內梅羅污染指數法和單因子評價法在水質評價中的應用

羅　芳　伍國榮　王　沖　張　琳

(岳麓區環境監測站，湖南 長沙　410013)

?

內梅羅污染指數法和單因子評價法在水質評價中的應用

羅芳伍國榮王沖張琳

(岳麓區環境監測站，湖南 長沙410013)

本文采用傳統內梅羅污染指數法、改進內梅羅污染指數法和單因子指數法對長沙市某河流的10個水質監測斷面進行評價，結果表明，改進內梅羅污染指數法由于關注了權重較大的監測因子，比單因子指數法和傳統內梅羅污染指數法對于評價水體水質更科學和合理。

水質評價；內梅羅；單因子

水質評價方法包括指數評價法，灰色關聯法、模糊數學評價法、人工神經網絡評價法、水質標識指數法及主成分分析法等，其中指數評價法應用較廣，主要分為單因子評價法、綜合污染指數法。內梅羅污染指數法是綜合污染指數法的一種。本文依據長沙市內某河流的10個監測斷面，選取單因子指數法和內梅羅污染指數法，由于考慮到內梅羅污染指數法過于突出最大污染因子對水質污染的影響和未考慮權重因素的缺點，故還采用了內梅羅污染指數法的改進法對水質進行評價。

1　材料與方法

1.1樣品采集與分析

通過多次對該河流進行實地考察、調研、并嚴格按照地表水和污水監測技術規范(HJ/T 91-2002)確定10個斷面監測點。BOD5(稀釋和接種法 HJ 505-2009)、CODcr(重鉻酸鹽法 GB/T 11914-1989)、氨氮(納氏試劑比色法HJ 535-2009)、TN(堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法 HJ 636-2012)、TP(鉬酸銨分光光度法 GB/T 11893-1989)、高錳酸鹽指數(酸性法GB 11892-89)、LAS(亞甲藍分光光度法 GB/T 7494-1987)、石油類(紅外光度法 HJ 637-2012)。整批樣品分析時按照10%范圍進行平行樣分析，并采用質控樣作為質量控制手段。

1.2評價項目及標準

根據日常監測情況，本次監測項目選取BOD5、CODcr、NH3-N、TN、TP、CODMn、LAS、石油類等8項指標。評價標準執行《地表水環境質量標準》(GB3838- 2002)III類。

1.3評價方法

1.3.1單因子指數法

單因子指數法是最簡單的環境質量指數，無量綱，將每個污染因子單獨進行評價，經統計得出各自的達標率或超標率、超標倍數、統計倍數、統計代表值等結果。單因子指數法對影響水環境質量的各種監測指標全部實行“一票否決”或“一刀切”，難以科學、客觀地反映地表水環境質量水平或其具有的環境功能，具體計算公式如下：

m=Ci/Co

式中：m為單因子指數；Ci為第i項因子的實測值；Co為第i項因子的標準值。

1.3.2傳統內梅羅污染指數法

該方法是美國敘拉古大學內梅羅(N.L.Nemerow)教授在其所著的《河流污染科學分析》一書中提出的一種水污染指數。根據所選水質指標的實測濃度和標準值，分別計算內梅羅污染指數和標準指數，與相應的等級標準指數相對照，即可得到評價等級。評價等級計算公式為：

(1)

(2)

式中，Ci為第i類評價因子的實測濃度；Sij為第i類評價因子的第j類標準濃度；F最大為Fi的最大值；F平均為Fi的平均值；P傳統為傳統內梅羅污染指數。

1.3.3改進內梅羅污染指數法

實際中往往有一些評價因子(如總磷)的實測濃度不大，但對水質的影響極大。改進的內梅羅污染指數法考慮了各污染因子在水質評價中所占的權重，并且數學過程簡捷，運算方便，物理概念清晰，能更加客觀全面地反映水環境質量狀況。內梅羅指數是一個無量綱數值，適用于多種用途、總污染指數的計算。在以前的研究中，改進內梅羅污染指數法應用已非常廣泛，被多名研究者用于不同類型水質評價，如海域水質、生活飲用水、城市地表徑流、水中重金屬污染評價等，具體計算公式如下：

