长乐市地表水监测结果调查及污染特征分析

长乐市环境保护监测站 林民政

0 引言

长乐市位于福建省东部沿海、闽江口南岸，境内河网密布，水系发达。长乐市内河属于潮汐河港，直接受闽江水位影响。洞江是贯穿长乐市区的主要河流，始于营前闸，从洋屿闸流入闽江。洞江通过莲柄港水利枢纽工程，把南洋水网和北洋水网相连接，河网水从五门闸注入闽江。为了加强长乐市地表水环境保护，减少和防治污染，根据地表水水域主要使用功能和保护目标，长乐市地表水环境功能区划为长乐市饮用水源二级保护地上洞江水域，长乐市工业用水和农业用水下洞江水域，长乐市一般景观用水北洋水网。上洞江：营前闸至塘屿桥，监测断面设在营前闸，划为地表水环境质量标准Ⅲ类功能区；下洞江：友谊桥至洋屿闸，监测断面设在洋屿闸，划为地表水环境质量标准Ⅳ类功能区；五门闸：渡桥至五门闸，监测断面设在五门闸，划为地表水环境质量标准Ⅴ类功能区。本文通过对长乐市近五年3个代表性地表水监测断面数据进行调查研究，分析各断面主要污染因子的变化趋势和功能区达标情况，并结合区域污染排放和污染减排措施调查结果，研究分析了地表水水质变化的主要因素，以及相对应区域的主要污染因子和污染类型，并提出地表水污染防治的针对性建议；为区域污染源管理，地表水功能区达标和水资源安全利用提供了科学依据。

1 监测断面污染因子分析与综合评价

1.1 地表水污染因子调查

通过对长乐市 2011—2015年地表水各监测断面的监测结果进行统计筛选分析，地表水中主要污染因子为总磷、氨氮和高锰酸盐指数，本文以这三个污染因子为研究对象。

表1 长乐市2011—2015年地表水主要污染因子监测数值 （单位：mg/L）

续表1

水环境质量评价标准根据水环境功能区类别，执行《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）中项目标准限值，如表2所示。

表2 地表水环境质量标准限值 （单位：mg/L）

为分析长乐市地表水水质污染的变化规律，通过对2011—2015年连续5年的全市地表水水质监测数据的调查统计，以Topsis法分析水质状况变化趋势、内梅罗综合污染指数法分析水质质量状况和重要污染因子变化趋势，能够客观反映长乐市地表水的水质状况及变化趋势。

1.2 Topsis方法综合分析评价

Topsis法由C.L.Hwang和K.Yoon于1981年首次提出，即逼近理想解的排序法，是近年来常用于环境状况的一种综合评价方法。它是基于归一化后的原始数据矩阵，找出有限方案中的最优方案和最劣方案（分别用最优向量和最劣向量表示），通过分别计算各评价对象与最优方案和最劣方案的距离，获得评价对象与最优方案的相对接近程度，以此作为评价优劣的依据。

具体模型简述如下：

设有n个评价对象、m个评价指标，原始数据可写为矩阵 X=(Xij)n´m

ƒ归一化矩阵 Z= ( Zij)n´m，生成最优、最劣向量，分别记为Z+，Z-

„第i个评价对象与最优、最劣方案的距离分别为：

第i个评价对象与最优方案的距离iC为：

为了有效进行各监测断面水质计算分析，根据Topsis法计算模型，以2011—2015年长乐市各个监测断面的5年监测数据为 5个监测样本点，各监测样本点有 3项指标组成（n=5,m=3），与地表水环境质量标准限值，一起构成初始矩阵X。

1.2.1 营前闸水质分析

计算出最优、最劣向量：

各评价对象与最优方案的距离iC为表 3。从中可见，营前闸2011—2015年间水质均满足IV 类水环境质量标准。

表3 营前闸各年水质与IV类水质标准的距离

以地表水环境质量Ⅲ类水标准限值作参照，得表 4，可见，营前闸2011—2015年间水质均达到III类水环境质量标准。

表4 营前闸各年水质与III类水质标准的距离

1.2.2 洋屿闸水质分析

求得最优、最劣向量为：

各评价对象与最优方案的距离iC见表 5。从中可见，洋屿闸2011—2015年间水质均满足IV 类水环境质量标准。

表5 洋屿闸各年水质与IV类水质标准的距离

以《地表水环境质量标准限值》的III评价标准作参照，得表6。由表6可见，洋屿闸2011—2015年间水质只有2015年满足Ⅲ类水环境质量标准。

表6 洋屿闸各年水质与Ⅲ类水质标准的距离

1.2.3 五门闸水质分析

算出最优、最劣向量分别为：

各评价对象与最优方案的距离iC为表 7。从中可见，五门闸2011—2015年间水质均未满足IV类水环境质量标准。

表7 五门闸各年水质与V类水质标准的距离

以《地表水环境质量标准限值》的V类水质评价标准作参照，得到表8。结果表明，五门闸2011—2015年间水质只有2015年满足V类水质标准。

表8 五门闸各年水质与V类水质标准的距离

1.3 内梅罗污染指数分析评价

内梅罗指数是当前国内外最常用的评价环境污染综合指数之一，该指数强调了污染因子最大值的贡献，同时还兼顾其他污染因子的影响。由于三个监测断面的监测数据大部分在Ⅲ类水和Ⅳ类水间，本文以III类水的国家标准为参照，分别计算各个监测点的内梅罗指数iN:

