利用改进的内梅罗指数法模型评价苏州市内外城河水质*

蔡晔，林怡雯，李月娥，林休休

（1.苏州市环境监测中心站，江苏苏州 215004； 2.苏州市职业大学，江苏苏州 215104）

利用改进的内梅罗指数法模型评价苏州市内外城河水质*

蔡晔1，林怡雯1，李月娥1，林休休2

（1.苏州市环境监测中心站，江苏苏州 215004； 2.苏州市职业大学，江苏苏州 215104）

采用改进的内梅罗指数法评价苏州市内外城河的水质污染状况。计算水质的分级标准临界值，以此作为评价水质污染状况的依据。研究结果表明，苏州市内外城河6个采样点的水质污染状况不同，各个点位的水质随时间变化显著（5月、9月、11月较好）。通过Pearson相关性分析可知，影响水质的主要因素是营养元素（氨氮、总氮和总磷）及重金属（6价铬）。对比改进前后的两种评价方法，改进的内梅罗指数法对水质污染状况的评价更为科学客观。

改进的内梅罗指数法；水质评价；苏州市河水

近几十年来，随着城市化、社会化的发展，大量污染物排入河流，水质恶化已经成为制约经济发展的重要因素［1-3］。苏州市的河道在城市经济生活中占重要地位，外城河是护城河，是城市对外的通航河道；内城河道伸入城市生活区，是城市给排水的重要组成部分。内外城河的水质评价是苏州市水资源评价的重要组成部分，分析内外城河的水质状况及水质类别可为苏州市内外城河的利用、规划和管理提供科学依据。

笔者采用改进的内梅罗指数法［4-5］对苏州市内外城河的水质污染状况进行综合评价，并对引起水质污染的主要作用因子及影响因素进行探讨。

1 研究区域自然概况

1.1 地理位置

苏州市是我国著名的历史文化名城和重要的风景旅游城市，长江三角洲重要的中心城市之一。苏州市位于江苏省的东南角、长江三角洲的中部，东侧与上海接壤，西侧与无锡相邻，濒临太湖，南接浙江，北隔长江与南通相望。

1.2 水文地质条件

苏州市境内属长江流域的太湖区。市内河网纵横交叉，湖荡密布，是天然的水网地区。境内大小河道有2万多条。通长江的河道主要有望虞河、娄江、吴淞江、太浦河等11条。市内骨干河道有京杭运河、元和塘、横泾塘和盐铁塘等。河流的水量和水位主要受太湖、长江及京杭运河的影响，并与降水、农时用水相关。市区河流落差小、补给水量小，流速缓慢，环城河及内城河水经常处于滞流状态。

1.3 采样点位及频率

取样点位分布见图1。

图1 取样点位分布

2 改进的内梅罗指数法评价模型

2.1 水质评价标准

水质评价标准采用GB3838-2002《 地表水环境质量标准》。按照江苏省环保厅苏环监［2008］8号文省控断面规定，采样点位的水质类别为Ⅳ类水。考虑苏州市内外城河的水质特点和对社会环境的影响，为合理地评价内外城河的水质优劣和污染程度，结合本市水质状况，有针对性地选用汞、镉、氰化物、总磷、氟化物、硒、铅、氨氮、砷、六价铬、总氮、阴离子表面活性剂、挥发酚、铜共14项作为评价指标［6］。相关项目的取样与检测按照文献［7］进行。

2.2 内梅罗指数法

内梅罗指数法在计算式中含有评价参数中的最大分指数项，可以突出浓度最大的水质指标对水环境质量的影响和作用。式(1)为典型的内梅罗指数计算公式［8］：

式中：Pj——按第j种标准计算得出的内梅罗指数值；

Fj,max——在j种标准下，ci／Yij的最大值，Fj,max=max{ci／Yij}；

i——选取评价指标的数目，i=1，2，……，n；

j——选取的指标所对应的水质类别数，j=1，2，……，m；

ci——第i种污染因子的实测浓度；

Yij——第i种污染因子在j种标准下的标准值。

2.3 改进的内梅罗指数法

近年来，为克服传统的内梅罗指数过于突出最大污染因子对水质影响和未考虑权重因素的特点，有学者采用F ’j,max算式代替Fj,max，改进的内梅罗指数法的计算公式如式(2)［8］：

FW——权重值Wj最大的污染因子的ci与Yij比值。

其它符号与2.2相同。

2.3.1 污染因子权重Wj的计算

引入污染指数的加权平均值，代替内梅罗公式中的污染指数算数平均值。权重Wj的计算过程如下：将各种参评的评价指标的排放标准Si由小到大顺序排列S1，S2，……，Sn，将其最大值Smax与Si比较，令Ri表示第i种评价指标的相关比值，得到：

式中：Wi——第i种评价指标的权重值；

Ri＝Smax／Si。

改进的内梅罗指数法将权重值最大的评价指标值纳入内梅罗指数的计算，考虑了各评价指标之间的差异性和相对重要性，弥补了原始的内梅罗指数法的不足［9］。以Ⅳ类水为计算标准，水质评价的污染因子各自所占权重值的情况如表1所示。由表1可知，汞的含量对水质影响最大，Wi权重为0.707。

