地表水质（精选10篇）
地表水质 篇1
扬州市邗江区位于长江三角洲腹地,水资源相当丰富,随着化工厂的数量增多,环境污染已影响到人们的日常生活,甚至部分饮用水源也出现了安全问题。但在水质评价和预测方面,由于水环境质量所涉及的评价指标众多、方法各异,因此很多评价方法无法得到预期的结果。笔者将根据GB 3838-2002《地表水环境质量标准》[1]建立科学的网络模型结构,利用训练好的网络对水质监测数据进行综合评价,并根据结果对评价方法进行对比分析。
1 水质评价分析指标
水体水质的分析指标有很多,笔者选取氨氮、化学需氧量、溶解氧、高锰酸盐指数、总磷和总氮6项具有代表性的主要指标作为评价标准,其中氨氮是有机物有氧分解的产物,是水体富营养化的指标。化学需氧量是表示水中的有机物被氧化分解时,所消耗氧化剂氧化有机污染物时所需的氧的当量,这个氧的当量与有机物的量呈比例关系,因此通过测定水中的溶解氧就能确定水的污染程度。高锰酸钾指数同化学需氧量相似,也是反映有机污染的综合指标。总磷与总氮分别是水体中磷和氮的含量,是衡量水体富营养化的指标。
GB 3838-2002依据地表水水域环境功能和保护目标,按照5种水域功能将地表水环境质量标准基本项目标准值由高到低分为5类。
本次仿真对比数据来源于瓜洲水厂(水源来自长江)、霍桥水厂(水源来自廖家沟)、通安水厂(水源来自太平河)2004～2009年的监测数据,数据采样频率为每月一次,以该季度3个月所检结果的平均值作为该季度的计算值代入模型参与运算。
2 水质分析方法
2.1 单因子分析法
单因子分析法是对所有水质评价指标进行分析,只要其中有一项指标超标,则判定该水质不满足该类水质的标准。目前,我国实施的GB 3838-2002中即使用这种方法,我国主要流域断面水质监测报告也采用单因子评价法进行水质评价。
单因子评价法具有简单、直观的特点,但是用该方法来判定水体的水质是否满足使用功能也有不合理之处,如对于粪大肠菌群指标超标的水体,如果每升超过两万个,则该水体即属于Ⅴ类水体,不符合饮用水的标准,但经过自来水厂的流程工艺处理后即可达到饮用水的标准,因此该类水体仍可作为饮用水水源。由此可见,单因子评价法不能准确、全面地反映水体的真实使用功能,存在一定的不合理性。
2.2 离散Hopfield神经网络模型
2.2.1 模型设计
Hopfield神经网络又称联想记忆神经网络,常用于存储一个或多个稳定的目标向量,其中每个神经元的输出都与其他神经元的输入相连。Hopfield神经网络的原理是,首先使网络存储一些特定的平衡点,当输入网络一个初始条件时,网络最终会在这样的点上停下来,即:当向网络输入测试向量时,之前存储在网络中最接近于测试向量的目标向量就会被“唤醒”。
离散Hopfield神经网络(Discrete Hopfield Neural Network,DHNN)是一种全连接型神经网络,采用二值神经元,输出的离散值1和-1分别表示神经元处于激活与抑制状态。DHNN是一种单层、输出二值的反馈网络,其结构如图1所示。其中第0层仅作为网络的输入,所以它不是实际神经元,没有计算功能;第1层是神经元,实现对输入信息和权系数的乘积求累积和,再经非线性函数f(一个简单的阈值函数,通过对输出信息的比较来完成输出取值的选取)处理后将信息输出,当神经元的输出信息大于阈值θ时其输出值为1,当神经元的输出信息小于θ时其输出值为-1。
假设神经网络在t时刻输出的状态为一个n维向量:
Y(t)=[y1(t),y2(t),…,yn(t)]T (1)
则第j(j=1,2,…,n)个神经元在t+1时刻的状态为:
undefined
(2)
式中 θj——第j个节点的阈值。
DHNN是一个多输入并含有阈值的非线性动态系统,其平衡稳定状态为系统某种形式的能量函数在系统运动过程中的值不断减小,最后达到最小值。DHNN网络稳定的一个充分条件是:如果网络的权值系数矩阵W是一个对称矩阵,且对角线元素均为0[2]。
2.2.2 离散Hopfield神经网络仿真
平衡点设计:以GB 3838-2002规定的5个分类和劣五类共6个分类作为DHNN的目标值(即平衡点),将评价指标映射为神经元的状态,在进行目标值编码时横轴和纵轴分别作为水质分类与水体指标,当符合该级别的指标范围时,对应的神经元状态为1,否则为-1,用图示法显示(图2)。
●——1;○——-1
将待分析的数据进行编码,用水质评价标准作为范例进行网络的训练仿真,待分类的数据输入到该网络后,DHNN利用其联想记忆能力,逐渐趋近于某个标准的指标类型对应的平衡点,网络的输出便可以得到最接近的目标向量(即稳态值)。由于图形较多,并且结果并不十分理想,截取霍桥水厂2004年与2005年前两个季度的仿真结果进行分析,图3、4分别为数据仿真前、后的模式。
从仿真过程和仿真结果可以看出,Hopfield神经网络能快速地计算出不同季度的水质分类结果,而且Hopfield网络对输入的数目没有限制,相对于BP神经网络过拟合和易陷入局部最小的缺陷,Hopfield网络反而是输入指标越多对于判断结果的准确性越大。从结果看,这6个季度水质样本分类分别是一个Ⅲ类、4个Ⅱ类,还有一个无分类,即仿真失败,这也是Hopfield神经网络局限性的体现,当各项输入指标类别相差太大或指标从属类别相对分散时,Hopfield网络就无法鉴别出结果[3]。
2.3 T-S模糊神经网络模型
模糊数学中最基本的概念是隶属度和模糊隶属度函数[4,5],给定范围内元素对它的隶属关系用介于0～1之间的实数来表示隶属程度,还存在中间过渡状态,隶属度越接近于0表示元素属于模糊子集的程度越小,越靠近1表示元素属于模糊子集的程度越大,该模型不仅能自动更新而且能不断修正模糊子集的隶属函数。T-S模糊推理模型的结论部分用线性局域方程取代了一般推理过程中的常数,该模型可用少量的模糊规则生成较复杂的非线性函数[6]。
2.3.1 网络设计
T-S模糊神经网络分输入层、模糊化层、模糊规划计算层和输出层4层。输入层与输入向量xi连接,节点数等于输入向量的维数。模糊隶属度值由模糊化层经隶属度函数对输入值进行模糊化处理得到。模糊神经网络的具体算法如下:
误差计算公式为undefined,其中yd为网络期望输出;yc为网络实际输出;e为期望输出与实际输出的误差。
系数修正公式有undefined和undefined,其中pundefined为神经网络系数;xj为网络输入参数;ωi为输入参数隶属度连乘积。
参数修正公式有undefined和undefined,其中cundefined和bundefined为隶属度函数的中心和宽度。
模糊神经网络的构建是根据训练样本维数确定模糊神经网络的输入、输出节点数和模糊隶属度函数的个数,由于输入数据为六维,输出数据为一维,为避免过适配或过拟合,选取模糊神经网络结构为6-12-1,即有12个隶属度函数,选择7组系数p0～p6,模糊隶属度函数中心c和宽度b随机获得。
对于模糊神经网络的训练,采用等隔均匀分布方式内插水质指标标准数据生成样本的方式训练样本,水质指标标准参考GB 3838-2002,对网络反复训练100次,训练数据预测如图5所示。
从图6所示的测试数据预测结果可以看出:神经网络模型的误差较小,效果较好。
用训练好的模糊神经网络对邗江区3家自来水厂地表水采样水质等级进行评价,并以此做出分析,训练结果如图7所示。
地表水质的评价对比曲线
2.3.2 T-S模糊神经网络仿真
地表水质的评价值小于1.5的水质为Ⅰ级,在1.5～2.5的为Ⅱ类水体,在2.5～3.5的为Ⅲ类水体,在3.5～4.5的为Ⅳ类水体,评价值大于4.5的为Ⅴ类水体。采用模糊神经网络对3家自来水厂地表水源,2004～2009年各季度的采样水水质等级评价列于表1,网络评价结果如图7所示。
2.3.3 水质评价结果分析
从水质评价等级可以看出,从2004年开始邗江区3家自来水厂的水源水质均有好转,且从2005年第4季度开始水质逐渐稳定,2007年第4季度开始出现轻微恶化趋势,2009年第3季度通安水厂的水源水质有轻微的下滑趋势。从结果看,该网络模型的水质等级评价结果的变化趋势真实反映了原有的指标数据,充分说明了该模糊神经网络模型的有效性。
3 结论
3.1 单因子分析法简单直观,但用单项水质指标来判定水体是否满足使用功能,并不能保证其科学合理性,当对水体功能不具有关键影响的指标超标时,就不能准确反映水体的使用功能,因此该方法存在过保护问题,需要改进才可以有效地对水质进行评价。
3.2 离散Hopfield神经网络的分析结果比较快速、客观,接近于模糊神经网络的预测结果,但是DHNN方法的缺点是没有考虑水质是连续变化的这一事实,得到的评价结果是最接近的那一类水质级别而不能显示出对于该水质级别的隶属程度。另外,当水质数据中的单个指标之间存在着很大的级别差异时,如一些指标值属于标准里的Ⅰ类,而另外一些指标值属于标准里的劣Ⅴ类,这时DHNN模型将无法得到确切的分类。因此,DHNN模型非常适用于对水质进行大致、快速分级的应用环境。可见,离散Hopfield神经网络适用于处理指标较多,但各指标的等级相差不大的情况下的水质分析。
3.3 T-S模糊神经网络模型算法具有较好的泛化能力,分析结果合理、科学,能够准确反映水体的真实状况,对于数据不足的情况可以利用函数和编程方法产生科学、足够的训练样本,使网络输出更客观、真实地反映水质状况。因此,T-S模糊神经网络在处理水质分析的非线性及模糊性等问题上有很大的优越性。
参考文献
[1]GB 3838-2002,地表水环境质量标准[S].国家环境保护总局,2002.
