地下水环境质量现状评价(1)

Fmean
1 Fi n
F>7.2 极差水
2、算术平均型综合污染指数
1 n ci Pi n i 1 c0i
Pi-水质指数； Ci-第i种污染物的实测浓度； C0i-第i种污染物的环境质量标准； n-参与评价的污染物个数。 分级：Pi<0.2 清洁，多数项目未检出； 0.2-0.4 尚清洁； 0.4-0.7 轻污染； 0.7-1.0 中污染； 1.0-2.0 重污染； >2.0严重污染。
Ⅲ类以饮用水标准值为依据，主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水； Ⅳ类以人饮用水的风险剂量为依据，除适用于农业和部分工业用水外，适当
处理后可作生活饮用水；
Ⅴ类 不宜饮用，其它用水可根据使用目的选用。
三、地下水质量评价方法 单点评价：目的是评价一个采样点的地下水质量，根据是采 样点的各个评价指标；
式中：sup(xi)、inf(xi)表示评价因素xi的上、下界，其值 可依据评价标准确定。
对于越小越优型评价因素其隶属子函数表达式为：
1 xi inf(xi ) sup( xi ) xi u ( xi ) inf(xi ) xi sup( xi ) sup( xi ) inf(xi ) 0 xi sup( xi )
Ca 2 2HCO3 CaCO3 H 2O CO2
Mg 2 2HCO3 MgCO3 H 2O CO2
MgCO3再分解，沉淀出镁的氢氧化物：
MgCO3 2H2O Mg (OH )2 H2O CO2
与此同时，还可以沉淀出CaSiO3 及MgSiO3，有时还沉淀出 CaSO4等。所有这些产物沉淀在锅炉壁上，便形成了锅垢。
3、几何平均型综合污染指数
ci pi c0 i
p ( pi ) max pi
—— 各项污染指数中污染指数Pi的最大值； —— 各项污染指数的平均值；
＜0.6 I类水 0.6～0.9 Ⅱ类水 0.9～1.2 Ⅲ类水 1.2～2..4 Ⅳ类水 2.4～4.0 Ⅴ类水 ＞4.0 劣V类水
4、模糊综合评判法
（1）成垢作用
当水被煮沸时，水中所含的一些离子、化合物可以相互作用而 生成沉淀，并依附于锅炉壁上，形成锅垢，这种作用称为成垢作 用。 锅垢的成分通常有CaO、CaCO3、CaSO4、CaSiO3、Mg(OH)2、 MgSiO3、Al2O3、Fe2O3及悬浊物质的沉渣等。这些物质是由于溶 解于水中的钙、镁盐类及胶体SiO2、Al2O3、Fe2O3和悬浊物沉淀 而产生的。例如：
均值型污染指数将污染物的超标倍数算术相加作为水 质评价指标，它掩盖了造成水体污染的主要因素，忽视了 个别浓度较小、危害较大的污染因素的作用。实际上对于
水体环境等级划分涉及因素较多，具有很强的模糊性和中
介过渡性，因而根据地下水环境质量评价中存在的这些问 题，可以采用模糊数学理论来建立地下水水质的评价。
7）城市环境地质问题调查评价规范（征求意见稿）
8）2004 Edition of the Drinking Water Standards and Health Advisories(U.S. EPA 822-R-04-005) 9）WHO—Guidelines for drinking-water quality 10）以地区的污染起始值或背景值作为评价标准。
起泡作用可用起泡系数（F）评价。起泡系数据钠、钾的含量计算：
如果括弧中结果为负数时，说明水中没有钙镁的碳酸盐和硫酸 盐，则可略去不计。 对锅垢的性质进行评价时，可采用硬垢系数（Kn），即
Kn
当Kn＜0.25时，为具有软沉淀物的水； 当Kn=0.25-0.5时，为具有中等沉淀物的水； 当Kn>0.5时，为硬沉淀物的水。
Hh Ho
（2）起泡作用
