫水質進行綜合評價。

2.水質評價

對比分析窄口水庫2011～2013年三年的水質監測值，選取溶解氧、高錳酸鹽指數等八個水質指標為評價因子。由于窄口水庫屬于一級水功能區，各項評價因子的評價標準值采用GB3838-2002《地表水環境質量標準》中水庫的Ⅲ類水質標準限值，得出內梅羅污染指數評價等級，如表1所示；根據實際監測濃度分別計算各評價因子的單項污染指數以及內梅羅綜合污染指數。

根據窄口水庫2011～2013年四個季度的水質監測數據，計算各個指標的單項污染指數以及內梅羅綜合污染指數，見表2。

將窄口水庫水質指標污染指數與內梅羅污染指數分級表對比分析，發現僅從溶解氧、高錳酸鹽指數、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮指標對水體的影響，水庫水體這三年來可達到Ⅰ類水質標準。參照總磷指標進行單因子評價，除了2011年第二季度水體為Ⅲ類水、2012年第一季度水質為Ⅱ類水標準，2011年、2012年水體基本達到Ⅰ類水質標準，而2013年只有第一季度時水體為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重，超標50倍。根據氟化物單項污染指數進行單因子評價可知，除了2011年第三、第四季度水質為Ⅲ類水、2012年第二季度水質為Ⅱ類水，其余均達到了Ⅰ類水質標準。由表2知，窄口水庫水體總氮超標嚴重，僅在2012年第二、第三季度，2013年第四季度時水質達到Ⅴ類水標準，其余均超標3～5倍。

由計算得出的內梅羅綜合污染指數可知，除了2012年第四季度、2013年第三季度水體水質超出Ⅴ類水標準以外，其他時間均屬于Ⅴ類水。而水質超出標準分別是因為總氮、總磷污染嚴重超標。總體來說，不考慮總氮指標，窄口水庫水質較好。若是僅根據單因子評價法，根據總氮的污染指數就判定水庫水位劣Ⅴ類水，判定結果過于保護。采用內梅羅綜合污染指數法可以綜合考慮水體中各項水質指標對水體污染的綜合影響狀況，突出了水體污染受總氮超標的影響最大。

反映湖泊水庫富營養化有五項重要指標，分別是總磷、總氮、高錳酸鹽指數、葉綠素a和透明度。窄口水庫水體水質高錳酸鹽指數、總磷基本均在Ⅱ類標準內，僅有總氮超標。由于水庫水質氨氮指標在Ⅰ類水標準內，總氮主要來自于硝酸鹽氮，說明窄口水庫水質中氮化合物的轉化已進入末期轉化階段，大部分已轉化為穩定的硝酸鹽氮。由于總氮是控制湖泊水庫營養狀態的指標，在水庫不發生富營養化的前提下，不會影響水庫水灌溉用水安全。

四、總結

通過內梅羅綜合污染指數法對窄口水庫水體進行水質評價，發現除了總氮超標以外，水庫水質基本在Ⅲ類水標準內。窄口水庫作為農業用水功能區，導致水體水質惡化的原因中，農業面源污染占據較大比重。造成水體中總氮超標的原因主要是化肥污染和禽畜糞便污染，化肥、農藥使用量過大超過安全標準上限，禽畜糞便無組織排放，分別隨降雨、地表徑流進入水庫水體，導致水庫水體總氮濃度增高。所以，為減少窄口水庫總氮含量，降低水庫富營養化的可能性，應有效控制農業面源污染：在庫區流域內合理規劃農業用地，科學合理使用化肥、農藥，提高農家肥的綜合利用率，大力發展節水、節肥、節藥等可持續發展生態農業

表1 內梅羅污染指數評價等級

表2 水質指標內梅羅污染指數計算表

（作者單位：洛陽水文水資源勘測局471000）