[2]史峰,王小川.Matlab神经网络30个案例分析[M].北京:北京航空航天大学出版社,2010:334～338.
[3]黄廷林,卢金锁.地表水源水质预测方法研究[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2004,(1):15～18.
[4]杜刚.改进的BP神经网络在地下水质评价中的应用[D].上海:上海师范大学,2007.
[5]Swarnali P.Impact Assessment of Various Parame-ters Polluting Ganga Water in Kolkata Region:aStudy for Quality Evaluation and Environmental Im-plication[J].Environmental Onitoring and Assess-ment,2009,155(4):443～454.
[6]陈兴,程吉林,刘芳.BP神经网络用于水质评价的参数确定[J].水利与建筑工程学报,2007,(1):118～119.
地表水质 篇2
摘要：采用～大沽河青岛段地表水水质监测资料,对大沽河青岛段地表水功能区水质进行了较全面地评价,发现近6年来大沽河青岛段地表水污染状况总体上呈好转趋势,主要污染物是COD、悬浮物和氨氮.结合大沽河青岛段水功能区水质达标率低的原因,提出了改善大沽河青岛段地表水环境的对策.作 者：孟春霞 王成见 董少杰 MENG Chun-xia WANG Cheng-jian DONG Shao-jie 作者单位：孟春霞,MENG Chun-xia(中国海洋大学,青岛,266003)
王成见,董少杰,WANG Cheng-jian,DONG Shao-jie(青岛水文水资源勘测局,青岛,266071)
衡水市城区地表水水质分析与评价 篇3
关键词：地表水;水体质量;分析评价
衡水位于河北省东南部，其主城区南枕国家级自然保护区——衡水湖，滏阳河穿城而过，另有大小水系及周边古河道纵横交错[1]。衡水市名也正是取“水路通达，风水衡存”之意。目前，通过滏阳河开发改造建设，衡水市市区内的渠道和湖泊已经基本实现了连接，实现了城中有水、水中有城的水生态景观。然而，城市是人类活动最集中的区域，也是水环境受人类社会经济发展影响和作用最强烈的区域[2]，笔者针对衡水市城区的地表水进行了连续监测，旨在评价衡水市城区地表水目前的水质状况，为进一步打造良好的城市水生态环境提供理论依据[3]。
1研究方法
1.1采样时间与点位
采样时间：2014年6月25日（夏）、10月20日（秋）和2015年4月18日（春），2014年冬季因地表水结冰未采样[4]。
图1衡水市城区地表水采样点分布图（▲采样点）采样点位：根据水系分布在衡水城区共选取八个采样点：（1）怡水园，（2）职教，（3）南环，（4）干马桥，（5）人民公园，（6）人民桥，（7）北环，（8）衡院（各采样点分布情况见图1）。八个采样点兼顾水系分布的典型环境[5]。
1.2水样的采集与测定
本研究选取《地表水质量标准》（GB3883-2002）中的六项基本指标进行分析检测，主要检测项目包括COD（化学需氧量） 、NH3-N（氨氮）、NO3--N（硝氮）、NO2--N（亚硝氮）、TN（总氮）、TP（总磷），样品采集后于4 ℃保存，带回实验室后在24 h内严格按照国家环保总局的《水和废水监测分析方法》中的国家标准检测方法，具体方法及主要仪器见表1。
表1检测方法及主要实验仪器[6]
序号检测项目检测方法方法来源主要仪器1COD重铬酸钾法GB11914-89回流装置2NH3-N纳氏试剂比色法GB7479-87分光光度计3NO3--N酚二磺酸光度法GB7480-87分光光度计4NO2--NN-（1-萘基）-乙二胺光度法GB7493-87分光光度计5TN过硫酸钾氧化-紫外分光光度法GB11894-89分光光度计6TP钼酸铵分光光度法GB11893-89分光光度计
2数据处理
针对各个点位的各种指标，进行数据统计分析，使用Excel做折线图，利用单因素分析方法对水质进行评价。根据实验测得的指标数据，利用折线图分析不同采样点在不同季节的水质状况，对衡水市城区地表水作出时间上和空间上的交互评价，全面了解衡水市城区地表水的水质状况。
3结果与分析
3.1衡水市城区地表水采样点氨氮含量的结果与分析
图2衡水市城区地表水氨氮含量测定结果
氨氮以游离氨或铵盐形式存在水中，是地表水水质的一个重要指标。由图2分析，衡水市城区地表水氨氮含量在夏季最高;在春、夏、秋三个季节中，职教采样点的氨氮含量始终高于其他采样点的氨氮含量，分别为0.27 mg/L、0.31 mg/L、0.09 mg/L;人民公园采样点的氨氮含量始终低于其他采样点的氨氮含量，分别为0.03 mg/L、0.05 mg/L、0.04 mg/L。
3.2衡水市城区地表水采样点亚硝氮含量的结果与分析
图3衡水市城区地表水亚硝氮含量测定结果
以亚硝酸根离子（NO2-）及其盐类形态存在的含氮化合物。由图3分析，衡水市城区地表水在夏季的亚硝氮含量相对春秋两季较高，只有南环采样点夏秋两季的亚硝氮含量相同，但总体来看衡水市城区地表水亚硝氮的含量属低水平，春、夏、秋三季的亚硝氮含量变化比较大;所有采样点中，职教在春、夏、秋三季始终亚硝氮含量最高;春季亚硝氮含量最低的是南环和北环为0.02 mg/L，夏季亚硝氮含量最低的是南环，仅有0.03 mg/L，秋季亚硝氮含量最低的是怡水园、人民桥和衡院，仅有0.02 mg/L。
3.3衡水市城区地表水采样点硝氮含量的结果与分析
图4衡水市城区地表水硝氮含量测定结果
硝酸盐氮（NO3--N）是含氮有机物氧化分解的最终产物。由图4分析，衡水市城区地表水硝氮含量较高，且春夏秋三季硝氮的含量变化较小，比较均衡;春季、夏季、秋季硝氮含量最高的均是干马桥，硝氮含量分别为3.5 mg/L、3.8 mg/L、2.7 mg/L;春季、夏季、秋季硝氮含量最低的是怡水园，含量分别为为0.8 mg/L、0.9 mg/L、0.6 mg/L。
3.4衡水市城区地表水采样点总氮含量的结果与分析
图5衡水市城区地表水总氮含量测定结果
总氮指水中各种形态无机和有机氮的总量，常用于表示水体受营养物质污染的程度。由图5分析，衡水市城区地表水总氮含量在春、夏、秋三季中比较稳定，变化幅度较小，所有采样点地表水总氮含量都比较高;职教采样点地表水总氮含量在三个季节中始终高于其他采样点，分别为6 mg/L、6.3 mg/L、6.2 mg/L，春季地表水总氮含量最低的是衡院，仅有4.2 mg/L，夏季最低的为北环，仅有4.4 mg/L，秋季最低的是南环和北环，仅有4.2 mg/L。
3.5衡水市城区地表水采样点总磷含量的结果与分析
总磷包括溶解的、颗粒的、有机的和无机磷，是水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水样含磷毫克数计量。由图6分析，衡水市城区地表水不同地区总磷含量具有较大差异;衡水市城区地表水春秋两季的总磷含量都略低于相同地点夏季的总磷含量;怡水园和职教地表水总磷含量常年处于较高水平，其中职教更为严重，总磷含量在三个季节中始终处于所有采样点的地表水总磷含量的最高水平，分别为4.99 mg/L、5.13 mg/L、5.02 mg/L;春季干马桥地表水总磷含量最低，仅有0.87 mg/L，夏季干马桥地表水总磷含量最低，仅有1.04 mg/L，秋季南环地表水总磷含量最低，仅有0.83 mg/L。
nlc202309040129
图6衡水市城区地表水总磷含量测定结果
3.7评价结果
从表2可以得出：衡水市地表水水质六项检测指标中COD、总氮、总磷三项劣V类水质标准，最大值全部为劣Ⅴ类水质标准，属严重超标，氨氮为Ⅱ类水质标准。所有指标含量在夏季呈较高趋势，夏季水质相较于春秋两季较差。综上所述，说明衡水市地表水已受到严重污染。
表2衡水市地表水各样点水质评价结果（平均值）
采样点CODNH3-NTNTP怡水园劣ⅤⅡ劣Ⅴ劣Ⅴ职教劣ⅤⅡ劣Ⅴ劣Ⅴ南环劣ⅤⅡ劣Ⅴ劣Ⅴ干马桥劣ⅤⅡ劣Ⅴ劣Ⅴ人民公园劣ⅤⅡ劣Ⅴ劣Ⅴ人民桥劣ⅤⅡ劣Ⅴ劣Ⅴ北环劣ⅤⅡ劣Ⅴ劣Ⅴ衡院劣ⅤⅡ劣Ⅴ劣Ⅴ水样超标率100%-100%100%平均值劣ⅤⅡ劣Ⅴ劣Ⅴ平均值超标倍数2.259 4-2.439 65.631 3最大值超标倍数2.416 7-3.083 312.616 7 4讨论
