基于標(biāo)識指數(shù)法的梅溪河飲用水源水質(zhì)評價

黃蓉姿，陳冬毅，張少君，林澤彬

(汕頭市自來水總公司，廣東汕頭 515041)

梅溪河屬韓江西溪支流，全長約13．9 km，最大流量為1 113 m3/s，流經(jīng)汕頭市金平區(qū)后入海，是汕頭市重要的飲用水源地，沿岸分布庵埠、月浦和東墩三座水廠，供應(yīng)汕頭市中心城區(qū)約一半人口的飲用水，《汕頭市生活飲用水地表水源保護(hù)區(qū)劃分方案(修正案)》將梅溪河飲用水保護(hù)區(qū)內(nèi)水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)定為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)Ⅱ類。隨著城市化進(jìn)程加快和流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，逐漸下降的水源水質(zhì)對供水部門原有制水工藝和處理設(shè)備無疑是一種考驗(yàn)。科學(xué)合理地評價梅溪河飲用水源水質(zhì)狀況、掌握水質(zhì)變化趨勢不僅能了解水質(zhì)保護(hù)情況，也是供水部門改進(jìn)凈水工藝保障飲用水安全的依據(jù)。目前我國用于評價流域水質(zhì)的方法主要是單因子評價法，該法實(shí)行一票否決制［1］，即在所有參與評價的水質(zhì)指標(biāo)中，只要有一項(xiàng)不符合，就判定該水體達(dá)不到相應(yīng)的水質(zhì)類別。單因子評價法簡單直觀，但用最差的指標(biāo)來確定水質(zhì)類別顯得過于保守，且不利于對同一類水質(zhì)進(jìn)行定量比較。徐祖信［2］提出的單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)和綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)［3］是一種較為科學(xué)合理的評價方法，很好地解決了上述問題，已用于上海黃浦江［2］、蘇州河［3］及韓江下游［4］等流域的水質(zhì)評價。本文根據(jù)2014年庵埠、月浦和東墩三座水廠原水的監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用標(biāo)識指數(shù)法判定其水質(zhì)類別，以期獲得該流域水質(zhì)隨時間、空間的變化情況，為水源保護(hù)和水質(zhì)凈化提供參考數(shù)據(jù)。

1 研究方法

1．1 采樣點(diǎn)的布設(shè)及分析方法

為了解2014年的梅溪河飲用水源水質(zhì)狀況，將采樣點(diǎn)布設(shè)在庵埠、月浦和東墩三座水廠的取水口，如圖1所示。

圖1 各水廠取水口的衛(wèi)星地圖ig．1 Satellite Image of Water Intakes of Water Plants

月浦、東墩水廠的取水口分別離庵埠水廠的取水口約2 100 m和4 800 m;每月下旬取樣檢測，樣品的采集、現(xiàn)場處理及分析測量均按《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》(GB 5750—2006)［5］和《水和廢水監(jiān)測分析方法》［6］提供的標(biāo)準(zhǔn)方法執(zhí)行。檢測項(xiàng)目包括溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、氟化物、汞、鉛和糞大腸菌群共8項(xiàng)，如表1所示。

表1 檢測項(xiàng)目的分析方法、檢出限及標(biāo)準(zhǔn)限值Tab．1 Analysis Method，Detection Limit and Standard Limit of Detected Items

1．2 評價方法

本文采用徐祖信提出的單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法和綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法評價水質(zhì)，其計算方法和水質(zhì)類別劃分標(biāo)準(zhǔn)詳見文獻(xiàn)［2］和［3］。標(biāo)識指數(shù)的計算采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)［7］中的Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。

1．2．1 單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)的組成

單因子水質(zhì)指數(shù)P由1位整數(shù)、小數(shù)點(diǎn)后2位或3位有效數(shù)字組成，其表示方式如式(1)所示。

圖2 單因子水質(zhì)指數(shù)的含義Fig．2 Implication of Single Factor Water Quality Identification Index

1．2．2 綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)的組成

綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)由整數(shù)位和3位或4位小數(shù)組成，其表示方式如式(2)所示。

圖3 綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)的含義Fig．3 Implication of Comprehensive Factor Water Quality Identification Index

Y1、Y2由計算獲得，Y3和Y4根據(jù)比較得到。

2 結(jié)果與討論

根據(jù)2014年庵埠、月浦和東墩三座水廠原水各檢測項(xiàng)目的監(jiān)測數(shù)據(jù)值(見表2)，計算得到各自的綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)(見表3)，該指數(shù)隨時間和空間的變化如圖3所示。

表2 各檢測項(xiàng)目的監(jiān)測數(shù)值Tab．2 Monitoring Data of Detected Items

表3 2014年各水廠取水口綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)Tab．3 Comprehensive Water Quality Identification Index of Water Intakes of Water Plants in 2014

圖3 綜合水質(zhì)隨時間和空間的變化Fig．3 Variation of Comprehensive Water Quality Identification Index with Time and Space

