内梅罗污染指数法综合评价堆龙曲水质现状研究

祝宾红

（西藏自治区水文水资源勘测局，西藏　拉萨　850000）

堆龙曲两岸共有108座水磨，是拉萨市场上糌粑生产的主要基地，近年来，堆龙曲沿岸青稞的种植面积达到了17万亩，其中11万亩是黑青稞，村民在充分利用堆龙曲资源的同时建立防洪堤坝，1971年，堆龙曲沿岸修建西郊电站，电站不仅解决了沿岸村民的电力需求，还成为了堆龙曲沿线可抗50年一遇大洪水的防洪堤坝工程。另外，堆龙曲谷处于城乡接合处，堆龙曲给沿岸大大小小的村庄带来了生机的同时，给堆龙区的经济带来了极大的发展。因此，分析和掌握堆龙曲河水的水质现状及其变化情况，对于保护堆龙曲的自然生态环境，保证堆龙区的经济发展和科学合理的用水具有举足轻重的作用。

1　评价标准和评价方法

1.1　评价断面的确定

根据研究方向，选择2016年堆龙曲1号、2号、3号、4号共4处干流断面作为该研究的监测断面，其中4号断面由于监测频次与其它监测断面不一致，在该计算中选择与其他监测断面一致的监测月份数据进行计算。水样采集方法严格按照《水质采样技术规程》（SL187-1996）［6］执行。

1.2　水质标准的确定

参考《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）［1］依据地表水水域环境功能和保护目标，对堆龙曲周边环境进行实地考察，综合评定得出属Ⅲ类以上监测断面为50.0%，属Ⅴ类的监测断面占25.0%，属劣Ⅴ类的监测断面占25.0%。由于整个堆龙曲属Ⅲ类的监测断面占的比例达到50.0%，故将堆龙曲总河流断面水质视为Ⅲ类，达到Ⅲ类或以上的水质标准视为达标，没有达到Ⅲ类的水质标准视为不达标，因此执行Ⅲ类水质标准。

1.3　评价方法

评价时选用的参数越多，越能反映环境的综合质量，但计算的工作量也随之增加。因此，选择参数的多少，除了视评价目的和监测条件外，要考虑评价对象的污染性质、污染类型和环境条件等因素［3］，此外，还要考虑选择参数的针对性和监测资料的代表性。因此，结合堆龙曲水质特点和环境监测工作情况选取溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、砷化物、氟化物、铅、总磷等11项指标作为评价指标。首先采用单因子评价法分别对4处河水的各项污染因子进行单项污染指数计算，再结合内梅罗污染指数法对河水进行综合评价。其中，污染因子量未检出时，按相应检出限的一半进行计算。

1.3.1单因子评价法。污染指数计算表达式：

式中：Ci为第i种参数的单项相对污染指数； Cip为在某监测点的实际检测值；Ci为第i种污染物的标准值（其中，DO根据金士博修正式进行修正式［7］计算Ci值）。

溶解氧修正式为：

式中：Ci为第i种参数的DO相对污染指数；Cim为饱和溶解氧数值。

饱和溶解氧，采用亨利定律［2］进行计算：

式中：Cim为饱和溶解氧数值；P为当地实测大气压kPa；P0为标准大气压101.325kPa；T为检测点水温℃。

污染等级划分按照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）［7］表1中的基本项目标准限值确定各项目实测结果的水质类别，以超标倍数最大的项目所处水质类别代表该断面（测次）的水质类别。见表1。

1.3.2内梅罗污染指数法的数学表达式。内梅罗指数是一种兼顾极值或突出最大值的计权型多因子环境质量指数［4］，避免了主观因素的影响，是水环境综合污染评价中应用较多的一种环境质量指数。内梅罗指数的基本计算式为:

式中：Pip为某监测点的河水环境综合污染指数；Cipmax为某监测点的最大单项污染指数；Cipave为某监测点的各单项污染指数的平均值。

1.3.3污染等级的划分。参与评价的4处断面按《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）［2］的Ⅲ类标准执行，所以以Ⅲ类水质标准为基础划分污染等级。当某监测点P所计算出的环境综合污染指数Pip，得出的环境综合污染指数＜0.739时，说明水质较清洁，未受到污染；当0.739≤环境综合污染指数＜1时，表明水质有可能受到轻微污染；当1≤环境综合污染指数＜7.280时，表明水质受到了中度污染；当环境综合污染指数≥7.280时，表明水质已经受到严重污染。见表2。

表2　内梅罗指数污染等级与水质类别对应

2　两种方法的评价结果及分析

2.1　单因子评价法的结果与分析

对2016年堆龙曲1号、2号、3号、4号共4处干流断面水质监测数据进行分析，计算出各项污染因子的实测值的年均值，对照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类标准，计算出该项污染因子的相对污染指数，结果见表3。其中，由于溶解氧计算较为特殊，需先计算饱和溶解氧值，再计算其相对污染指数。