通过实际调查发现，衡水市地表水的污染主要是由于部分生活用水直接排放进入河道，造成水体富营养化严重，动、植物过度繁殖，死亡后腐烂破坏水质等原因造成。根据检测结果，衡水市城区地表水水质状况均呈现一种夏季水质最差，春、秋两季相对较好的趋势。这可能是春季和秋季温度低，生活污水排放量小，各种微生物新陈代谢较慢，而夏季水温较高，动植物生长茂盛，有机物得到快速分解，生活污水排放量大等原因造成。衡水市区的平均降水量256.6 mm，比常年同期较低，河道蓄水量少，自我净化能力弱，对污染物的稀释作用效果不显著。
建议增加环境保护的宣传力度，提高整个社会对于水资源正确、合理运用以及加强保护的意识;进行城区地表水河道的治理和修缮，清除过多淤泥和衰败植物，保持河道水流通畅，同时增大蓄水量，从而稀释污染物，应在适宜的水域放养或移殖水生动植物，以降解地表水的污染。增强自我净化能力。建议相关部门加大监督检查力度，提高政府监督管理力度，对城区的生活用水、商贩、企业的用水排放进行严格的检查，从源头改善衡水市城区地表水的水环境质量[7]。定期对衡水市区地表水进行水质监测，随时关注水质的变化情况，加强对职教地表水的监测监管力度，大力改善职教地表水质量。
参考文献：
[1] 谢新栋.“水市湖城”建设的和谐内涵及要义[J].华章，2010，08（B）：155-156
[2] 张勇，王云，叶文虎.上海市地表水水质近20 年的变化[J].环境科学学报，2002，22（2）：247-251
[3] 熊洋，张彦增，尹俊岭，等.衡水湖水质现状评价及趋势分析[J].南水北调与水利科技，2007（03）：64-66
[4] 范玉贞，孙焕顷.衡水湖水体中细菌时空分布的调查[J].衡水学院学报，2010，12（4）：37-39
[5] 陈惠，郭必琳，郑伟威.阜阳市地表水水质分析[J].阜阳师范学院学报（自然科学版），2002，19（4）：34-38
[6] 中华人民共和国地表水环境质量标准（GB3838-2002）
[7] 刘冠凤.聊城市地表水环境问题及对策研究[D].武汉：武汉理工大学，2012：39-42
（收稿日期：2015-10-22）《河北渔业》2016年第1期（总第265期）○增殖与养殖
3.6衡水市城区地表水采样点COD含量的结果与分析
图7衡水市城区地表水COD含量测定结果
化学需氧量COD是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量，是水体有机污染的一项重要指标。由图7分析，衡水市城区地表水COD含量在季节上和地点上具有差异，在衡水市城区地表水的COD含量处于稳定偏高状态。其中以职教最为显著，职教采样点始终处于同季节中所有采样点COD含量最高的点位，分别是：春季100 mg/L、夏季105 mg/L、秋季101 mg/L。
地表水水质常规监测问题的探讨 篇4
关键词：地表水,监测项目,针对性,偏差,评价方式
随着社会的不断发展, 生态环境也越来越得到人们的重视, 而作为重要的生存资源的水环境, 更需要被合理的保护且时时关注其水质的情况, 因此水质常规监测具有重要的意义。本文主要根据实践经验, 针对常规监测工作过程中存在的问题进行评述及探讨。
1 监测项目没有针对性
我国地表水水质的监测常规工作基本有两项:
(1) 监测地表水断面的水质。 (2) 监测饮用水水源地的水质。我国监测地表水断面的指标将近27项, 涉及到的范围包括:水温、高锰酸盐指数、石油类、阴离子表面活性剂、硒、砷、汞、镉、六价铬、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、铜、锌、氟化物、铅、氰化物、p H值、溶解氧、挥发酚、硫化物、粪大肠菌群等等。我们国家用地表水饮用水源地《地表水环境质量标准》 (GB 3838—2002) 中的23项基本项目作为监测饮用水的水源地常用标准的指标。饮用水源地监测的23项指标和地表水断面水质的27项指标许多年来几乎一直都没有改变过。从这些监测指标整体来看, 大部分是以重金属和综合性指标作为主要的监测指标, 无机离子、营养物还有微生物等则是其次较重要的指标。由此可以看得出在我们国家以有机污染为主存在于城市的河流及各大水系之中。因为诸多因素的影响, 在实际之中应用到至今为止, 在各个地方监测站的地表水常规监测项目长期以来都没有变过, 监测的指标也就局限在十几个项目, 例如:汞、铅、镉、高锰酸盐指数 (化学需氧量) 、生化需氧量、氟化物、砷、六价铬、氨氮、挥发酚、石油类、总磷、总氮等。长期的实践证明了要真实清晰地表征地表水环境质量状况这种重复一成不变的监测方式是不符合实际的。由于我们国家的城市河流以及各大水系的污染已有机污染为主, 所以着重于这方面指标的监测, 有机物的项目在监测指标中的表征全都是属于综合性的指标, 但全面各个断面水质的具体情况并不能代表, 这也就表示以此水质监测项目的方式在具体操作中太过于宽泛模糊, 缺乏一定的针对性和代表性, 因此, 在地表水的常规监测的项目操作中, 可以采取根据不同的污染源, 对于那些危害大的污染源、有害物中出现频率高的指标作为具体和重点的监测对象, 从而保证水质监测的有效性。如果总是一直反复投入去监测这些标准允许范围内的监测项目, 不但造成不必要的人力、物力浪费, 而且还会在监测中产生实验废液, 造成不必要的二次污染, 给环境带来破坏。所以建议在今后监测项目中, 对于常年都没有被检出来的监测项目, 像重金属以及无机化合物这类项目指标, 没有必要对其进行周期性、反复的测定, 可以适当将监测时距拉大, 将重点放在经常出现有影响的项目指标上。我国江河湖泊因地域的不同而存在着不同的的污染源, 有害的污染物的浓度和种类也是千差万别, 因此应该使用与之具体情况相对于的参数来衡量水质好坏才是科学的。所以建议各地选择污染物作应当源于当地的污染源的不同, 危害的大小以及出现的频率高低作为监测对象, 这样才能够具体问题具体分析, 同时有效的反应出当地的水质真实情况。
2 监测数据质量与事实有偏差
2.1 实验设备条件对实验数据的影响
全国环保大会第一次召开在1973年到现在, 第一次真正有意识的环保工作才在我们国家正式的展开, 正因为在水资源管理与保护中水环境监测有着意义非凡的重要性, 使得我们国家的水质监测方面的工作在近40年时间里有着飞速般的发展, 可是这当中也逐渐出现了一些问题, 例如其中比较关键的问题就是水质监测仪器任然比较简单, 基本是以物理化学监测为主, 以及一些非传统的监测技术, 像是生物监测、水质自动监测技术以及遥感监测技术这类初级发展中的技术, 我们国家的水质监测技术目前的现状就是如此, 技术较为落后, 而一些发达国家的水质监测工作在这方面的的技术造早已超过我们国家几年甚至十几年之久。在饮用水水源监测方面, GB 3838-2002列出与饮用水水质需要监测的相分析项目, 作为了加强对其的监测。旧版本的《生活饮用水卫生规范》 (2001年) 基本都是拿来用作为这些监测项目的分析方法的参考, 但是, 应用到的分析方法大部分都是在20世纪80年底研究建立的, 然后才选入《生活饮用水卫生规范》里面作为参考, 很显然, 很多方法随着技术发展推进已经落后了。例如, 由于局限于当时的实验仪器设备条件, 在对有机物方面的监测, 填充色谱柱是大多数分析监测采用的方法, 而且目标物质的针对非常有限, 基本是一种, 或是仅仅很少的几种而已。
2.2 技术人员对实验数据的影响
虽然我们国家在水环境监测在水资源保护与管理中有了新的发展, 但是对于这方面的专业人员的配置和培养投入相对不多, 所以在地表水水质的监测常规工作的技术人员的综合能力与国外一些这方面领域的技术员相比相对低下, 以此实验数据受到了直接的人为因素的影响, 因此技术人员的综合素养这方面必须得到重视。在人员管理方面, 仅靠责任心和职业道德的教育, 在实践中已经证明是远远不够的, 必须建立起有效的控制机制应付人为因素, 例如, 以对监测人员人为因素留样抽测和采取密码样可达到有效的监管, 在上级站与下级站方面可以建立纵向对照监测, 在同级别不同责任区监测站可以建立横向相互交叉监测机制, 通过多种方式可以更全面的进行有效控制监督。
