水污染综合指数评价方法与应用分析_薛巧英

i=1 [ 4]
E
m
Wi C i E Wi S i
( 3)
I j ) ) ) 表示 j 断面综合指数 ; qj ) ) ) 表示 j 断面综合水质类 别的影响。当 水质类别为 I 、 II、 III 、 IV 、 V 类时分别对 应 1、 2、 3、 4、 5, 水质超过 V 类水质时定 义为劣 V 类水质, q j 取 6; Q) ) ) 经验系数, 它的作用是满足 : Q@
氰化物 01 012 7 01 006 3 01 016 3 01 011 3 01 022 0 01 004 7 01 006 3 01 009 3 01 010 3 01 007 3
1998 1999 2000 1996 1997
2#
1998 1999 2000
66 表 2 地面水环境质量标准 ( GB3838 - 2002)
属于 V 类水质。这是 由于 GB3838 - 2002 采用 了限值 的原则 , 而代数叠加法在计算综合污染指数时, 把各 项污染指标等权对待 , 使得计算结果与 GB3838 - 2002 地表水环境质量标准发生矛盾。
表4
断面
河流不同断面在不同年份综合指数值及水质类别
项目 代数叠加法 1996 年 1997 年 151721 IV 11747 IV 51176 V 131988 IV 11554 IV 41289 IV 26 1 433 V 21937 V 51303 V 25 1 013 V 21779 V 51304 V 1998 年 1999 年 2000 年 19 1 182 IV 2 1 131 IV 4 1 604 IV 15 1 002 IV 1 1 669 IV 5 1 212 V 351 211 V 3 1 912 V 6 1 316 劣V 311 262 V 3 1 451 V 6 1 352 劣V 371194 V 41 133 V 61 396 劣V 291832 V 31 315 V 61 389 劣V
mg P L
石油类 01580 01989 01457 11152 11254 01455 11000 01486 11168 01872 砷 01030 01082 01098 01060 01040 01020 01090 01040 01060 01090 铅 0 1 050 0 1 014 0 1 044 0 1 008 0 1 016 0 1 045 0 1 017 0 1 006 0 1 008 0 1 015 六价铬 01 013 3 01 030 0 01 050 0 01 080 0 01 090 0 01 009 0 01 003 5 01 060 0 01 090 0 01 120 0
i= 1 [ 4]
境质量进行评价为水环境质量管理及规划提供可靠 的科学依据, 是环境管理的重要手段之一。对河流水 污染进行现状评价的方法很多 , 但指数法始终以其计 算简便、 结果直观便于比较的特点, 在河流水污染现 状评价中广为采用。 2 水污染综合指数评价方法 水污染综合指数就是对各污染指标分指数经过 不同方法的数学运算得到一个综合指数 , 以此来对河 流水污染状况进行综合评述。指数方法的种类很多, 主要方法有下列几种。 211 代数叠加法 这种方法是最简单的一种综合指数法, 把所评价 因子的污染分指数代数叠加而成, 公式如下 : Ij = 式中
断 面
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ[ 4]
312
选取评价因子 在水质综合评价中, 评价因子的选取直接影响着