由表3可知標(biāo)識指數(shù)法可直觀反映水質(zhì)類別及超標(biāo)情況，如庵埠水廠取水口6月份的綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)為2．110，表明該水體綜合水質(zhì)為Ⅱ類，且位于Ⅱ類水濃度區(qū)間內(nèi)距下限值10%的位置，有1個檢測項(xiàng)目劣于功能區(qū)目標(biāo)，綜合水質(zhì)達(dá)到功能區(qū)類別。

(1)由各取水口的綜合標(biāo)識指數(shù)可知，2014年梅溪河飲用水源水質(zhì)總體處于較好水平，除6月各取水口和5月、8月、9月東墩水廠取水口的綜合水質(zhì)為Ⅱ類外，其余時間水質(zhì)均為Ⅰ類，優(yōu)于預(yù)定水環(huán)境功能區(qū)保持Ⅱ類的目標(biāo)。

(2)從時間上看，綜合指數(shù)偏高的月份集中在降雨量較大的5月、6月和8月，超標(biāo)項(xiàng)目主要是總磷和糞大腸菌群，單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)如表4所示。

表4 總磷和糞大腸菌群的單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)Tab．4 Single Factor Water Quality Identification Index of TP and Fecal Coliform

總磷峰值出現(xiàn)在5月，為0．13 mg/L;糞大腸菌群峰值出現(xiàn)在6月，為11 200個/L。梅溪河?xùn)|、西岸片區(qū)用地混雜，主要有工業(yè)、農(nóng)業(yè)和居住，而該區(qū)域產(chǎn)生的部分廢水尚未納入城市污水管網(wǎng)，這部分廢水的無序排放會對河流水質(zhì)造成影響。該流域的總磷主要來源于排澇、生活污水和隨灌溉、降雨進(jìn)入水體的農(nóng)藥、化肥。梅溪河水的總磷受降雨影響明顯，雨水對化肥、農(nóng)藥的沖刷作用是總磷偏高的主要原因。糞大腸菌群是生長于人或其他溫血動物腸道菌，會隨糞便排出體外，雨季雨水沖刷將沿岸生活垃圾和畜禽養(yǎng)殖廢物帶入水體，夏季溫度較高，細(xì)菌繁殖快，導(dǎo)致糞大腸菌群數(shù)量處于較高水平，這點(diǎn)與毛元寶［4］對韓江下游水質(zhì)的研究結(jié)果一致。盡管糞大腸菌群在自來水廠消毒處理后可達(dá)到飲用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，但仍需從源頭抓起，加強(qiáng)對沿岸排污的整治。

(3)從空間上看，各取樣點(diǎn)的綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)隨時間的變化趨勢基本一致，但與庵埠水廠相比，其他兩個水廠的綜合指數(shù)略高，這可能與梅溪河下游流經(jīng)市區(qū)、接納了更多生活污水有關(guān)。

3 結(jié)論

水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法能完整標(biāo)識水質(zhì)類別、污染程度、是否達(dá)到功能區(qū)目標(biāo)等令人關(guān)注的信息，也可對河流水質(zhì)做出定性定量的評價，是一種較為科學(xué)合理的水質(zhì)評價方法，供水部門可用該法對飲用水水源水質(zhì)的動態(tài)變化進(jìn)行長期跟蹤。通過應(yīng)用水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)對梅溪河飲用水源水進(jìn)行整體評價，并結(jié)合單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)對水質(zhì)進(jìn)一步分析。

(1)梅溪河飲用水源水水質(zhì)目前仍處于較好水平，汛期水質(zhì)多為Ⅱ類，其余時間為Ⅰ類，上游庵埠水廠取水口的水質(zhì)總體略優(yōu)于下游月浦水廠和東墩水廠。

(2)雨季河水總磷和糞大腸菌群偏高，是由于沖刷地面污染物的雨水流入及生活污水的無序排放造成的。政府有關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)水源地周邊環(huán)境的污染源整治力度，對可能污染飲用水源的雨水和生活污水，應(yīng)予以集中治理后排放，確保飲用水源保護(hù)區(qū)內(nèi)水質(zhì)不受影響。

(3)在每年汛期，供水部門應(yīng)加密對污染指標(biāo)的監(jiān)測頻次，同時提高水質(zhì)異常預(yù)警和應(yīng)急處理的能力，切實(shí)保障水源水和飲用水的安全。

［1］夏青，陳艷卿，劉憲兵．水質(zhì)基準(zhǔn)與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)［M］．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004．

［2］徐祖信．我國河流單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價方法研究［J］．同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2005，33(3):321-325．

［3］徐祖信．我國河流綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價方法研究［J］．同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2005，33(4):482-488．

［4］毛元寶．標(biāo)識指數(shù)法在韓江下游主要飲用水源水質(zhì)評價中的應(yīng)用［J］．廣東水利水電，2010，39(6):61-64．

［5］GB 5750—2006，生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法［S］．

［6］國家環(huán)境保護(hù)總局．水和廢水監(jiān)測分析方法［M］．第四版．北京:中國環(huán)境出版社，2002．

［7］GB 3838—2002，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］．