3 评价方式需要改进
在地表水水质的监测中, 将监测数据进行统计、归纳和总结, 对环境质量状况进行评述是环境质量状况评价体系的作用。但是由于在许多时候, 监测站拿出来的评价报告过于专业化, 其中的专业术语, 用词以及数据一般的群众无法读懂, 这就背离了评价报告的实际意义, 所以在现状评价里, 应该更加简单易懂, 能够被广大人民群众所理解, 所以监测数据不应该去适应评价体系, 而应该是服务于监测数据的。
结语
我国已经进行了近30年地表水水质常规的监测, 积累了许多珍贵的基础数据, 为水源水质环境管理工作提供重要的依据。随着我们国家环境保护工作的深入, 就会遇到更多的挑战, 给工作提出了更高的要求。在不断的发展当中也会出现各种问题, 提出这些问题, 然后不断改进完善, 为地表水水质的保护提供重要的依据。
参考文献
地表水质 篇5
项目情况说明
本项目是在浙江省已有地表水环境自动监测系统基础上，再建设和完善116个地表水交接断面水质自动监测系统，其中新建56个，改造完善60个。其中湖州市新建13个站点，含长兴县3个，分布于长兴港、杨家浦港、合溪港等各主要入太湖河口。其中长兴港水质自动站（东经：119º58’ 34”、北纬：31º01’15”），杨家浦港水质自动站（东经：120º00’46.5”、北纬：30º59’57.6”），合溪浦港水质自动站（东经：119º56’55”、北纬：31º03’1.7”）。
建设内容主要包括设备购置、站房及辅助设施建设，同时建立配套的质量保证系统、数据传输系统、管理控制系统、综合查询分析系统、数据发布系统和运维管理系统。
该项目规划总占地997平方米，该项目规划中合溪港站占地面积298.91平方米，建筑面积100平方米；长兴港站占地面积396.46平方米，建筑面积100平方米；杨家浦港站占地面积301.66平方米，建筑面积100平方米。项目的主要建设依据是《浙江省地表水交接断面水质自动监测系统完善工程初步设计》及批复，项目长兴县的建设内容符合《长兴县中心城区空间协调规划》。
其中每个站点所需电力为6千瓦，自来水每天2立方米，可从站点所在村庄接入。废水主要为管道反冲洗水等，单个站点污水产生量约700吨/年，该部分水较为清洁，对环境无危害；噪声主要来自室内微型机械噪声和泵站等，噪声源强较低，站房平时门窗封闭，不会对周围环境造成噪声影响。
该项目的建设将全面提升我省跨行政区域河流交接断面水质监测能力，为推进我省生态文明建设、增强环境监管能力、实施跨行政区域河流交接断面水质保护管理考核制度提供技术保障，并有利于促进公众参与和社会监督，以及环境监测信息的交流与共享。
地表水水质影响因素研究进展 篇6
水是人类的生命之源, 饮水是人类生存的第一需要。随着社会经济的快速发展及人民生活水平的不断提高, 各行业对水资源数量与质量的需求越来越高, 水资源短缺日益成为制约经济发展的瓶颈因素之一, 水资源问题也越来越严重[1]。水资源及水污染问题一直以来都是中外学者研究的重点[2~7],
据2008年的中国水质调查显示, 45%的主要河流水质呈中度至严重污染, 我国部分地表水水环境质量甚至出现重金属污染等问题[8]。因此, 为了有效的保护水资源、防治水污染和改善水质, 探求我国地表水水质影响因素具有紧迫性。而在国内, 虽然也有大量的水质影响因素研究成果问世, 但没有学者对这些影响因素进行归纳总结, 笔者在参考国内地表水水质影响因素研究性成果的基础上, 探讨了自然环境因素和人类活动因素对中国地表水水质的影响, 为水质研究者和政府决策提供一定的参考依据。
2 自然环境对地表水水质的影响
水质是由水的物理、化学和生物特性等诸因素所决定的, 而水环境则受到气候、水体透明度、水位变化及水体环境容量大小的影响[9]。
2.1 气候变化对地表水水质的影响
(1) 天然降水是地表水资源的主要补给来源。降水强度和频率的变化都会影响非点源污染, 通过影响淋洗和冲刷地表污染物能量的大小及对污染物的稀释程度, 直接影响水环境质量[10], 其中暴雨对减少河流低流量期的污染有明显作用[11]。叶勇等[12]以沈阳市辽河支流为例分析汛期降水对地表及地下水质的影响。结果表明:汛期降水对地表水质具有普遍的改善作用, 然而受各种因素影响, 其改善程度有限。
(2) 全球气候变暖直接导致河流湖泊等水体的水温升高[13], 温度升高不仅能够影响水体的表面张力、密度、粘性和存在形态, 还可以改变水温层分布和加速水体中化学反应和生物降解速率等[14]。一般气温升高易造成水质变坏, 气候变暖会加剧水体富营养化, 驱使藻类大量生长, 湖泊出现咸化、富营养化、萎缩、甚至干涸的现象[15~17]。
(3) 极端气候灾害的发生改变了水文极值状态变量的大小, 影响水体的点源和非点源污染事件发生的概率和量级, 对河流和湖泊等水体的水环境状况产生直接影响[18]。程兵芬等[19]在回顾了干旱对地表水体水质影响研究的基础上, 认为干旱对地表水体的水质影响, 在自然状况下是由温度升高与河道流量减少, 引起水体荷载增加共同作用的结果, 干旱期间污染物的积累以及旱后极端降水对污染物的大量冲刷, 改变了面源污染物的入河时间及含量。张春洁等[20]通过对大清河流域洪水期水质变化分析及评价, 认为水体污染程度与洪水过程有关。在一次洪水过程中, 洪水起涨随着水量的增加, 洪水中挟带污染物的质量浓度递增, 当水量达到峰顶时, 污染物质量浓度较起涨中变小, 随着水量减小, 污染物质量浓度也在减小, 水质整体上趋于好转。
(4) 风力作用通过改变湖泊环流结构及水体流速影响湖泊污染物的迁移及扩散[21]。李春华等[22]通过分析太湖湖滨带藻密度与水质、风作用的分布特征及相关关系得出不同季节风作用对藻密度分布影响显著。
2.2 水文特征对地表水水质的影响
地表水水质受点源及非点源污染多种因素的影响, 其中非点源污染与水文循环密切相关[23]。地表水的水文特征中的径流量、水位、含沙量等通过调节和改变水体中的化学物质和悬浮物等直接影响水质的优劣。因此水文特征对地表水水质的影响主要包括以下方面。
(1) 径流是水文循环的重要环节, 并受气候变化 (降水、气温、蒸发等) 和人类活动 (下垫面、地形、水利工程等) 的双重影响, 表现为动态、复杂、非线性的特征[24]。降水量季节性的差别, 导致河流年内出现丰水期、平水期和洪水期的季节变化特征, 不同的水文情势下河水中各种溶质的含量都会发生变化[25]。雨水吸收大气中的气体和微粒物质后降落到地面, 和地面中的溶解物质一起, 通过地表径流进入河流或渗入地下和土壤水发生化学变化, 产生或溶解一些物质, 导致地面径流、壤中流和地下径流都具有一定的化学特性[26]。乔梁等[27]分析探讨了北方山溪性河流径流量变化对水质影响, 认为在时间分布上, 不同时期的河流水质, 受补给水源的作用, 不同时期有较大的差异。枯季河流水源补给主要以地下水补给为主, 水质受地质结构和地质构造的影响较大;洪水期水源主要以地表径流为主, 地表径流携带大量污染物进入水体, 河流水质主要与流域下垫面因素有关;平水期, 河流中的水量主要有地下水和土壤水补给, 河流水质主要受壤中流影响。
(2) 水位是控制河流和湖泊生态环境系统的重要因素[28]。水位波动不仅可以影响河流和湖泊生物的生长、分布, 也在河流和湖泊发生物理、化学变化过程中起着重要作用[29]。水位的高低及其变动范围、频率、发生的时间、持续的时长和规律性等是影响河流和湖泊水质的核心因子。水位变动有短期、年内季节性和年际变动3种, 对河流和湖泊水质有不同的影响机理[30]。水位短期变动通过对水体中的悬浮物、透明度、光衰减系数等的影响而对水质产生作用;周期性的年内季节性和年际水位变动改变水质时空分布;长期的高水位和低水位以及非周期性的水位季节变动会破坏水质长期以来对水位周期性变化所产生的适应性, 从而改变水环境质量[31]。王旭等[28]通过分析洞庭湖水位变化对水质影响, 认为在年际变化上, 洞庭湖水位与水质变化具有较好的相关性;在年内季节变化上, 洞庭湖丰、枯水期水位变化显著, 水质指标TN表现出枯水期>平水期>丰水期的特征。