评价结果, 选有代表 性的参数极为重 要, 在 GB3838 2002 中地表水环境质量标准基本项目有 24 项, 即水 温、 pH 、 DO、 高锰 酸盐 指数、 CODMn 、 BOD5 、 NH 3-N、 总 磷、 总氮、 铜、 锌、 氟化物、 硒、 砷、 汞、 镉、 铅、 六价铬、 氰 化物、 挥发酚、 石油类、 阴离子表面活性剂、 硫化物、 粪 大肠菌群。对区域水环境污染评价 , 可以通过逐次筛 选找出影响环境质量的关键因子 , 也可根据分析河 流污染源排放污染物的特点以及河流监测项目筛选 各污染物对河流区域功能的影响程度, 选取具有代表 性的污染因子作为评价指标。 313 评价结果 根据监测部门实际监测的数据 , 经过数据统计处 理得到各断面年均值 , 在此基础上计算其综合污染指 数, 评价其样本水质类别 , 并对各断面及不同年份进 行比较, 确定河流污染动态。 314 应用水污染综合指数评价某河流水质状况 以某河流 2 个断面的水质监测数据为依据, 根 据连续几年的监测统计数据, 结合这一河段的主要污 染源分析, 选取 9 项污染因子作为评价指标。以监测 数据的年均值作为评价依据, 如表 1 所示。地面水环 境质量标准如表 2 所示。 利用公式( 1) ~ ( 3) 分别计算各种不同的综合指 数, 以 III 类水质作为评价标准。 不同 水质 类别 的 综合 指 数值 计 算结 果如 表 3 所示。
不同方法对综合指数进行了计算 , 通过对计算结 果进行比较评价分析 , 综合加 权计算方 法的结果比 较符合实 际 , 而 且 直观明了 。 关键词 水污染 水环境质量 环境质量评价 综合指数
1
引言 水污染是我国最严重的环境问题 , 对河流水环
[ 1]
权重的确定方法有多种, 可用德尔斐技术确定其 大小 , 也可依据经验确定其大小。 213 综合加权法 为了使综合指数与水质类别统一起来便于分析, 文献 [ 3] 提出了一种把水质类别考虑进综合指数的加 权计算法。计算公式如下 : I j = qj + Q @ 式中
[ 4]
I j DO = 10 - 9 @ 式中
I j DO ) ) ) j 断面溶解氧分指数 ; DOf ) ) ) 饱和浓度 ; T ) ) ) 水温 e , 在此计算中取 20 e ; DOj ) ) ) j 断面溶解氧的浓度; DOs ) ) ) 溶解氧的评价标准 , 在此取 III 类水质 标准。 某河流不同断面在不同年份的各种综合 指数值
表3
综合指数 I类
不同水质类别的综合指数值
水 II 类 质 类 别 IV 类 V类 劣V 类
III 类 [ 9 [ 1 < 4
水质类别 加权平均法 1# 水质类别 综合加权法 水质类别 代数叠加法 水质类别 加权平均法 2# 水质类别 综合加权法 水质类别
代数叠加法 [ 4 1 171 [ 6 1 821 加权平均法 [ 0 1 463 [ 0 1 758 综合加权法 < 2 < 3
EW
i
Ci Si
( 2)
Wi ) ) ) 第 i 项污染指标的权重。
环 境 工 程 2004 年 2 月第 22 卷第 1 期
65
2 部分组成 , 其优点在于 , 指数的整数部分代表了水 质的类别 , 小数部分考虑了各污染指标的超标程度及 其权重 , 说明了河流水体的污染程度。 ( 5) 式中的 Wi 的确定是以污染物超标倍数对河流水质的贡献率大 小为依据的, 它的指导思想是基于地表水环境质量标 准中的 I 类标准, 同样的超标倍数, 若达到更差类别 水质标准 , 即说明此污染指标对河流水污染超标率贡 献大, 并且考虑综合指数与水质类别相一致 , 这在水 质综合评价中具有一定的可比性。 除以上几种方法外, 目前常用的还有罗斯水质指 数、 内 梅罗 指数、 黄浦 江 污染 指 数、 豪顿 水 质指 数 等 。不同的指数各有其特点, 也存在着不足, 其中 如何确定各权重的大小是一项需要专门研究的问题。 3 311 综合污染指数法评价河流水质 确定评价标准 从 2002 年 6 月 1 日起执行的地表水环境质量标 准( GB3838 - 2002) 是目前我国河流水环境质量评价中 的基本标准。在该标准中 , 依据地表水水域环境功能 和保护目标将其划分为 5 类。在本计算中把凡超过 V 类标准值的水质划为劣 V 类。污染物在各类之间 有的存在级差, 有的无级差 , 并且污染物有各自独立 的质量要求。在地表水环境质量标准中对地表水综 合评价采取的是限值原则 , 即以单项指标最差所属级 别确定其综合水质类别, 这是符合实际的 , 因为若某 项指标严重超标 , 己不适于饮用却仍评为饮用水源地 的 III 类水, 将给人民生命健康带来威胁。因此应综 合考虑样本是否符合水质标准分类。