起泡作用系指水在锅炉中煮沸时，在水面上产生大量气泡的作 用。 产生这种现象的原因是水中易溶解的钠盐、钾盐以及油脂和悬 浊物受炉水的碱度作用，发生皂化的结果。 钠盐中促使水起泡的物质为苛性钠和磷酸钠。 苛性钠除了可使脂肪和油质皂化外，还能促使水中的悬浊物变 为胶体悬浊物。 磷酸根与水中的钙、镁离子作用，能在炉水中形成高度分散的 悬浊物。水中的胶体状悬浊物，增强了气泡薄膜的稳固性，因而 加剧了起泡作用。
i 1
且0≤ai≤1 对于地下水的评价，权重向量A可经验拟定，依据样本中各 指标实测浓度的大小或参照单因素评价矩阵中各指标对样本理 想状态的隶属度的影响来确定。某些指标的实测浓度超期大， 对水体污染越严重，反映在单因素评价矩阵中，它对于理想状 态的隶属度值就越小，这些指标则应赋于较大权值。此外，权 重向量还可来用AHP法中的比例标度法来确定，构造特征指标权 重判断矩阵，进行层次排序，确定模糊权向量。
（二）一般统计法
（三）综合指数
1、内梅罗综合评价指数 （1）单项水质评分 分级 I II III IV V 地下水水质标准 评分 0 1 3 6 10 （2）综合指数计算
2 2 Fmean Fmax F 2
分级标准：
F<0.80 优良水； 0.8-2.5 良好水； 2.5-4.25 较好水； 4.25-7.2 较差水；
(5）综合评判 水质污染程度的评判通过已建立的权重向量A与单因素评价矩阵R 的合成来完成， 即B＝A· R＝(b1,b2……bm) 评价结果B备择集Y上的模糊子集，bj为第j个水体样本在n个污 染因素综合作用下对于理想状态的隶属度。参照已建立的备择集Y 即可对m个水体样本的污染程度作出评判，并确定出相应的水质级 别。 上式的合成运算有四种模型，即主因素决定型M(∨, ∧)，主因素 突出型M（•,∨）、M（∧, ），加权和型M(•, ）。
根据地下水水质评价及水质类别划分问题的性质，设最终可能 得出的评价结果为yi(i=1,2….k)，它的集合构成评价备择集Y： Y＝(y1,y2……yk) “GB14848－93”将地下水分为I－IV类，我们可视其依次对应着 理想状态、良好状态、一般状态、较差状态、恶劣状态五个等级 ，及yi表示第j级水体对于理想状态水体的隶属程度，则备择集可 写为 Y＝{yi| 0≤yi≤1} (i=1,2,……5) 评判目标是在综合考虑所有污染因素Xi对水体作用的条件下， 以备择集Y中寻求合理的结果，以确定水体污染现状和水质等级 类别。
R ~
r11 r12 ...... r1m r 21 r 22 ...... r 2 m ... ... ... ... rn1 rn 2 ...... rnm
(4)权重向量的确定 设ai（i=1,2,……n）为评价因素集中第i项因素xi在评判中 占的比重，则n项因素权重的集合构成权重特别是A： A＝(a1,a2,…….an) n 它满足归一性原则，即 ai 1
(1)评判因素集和备选集的确定：
设影响地下水水质的因素为xi(i=1,2…..n)，它们的集合构成评判因素X， 表示为X＝（x1,x2…….） 对于地下水xi表示以下因素：色(度)、嗅和味、浑浊度(度)、肉眼可见 物、pH、总硬度(以CaCO3,计)、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、铁 (Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、钴(Co)、挥发性酚类(以苯酚 计)、阴离子合成洗涤剂、高锰酸盐指数、硝酸盐(以N计)、亚硝酸盐 (以N计)、氨氮(NH4)、氟化物、碘化物、氰化物、汞(Hg)、砷(As)、硒 (Se)、镉(Cd)、铬(六价)(Cr6+)、铅(Pb)、铍(Be)、钡(Ba)、镍(Ni)、滴滴 滴(μg/L)、六六六(μg/L)、总大肠菌群(个/L)、细菌总数(个/L)、总σ放 射性(Bq/L)、总β放射性(Bq/L)，可以根据地下水质量标准（GB14848 －93）和地下水评价的目的要求对因素进行适当的增减。