(3) 河流泥沙是地球化学元素由陆地向海洋输送的重要载体, 是河流水生物的重要食物来源, 是水环境的重要组成部分。对河流水环境和水质而言, 河流泥沙不仅本身就是水体污染物, 也是水体中微量污染物的主要载体, 对污染物在水体中的迁移、转化和生物效应等起着重要作用[32]。当前有关河流泥沙的相关研究主要集中于两个方面:含沙河流水质监测中泥沙影响水质测定结果的研究及高含沙河流水质模型的研究[33]。武福平等[34]实验研究了黄河兰州段不同粒径的悬浮泥沙对氨氮的吸附行为, 认为含沙量对泥沙吸附氨氮的影响十分显著, 并与氨氮平衡吸附量呈负相关性。黄磊等[35]通过建立河流中水动力-泥沙-磷迁移过程的分相模型, 发现泥沙运动对磷迁移有显著影响。
(4) 底泥一般指江河湖海的沉积物, 是自然水域的重要组成部分。底泥在污染物的迁移过程中起着非常重要的载体作用, 绝大多数污染物在水环境中的迁移转化、归宿都和底泥运动密切相关[36]。河湖底泥的基本物理结构包括与水体相接触的底泥界面层和界面层下的原沉积物层。在天然水体中, 悬浮态底泥一般由腐殖质及金属水合氧化物粘附架桥组成, 各种微污染物如有机有毒物、重金属以及细菌、病毒等吸附在表面上, 由此发生生态环境效应[37]。另外, 河湖底泥只有在外污染源作用较小的情况下, 其对上覆水体的影响才会显现得更为明显[38]。
2.3 水生生物对地表水质的影响
水生植物、动物、微生物对水质净化有很大的帮助。水生植物在生长过程中, 不仅可以吸收氮、磷等营养元素, 有效地控制水体富营养化, 抑制浮游植物, 而且对有机物、重金属亦有较强的去除和富集作用[39];各类菌类水生微生物及水生动物对水质的作用在监测和研究水质方面表现突出, 可以作为生物指标、毒性实验的研究对象等[40~43]。但也有许多研究者在[44]实践过程中发现, 当水体的生境条件得到改善后, 水生植物会大量生长繁殖, 并在秋冬季节开始腐烂分解, 植物残体分解会释放大量的氮、磷等营养盐进入水体中, 易造成水体的二次污染。成小英等[45]研究了凤眼莲腐烂分解对湖泊水质的影响, 发现伴随着凤眼莲腐烂的不同阶段, 水质变化呈抛物线状。
3 人类活动对地表水水质的影响
地表水水质状况受流域内多种因素的综合影响, 不仅受自然环境因素影响, 而且更易受人类活动因素的影响[46]。影响地表水水质的人类活动因素主要有:人口状况、经济发展水平、土地利用结构、生态和水利工程及水资源开发利用状况等[2,47,48]。这些因素对地表水水环境的作用表现在:人类索取水资源, 并向其中排放生活、生产中的废弃物。可见水环境质量与流域内的人类活动密切相关。
3.1 社会经济发展对地表水水质的影响
经济的快速发展, 提高了各类污染源的排放负荷, 直接或间接地改变了水环境状况和水生态系统服务功能[5,49]。郑旭等[50]对营口市水环境污染与社会经济发展的关系进行了研究, 得到了水环境污染物排放量与社会经济之间存在显著的相关关系。杜鑫等[51]分析了辽河流域辽宁段水环境演变与流域经济发展关系, 认为第二产业生产总值以及人口是影响辽河水质化学需氧量浓度变化的社会经济重要因素。李中杰等[52]认为伴随着社会经济的快速发展, 导致滇池流域主要河流水体水质恶化趋势明显, Ⅴ类水质河流占比增长了近4倍。因此社会经济发展方式是水环境质量的重要影响因素, 其对地表水水质的影响主要表现在产业结构、科技水平、人口增长及环境政策等方面。
3.2 土地利用景观格局对地表水水质的影响
土地利用指人类对土地自然属性的利用方式, 人们在土地上进行生产与生活等活动的过程本身就深刻地影响地表、河流、湖泊等生态系统的物质输入过程;同时, 土地利用的景观格局通过影响地表径流、生物循环和地球化学循环等过程, 改变进入河流、湖泊污染物的数量, 进而对水质产生重要影响[53]。而土地利用/覆被变化对水循环、水量和水质的影响具有时间和空间尺度上的变异性[54]。随着人类活动的增加, 流域内的土地覆盖逐渐从自然植被转变为以人类活动为主导的农业、城镇用地, 从而导致河流水质的退化。在许多地区点源污染已经得到有效控制的情况下, 非点源污染因其污染的广泛性、不确定性成为影响河流水质的重要原因之一, 而土地利用景观格局是影响非点源污染负荷的主要因素之一[55]。
土地利用类型与水体污染物浓度之间存在显著相关关系, 影响着水体水质污染状况。其中, 城市和农业用地与水体污染物浓度存在显著正相关关系, 林地、草地等土地利用类型与污染物浓度存在负相关关系[56]。胡和兵等[57]探讨了南京市九乡河流域景观格局空间分异对河流水质的影响, 认为流域的大部分景观类型与河流TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度存在显著的相关关系:建设用地和未利用地的面积比例与TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度也存在显著的正相关关系, 林地的面积比例与这些指标呈显著负相关, 而耕地的面积比例与TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度相关性不显著。欧洋等[58]研究了密云水库上游流域不同尺度景观特征对水质的影响, 其结果表明:研究区河流水质与流域景观特征显著相关, 景观变量能够解释水质变异的58%, 流域面积对水质的影响最大, 其他影响变量依次为居民用地比例、林地比例及聚集度指数。
3.3 水利工程建设对地表水质的影响
水利工程的建设会对水质的影响体现在:一方面, 水体经过长距离的输送或一段时间的储存, 会使复氧过程充分形成, 从而丰富了水体潜在的环境容量资源;另一方面, 库区水体抬高, 水流缓慢, 不利于污染物的扩散[59]。总的来说, 水库对水质可产生正负两方面的影响[60]。另外, 由于减少了河流基流生态水量, 可能会加剧河道断面萎缩, 增加污水排放总量, 改变农业灌排系统, 提高面源入河比例, 加快面源入河速度, 恶化下游河流、湖泊的水环境质量[61]。姚环等[62]探讨了闽江水利工程的环境水质效应问题, 发现闽江干-支流上众多水利工程的建设与运营, 明显地影响了河流的水动力场因素和水化学场因素, 引发了沿江水文地质环境状况的变化, 使河流水体纳污、稀释扩散自净能力受到较大的影响, 河流出现受污染程度日益加重、水环境恶化的趋势, 使沿江城市和乡镇的水文环境质量受到明显的影响。刘兰玉等[63]研究了三峡水库175m蓄水对长江重庆段水质的影响。结果表明:175 m蓄水前后, 长江重庆段水质总体较好且保持稳定;但主要污染物浓度在蓄水前后有所起伏, 部分断面的高锰酸盐指数浓度变化较大 (图1) 。
4 结论
城市化对广州地表水质的影响 篇7
城市是人类发展和社会进步的标志。预计到21世纪中叶,我国城市化水平可达60%,城市人口将增至9.6亿人左右。城市化发展对水资源要求与日俱增,水资源在许多地区已成为制约城市发展的一个重要因素,同时城市化发展对城市水资源和水环境产生了较大影响,使其发生了显著变化。
广州市是我国华南地区的政治、经济、文化、交通中心,国民经济在全国占有重要地位。随着广州城市化的迅速发展,大量废水排入江河湖泊,使得广州市地表水有恶化的趋势,这不仅影响了居民的身体健康和人民生活水平的提高,而且大大降低了区域环境质量,制约了经济的可持续发展。为了要解决地表地下水质变化与日益严峻的城市环境问题,研究城市化与水环境的关系显得尤为重要。因此,本文以城市化发展非常显著的广州市为研究对象,通过对珠江广州河段水质进行时空对比,探讨广州市区地表水质的变化与城市化过程中的社会经济发展关系,提出相关建议和改善措施。
1 广州市城市化进程
城市化是个有机体系,城市化水平是区域经济、社会、科技发展的综合表现,它不仅应具有反映城市人口比重这一量的特性功能,同时还应具有反映城市经济、城市设施、城市生活、城市生态以及城市功能发挥等质的方面的规定性功能。根据城市化的科学内涵以及广州市城市化发展的实际情况,评价城市化水平的指标体系主要考虑从人口城市化、经济城市化等方面进行构建,分别选用全市城市总人口、工业总产值、社会固定资产投资3个指标为代表,说明其城市化发展水平。