表1 水质评价因子权重值Wi

2.3.2 污染等级的划分

以Ⅳ类水为计算标准，采用改进的内梅罗指数方法计算水环境质量标准中与待评价水体相同的污染因子，根据计算得到的污染指数与各类水的水质类型来确定待评价水体的污染等级。

例如，Ⅰ类水中待评价污染因子的改进内梅罗指数计算方法如下：将Ⅰ类水待评价污染因子的临界数值比上Ⅳ类水各项的临界数值，结果如表2所示。

表2 参评指标项的Ⅰ类水临界数值比上Ⅳ类的临界数值

表3 改进的内梅罗指数Pj’与水质划分

3 评价结果与分析

3.1 评价结果

待评价的14项污染因子的检测结果中，检测限以下的数据在计算内梅罗指数时按0 mg／L计。按照评价方法计算各个点位改进的内梅罗指数的数值，结果见表4。

表4 苏州内外城河水质评价内梅罗指数结果比对

由表4可知，内梅罗指数法改进后所得结果更为准确。由内梅罗指数值可知，苏州市内外城河的水质处于中度污染状态。而由改进的内梅罗指数法数值可知，不同采样点的水质不同，一年6个月的采样中，采样点位1，2，3，4，5，6能够满足Ⅳ类水要求的概率分别为50%，50%，83.3%，17.7%，67.7%，67.7%。此外，不同采样点的水质污染状况随时间变化显著，5月、9月、11月的水质状况较好，而1月、3月、7月较差。采用SPSS统计软件对14项污染因子与改进的内梅罗指数数值进行Pearson相关性分析，结果表明在0.01置信水平上，氰化物（P=0.451）、总磷（P=0.546）、氨氮（P=0.872），6价铬（P=0.539）和总氮（P=0.942）与改进的内梅罗指数数值呈显著相关性。

3.2 数据分析

1月属于枯水期，水位较低，对水中污染物具有一定的富集作用，使得水中污染物浓度水平偏高。3月，苏州市政府开始进行河底清淤工作，使得底泥中的内源污染物释放出来，水质也不太好。进入5月后，天气变暖，居民用水增多和降雨等原因，使得水位上升，水质变好。而2013年7月天气较热，水蒸发较为剧烈，使得河流的水位很低，污染物浓度偏高。由表4可知，6个点位超标的主要是氨氮、总氮、总磷这3项指标。Perason相关性分析也证明了城河水质好坏受氮、磷等营养物质影响较大。史永松等［10］在研究苏州市外城河水质变化趋势中发现，在1996～2006年间，苏州市外城河的主要污染物由石油类变为氨氮。而本研究表明，氨氮、总氮、总磷均为内外城河的主要污染物，是河道治理的主要对象。

4 结论

（1）对内梅罗指数的计算进行修正，对不同污染因子赋予权重，考虑了危险性最大的污染因子对水质的影响，削弱了最大值对计算的影响；

（2）采用内梅罗指数和改进的内梅罗指数法对苏州内外城河6个采样点一年的水质污染状况进行评价，结果表明内梅罗指数法对水质污染状况的评价缺乏足够细微的辨识度；

（3）改进的内梅罗指数数值结果显示不同采样点的水质污染状况不同，各采样点的水质污染状况随时间变化显著，其中5月、9月、11月的水质状况较好，而1月、3月、7月较差；将14项污染物因子与改进的内梅罗指数数值做Pearson相关性分析，结果显示苏州市内外城河的水质污染状况受营养元素（氨氮、总氮、总磷）的影响最大，重金属（6价铬）对水质也有一定的影响；改进的内梅罗指数法更加合理，能够客观地反映苏州市内外城河水质污染状况。

［1］王沛芳，王超，孙敏，等.苏州市外城河水生态环境状况及对策［J］.水资源保护，2003(3): 47-49.

［2］郑璐，钱钧.城市护城河水环境整治的思考——以南京秦淮河为例［J］.水利科技与经济，2012，18(11): 14-16.

［3］王桂智，唐德善.我国城市护城河发展诌议——以南京秦淮河为例［J］.水利与建筑工程学报，2010，8(4): 216-226.

［4］李亚松，张兆吉，费宇红，等.内梅罗指数评价法的修正及其应用［J］.水资源保护，2009，25(6): 48-50.

［5］寇文杰，林健，陈忠荣，等.内梅罗指数法在水质评价中存在的问题及修正［J］.南水北调与水利科技，2012，10(4): 39-41.

［6］李义禄，张玉虎，贾海峰，等.苏州古城区水体污染时空分异特征及污染源解析［J］.环境科学学报，2014，34(4): 1 032-1 044.

［7］水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法［M］.北京：中国环境科学出版社，2002.

［8］徐祖信，尹海龙.城市水环境管理中的综合水质分析与评价［M］.北京：中国水利水电出版社，2012.

［9］关云鹏.利用内梅罗指数法模型评价地下水水质的探讨［J］.山西水利科技，2012(1): 81-84.

［10］史永松，刘德启.苏州市外城河水质变化趋势及对策研究［J］.环境科学与管理，2008，33(6): 47-52.

Evaluation of Water Quality of City River in Suzhou by Improved Nemerow Index Method

Cai Ye1, Lin Yiwen1, Li Yuee1, Lin Xiuxiu2
（1. Suzhou Environmental Monitor Centre, Suzhou 215004, China; 2. Suzhou Vocational University, Suzhou 215104, China）

The water pollution situation of city river in Suzhou was evaluated by improved Nemero index method. Based on calculating the criteria for the classification of water quality, the data were used to evaluate water pollution. The results showed that the water quality was different between six points of city river in Suzhou. Each point of the water quality varied significantly with time (May, September and November were better). By Pearson correlation analysis results, the main factors affecting the water quality were the nutrients (ammonia, total nitrogen and total phosphorus) and heavy metals (hexavalent chromium). Comparison of the two evaluation methods of water pollution, improved Nemerow index method was more scientific and objective.

improved Nemero index method; water quality evaluation; water in Suzhou rivers

O651

A

1008-6145(2015)02-0084-04

10.3969／j.issn.1008-6145.2015.02.025

*国家“十二五”水体污染控制与治理科技重大专项(2012ZX07506-003)

联系人：林休休；E-mail: endless198211@163.com

2015-01-19