可根据水质分析资料用下式计算锅垢的总重量：
H 0 S C 36rFe2 17rAl 3 20rMg 2 59rCa 2 式中：H0—锅垢的总重量（g/m3）； S—悬浮物的重量（mg/L）； C—胶体物（SiO2+Al2O3+Fe2O3+……）重量（mg/L）； rFe2+，rAl3+……—各种离子的含量（mol/L×离子价数）。 式中的系数是按所生成的沉淀物重量计算出来的 按锅垢总量对成垢作用进行评价时，可将水分为四个等级： （1）H0<125时，为锅垢很少的水； （2）H0=125-250时，为锅垢较少的水； （3）H0=250-500时，为锅垢较多的水； （4）H0>500时，为锅垢很多的水。
(2）单因素隶属子函数的建立 地下水污染是多元污染问题，各因素对水体的污染程度采用单 因素污染物作用下水体对理想状态的隶属度表示。L.A.Zadch提出 的最大、最小隶属子函数模型可用以定量描述单一污染物作用下 水体对于理想状态的隶属度。 对于越大越优型评价指标其隶属子函数表达式为：
1 xi sup( xi ) xi inf(xi ) u ( xi ) inf(xi ) xi sup( xi ) sup( xi ) inf(xi ) 0 xi inf(xi )
综合评价：目的是评价研究区域的地下水质量，根据区域内
合理布置的采样点评价结果。
（一）单项污染指数：
Ci Ii Si
Ci-实测值；Si-污染起始值或对照标准值。 Ii<1，代表背景水平未受污染； Ii >1时受到污染，P值愈大，污染愈严重。 轻污染(l< Ii <2)，中污染(2< Ii <5)，重污染(Ii >5)。
在所有参与评价的水质指标中，大部分指标为越小越优型， 越大越优型指标只有溶解氧（DO），也有指标既非越小越优型， 也非越大越优型，例如氟化物（F）的最适宜浓度为0.7－1mg/l， 大于或小于此区间都不适宜于饮用,另外pH值也属此类指标。
(3）单因素评价矩阵的构成： 设现有m个水体样本，由隶属子函数u(xi)可求得在第I污染因素 作用下，第j 个样本水体对于更差状态的隶属度rij（ i=1,2,……,n, j=1,2,…….m），则全体rij的集合构成单因素评 价矩阵R：
地下水环境质量现状评价
1）GB5749—86 生活饮用水水质标准 2）GB/T14848—93 地下水质量标准 3）卫法监发[2001]161 号文，生活饮用水卫生规范 4）CJ/T206—2005 城市供水水质标准 5）2005 生活饮用水卫生标准（送审稿） 6）地下水污染调查评价规范（1:50000—1:250000）(征求意见稿)
对于地面水水质评价问题，加权求和评判型M( •, )能够对各因 素依权重大小均衡兼顾，运算结果分辨率较好
4、工业锅炉用水水质评价
在工业用水中，锅炉用水是比较普遍的，对水质的要求也较高。 水在蒸汽锅炉中是处在高温、高压下的条件下，水中的一些化学 物质会发生各种不良化学反应，主要有成垢作用、起泡作用和腐 蚀作用，这些化学作用能给锅炉带来一些不良影响。
锅垢中包括硬质的垢石（硬垢）及软质的垢泥（软垢）两部分。 硬垢主要是由碱土金属的碳酸盐、硫酸盐构成，附壁牢固，不易 清除，故在评价锅垢时，还要计算硬垢的数量，评价锅垢的性质。 硬垢量常用下式计算：
式中： H h —硬垢总量（g/m3） SiO2 —二氧化硅重量(mg/L)
Hh SiO2 20rMg 2 68(rCl rSO42 rNa rK )
二、地下水质量分类
主要参考 GB/T14848-93《地下水质量标准》中的地下水质量分类，从人类饮用
水安全的角度将地下水质量分为五类，具体就是用 4 个限值（目标限值、限值 1、 限值2 和限值 3）分成 5 类。 Ⅰ类 适用于各种用途；
Ⅱ类 主要反映地下水化学组分的背景含量，适用于各种用途；