其中：ci表示污染物浓度，L表示标准浓度（本文取III类水国家标准），max表示浓度最大值，ave表示平均值。

1.3.1 营前闸内梅罗指数

从图1可以看出，营前闸监测断面水质的内梅罗指数都未超过1，都达到了三类水质的标准，与Topsis分析的结果类似，内梅罗指数整体呈现震荡稍微下行的趋势，水质随时间逐渐变优。

图1 营前闸内梅罗指数走势图

1.3.2 洋屿闸内梅罗指数

从图2可以看出，洋屿闸监测断面水质的内梅罗指数都超过了1，大部分时间在2附近波动，水质处于Ⅲ类水与IV类水标准之间，该监测断面近5年的水质状况比营前闸监测断面要差，与Topsis分析的结果类似，内梅罗指数整体呈现震荡稍微下行的趋势，水环境质量随时间逐渐变好。

图2 洋屿闸内梅罗指数走势图

1.3.3 五门闸内梅罗指数

从图3可以看出，五门闸监测点水质内梅罗指数大部分时间在2以上，水质处于IV类与V类水质标准之间，该监测断面近5年的水质状况比营前闸监测断面要差很多，比洋屿闸略差，与Topsis分析的结果类似，内梅罗指数整体呈现震荡下行趋势，水环境质量逐年转好。

图3 五门闸内梅罗指数走势图

1.3.4 监测点位拟合内梅罗指数及提标预测

本文以三个监测断面的内梅罗指数为指标算出长乐区域综合内梅罗指数，并进行线性拟合。

图4 内梅罗综合指数散点及拟合图

对内梅罗总指数采用线性拟合，得：

其中Ni为内梅罗总指数，T为时间（每两个月为一截断面）；计算得知，以2015年11月的内罗指数指数为基准，预测大约还要3～4年，内梅罗指数才可以下降到1以内，长乐地表水水质可以整体达到Ⅲ类水标准。

2 区域污染调查

为了解各个监测断面汇水区的污染排放情况，以便于结合断面水质指标指数分析结果，分析区域污染类型，有针对性地进行污染防治，本文对各个断面汇水区及周边污染源进行了摸底调查。营前闸至塘屿桥为上洞江水域，分布于航城、营前、首占和玉田4个乡镇，源于大尖山的大溪于老鼠洋注入营前港，是长乐市重要的地表水水源补给区。沿岸人口密度小，工业企业少，主要污染源为生活污水，其水体纳污容量大，自净能力强，水质相对较好。友谊桥至洋屿闸为下洞江水域，该河段流经长乐市城区，沿岸人口稠密，经济发达，主要污染源为城区的生活污水，对水体有一定的影响，水质比营前闸相对差些。渡桥至五门闸为北洋水网，分布于金峰、潭头、文岭、湖南、漳港等乡镇，沿岸工业发达，印染企业众多，人口密集，大量的工业污水、生活污水和农田用水排入河道，对水体造成较重污染，主要污染源为工业污水。

为改善区域地表水环境质量，2011年以来长乐市在污染物减排方面做了大量工作，一是实施了重点排放工业废水全行业深度治理，重点开展造纸、印染等行业废水深度治理，提高水回用率指标和稳定达标排放要求，二是全面深化畜禽养殖污染治理，限期拆除位于禁养区的畜禽养殖场，禁养区外规模化畜禽养殖场进行全过程治理，开展屠宰行业整合治理，完成屠宰场整合关闭与深度治理工作，三是加快推进污水处理厂及配套管网建设，开展内河截污工程、旧城区污水管网改造，完善现有市政污水管网，不断提高污水管网覆盖率和污水处理率。经过近五年的减排、截污工程，有效改善了区域地表水环境质量。

3 结论

通过对 2011—2015年长乐市三个监测断面的监测数据的调查分析，采用Topsis和内梅罗总指数综合评价分析，从时间变化、空间分布、污染较轻和污染较重断面变化情况对全市地表水水质污染的变化规律进行研究。结果表明：①长乐市地表水主要污染因子为总磷、氨氮和高锰酸盐指数。②从年际变化看，全市地表水综合污染指数呈逐年下降趋势；从地理分布看，营前闸断面污染较轻，洋屿闸断面次之，五门闸断面污染较重。③经过污染调查研究和地表水综合污染指数分析，发现长乐市地表水水质逐年好转，验证了近年来采取有效措施进行污染综合治理对改善水体环境质量起到重要作用。

根据本文分析研究结果，建议在现有环保设施基础上，针对上洞江和下洞江水域主要污染源为生活污水，要进一步加强生活污水收集处置，北洋水网主要污染源为工业污水，应加大区域内工业污水的治理力度。

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