式中，F′為權重最大的污染因子對應的F值。一般情況下，地表水水質標準中污染指標的濃度越小，說明對水質危害越大，兩者呈反比例的內在關系。第i種污染因子的權重為：

式中，ri為第i種污染因子的相關性比值；Si為各污染因子的標準值；S最大為第i種污染因子的最大標準值；m為評價污染因子的個數。

2　結果與分析

2.1單因子評價法

單因子評價法就是用最差的單項指標所屬類別來確定水體綜合水質類別，即用水體各評價因子的監測結果對照該項目的分類標準，確定其水質類別。根據計算公式，對長沙市某河流的10個監測斷面的8個監測指標進行測算，得出結果見表1。

表1　單因子污染指數

根據測算，選取的10個監測斷面中，除斷面1是石油類污染指數最高，水質評價為IV類外，其余斷面的污染指數最高的監測項目均為總氮，且水質評價均劣于V類標準，其中斷面7污染狀況最為嚴重，均不能滿足地表水標準。對同一河流的不同斷面來分析，總氮為主要污染物，可以評價該河流沿線主要受生活污水污染較為嚴重，政府可從完善河流兩側收集管網著手，做到雨污分流；斷面1主要污染物為石油，考慮該斷面周邊是否存在汽車修理廠等，需要著力整治污水亂排的問題。

2.2傳統內梅羅污染指數法

根據各污染指標的標準濃度，計算各級標準對應的內梅羅標準污染指數(以下簡稱“P”)值：Ⅰ：P標準<0.59；Ⅱ：0.59≤P標準<0.74；Ⅲ：0.74≤P標準<1.00；Ⅳ：1.00≤P標準<3.50；Ⅴ：3.50≤P標準。根據實測濃度計算各監測斷面的內梅羅污染指數，見表2。

表2　傳統內梅羅污染指數一覽表(執行地表水水質標準均為三級)

與表2對照得到每個監測斷面水體的水質類型：10個監測斷面的P值均高于1.00，說明均未達到III類標準，不能滿足地表水標準，但其中斷面3、斷面4和斷面5評價為IV類，其余斷面均評價為V類，斷面7污染最嚴重。

2.3改進內梅羅污染指數法

改進內梅羅污染指數污染因子權重見表3，由于本論文所評價的河流執行III類標準，根據權重測算結果，在III類水體中，權重最大的因子為石油類。

表3　各評價因子的權重

在查閱大量文獻資料的基礎上，給出權重內內梅羅標準污染指數分級：Ⅰ：P標準<0.55；Ⅱ：0.55≤P標準<0.69；Ⅲ：0.69≤P標準<1.00；Ⅳ：1.00≤P標準<3.53；Ⅴ：3.53≤P標準。

根據權重最大的因子和改進內梅羅污染指數法測算，得出結果見表4。

表4　改進內梅羅污染指數一覽表(執行地表水水質標準均為三級)

與表4對照得到每個監測斷面水體的水質類型：10個監測斷面的P值均高于1.00，說明均未達到III類標準，不能滿足地表水標準，其中斷面3、斷面5和斷面9評價為IV類，其余斷面均評價為V類，斷面7污染最嚴重。

2.4對比分析

通過傳統、改進的內梅羅法計算的污染指數分析看出兩種方法的評價水質類型不盡相同，由于考慮了權重較大的監測因子，某些監測斷面水質類別的評價也存在一定差異(如斷面4和斷面9)。根據內梅羅污染指數的大小，兩種方法均顯示斷面7的水質最差。

3　結　論

(1)利用單因子評價法、內梅羅污染指數法和改進的內梅羅污染指數對該河流的10個監測斷面進行評價，所有斷面均不能滿足III類標準，達不到地表水標準，并且斷面7是該河流污染最嚴重的斷面，需要組織人力排查周邊污染狀況。

