基于内梅罗综合污染指数法的秦皇岛水质评价

2022-12-05付博超

水利科学与寒区工程 2022年11期

付博超

(河北省秦皇岛水文勘测研究中心，河北秦皇岛 066000)

秦皇岛属北方缺水城市，常规水资源已经处于比较匮乏的状态，因此，对水源地水质的保护和利用显得尤为重要。本项目以秦皇岛地表水饮用水源地为研究对象，采用内梅罗综合污染指数法对秦皇岛市饮用水水源地水环境现状进行研究，科学地评价秦皇岛区域内水源地水质情况，为秦皇岛饮用水水源地水环境分析提出可行方案以及监测管理手段，为相关部门对于水资源的管理提供理论支撑，提高水源地水质管理水平，对保障人民群众饮水安全、维护社会稳定、促进经济发展具有重大意义。

1 材料和方法

1.1 水取样站

秦皇岛全市河流众多，水系纵横，分属于滦河水系和冀东沿海两大水系，流域面积在30 km2以上的河流有51条，其中，流域面积大于100 km2的河流有21条。为确保研究内容的准确性，本研究中的水采样站分别从两大水系中选取具有代表性的河流，最终确定取水站为青龙河、都源河、清河、石河、汤河，其中青龙河、都源河归属于滦河水系，石河、汤河归属于冀东沿海水系，清河位于两河系交界位置，但主要归属于滦河水系。然后，以高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷、化学需氧量为主要评价指标对秦皇岛市的水质进行评价。

1.2 评价方法

水质评价方法主要有单因子评价法[1]、综合污染指数法[2]、水质指数法[3]、模糊综合评价法[4]、内梅罗指数法等。其中，内梅罗指数法具有计算过程简洁且同时兼顾标准指数的最高值和平均值的特点，在水质评价中是一种较为全面和准确的方法。因此，本文采用内梅罗指数法进行秦皇岛市的水质评价和分析，具体计算公式(1)、式(2)如下：

(1)

(2)

内梅罗指数K是评价水质等级的关键指数，当K<1时水质最好(Ⅰ类)，当1≤K<2时说明水质受到轻微污染(Ⅱ类)，当2≤K<3时说明水质受污染(Ⅲ类)，当3≤K<5时说明水质受到重污染(Ⅳ类)，当K≥5时说明水质受到了严重污染(Ⅴ类)。

2 结果与分析

2.1 秦皇岛水质评价

对秦皇岛市的水质评价主要是针对从青龙河、都源河、清河、石河、汤河5条河中所取的水源所得结果进行评价，同时参考相关标准进行结果分析。

本文对秦皇岛市的青龙河、都源河、清河、石河和汤河的高锰酸盐指数CODMn、氨氮NH3-N、总氮TN、总磷TP、化学需氧量CODCr5个指标进行了统计，结果如表1所示。

表1 污染物入河量 mg·L-1

河流的水污染受多种因素的影响，如人口增长、土地利用变化、不受控制的垃圾排入河流，以及河岸区生活、工业、废水和固体废物等，污染物的主要来源可分为自然污染和人为污染。秦皇岛市水体人为污染的主要原因是人们的生产和生活给水体带来的污染，包括养殖业、生活污水、农业退水等。若不及时采取措施保护水质，水体污染所带来的后果和代价是难以估量的。

2.2 秦皇岛水质评价

结合表1、表2所统计的数据，采用内梅罗指数法对2015—2020年监测到的秦皇岛市5个采样点数据进行评价，结果如表2所示。

表2 各河流内梅罗指数法的评价结果

由表3可以发现，青龙河的内梅罗指数大体上呈现出逐年降低的趋势，说明水质情况逐年变好，在2020年从之前的Ⅲ类(中污染)发展为Ⅱ类(轻污染)，说明水质保护措施有效；都源河的水质类型也有变好的趋势，在2019年和2020年评价等级均为Ⅲ类(中污染)，较前几年有所提高；清河的水质情况大体上来看并不稳定，在中污染和重污染之间徘徊，近几年有所提高，水质治理力度还需加强；石河在近6年间水质等级逐渐向Ⅲ类(中污染)靠拢，河流治理效果较好；汤河由于自身地理位置原因，水质等级为Ⅳ类(重污染)，2015年的时候水质等级最高，为Ⅲ类(中污染)。一旦水质被重度污染，将对当地的水环境、水生态系统、工业生产和饮用水源都会造成不利影响，因此，需要相关政府部门加大监管力度，提高水资源保护。

与此同时，本文对秦皇岛市5条河流8个检测站的污染物指标的变化趋势进行统计，结果见表3。

表3 秦皇岛市水质变化趋势分析结果统计

从变化速率分析可以看出，主要污染指标变化速率大多属正趋势，占检验总项的37.50%；负趋势变化很少，占检验总项的3.75%。硫酸盐指标的上升站最多，其次是高锰酸盐指数和亚硝酸盐氮指数，这也间接表明了部分河流水质污染变化有逐渐加重的趋势。

为了进一步分析青龙河、都源河、清河、石河、汤河在近几年污染物的动态变化趋势，对5条河近6年来的高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷、化学需氧量5项指标的变化进行了绘制，结果如图1～图5所示。

图1 CODMn的年度变化趋势

图2 NH3-N的年度变化趋势

图3 TN的年度变化趋势

图4 TP的年度变化趋势

图5 CODCr的年度变化趋势

根据图1可知，秦皇岛市2015—2020年间河流水质污染物呈现出上升趋势，具体分析：根据秦皇岛河流治理目标可知，青龙河的水质目标为Ⅱ类，但是根据图1～图5所显示的情况可知，青龙河在近6年间CODMn、TN浓度和TP浓度的平均值均超过了期望值，表示该污染物含量高于目标值，青龙河的水质仍未达到期望水质；都源河的水质目标为Ⅲ类，近几年都源河的五项污染物指标均高于期望值，表明还需加大对该河流水质的治理力度；清河的各项污染物指标均偏高，虽没有增长的趋势，但是，呈现出居高不下的势态；石河的TN浓度和CODCr值偏高，且呈现出逐年增长的趋势，水质情况不容乐观；汤河的各项污染物指标值在这5条河流中是最高的，且污染物呈现出了逐年增长的趋势，若不加大治理力度，其河流污染将会对人们的生产和生活造成较大影响。