水源地简易水质评价法的对比研究.pdf

水源地简易水质评价法的对比研究 * 农芸1， 2代俊峰1周作旺3 1． 桂林理工大学 广西矿冶与环境科学实验中心，广西 桂林 541004; 2． 广西壮族自治区国土测绘院，南宁 530022; 3． 北海市水利局，广西 北海 536000 摘要 基于北海市 20072009 年地下水水源地、 水库水源地水质监测数据， 使用目前现行的几种简易评价方法进行水 质评价， 并比较了所用评价方法的优缺点。评价结果表明 北海市水源地水质良好， 使用综合评价法对地下水水源地 进行水质评价， 其结果可表明水质的整体类别， 真实地反映水质状况; 使用水质指数评价法对水库水源地进行水质评 价， 可以确定水质类别， 了解水质污染程度， 获取首要污染因子。 关键词 地下水; 水库水源地; 水质评价 DOI 10. 13205/j． hjgc． 201410029 COMPAＲISON OF SIMPLE WATEＲ QUALITY UATION OF WATEＲ SOUＲCE Nong Yun1， 2Dai Junfeng1Zhou Zuowang3 1． Guangxi Scientific Experiment Center of Mining，Metallurgy and Environment，Guilin University of Technology， Guilin 541004，China; 2． Land Ｒesource Surveying ＆ Mapping Institute of Guangxi Province， Nanning 530022，China; 3． Beihai Water Ｒesources Bureau，Beihai 536000，China AbstractBased on the data of water quality monitoring of the groundwater and reservoir sources from 2007 to 2009 in Beihai， several simple s of water quality uation were used to uate the water quality，and compare the advantages and disadvantages of these s． The results showed that the quality of water sources was good． Comprehensive uation could indicate the whole class of the water quality of groundwater and better reflect the situation． And the water quality index uation used to uate the water quality of reservoir water could determine the water quality standard and understand the extent of water pollution，also get the most important factors． Keywordsgroundwater sources;reservoir water sources;water quality uation * 广西教育厅科技重点项目 201202ZD047 ; 广西高等学校优秀人才资 助计划; 广西自然科学基金 2013GXNSFBA019228 ; 广西矿冶与环境科 学实验中心资助项目 KH2012ZD004 ; 广西危险废物处置产业化人才 小高地。 收稿日期 2013 －09 －24 随着广西北部湾经济区的经济发展和城市化进 程的加快， 加快水库水源地的保护与建设， 加强地下 水源地的监测和控制， 保护地下水资源不受污染， 确 保城乡居民饮水、 工业用水及农业灌溉用水安全的水 资源保护显得尤为迫切［1 ］。 1国内外水质评价现状 国内外环境质量评价方法较多， 赵克勤 ［2 ］的集 对分析理论 SPA 借助确定性和不确定性分析对样 本进行定性分析， 再通过计算“联系度” 来评价地下 水水质等级。