長江經濟帶水質監測斷面嘉興段評價分析

金雅薇，李 莉，浦國佳，沈耀宗，馬艷玲，余建林

(浙江省嘉興生態環境監測中心，浙江 嘉興 314000)

1 引言

長江經濟帶覆蓋 11 省市，面積約 205萬km2，人口和生產總值均超過全國的40%，是我國經濟重心所在。長江流域每年接納廢水量占全國的1/3，部分支流水質較差，湖庫富營養化未得到有效控制。中下游湖泊、濕地功能退化，江湖關系緊張，水生生物多樣性指數持續下降[1]，水質污染成為影響社會經濟發展的重要因素[2,3]。嘉興市是浙江最靠近長江的城市之一，市境內有12個長江經濟帶水質監測斷面。開展嘉興市長江經濟帶水質監測斷面的水質現狀分析，能為嘉興市水質提升精準施策提供技術支撐，助力長江經濟帶環境保護。

本文選取了2020年嘉興市12個長江經濟帶水質監測斷面的數據，采用單因子指數法、傳統內梅羅指數法、改進內梅羅指數法對水質進行分析評價。

2 材料與方法

2.1 研究區域概況

嘉興市位于浙江省東北部，位于北緯30°15′～31°02′，東經120°20′～121°32′，處于長江三角洲杭嘉湖平原腹心地帶，也是浙江最大的平原區。全市水域面積340 km2，水面率達8.58%，河道縱橫，湖蕩眾多。市域東臨大海，南倚錢塘江，北負太湖，西接天目之水[4]，市域水系總體上屬長江水系太湖流域，因京杭運河為貫穿市境的主干河道，而其他骨干河道均與之相關成系，所以也稱“運河水系”或“平原河網水系”。

2.2 評價項目及標準

選取高錳酸鹽指數、溶解氧、總磷、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮共6項作為評價指標。評價標準執行《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)中的Ⅲ類標準。

2.3 評價方法

2.3.1 單因子指數法

單因子指數法是水質評價中最常用、最簡單的評價方法，具體計算公式如下：

(1)

式(1)中，Pi為第i種污染物的水質指數；Ci為第i種水質指標的濃度值；Si為第i種水質指標地表水Ⅲ類標準限值。

此外,溶解氧的計算方法:

(2)

式(2)中，PDO為溶解氧的水質指數；CDO為溶解氧的濃度值；SDO為溶解氧的地表水Ⅲ類標準限值。

2.3.2 傳統內梅羅指數法

傳統內梅羅指數法在單因子指數法的基礎上發展而來，計算過程簡單、物理概念清晰[5,6]。具體公式如下：

(3)

式(3)中，P為傳統內梅羅指數，Fave為單項污染指數平均值，Fi,max為最大單項污染指數。

2.3.3 改進內梅羅指數法

改進內梅羅指數法考慮了權重值最大的污染因子對水質評價的影響[7～9]，具體公式如下：

(4)

3 結果和分析

3.1 單因子評價法

單因子評價法是將每種污染物濃度與地表水Ⅲ類標準比較單獨評價，以最差的水質類別作為水質綜合評價的結果[10,11]，具體結果見表1。

表1 單因子水質指數法評價結果

3.2 傳統內梅羅指數法

傳統內梅羅指數法將各水質指標的標準濃度與地表水Ⅲ類標準比較，計算出各級標準對應的指數(簡稱P):Ⅰ：P≤0.62；Ⅱ：0.62

表2 各斷面傳統內梅羅指數

3.3 改進內梅羅指數法

改進內梅羅指數法克服了傳統內羅指數法過于注重最大污染因子和未考慮權重的缺陷[12～14]。根據修正后的公式計算出各級標準對應的指數(簡稱P):Ⅰ：P≤0.33；Ⅱ：0.33

表3 各斷面改進內梅羅指數

3.4 3種方法比較

嘉興市長江經濟帶12個斷面水質類別3種方法比較見圖1。

圖1 2020年嘉興市長江經濟帶12個斷面水質類別

3.5 結果分析

2020年嘉興市12個長江經濟帶斷面，用單因子評價法有8個斷面是Ⅲ類，4個斷面是Ⅳ類；傳統內梅羅指數法有3個斷面是Ⅱ類，9個斷面是Ⅲ類；改進內梅羅指數法12個斷面都是Ⅲ類。從結果可以看出：3種不同的評價方法存在一定的差異，用單因子評價法斷面1、2、3、6是Ⅳ類。用傳統和改進內梅羅指數法這4個斷面全是Ⅲ類。

4 結論與討論

單因子評價法選取水質指標最差的單項指標來確定斷面水質類別，各指標之間互不聯系，在這3種方法中最為嚴格，只要有一個指標超標即為超標，不考慮其他指標的污染情況，在一定程度上不能反映出整體的水質狀況[15]。傳統內梅羅指數法綜合考慮了所有污染因子和污染最嚴重的因子的影響，彌補了單因子評價法不能綜合反應斷面整體水質的影響，但是也沒有考慮各因子對水質影響大小的區別。改進內梅羅指數法考慮了污染因子的權重，克服了單因子指數法一刀切和傳統內梅羅指數法過于關注污染最嚴重因子的缺點，能更好地反應各污染因子對水質的綜合影響，能給出一個更準確的結果。利用改進內梅羅指數法對長江經濟帶水質監測斷面嘉興段進行評價結果顯示：所有斷面水質為良好。