广州市位于广东省中南部,濒临南海,毗临港澳,地处珠江三角洲腹地。广州经济发展可分为20世纪80年代的起步期和20世纪90年代的高速增长期,产业结构也发生了明显变化,第一产业持续下降,而第二、三产业稳步上升,并占据了主导地位;与此同时,城市化进程不断加大, 人口除自然增长外,外来务工人员使该地区成为全国人口密度最大地区之一,给该地区带来巨大的环境压力。据统计,到2005年,广州市城市化水平达到81.5%。
广州市辖10区和2个县级市,总面积7 434.4 km2,2005年4月经国务院批准,进行行政区划改革,现辖荔湾、越秀、海珠、天河、白云、黄埔、番禺、花都、南沙、萝岗10个区,代管增城、从化2个县级市,并入广州市郊区。
2 广州市水质变化特征
珠江广州河段干流上起鸦岗,下至莲花山,包括西航道、前航道、后航道、黄埔水道,河段总长82.55 km,是广州市饮用水、航运、工农业用水、水产养殖、游览观光等多用途水体。其中西航道、前航道、后航道是广州市的重要水源地。受监控的珠江广州河段从鸦岗至莲花山长78 km。设有9个监测断面,从上游到下游依次为:鸦岗、硬劲海、黄沙、猎德、东郎、平洲、长洲、墩头基、莲花山。
2.1 地表水质空间变化
为了分析比较地表水质的空间变化,研究城市化对水质的影响,选取了2000年珠江广州河段9个断面的8种主要污染物的监测数据,包括:生化需氧量、总磷、溶解氧、氨氮、亚硝酸盐、石油类、高锰酸钾指数等,做出其变化曲线,如图1所示。
除了亚硝酸盐氮(二次污染指标)外,其余污染物都是从西航道和平洲水道流入市区河段后浓度逐渐增加,在前航道猎德断面达到极值。以2000年的水质参数为例,在远离广州市区的鸦岗断面,氨氮含量不到1 mg/L,几乎可以忽略不计,但到了位于市中心的黄沙断面,氨氮含量就高达4.22 mg/L。之后,由于受到下游较清澈水体和潮水的汇入稀释,自净能力增强,水质逐渐变好。各监测断面污染从重到轻依次为猎德、黄沙、东朗、长洲、硬颈海、墩头基、平洲、鸦岗和莲花山断面,入境的鸦岗、平洲断面和出境的莲花山断面污染程度相对较轻。从各污染指数随时间变化的曲线图(图2)可以看出:随着城市化的发展,广州市水质逐渐下降。
2.2 地表水质时间变化
综合考虑资料是否完整和是否具有代表性等因素,选取了溶解氧、氨氮、生化需氧量和亚硝酸盐氮等4个指标作为参考。根据广州市地表水质分布的特点,在9个断面中,挑选了位于珠江广州河段上游的鸦岗断面作为代表,分析其变化特征。
从图2可看出:溶解氧含量呈下降趋势,自1992年之后就开始低于标准值;氨氮含量一直超标,1984～1986年为最高,近1.5 mg/L。但是近15年来变化不算很大,并且总体呈下降趋势,都低于1.5 mg/L;亚硝酸盐氮含量呈上升趋势,自1998年后开始超标,在1999年有较大波动,超过0.25 mg/L;生化需氧量变化不明显,1997年后有上升趋势。但一直未能达标,且差距较大,基本维持在1.5～2.0 mg/L,1998年起超过2.0 mg/L。鸦岗断面水质污染以氨氮和生化需氧量为主。
3 城市化对地表水质的影响
一般水质污染主要来源于3个方面:工业废水、生活污水及农业退水。广州市区农田面积小,用水量小,农业退水在废水排放量中比例较小,因此影响广州市地表水质的主要因素是工业废水和生活污水。下面以整个珠江广州河段的水质指标为依据,应用SPSS软件进行数据分析,分别求出人口、工业与地表水质的关系,以此分析出城市化对地表水质的影响程度。
3.1 城市化指标与水质关系
(1)人口与地表水质关系。
人口急剧增加是城市化的主要表现。广州市随着经济发展,城市快速向外扩张,城市人口也急剧增加,生活污水量占废水排放总量的比例逐年上升。生活污水大部分未经处理,直接排入江河,已成为城市水质的主要污染源。
从表1可看出:广州市人口呈增长趋势,但珠江广州河段的溶解氧基本呈下降趋势,两者相关系数达-0.497,说明城市溶解氧的含量与全市人口呈负相关关系,人口越增加,地表水的溶解氧含量就越低;随着人口的增加,亚硝酸盐氮含量呈上升趋势,两者相关系数为0.620,说明亚硝酸盐氮含量与全市人口呈显著相关关系;生化需氧量波动较大,基本呈上升趋势,两者相关系数为0.506,说明生化需氧量与全市人口呈正相关关系;氨氮含量波动较大,基本呈上升趋势,两者相关系数为0.388,说明氨氮的含量与全市人口呈正相关关系,但相关性不是很显著。
(2)工业总产值与地表水质关系。
城市化的主要表现之一为工业区域的发展。广州是我国重要的轻工业基地,工业总产值一直在急剧地增长,1986年为193.5亿元,到2000年已达到3 100亿元。
从表1可以看出:广州市工业总产值呈上升趋势,但珠江广州河段的溶解氧呈下降趋势,两者相关系数为-0.542,说明城市溶解氧的含量与城市工业总产值呈负相关关系,工业总产值越增加,地表水的溶解氧含量就越低;亚硝酸盐氮的含量也呈上升趋势,两者相关系数为0.645,说明亚硝酸盐氮的含量与工业总产值呈显著的相关关系;生化需氧量变化不大,但也基本呈上升趋势,两者相关系数为0.444,说明生化需氧量与工业总产值呈正相关关系;氨氮波动较大,但总体也呈上升趋势,两者相关系数为0.438,说明氨氮含量与工业总产值呈正相关关系。
(3)社会固定资产投资与地表水质关系。
固定资产投资可以反映城市工业及城市建设发展状况。广州市一直在进行旧城改造和新城建设,社会固定资产投资总额也一直呈上升趋势。1986年仅为43.1亿元,到1996年已增长到638.9亿元,到2000年已达到923.7亿元。
从表1可看出:社会固定资产投资呈上升趋势,珠江广州河段的溶解氧含量呈下降趋势,两者相关系数为-0.552,说明溶解氧含量与社会固定资产投资呈负相关关系,社会固定资产投资越增加,地表水的溶解氧含量就越低;亚硝酸盐氮的含量也在增加,但增加幅度不是很大,两者相关系数为0.658,说明亚硝酸盐氮与社会固定资产投资呈正相关关系;生化需氧量波动较大,但总体也呈上升趋势,两者相关系数为0.452,说明社会固定资产投资与生化需氧量成正相关关系;氨氮波动较大,但总体也呈上升趋势,两者相关系数为0.452,说明社会固定资产投资与氨氮成正相关关系。
3.2 城市化对水环境影响的原因分析
(1)人口增长过快,生活污水量增加。随人口的增加,生活污水排放量呈增长趋势。据统计,2000年工业废水排放量24 622万t,比1996年减少了11.5%;相反,生活污水增加了12.5%,达71 311万t。
(2)新型农业增加面源污染[1]。受经济快速增长的影响,广州市“三高”农业和畜禽养殖业迅速发展, 2000年全市化肥施用量为90 136 t(折纯量),根据广州市自然环境条件和化肥的施用方式,农业化肥流失量在70% 左右,其中大约30%进入环境水体,是珠江河段氮、磷污染源之一。
(3)污水处理设施滞后。广州市城市污水处理设施建设相对迟缓,处理能力远滞后于城市建设和经济发展的速度,2000年广州市城市污水处理率只有26.2%。同时由于历史原因,老城区污水系统没有实现雨污分流,市区19条主要河涌充当纳污和输送通道,成为珠江广州河段的有机污染源。
(4) 城市建设与发展未能按规划进行,企业布局分散,技术落后,且多为严重污染工业。工业区的选址缺少科学性,或在居民区中混杂,或在上水源处安营,投产后又缺乏应有的污染治理手段和设备,“三废”任意排放,严重污染了环境。
4 小 结
(1)1984～2000年这15年间,广州市地表水质呈污染严重趋势,水质质量一直在下降。市区河段的水质质量要远远差于市郊附近水质质量。
(2)广州市人类活动可概括为高度城市化。随着广州市区快速发展和全面扩张,尤其是人口增长、工业产值增加对地表水质负面影响较为严重。
参考文献
[1]Abdullah M Mohorjy,Ahmed M Khan.Preli minary assessmentof water quality along the Red Sea coast near Jeddah,Saudi Ara-bia[J].Water International,2006,31(1):109-115.
