海宁市饮用水水源长山河水质监测与评价

蔡 爽，陈新乐，刘 莹，倪建国，蔡少卿，郑夏萍，刘 奇

(1. 杭州师范大学生命与环境科学学院，浙江 杭州 311121; 2. 海宁市环境保护监测站，浙江 嘉兴 314400; 3. 浙江省环境工程有限公司，浙江 杭州 310012; 4. 杭州市生态环境局萧山分局，浙江 杭州 311201)

水是人类生存的基本需求，因而饮用水水源水质变化情况受到人们的广泛关注以及国家的高度重视，《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》明确要求改善水污染防治[1]，重点是饮用水安全和重点流域管理.生态环境部对集中式饮用水水源环境状况调查结果表明，全国226个环保重点城市水源合格率仅为69.92%，饮用水水源环境状况不容乐观[2].海宁市作为国务院批准的全国首批沿海对外开放县(市)之一，地处长江三角洲杭嘉湖平原，内有上塘河和运河2个水系，水位蓄水量为4 000万m3[3].由于平原河道坡降缓，受淤积影响，河道的水动力条件差、自净能力弱而导致环境容量小.因此，受区域内自身水系特点和污染物排放及上游来水的影响，海宁市域河道水质以V类和劣V类为主.

水质综合评价是水环境治理和监测的重要工作，只有合理评价水质数据，才能制定相应的总体规划，加强各级政府和有关部门对水资源的管理，为水资源的利用和保护提供科学依据[4].目前，水质化学指标是主要评价指标[5]，而水质评价方法多种多样，主要有水质单因子评价法和综合评价法.单因子评价法是取某一污染因子多次监测的极值或平均值，与该因子的标准值相比较，评判水质是否达标[6].综合评价法则是综合考虑所选项目的评价，如综合水质指数法(普拉特水质指数、内梅罗水质指数、罗斯水质指数等)、数理统计法、模糊数学法和地图叠加法等[7-9].不同评价方法所得评价结果不同，各有利弊.其中，单因子评价法简单明了，具有一定的合理性，但不能全面地反映总体情况[10]；内梅罗指数法的数学过程简洁，在评价时只计算出综合指数，然后比较相应的评分标准，可评价区域某环境要素的综合环境质量状况，便于决策者做出综合决策.

1 研究方法

1.1 采样点布设

图1 海宁市长山河采样点示意图Fig.1 The sampling sites of Changshan River

根据《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T91—2002)中的要求，监测活动应当选取合适的监测断面数量和位置，使得监测断面在总体和宏观上能够反映水系或所在区域的水环境质量状况[11].故根据长山河的流域分布情况和河流断面布点要求，监测人员在上中下游共设3个主要河流地表水监测位点，分别为联合桥、双喜桥(第三水厂)和长山河大桥(图1).

1.2 水质监测指标和评价标准

地表水环境监测指标及方法执行国家标准《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)，根据不同水体状况及管理要求进行监测.本研究对水体中溶解氧、氨氮、总磷、生化需氧量、高锰酸盐指数等指标进行监测：溶解氧测定采用电化学探头法(GB 11913—89)，快速高效；氨氮测定采用水杨酸分光光度法(GB 7481—87)，水样无色澄清，无需进行预处理；总磷测定采用钼酸铵分光光度法(GB 11893—89)；生化需氧量采用稀释与接种法(GB 7488—87)，为保证实验数据准确性，水样采集后立即进行实验；高锰酸盐指数测定以高锰酸盐为氧化剂测定水中化学需氧量(GB 11892—99).监测结果按照《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)III类水质标准进行评价.

1.3 水质评价方法

采用单因子评价法[12]分别对各断面处5项指标进行评价，再结合内梅罗污染指数评价法对各断面水质进行综合评价.

1.3.1 单因子评价法

计算公式为：

Ci=Cip/Li.

式中：Ci为第i种参数的单项相对污染指数；Cip为在p监测点的实际检测值；Li为第i种污染物的标准值.其中溶解氧有随温度升高而降低的趋势，存在较大波动性[13]，计算公式为：

1.3.2 内梅罗污染指数法

选取内梅罗污染指数法修订后的计算公式[15]，根据所选水质指标的实测浓度和标准值，分别计算内梅罗污染指数和标准指数，并与相应的等级标准指数进行比较，可得到评价等级[16].计算公式为：

式中：PIp为p监测点的河水环境综合污染指数；Cipmax为p监测点的最大单项污染值；Cipave为p监测点各单项污染值的平均值.