环 境 工 程 2004 年 2 月第 22 卷第 1 期
mg P L
六价铬 [ 0 1 01 0 1 05 0 1 05 0 1 05 0 1 10
就不一定属于 IV 类, 例如 1 断面 1996 年的综合指数 和 2 断面 1998 年的综合指数都小于 241433, 但又都
#
#
铅 [
0105 0101 0105 0101 0105 0105 0110 0105 0110 0110
[ 5]
表 1 河流水质监测统计数据
年份 1996 1997 1
#
CODMn 41 717 41 260 41 668 41 537 51 003 31 993 51 257 61 223 61 200 101 293
BOD5 21160 61173 51447 81233 19126 11897 51347 51730 101700 151043
64
环 境 工 程 2004 年 2 月第 22 卷第 1 期
水污染综合指数评价方法与应用分析
薛巧英
( 山西工程职业 技术学院冶金与环境工程系 , 太原 030009) 摘要
刘建明
( 太 原新鑫实业公司 , 太原 030024)
分析了我国河流水质综合评价方法的现状以及运用水污染 综合指数评 价河流水 质的方法 , 同时应 用实例采 用
DO 81017 71870 71675 91847 81113 81400 71953 61687 71270 51900
挥发酚 0 1 002 9 0 1 004 0 0 1 008 1 0 1 031 7 0 1 016 0 0 1 002 3 0 1 004 7 0 1 003 0 0 1 002 7 0 1 008 0
Q的选取既要保证上式的作用, 又要具有较高的 分辨率 , 经过反复计算和大量的数据验证 , 当水质类 别为 I 类时 Q 取 1, II 类时 Q 取 0147, III 类时 Q 取 0145, IV 类时 Q取 01 41, V 类时 Q 取 0118, 劣 V 类时 Q取 01 17。当水质类别为劣 V 类时 , 可能出现指数过 大, Q取 01 17 仍不能使小 数部分 < 1, 则规定小数部 分为 01 999。 W i ) ) ) 第 i 顶污染指标的权重, 计算方法如下: Wi = 式中 S i1 S i5 ( 5)
分类 I类 II 类 III 类 IV 类 V类 CODMn BOD 5 DO 挥发酚 氰化物 石油类 砷 [ 2 4 6 8 10 [ 3 3 4 6 10 \ [ 0 1 002 0 1 005 0 1 010 0 1 100 [ 0 1 005 0 1 05 0 12 0 1 20 0 1 20 [ 0105 0105 0105 015 1100 [ 71 5 0 1 002 6 5 3 2
i= 1 m
E
m
Ci Si
( 1)
E
Wi
E
Ci < 1 Wi S i
( 4)
I j ) ) ) 表示 j 断面 m 项污染参数的综合指数 值; C i ) ) ) 表示 j 断面第 i 项污染参数的监测统 计浓度值; S i ) ) ) 第 i 项污染参数的评价标准值; m ) ) ) 为选取污染参数的项数。
212
加权平均法 各种污染物对河流水质的影响程度是不同的 , 加
权平均法考虑了不同污染参数所占的权重比例。计 算式如下 : Ij = 式中
i= 1 [ 4] m
S i 1 ) ) ) 表示第 i 种污染指标 I 类水质标准值 ; S i 5 ) ) ) 表示 第 i 种 污 染 指 标 V 类 水 质 标 准值。 很明显 , 这种方法计算的综合指数由整数和小数
[ 241433 [ 571567 > 57 1 567 [ 21 715 [ 61396 > 61396 < 5 <6 > 6
在计算中由于 DO 与其它水质参数的性质不同 , 需采用不同的分指数计算式 : I j DO | DOf - DOj | = DOf - DOs DOj DOs 当 DOf \ DO s 时, 当 DOf < DOs 时