[2]Marina Alberti,Derek Booth,Kristina Hill,et al.Thei mpact ofurban patterns on aquatic ecosystems:An empirical analysis inPuget lowland sub-basins[J].Landscape and Urban Planning,2007,80(4):345-361.
[3]Mitja Brilly,Si mon Rusjan,Andrej Vidmar.Monitoring the i m-pact of urbanisation on the Glinscica stream[J].Physics andChemistry of the Earth,2007,31(17):1 089-1 096.
[4]Atef Al-Kharabsheh,Rakad Ta'any.Influence of urbanization onwater quality deterioration during drought periods at South Jordan[J].Journal of Arid Environments,2003,53(4):619-630.
[5]刘引鸽,宋军林.城市化对地表水质的影响以宝鸡市为例[J].水文,2005,25(2):20-23.
[6]江涛,黎坤,柯栋.珠江广州河段水环境问题与保护对策[J].湖泊科学,2004,16(3):282-284.
[7]黄亦龙,王仰麟.深圳市河流水质退化及其驱动机制研究[J].中国农村水利水电,2007,(7):10-13.
地表水质 篇8
由于污染物在地表水环境中进行的物理、化学、生物过程是随机的, 监测数据处理过程中存在一定的随机不确定性, 评价类别、评价标准存在着模糊性, 因此, 地表水环境评价不可避免具有随机性和模糊性。目前水质评价的方法有很多, 例如综合指数法[1]、模糊数学法[2]、灰关联分析法[3]、人工神经网路[4]等。本文提出一种考虑指标概率分布的水质评价方法, 将监测值与标准值放一起进行概率分布统计, 并在计算过程中考虑主、客观信息一致化的组合权重, 为地表水水质评价提供参考和依据。
1 评价指标及评价标准
以大沽河主河道9个监测断面[5]为例, 监测项目主要包括pH、温度、电导率、DO、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、挥发酚、石油类、化学需氧量、总磷、氨氮、铜、锌、镉和铬。根据大沽河干流水质现状, 从中选取高锰酸盐指数、五日生化需氧量、挥发酚、石油类、化学需氧量、总磷、氨氮7项指标作为水质评价指标, 如表1所示, 指标值为2004年各项指标平均值。
mg/L
根据《地表水环境质量标准》 (GB 3838-2002) , 将水质分为5级, 水质分级标准见表2。
2 评价指标概率分布
考虑到地表水环境评价具有随机性和模糊性, 拟采用概率统计学理论对其进行研究。将指标监测值和标准值统一放一起作样本考虑, 采用水文中常用的经验频率公式切哥达也夫公式[6]对评价指标进行标准化处理。在经验公式中, 越大越优型指标按从大到小顺序排序, 越小越优型指标按从小到大顺序排序, 对于中间型指标按距最优值距离从小到大顺序排序。
mg/L
式中:pij为指标标准化后的值;ni为第i个指标排序顺序;Ni为第i个指标样本总个数, 本例为14。
标准化后结果见表3。
3 组合权重确定
某一指标组合权重的确定包括两个部分:一部分反映专家的经验、知识的主观权重W1=[w1 (1) , w1 (2) , …, w1 (m) ], 专家在确定指标权重时, 较多地是从指标本身的经济意义 (或技术意义) 来考虑其重要性[7], 主观权重采用有序二元比较法[8];另一部分反映指标所传递信息量大小的客观权重W2=[w2 (1) , w2 (2) , …, w2 (m) ], 客观权重是根据各指标间的差异程度及相关关系确定指标的重要性, 权重具有很强的客观性, 这里采用熵值法确定各指标的客观权重, 其计算过程如下:
(1) 数据标准化。
对于越大越优型指标为:
对于越小越优型指标为:
对于固定型指标, 一般可令:
式中:xj*为第j个指标的最佳稳定值。
(2) 熵值ej计算。
(3) 熵权计算。
综合各指标的主观权重W1和客观权重W2可以得到组合权重W=[w (1) , w (2) , …, w (m) ]。W与W1, W2均应尽可能地接近, 根据最小相对信息熵原理[9], 为此构造如下最优化模型:
用Lagrange乘子法求解上述最优化问题得:
主观权重来自参考文献[10], W1= (0.183 0, 0.202 2, 0.149 4, 0.067 3, 0.067 3, 0.165 4, 0.165 4) , 通过式 (2) ~ (7) 计算客观权重, W2= (0.151 4, 0.161 1, 0.142 3, 0.086 9, 0.098 7, 0.177 7, 0.181 8) , 通过公式 (10) 计算组合权重, W= (0.167 2, 0.181 3, 0.146 4, 0.076 8, 0.081 9, 0.172 2, 0.174 2) 。
4 综合评价
在评价指标数据标准化处理及组合权重确定后, 采用下式计算:
令地表水环境质量标准Ⅰ级为等级1, Ⅱ级为2, Ⅲ级为3, Ⅳ级为4, Ⅴ级为5。若检测值的评价结果位于两级状态等级之间, 则采用线性插值的方法计算其状态等级, 见表4。
基于指标概率分布水质评价结果与模糊综合评价、灰色关联分析评价结果进行对比, 见表5。
在进行指标概率分布水质评价中分别采用熵权和组合权重进行分析, 发现两种方法除监测断面序号5和9即后沙湾庄和斜拉桥监测断面水质类别有区别外, 其他监测断面水质类别一致。表5中4种地表水水质评价方法所得结果可知, 由于方法和权重选取的不同, 个别监测断面存在评价结果不一致, 但总体趋势基本一致。可见, 基于指标概率分布的水质评价是可行的, 评价结果是可信的。
5 结语
基于指标概率分布理论对大沽河干流水质进行综合评价, 结论如下:
(1) 基于指标概率分布水质评价方法原理简单, 计算简洁, 可操作性强。
(2) 针对主、客观赋权各自优缺点, 引入组合权重, 兼顾专家赋权的偏好性, 同时又力争减少赋权的主观随意性, 使赋权达到主观与客观的统一, 进而使评价结果更加真实、可靠。
(3) 该方法具有一定的科学性和创新性, 为地表水水质评价提供了一条新的途径。此外, 该方法还可应用于环境评价、水资源评价、多目标决策等方面, 具有一定的推广前景。
摘要：水质信息是水质管理的基础, 正确评价水质状况显得尤为重要。将水文经验频率公式引入水质评价中, 将评价指标监测值与标准值采用经验频率公式进行数据标准化, 且与组合权重有机结合后得出水质评价结果。该方法应用到水质评价中, 并与模糊综合法和灰色关联分析法比较, 得出该方法计算简单, 评价结果合理可靠, 具有一定的科学性和创新性, 有一定的推广前景。
关键词：概率分布,水质评价,标准化,组合权重
参考文献
[1]陈仁杰, 钱海雷, 袁东, 等.改良综合指数法及其在上海市水源水质评价中的应用[J].环境科学学报, 2010, 30 (2) :431-436.
[2]陈娟, 李杰, 朱秋菊.基于组合权重的模糊数学法在水环境质量评价中的应用[J].珠江现代建设, 2013, (1) :12-14, 33.
[3]张春洁, 金鑫.灰关联分析法在大辽河营口段生态供水水质评价中的应用[J].吉林水利, 2013, (5) :46-49.
[4]朱长军, 李文耀, 张晋.人工神经网络在水环境质量评价中的应用[J].工业安全与环保, 2005, 31 (2) :27-29.
