淮南礦區塌陷塘水質狀況分析

計承富, 侯來利, 桂和榮

(1．合肥興皖煤炭化工科技有限公司,安徽 合肥 230041;2.安徽惠洲地質安全研究院股份有限公司，安徽 合肥 230000;3.安徽理工大學，安徽 淮南 232001；4安徽省標準化協會,安徽 合肥 230001)

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淮南礦區塌陷塘水質狀況分析

計承富1,2,3,4, 侯來利3, 桂和榮3

(1．合肥興皖煤炭化工科技有限公司,安徽 合肥 230041;2.安徽惠洲地質安全研究院股份有限公司，安徽 合肥 230000;3.安徽理工大學，安徽 淮南 232001；4安徽省標準化協會,安徽 合肥 230001)

利用灰色理論的相關知識，對塌陷區水域的水質狀況進行綜合研究，確定其污染程度。結果表明塌陷塘受還原性物質污染較為嚴重，水質級別總體為中度富營養(Ⅳ)型，這也揭露出農業面源污染等因素對塌陷塘影響較大。為地方政府有效治理塌陷區水域提供參考。

礦區；塌陷塘；水質

1　采樣點布設和取樣

布點采樣的原則[3]可以歸納為兩點：一是采樣點所采集的樣品要對整個調查水域的某項或多項指標有較好的代表性；二是在保證達到必要的精度和滿足統計學樣品數的前提下，布設的站位盡量少，兼顧技術指標和資金使用問題。水樣采集的要求詳見表1。

表1　水樣采集的要求

2　檢測分析

所采樣品各指標在安徽理工大學資源與環境工程系水環境監測(Ⅰ) 室(部分生物指標在環境監測(Ⅱ)室)進行；采樣注意事項嚴格遵守《水和廢水監測分析方法(第四版)》,中國環境科學出版社2002年公布的規則方法執行。

2.1確立分析評價模型

2.1.1建立隸屬函數模型

設影響淮南礦區謝二塌陷塘(下稱謝二塘)水體水環境質量的因子有n個，由這n個因子構成評價因子集X，則X={x1，x2，x3，…，xn}；給定m個評判標準，并由其組成與X相對應的評價標準集合Y，則Y={y1，y2，y3，…，ym}。在X與Y給定后，其模糊關系距陣為:

(1)

(2)

(3)

I =1，2， 3，…，n；j =1，2，3，…，m)，

模糊綜合指數 Z0=max{Zj}，j =1，2，3，…，m 。

2．1.2模糊綜合指數計算

模糊關系距陣K代表了每一個污染因子對每一級水體質量標準的隸屬程度，也可以把隸屬度看成為污染物的濃度和環境質量標準的指數。假設水體級別劃分為m級，則可以用S(1)，S(2)，…，S(m)表示[1～4]。監測值為M的污染因子對各個水體級別的隸屬度kij可按以下公式計算：

(4)

采用污染貢獻率計算方法求單因子權重系數，衡量參加評價的各污染因子對水體環境質量影響的大小為：

(5)

(5)式中：Ci為第i種污染因子的實測濃度，mg/L；C0i為第i種污染因子的分級基準值，mg/L。

2.2評價分析因子的選取

依據GB3838-2002《地表水環境質量標準》中對地表水環境質量標準基本項目標準限值的規定，將該標準中超過Ⅱ類標準限值的項目均列為污染因子，結合2004 ～2006年間所檢測數據的信息(各指標的年均值)，可以看出謝二塘水體的主要污染因子包括：COD、 BOD5、TN、TP。根據檢測數據的信息量，得出COD、BOD5均與水中有機物的含量有關，BOD5的值特指可生化降解的有機物的含量，因此選擇其中的COD、BOD5作為主要污染因子，TN、TP的含量均已達到或超過GB3838-2002《地表水環境質量標準》中對地表水環境質量標準中的Ⅳ類標準限值。所以，確定COD、 BOD5、TN、TP為謝二塘水體水質的主要污染因子。