(2)根據單因子評價法，該河流主要的污染物是總氮，基本可以判斷該河流主要是生活污水污染。監測斷面1污染嚴重的為石油類，建議政府可以在該斷面周邊進行排查，是否存在汽修廠污水亂排問題。

(3)傳統內梅羅污染指數法和改進的內梅羅污染指數法在評價該河流監測斷面水質時，在某些斷面的水質評價存在一定的差異，如監測斷面9，傳統內梅羅污染指數法評價為V類，改進的內梅羅污染指數法評價為IV類；監測斷面4，傳統內梅羅污染指數法評價為IV類，改進的內梅羅污染指數法評價為V類。

(4)改進內梅羅考慮了本次監測指標中權重較大的石油類，由于石油類屬于毒理性指標，比一般的化學指標總氮在同樣劑量的情況下，對水質的危害程度更大，更需要引起政府部門關注。因此，本論文認為在對一般河流水質進行評價時，采用改進的內梅羅污染指數法更科學、合理。

[1]郭華，唐澤軍.不同水質評價法在清河水質評價中的應用[J].水資源研究，2012，33(1)：11-13.

[2]陳雨艷、余恒、向秋實，等.沱江流域水環境質量分析[J].四川環境，2015，34(2)：85-89.

[3](HJ/T 91-2002)《地表水和污水監測技術規范》[S].2002.

[4](GB3838-2002)《地表水環境質量標準》[S].2002.

[5]廖岳華，樊娟，陳世雄，羅岳平.我國地表水環境質量評價存在的問題與建議[J].安全與環境工程，2010，17(3)：55-58.

[6]楊琳.應用權重修正內梅羅污染指數法對陸源入海排污口鄰近海域水環境質量綜合評價 [J].福建水產，2010，6(2)：50-54.

[7]楊磊磊、盧文喜、黃鶴，等.改進內梅羅污染指數法和模糊綜合法在水質評價中的應用[J].水電能源科學，2015，30(6)：41-44.

[8]陳旭華.用尼梅羅 ( N e me r o W ) 污染指數評價地表水營養狀況的探討[J].安全與環境學報，2003，3(2)：24-26.

[9]李春生.改良Nemerow水質指數法評價生活飲用水質量 [J].中國公共衛生，2001，17(2)：167-168.

[10]Rui-Hong Chen，Fei-Peng Li，Hai-Ping Zhang et al.Comparative analysis of water quality and toxicity assessment methods for urban highway runoff [J].Science of the Total Environment，2016，(553)：519-523.

[11]Q.Yi a，X.D.Dou，Q.R.Huang，X.Q.Zhao .Pollution Characteristics of Pb，Zn，As，Cd in the Bijiang River[J].Procedia Environmental Sciences，2012，(23)：43-52.

[12]Nan Yan，Wenbin Liu，Huiting Xie et al.Distribution and assessment of heavy metals in the surface sediment of Yellow River，China[J].ScienceDirect，2016，(39)：45-51.

Application of Nemerow pollution index method and Single factor evaluation method in water quality evaluation

LUO FangWU GuorongWANG ChongZHANG Lin

(Yuelu District Environmental Monitoring Station，Huan Changsha 410013)

In this paper，the traditional Nemerow pollution index，improved Nemerow pollution index and single factor index methods are used in the 10 water quality monitoring sections of a river in Changsha City，the results showed that，for the evaluation of water，the improved Nemerow pollution index method is more scientific and reasonable due to the attention of monitoring factor that weights more large than the single factor index and the traditional Nemerow pollution index method.

Water Quality Assessment；Nemerow；Single factor

羅芳，碩士，工程師，主要從事環境監測工作

X32

A

1673-288X(2016)05-0087-03

引用文獻格式：羅芳等.內梅羅污染指數法和單因子評價法在水質評價中的應用[J].環境與可持續發展，2016，41(5)：87-89.