刘昕等 ［3 ］给出指标隶属度到样本隶属 度的转换算法， 由此建立基于区分权的水质评价方 法; 尹海龙等 ［4 ］针对我国现行的单因子评价法存在 的过保护问题， 根据水质指标对水体功能类别的影响 程度进行改进评价。肖明杰 ［5 ］改进了模糊综合评价 模型，其 结 果 可 对 水 质 做 出 较 合 理 评 价。 Dangermond［6 ］提出流域地下水环境质量综合评价中 应用 GIS 解决问题的重要性， GIS 成为实现流域地下 水污染时空模拟分析、 数据存储和可视化显示的最为 有效的技术 ［7 ］。考虑到水质评价方法的推广性和易 于在基层水管理部门的应用性， 本文在广西北部湾经 济区北海市地下水、 水库水源地的水质监测基础上， 对比分析几种较为简单易行的水质评价方法， 在北海 921 监测与评价 Environmental Monitoring ＆ Assessment 市地表水和地下水水源地评价中的适用性， 为水源地 水质评价和水环境管理提供参考。 随着北海市经济发展和城镇化进程的加快， 合理 配置地表水和地下水资源显得尤为迫切， 而且水质评 价是水资源配置中的重要环节之一。本文以 2007 2009 年禾塘水厂、 龙潭水厂水源地进行地下水源地 评价的实例分析， 以小江水库、 牛尾岭水库作为地表 水源地水质评价的实例分析。 2地下水水质评价 2. 1地下水水质评价指标 地下水水质评价指标按照 GB/T 1484893地 下水质量标准 进行选取， 并将其Ⅲ类水标准值的上 限值确定为地下水水质控制标准。 2. 2水质评价方法及结果对比 1单项组分评价法。按照国家标 准 GB/T 1484893， 采用地下水质量单项组分评价， 按本标准 所列分类指标， 划分为5 类， 代号与类别代号相同， 不 同类别标准值相同时， 从优不从劣。 2综合评价法 ［8 ］。首先进行各单项组分评价， 划分各组分所属质量类别。对各类别按表 1 确定单 项组分评价分值 Fi。 表 1单项组分评分 Table 1Value of the monomial factor of comprehensive uation 类别ⅠⅡⅢIVV Fi013610 计算综合评价分值 F F F2 F2 max 槡 2 F 1 n∑ n i 1 Fi 1 式中 Fi为单项组分评价分值; Fmax为各单项组分评 价分值 Fi的最大值; n 为项数。 根据 F 值， 按表 2 划分地下水质量级别。 表 2地下水质量级别划分 Table 2Partition of groundwater quality 级 别IⅡⅢIVV F＜0. 80. 8 ～2. 502. 50 ～4. 254. 25 ～7. 20＞7. 20 3地下水水质评价结果对比。采用单项组分评 价法和综合评价法的地下水水源地评价结果如表 3 所示。总体来说， 北海市地下水水源地水质良好。 单项组分评价结果显示， 两个水厂大部分评价因 子基本上处于ⅠⅢ类水质水平， 其中禾塘水厂的硝 酸盐含量最高曾达到 IV 类水质水平。该评价能得知 每个时段各检测指标的具体情况， 利于找出主要污染 因子， 但从水质评价的整体性来看， 该方法无法得知 各检测指标对水质的综合影响情况。 综合评价法评价结果表明 两水厂 F 值相近， 且 龙潭水厂水质的 F 值低于禾塘水厂， 即龙潭水厂水 质稍优于禾塘水厂水质。两个水厂水质数据计算出 的 F 值多在 2. 14 ～2. 19 变动， 评价结果主要为Ⅱ类。 该方法可知各检测指标对水质的综合影响情况， 弥补 了单项组分评价法在这方面的不足。 3水库水质评价 3. 1水库水质评价指标 水库水质现状评价项目与河流现状评价相同， 采 用 GB 38382002地表水环境质量标准 为评价 标准。 3. 2水质评价方法及结果对比 1单因子指数评价法 ［9 ］。单因子指数评价法是 根据几种评价因子中污染最严重的因子所属的水质 类别来确定水体的总体水质类别。计算公式如下 P MAX Pi 2 式中 P 为水体综合级别; Pi为评价参数 i 的级别; i 为各监测项数。 2综合污染指数评价方法 ［10 ］。综合指数评价 法是对各污染指标的相对污染指数进行统计， 得出代 表水体污染程度的数值， 假设各参与评价因子对水质 的贡献基本相同， 然后将各指标的单项污染指数通过 加和算术平均值进行计算。