2.3評價與分析

2.3.1隸屬度與權重系數分析

按照GB3838-2002《地表水環境質量標準》將地面水質分為5級，分別以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示，以Ⅲ級作為分級基準值C0i，將謝二塘2004～2006年以來的主要污染因子的監測數據分別代入(1)式和(4)式中，可以計算出期間謝二塘水體主要污染因子對各個水體級別的相關隸屬度kij .將各項相關數值代入(5)式中可計算出各污染因子的權重值，結果見表2，由表2可以看出COD、TN、TP這3個污染因子在決定水質級別方面起著重要作用，具有較高的權重系數，這與富營養化的決定因素是一致的，因此認為謝二塘水體的主要污染物是氮和磷，屬有機污染，這與前面分析所得結論是相一致的[5,6]。

表2　謝二塘水體2004～2006年各污染因子權重系數ei

表3　謝二塘水體2004～2006年的模糊綜合指數zj

2.3.2依據模糊綜合指數進行分析

將表2的相關數據和相應的K值代入(2)式，并綜合水質狀況，可列出表3。由于Z0=max{zj}，依據表3，2004～2006年的Z0分別為0.0890、0.6850、0.3370，其相應的評價結果分別為2004年為Ⅳ級、2005年為Ⅴ級、2006年為Ⅲ級(表4)。

表4　不同方法對謝二塘水體評價結果

3　結論

謝二塘水體水質中，TN、TP值是決定水質級別的主要因素，其主要污染物為有機污染物，但同一級別的水體其水質并不一樣，僅僅從監測數據上很難區分其水質的差別，依據灰色理論可在多目標綜合指數評價決策距陣中確定客觀的水環境污染程度。2004～2006年間模糊綜合指數Z0分別為：0.0890、0.6850、0.3370，其相應的評價結果分別為2004年為Ⅳ級、2005年為Ⅴ級、2006年為Ⅲ級，其水質級別總體為中度富營養Ⅳ型[3]。

由于監測數據信息量的局限性，這里還不足以說明謝二塘水體水質在已監測的2年多的期間有所下降，但可以看出謝二塘水體質量標準已在GB3838—2002 標準Ⅲ類及以上(大部分水體已為Ⅳ類甚至已有Ⅴ類水質),而且其水體水質的總體變化趨勢在逐漸變差，故防止其水體污染和富營養化現象以及加強塌陷塘水域的生態環境保護工作仍是當前塌陷區水域生態環境綜合治理的一項重要工作。

[1]杜寶漢，李永安.用灰色關聯度模型評價湖泊富營養化[J].四川環境，1999，18(4)：48～52.

[2]張穎，楊偉光，任南琪，等.西泉眼水庫水質變化趨勢評價研究[J].哈爾濱工業大學學報，2005，37(4)：478～450.

[3]計承富.礦區塌陷塘水質特征綜合研究及模糊評價:以淮南謝二礦南塌陷塘為例[D].淮南：安徽理工大學,2007.

[4]鄒 銳.洱海富營養化時空分布模糊評價及成因對策分析[J].環境科學研究，1995，8(3)：36～41.

[5]金相燦，劉鴻亮. 中國湖泊富營養化[M]. 北京：中國環境科學出版社，1990.

[6]國家環保局《水生生物監測手冊》編委會. 水生生物監測手冊[M]. 南京：東南大學出版社，1993.

The Comprehensive Research on the State of Water Quality in the Subsidence Pool

Ji Chengfu1,2,3,4, Hou Laili3,Gui Herong3

(1.HefeiAnhuicoalchemicaltechnologyCo.,Ltd.,AnhuiHefei230041,China;2.AnhuiHuizhouGeologicalSafetyResearchInstituteCo.,Ltd.,AnhuiHefei230000,China;3.AnhuiUniversityofscienceandtechnology,Huainan232001,China;4AnhuiProvinceAssociationforstandardization,Hefei230001,China))

Grey theoretical model was used to assess the water quality of coal mine subsidence area, and the polluting level was confirmed. The results showed the subsidence pool was polluted by reducing substances badly, and the polluting level about water quality was Ⅳ, which revealed the subsidence lake was badly affected by agriculture and animal husbandry industry pollution. This paper conducted comprehensive research to water quality of subsided area, which offered basic data and scientific evidence for treating the subsided area water.

mining area； subsidence pool; water quality

2016-08-10

計承富(1967—),男，碩士，主要從事地質工程方向的研究工作。

X826

A

1674-9944(2016)16-0134-02