1.4 污染等级划分

单因子评价法即在所有参加评价的项目中，若有一项不符合某类水标准，则该水质不符合该类水标准.内梅罗指数评价法则根据PIp值进行水质类别划分：当PIp<0.739时，水质未受到污染；当0.739≤PIp<1时，水质可能受到轻微污染；当1≤PIp<7.280时，水质受到中度污染；当PIp≥7.280时，水质受到严重污染[17].

2 结果与讨论

2.1 单因子评价法

2013—2017年间，监测人员对海宁市第三水厂双喜桥、长山河大桥、联合桥3个断面进行水质监测，根据相应的标准值Li，计算污染因子的相对污染指数Ci，结果见表1.2013—2014年间，双喜桥水环境各项指标均未达标，水质情况较差，主要污染物为总磷和氨氮，相对污染指数分别高达2.045和1.744，均不符合集中式生活饮用水地表水源地标准.长山河大桥主要污染物为氨氮，相对污染指数最高达到1.824，而联合桥主要污染物为总磷，相对污染指数最高达到1.990.可见，氨氮和总磷是海宁境内运河水系统中存在的主要污染因子，主要污染来源为农业生产.2014年随着《“五水共治”三年行动实施方案》的出台和浙江省委省政府“五水共治”领导小组的成立，水环境质量全面改善，水环境监测指标普遍好转，各断面氨氮的相对污染指数均降到1.00以下，其余指标均有不同程度改观，总体水质有明显提升.随着环境治理政策的深入，2017年长山河水质情况大幅度好转，各监测指标基本达标，各断面5日生化需氧量虽有轻微超标但一直呈改善趋势，其余指标亦不断改观，其中治理效果较为显著的是氨氮指标，各断面指数分别由1.962、1.824和1.719降至0.262、0.527和0.754.在2013—2017年的5年内，各断面指标由不合格转变为基本达标，水质状况明显改善，治理效果显著.

表1 2013—2017年各断面各污染因子的相对污染指数Tab.1 The relative pollution value of each pollution factor from 2013 to 2017

2.2 内梅罗污染指数法

依据内梅罗污染指数法，笔者计算了5年间各断面每年的环境内梅罗综合污染指数(PIp)，再结合相应的污染等级，判断其污染情况.由表2可知，2013年和2014年饮用水环境污染较为严重，双喜桥、长山河大桥和联合桥2013年的PIp值分别为1.779、1.586和1.769，为中度污染水平，主要是工业污染源排放不达标所致.2011—2013年，海宁市先后创新构建条块结合的“1+8+14”水环境治理方案体系，特别是2015年以来，随着“三改一拆”“农村生活污水连片治理”“生猪养殖减量提质”等一系列行动的展开和深入[18-19]，水环境状况明显好转，3个监测断面PIp值分别降至0.980、1.336、1.206.饮用水水质得到较大改善，主要污染水质指标氨氮、总磷和高锰酸盐指数均呈明显下降趋势.2016年和2017年，海宁市水环境质量达到稳定水平，水环境状况良好，水质全面达到集中式生活饮用水地表水源地二级保护区标准，水环境综合治理颇有成效.5年来，各断面水质均逐渐好转，污染指数逐年下降，其中2015年治理效果最为显著.这源于污染防治工作的大力推进，强化措施得到落实，结构、工程减排工作稳步推进，结合行业特点所进行的专项整治取得明显成效.

表2 2013—2017年各断面内梅罗综合污染指数Tab.2 The Nemerow comprehensive pollution index of the monitoring sites from 2013 to 2017

3 结论

2013—2017年间，海宁市通过对水环境的持续治理，在提升集中式生活饮用水地表水源地水环境、改善饮用水水质上取得了阶段性成果.单因子评价法表明，氨氮为最主要污染因子，5年间双喜桥、长山河大桥和联合桥氨氮相对污染指数分别从1.962、1.824和1.719降至0.262、0.527和0.754，其余指标相对污染指数亦均有不同程度降低，其中2015年降幅最为明显.2013—2017年，各断面指标在5年内由不合格转变为基本达标.内梅罗指数评价法表明，5年间3个监测断面为轻度污染，PIp值分别由1.779、1.586和1.769降至0.892、0.861和1.143，其中双喜桥降幅最为明显.