综合污染指数评价方法 的计算公式为 Pi Ci/C0 P 1 m∑ m i 1 Pi 3 式中 Ci为 i 项污染物的浓度值; C0 为 i 项污染物的 评价标准; Pi为 i 项污染物的污染指数。 3水质指数评价方法。水质指数的组成为 WQI X1X2 X3 4 式中 X1为水质类别; X2为水质在该类别变化区间中 所处的位置; X3为首要污染因子。水质指数 X1 X2的 计算公式为 X1X2 MAX X1X2DO， X1X2CODMn， 5 031 环境工程 Environmental Engineering 表 320072009 年北海地下水水源地水质评价结果对比 Table 3Comparison of groundwater quality assessment result of 2007 －2009 in Beihai 时间 监测 水厂 评价方法 单项组分评价法综合评价法 2007 年 2008 年 2009 年 一季度 二季度 三季度 四季度 一季度 二季度 三季度 四季度 一季度 二季度 三季度 四季度 禾塘 龙潭 禾塘 龙潭 禾塘 龙潭 禾塘 龙潭 禾塘 龙潭 禾塘 龙潭 禾塘 龙潭 禾塘 龙潭 禾塘 龙潭 禾塘 龙潭 禾塘 龙潭 禾塘 龙潭 Ⅲ类 挥发性酚类; Ⅱ类 硝酸盐 禾塘 、 氰化物、 汞、 镉、 砷、 六价铬、 铅F禾塘2. 15， F龙潭2. 14， Ⅱ类 Ⅲ类 挥发性酚类; Ⅱ类 氰化物、 汞、 镉、 砷、 六价铬、 铅F 2. 14， Ⅱ类 Ⅲ类 挥发性酚类; Ⅱ类 硝酸盐 禾塘 、 铜 禾塘 、 氰化物、 汞、 镉、 砷、 六价铬、 铅 F禾塘2. 16， F龙潭2. 14， Ⅱ类 Ⅲ类 挥发性酚类、 硝酸盐 禾塘 ; Ⅱ类 硝酸盐 龙潭 、 氰化物、 汞、 镉、 砷、 六价 铬、 铅 F禾塘2. 16， F龙潭2. 15， Ⅱ类 Ⅲ类 挥发性酚类、 硝酸盐 禾塘 ; Ⅱ类 氰化物、 汞、 镉、 砷、 六价铬、 铅F禾塘2. 16， F龙潭2. 14， Ⅱ类 Ⅲ类 挥发性酚类、 镉; Ⅱ类 氰化物、 硝酸盐 禾塘 、 汞、 砷、 六价铬F禾塘2. 16， F龙潭2. 15， Ⅱ类 Ⅲ类 硝酸盐 禾塘 、 镉、 挥发性酚类; Ⅱ类 氰化物、 汞、 砷、 六价铬、 硝酸盐 龙 潭 F禾塘2. 17， F龙潭2. 16， Ⅱ类 Ⅲ类 硝酸盐 禾塘 、 挥发性酚类; Ⅱ类 氰化物、 汞、 砷、 六价铬、 硝酸盐 龙潭F禾塘2. 16， F龙潭2. 15， Ⅱ类 Ⅲ类 挥发性酚类、 氨氮 禾塘 ; Ⅱ类 氰化物、 汞、 砷、 硝酸盐 禾塘 、 六价铬、 镉F禾塘2. 16， F龙潭2. 14， Ⅱ类 Ⅲ类 挥发性酚类、 氨氮 禾塘 、 硝酸盐 禾塘 ; Ⅱ类 高锰酸盐指数、 氰化物、 汞、 砷、 六价铬、 镉 F禾塘2. 19， F龙潭2. 15， Ⅱ类 IV 类 硝酸盐 禾塘 ; Ⅲ类 挥发性酚类、 氨氮 禾塘 、 硝酸盐 龙潭 ; Ⅱ类 亚 硝酸盐 禾塘 、 氰化物、 汞、 砷、 六价铬、 镉 F禾塘4. 29， IV 类 F龙潭2. 16， Ⅱ类 Ⅲ类 挥发性酚类、 氨氮 禾塘 、 硝酸盐 禾塘 ; Ⅱ类 亚硝酸盐 龙潭 、 氰化 物、 汞、 砷、 六价铬、 镉 F禾塘2. 18， F龙潭2. 14， Ⅱ类 注 其余未加说明项目均为 I 类水质标准; 综合评价中不包含 pH 检测指标。 式中X1X2DO， X1X2COD Mn等指溶解氧、 高锰酸盐指 数、 氨氮等参加评价指标的单因子水质指数。 4水库水质评价结果对比。水库水源地水质评 价结果见表 4， 水库的水质大体稳定在Ⅲ类范围， 水 质较好。 单因子指数评价 牛尾岭水库水质在 2008 年和 2009 年曾恶化到 IV 类; 小江水库电站水质较好， 一 直都在Ⅱ类与Ⅲ类间浮动。该方法简单易行， 但评价 较为保守， 导致水质的整体类别偏大， 同类水质区分 不出污染程度。 综合污染指数评价 从 20072009 年， 综合污染 指数由最低值 0. 37 至最高值 0. 68， 表明水质的总体 情况有了略微的恶化趋势。综合污染指数评价法易 得水质污染程度， 但确定不了水质类别。 水质指数评价法 牛尾岭水库水质指数在 2009 年明显上升， 污染的首要因子为总氮和高锰酸盐指 数。从总体来看， 三个水库的水质大体稳定在Ⅲ类范 围， 水质较好。水质指数评价法能确定水质类别， 还 能了解水质污染程度， 得到首要污染因子。 