表3　堆龙曲4处断面各污染因子的相对污染指数

由表3可知，在2016年内，堆龙曲4处断面的溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数、六价铬、铜、铅、锌、镉、总磷均没有超标；2号断面氟化物、砷化物均超标；相对污染指数最大的是2号断面；3号断面仅为氟化物超标，但砷化物接近污染限值。由此可以看出，氟化物和砷化物是最严重的污染因子，同时可以看出，2号断面的污染最为严重。

2.2　内梅罗污染指数法的结果与分析

首先计算出各污染因子的单项污染指数，再利用内梅罗污染指数法的公式分别计算每个监测断面的月环境综合污染指数，然后对照相应的污染等级，对各断面的污染情况判断。由表4可知，2号断面有4次都超标，梅罗综合污染指数最高，说明该断面受到了污染，3号断面3次超标，也受到了一定程度污染，4号断面2次超标，1号水质断面水质表现良好。结果见表4。

表4　各断面月环境综合污染指数

4处断面的内梅罗综合污染指数在检测的6个月份中有明显的变化趋势。各断面每月综合污染指数变化见图1、图2、图3。

图1　各断面Pip的变化

由图1可知，4处断面的Pip值1号断面最低，最高的是2号断面，在3号断面处略有下降，持续到4号断面逐渐下降。

图2　各断面不同时期的监测结果

由图2可知，汛期内梅罗综合污染指数低于非汛期内梅罗综合污染指数。可见，汛期天然降水或冰川融水进入河道进行了水体稀释，内梅罗综合污染指数有所下降；非汛期污染指数较大，汛期污染指数明显下降，说明汛期这两项指标受到降水或冰川融水影响，污染指数呈陡然下降趋势；总磷枯水期污染指数较低，汛期污染指数明显上升，说明汛期受到了面源的影响。

图3　各污染因子的污染值变化

由图3可知，11项污染因子中氟化物、砷化物污染指数最高，污染最为严重，除这两项指标外，总磷Pip值高于其他指标，说明易受到污染和影响。

2.3　单因子评价法与内梅罗污染指数法评价结果对比

在日常工作中水质评价时，由于计算简单，常采用单因子评价法对水质进行评价，为了对常用的单因子评价法与内梅罗污染指数法结果进行区分，按照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）采用单因子评价法进行评价，并与内梅罗指数法的评价结果进行比较。结果见表4。

表4单因子评价法与内梅罗污染指数法评价结果对照

从评价结果来看，单因子评价法对水质的要求严于内梅罗污染指数评价法，内梅罗污染指数评价结果有50%优于单因子评价法结果，50%的评价结果与单因子评价法结果一致。单因子指数法以最为严重的污染因子进行评价，对影响水环境质量的各项指标全部实行“一票否决”，对水环境质量水平的评价不够科学和客观，内梅罗指数避免了主观因素的影响，综合来看，内梅罗法指数法更能直观反映污染物变化状况。

3　结论

采用内梅罗污染指数法评价对堆龙曲4处断面水质进行评价，克服了单因子评价法对综合水质的评价结论过于悲观，不能充分反映堆龙曲水环境质量整体状况的特点；能够更好地反映多项污染物对水质综合污染的影响程度，判断综合水质相对于水环境功能区的达标程度，同时也有利于对同一水体在时间、空间上的基本污染状况和变化进行比较。

采用内梅罗污染指数法对堆龙曲4处河水监测断面的溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、砷化物、氟化物、铅、总磷等11项指标进行评价，得出氟化物、砷化物是堆龙曲水质的严重污染指标，其中氟化物是最严重的污染指标，砷化物其次。堆龙曲4处断面水质，1号源头断面水质清洁，至2号断面开始变化趋势明显，污染指数达到巅峰，呈现出一种突变状态，到3号断面处依然受到中度污染，呈不明显下降趋势，直至4号断面处明显下降。因此，相关部门应继续加强监管力度，使堆龙曲的水质向好的趋势发展。

参考资料

［1］中国环境科学院.地表水环境质量标准［S］.GB3838-2002.

［2］张朝能.水体中饱和溶解氧的求算方法探讨［J］.环境科学研究，1999，12（2）：54-55.

［3］丁菁.内梅罗污染指数法在排污口邻近海域水环境质量评价中的应用［J］.福建水产，2006（1）：1-4.

［4］尹海龙，徐祖信.河流综合水质评价方法比较研究［J］.长江流域资源与环境，2008，17（5）：729-733.

［5］西藏自治区地方志编纂委员会.堆龙德庆县志［M］.北京：中国藏学出版社，2010.

［6］中华人民共和国行业标准.水质采样技术规程［S］.SL187-96.

［7］金士博，张孟威.内梅罗污染指数公式与漓江水质评价［J］.环境科学，1980（2）：3-9.