[5]周贵忠, 张金恒, 王军强, 等.利用模糊数学评价大沽河干流水质的研究[J].农业环境科学学报, 2010, 29 (增刊) :191-195.
[6]黄振平.水文统计学[M].南京:河海大学出版社, 2003.
[7]牛东晓, 张弛.基于组合权的灰色关联分析在供电企业营销效果综合评价中的应用[J].技术经济与管理研究, 2007, (5) :55-57, 61.
[8]陈守煜.水资源与防洪系统可变模糊集理论与方法[M].辽宁大连:大连理工大学出版社, 2005.
[9]朱雪龙.应用信息论基础[M].北京:清华大学出版社, 2001.
试论如何提高地表水水质监测质量 篇9
1 影响水质监测质量的原因
水质监测主要是指监测和测定水体中污染物的种类、污染浓度, 评价水质状况的全过程。与国外发达国家相比, 我国水质监测工作起步比较晚, 是在人们意识到水体污染后才积极开展的。时至今日, 虽然我国水质监测工作已经基本形成体系化, 具有监测分析技术 (比如离子色谱法、气相色谱法等) 和组织结构网络, 但是, 总体监测质量并不高。经过分析和调查发现, 影响地表水水质监测质量的原因有以下几点。
1.1 缺乏完善的指标体系
地表水水质监测工作主要包括两部分, 即饮用水水质和地表断面水质监测, 两者在常规指标测定上有本质差别。例如, 对污染项目来说, 主要监测的是水中的氨氮、溶解氧等, 化学指标则为温度、酸碱值等, 独立指标是氰化物等。但是, 从水质污染状态分析的情况来看, 主要是指有毒或有机物污染。由此可见, 目前, 我国这项工作还缺乏完善的指标体系。
1.2 管理较为分散
目前, 我国地表水水质监测主要采取流域监测模式, 通过对水体的全流域监测强调其统一性, 进而全面、系统地掌握水体情况, 为治理水体污染提供科学依据。但是, 这种方法也存在一定的缺陷。由于流域具有跨区域性, 所以, 无法有效解决省界断面的问题。由此可见, 工作管理过于分散、水质监测存在漏洞会影响水体监测质量。
1.3 技术水平有待提升
现阶段, 理化检测是水质监测中使用的主要技术手段之一, 但是, 国际上已经开始广泛应用生物监测、自动检测等技术。受我国水质监测工作起步较晚等因素的制约, 我国监测技术的水平与其他国家相比还有一定的差距。监测报告是水质监测工作的关键, 而我国至今还没有建立水质监测数据库。所以, 水质监测结果的利用率并不高。
2 提高水质监测质量的措施
提高地表水水质监测工作的质量非常重要, 因此, 要想提高水质监测质量, 可以从以下几方面入手。
2.1 提高指标针对性, 完善安全管理体系
要想提高指标的针对性, 需要加大对水环境的分析和研究力度, 科学划分, 按照功能区、污染物等分类, 制订合理的监测方案, 并对监测方案进行可行性分析, 适当增加有机污染物指标。而对于一些标准指标没有问题的项目, 可以适当减少监测次数, 提高监测指标的有效性。另外, 水质监测实验室的环境比较复杂, 涉及化学、气体等多项内容, 任何一个环节出现问题都会降低水质监测质量。基于此, 要不断完善安全管理体系, 制订明确的安全管理制度, 落实责任制, 让监测人员养成良好的工作习惯, 最大限度地避免安全事故的发生。同时, 要规范实验室特殊物品的摆放, 在药品库设置沙箱等, 及时回收废弃污染物, 避免二次污染的情况发生。
2.2 全面监测, 加大管理力度
在科学技术迅速发展的大背景下, 水质监测逐渐朝着多样化、全面化的方向发展, 但是, 它极易受到外界因素的影响。为此, 应积极开展全面监测工作, 坚持具体问题具体分析的原则, 采取不同的方法监测地表水水质, 以提高监测信息的准确性。比如, 可以将自动监测与污染源监控整合到一起, 全面监控地表水水质, 充分利用监测结果, 为下一步治理水污染提供支持。与此同时, 针对水质监测管理缺乏统一性的问题, 要建立科学、合理的水资源评价体系, 再结合流域、河段等对社会发展的影响, 合理划分管理范围, 有效统一责、权、利三者之间的关系, 不断提高管理效率和管理质量, 加大对日常水质监测工作的监督力度, 规范监测人员的工作行为, 完善各项指标的记录工作, 并进行审查和复查, 使水质监测信息能够真实地反映地表水水质。
2.3 引进先进技术, 提高技术水平
要想提高水质监测质量, 关键在于技术——技术水平越高, 水质监测信息的准确性越高。为此, 政府应适当给予这项工作必要的资金支持, 相关部门要立足我国地表水水质监测的实际情况, 引进先进的监测手段和技术设备, 不断完善实验室等基础设施建设, 使用科技含量高的分析仪器, 确保监测技术能够满足水质监测工作的发展需求。另外, 还要加强对仪器设备特性的检定和校准, 重视仪器、设备的维护和保养, 为水质监测工作提供技术支持。
3 结束语
综上所述, 地表水水质监测是一项综合性、系统性的工作, 在环境保护、可持续发展等方面有非常重要的作用。因此, 相关部门要认识到水质监测的重要性, 明确工作中存在的问题, 采取有针对性的措施, 积极引进先进技术, 重视人才培养, 以提高水质监测质量, 使这项工作在提高人们生活质量、促进社会经济发展等方面发挥积极的作用。
摘要：简要分析了我国水质监测现状和存在的问题, 阐述了提高地表水水质监测质量的措施, 以期为地表水水质监测工作的顺利开展提供参考和借鉴。
关键词：地表水,水质,监测质量,水污染
参考文献
[1]武琳, 刘雪华, 成小英.景观水体浮游藻类变化及与水质因子关系分析[J].环境科学与技术, 2012, 18 (03) :259-261.
[2]吴佩佩, 韩玉玲.浙江省山区河道护坡乔木植物枫杨耐淹性研究[J].安徽农业科学, 2012, 20 (05) :12-14.
地表水质 篇10
长治市地处晋、冀、豫三省交接处, 是以煤炭, 电力为主产业的城市, 全市总面积13 896 km2, 其中, 市区面积334 km2。长治全年冬无严寒, 夏无酷暑, 气候适中, 四季分明, 属于暖温带半湿润大陆性季风气候, 年平均气温5 ℃～ 11 ℃, 多年平均降水量550 mm～650 mm, 且降雨多集中在6月份至9月份。境内有漳河, 后湾, 关河3座水库, 蓄水量达1.00×108 m3。全市水资源总量为22.95×108 m3。为华北相对富水区。
1 长治市地表水监测
长治市地表水监测分为23个断面 (见表1) , 监测项目有电导率, DO, COD, BOD及NH3-Ni等项指标。监测频次与时间为5月、8月、10月的上下旬, 各采样1次。
2 长治市地表水有机污染物污染状况
2009年选择对23个长治市断面地表水水质中DO, COD, BOD及NH3-Ni的浓度进行监测, 采用单项污染指数和综合评价模式进行长治市地表水现状分析。其中, 单项污染指数选用模式 (1) 或 (2) 。
Pi=Ci/C0, (1)
Pi= (Cm-Ci) / (Cm-Coi) , (2)
式中, Pi为污染物的污染指数;Ci为污染物的实测值, mg/L;C0为污染物的标准值, mg/L;Cm为污染物的饱和值或最大值, mg/L。
对于水体的污染程度随污染指数升高而增大的项目用式 (1) 计算, 污染程度随污染指数值升高而减小的项目用式 (2) 计算。
有机污染物综合评价指数A选用式 (3) (单项污染指数之和) 统计。
A=BODi/BOD0+CODi/COD0+NH3-Ni/NH3-N0-DOi/Do0 (3)
2009年长治市地表水的监测结果、有机物污染指标及评价结果见表2和表3, 此例中标准值实为DO0=5 mg/L;BOD0=4 mg/L;COD0=20 mg/L;NH3-N0=1 mg/L。
3 长治市地表水污染状况评价结果
对各单项污染物来说, P是水体受到污染物影响的标志, 因此, A=Z就是水体清洁和污染的分界线, A可以作为水体开始受到有机物污染的标志。根据A值的大小来分级评定水质受到有机物污染的程度。中国一般将地面水质状况分为五级或六级。其中, 一级属无污染级;二级属良好级;三级属安全级;四级属轻污染级;五级属中污染级;六级属重污染级。也有把中污染级并入重污染级而分为五级。依据地表水污染程度分级指标 (见表4) , 对2009年长治市各监测断面地表水水体的污染等级进行划分, 结果见表5。
4 结语