表 420072009 年北海水库水源地水质评价结果对比表 Table 4Comparison of reservoirs water quality assessment result of 20072009 in Beihai 年份月份监测断面 单因子 指数法 综合污染 指数法 水质指数法 2007 年3牛尾岭水库 Ⅲ0. 373. 2 高锰酸盐指数 小江水库电站Ⅲ0. 383. 7 总氮 小江水库大坝Ⅲ0. 423. 6 总氮 5牛尾岭水库Ⅱ0. 432. 9 总氮 小江水库电站Ⅲ0. 423. 2 总氮 小江水库大坝Ⅲ0. 403. 2 总氮 2008 年3牛尾岭水库 Ⅱ0. 382. 9 总氮 小江水库电站Ⅲ0. 423. 4 总氮 小江水库大坝Ⅲ0. 463. 5 总氮 5牛尾岭水库Ⅱ0. 402. 6 高锰酸盐指数 小江水库电站Ⅲ0. 553. 7 总氮 小江水库大坝Ⅲ0. 563. 8 高锰酸盐指数 9牛尾岭水库IV0. 514. 0 总氮 小江水库电站Ⅱ0. 422. 9 高锰酸盐指数 小江水库大坝Ⅱ0. 422. 9 高锰酸盐指数 11牛尾岭水库Ⅲ0. 453. 3 总氮 小江水库电站Ⅲ0. 413. 1 总氮 小江水库大坝Ⅱ0. 372. 9 总氮 2009 年3牛尾岭水库 IV0. 644. 6 总氮 小江水库电站Ⅲ0. 393. 5 总氮 小江水库大坝Ⅲ0. 423. 5 总氮 5牛尾岭水库Ⅲ0. 683. 9 总氮 小江水库电站Ⅲ0. 463. 3 总氮 小江水库大坝Ⅲ0. 563. 3 总氮 9牛尾岭水库Ⅲ0. 513. 7 高锰酸盐指数 小江水库电站Ⅲ0. 413. 4 高锰酸盐指数 小江水库大坝Ⅲ0. 473. 5 高锰酸盐指数 131 监测与评价 Environmental Monitoring ＆ Assessment 4结论 水质评价结果显示， 北海市地下水和水库水源地 水质良好。 对于地下水水质评价而言， 单项评价法的评价结 果易于查看各检测指标的情况， 但没能将各检测指标 对水环境的综合影响作出评价。而综合评价法通过 简易数学运算， 所得结果可查看水质类别， 能较好地 满足评价要求。 对于水库水质评价来说， 单因子指数评价法简单 易行， 但同类水质区分不出污染程度; 综合污染指数 评价法易得水质污染程度， 但确定不了水质类别; 水 质指数评价法能确定水质类别， 还能得到首要污染因 子， 方法相对较优。 建议在实际应用时， 根据对评价结果的不同需 要， 灵活选择相应的水质评价方法， 必要时， 可以将评 价方法结合使用。 参考文献 ［1］广西北海市重点水源工程近期建设规划报告［Ｒ］ ． 北海市水 利局， 2010． ［2］白玉娟， 殷国栋． 地下水水质评价方法与地下水研究进展［J］． 水资源与水工程学报， 2010， 21 3 115- 119． ［3］刘昕等． 水质评价中的指标权重与隶属度转换算法［J］． 兰州 理工大学学报， 2009， 35 1 63- 66． ［4］尹海龙， 徐祖信． 我国单因子水质评价方法改进探讨［J］． 净水 技术， 2008， 27 2 1- 3． ［5］肖明杰． 改进的模糊综合评价模型在水质评价中的应用［J］． 水科学与工程技术， 2007 4 6- 9． ［6］Cools J，Meyus Y，Woldeamlak S T，et al． Large- scale GIS based hydro- geological modeling of flandersA tool for groundwater management［J］． Environment Geology， 2006， 50 1201- 1209. ［7］Sarkar B C，Mahanta B N， Saikia K，et al． Geo- environmental quality assessment in jharia coalfield，India， using multivariate statistics and geographic ination system［J］．Environmen Geology， 2007， 51 1177- 1196. ［8］雒文生， 李怀恩． 水环境保护［M］． 北京 中国水利水电出版社， 2009. ［9］吴健华， 李培月． 地下水水质评价方法对比研究 以银川市宁 化 I 水源地为例 ［ J］ ． 水资源与水工程学报， 2010， 21 2 147- 149. ［ 10］王文强． 地下水水质评价方法浅析［J］． 地下水， 2007， 29 6 37- 39. 第一作者 农芸 1987 － ， 女 壮族 ， 助理工程师， 从事土地整治与水 资源利用研究。26635363 qq． com 通讯作者 代俊峰 1980 － ， 男， 博士， 副教授， 从事农业水利与水环境 研究。 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 whudjf163． com 上接第 40 页 3结论 1 改性碎砖对磷具有较强的去除作用。10的三 氯化铝溶液改性碎砖后， 对磷的去除率有明显提高。 2 通过单因素试验确定， 在 25 ℃， pH 为 6， 吸附 剂用量为 1 g， 振荡时间为 1 h 的条件下， Al － 碎砖的 磷去除率最高， 吸附容量为 2. 9802 mg/g。 3 通过 Langmuir 模型和 Freundlich 模型来描述 吸附等温线， Ce/Qe- Ce的线性相关性较 lnQe- lnCe好， 说明溶液吸附规律更符合 Langmuir 模型。 参考文献 ［1］Andrew Wood． Constructed wetlands in water pollution control Fundmentalstotheirunderstanding ［J］ ．WaterScience Technology， 1995， 32 3 21- 29. ［2］卢伟伟， 姜明． 小叶章湿地系统对污水中磷的净化模拟研究 ［J］． 湿地科学， 2009， 7 1 5- 10. ［3］刘洋． 不同运行方式对人工湿地强化除磷的影响研究［J］． 环 境工程， 2012， 30 3 15- 18. ［4］Thomas J K．Physical aspect of radiation- induced processes on SiO2， gamma- Al2O3，zeolites and clays［J］ ． Chemistry Ｒeviews， 2005， 105 5 1683- 1734. ［5］李倩囡， 张建强， 谢江， 等． 人工湿地基质吸附磷素性能及动力 学研究［J］． 水处理技术， 2011， 37 9 64- 67. ［6］黄逸群， 张民， 徐玉新． 人工湿地填料净化生活污水级配优化研 究［J］． 环境科学与技术， 2009， 32 3 130- 138. ［7］高镜清， 王志斌， 鲍可茜， 等． 5 种改性硅酸盐填料对磷的吸附 性研究［J］． 郑州大学学报． 理学版， 2011， 43 2 100- 103. ［8］贺凯， 卢少勇， 金相灿， 等． 五种填料对磷酸盐的等温吸附 － 解 吸特性［J］． 农业工程学报， 2008， 24 8 232- 235. ［9］国家环境保护局． 水和废水监测分析方法 ［M］． 4 版． 北京 中 国环境科学出版社， 2002 276- 281. ［ 10］化全县， 汤建伟， 刘咏， 等． 钢渣对废水中磷的吸附性能［J］． 过 程工程学报， 2010， 10 1 75- 79. ［ 11］Ｒyden J C，Mclaughlin J Ｒ，Syers J K． Mechanisms of phosphate sorption by soils and hydrous ferric oxides gel ［J］． J Soil Sci， 1977， 28 72- 92. ［ 12］辛杰， 裴元生， 王颖， 等． 几种吸附材料对磷吸附性能的对比研 究［J］． 环境工程， 2011， 29 4 30- 34. ［ 13］Ye H P，Chen F Z，Sheng Y，et al． Adsorption of phosphate from aqueous solution onto modified palygorskites ［J］． Separation Purification Technology， 2006， 50 3 283- 290． 第一作者 梁丽珍 1977 － ， 女， 硕士， 讲师， 主要从事环保化工， 废弃 物资源化利用的研究。lzhliang． hi163． com 231 环境工程 Environmental Engineering