中国地表水资源质量评价方法的研究

1、中国地表水资源质量评价方法的研究1资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。中国地表水资源质量评价方法的研究摘 要 : 作者分析了中国现行水资源质量评价方法中存在的问题, 介绍了国外该项工作的思路和作法。在此基础上, 建立了一套基于水质项目环境影响的分区、分类、 分级的多指标综合指数评价体系,克服了国内传统评价方法的假达标、一票否决 , 不能描述级内优劣等弊病。对全国160 个重点站进行的计算结果表明, 该方法基本实现了与国际接轨, 更为科学合理。关键词 : 水质 ; 评价 ; 指数 ; 方法中图分类号 : X824文献标识码 : A1 中国现行水资源质量评价方法的科学性与合

2、理性分析第一次全国水质评价开始于 1981 年 , 而后水利部约每 5 年组织一次全国范围的水质评价 , 评价河长约 10 万 km。近几年作为中国水资源公报的部分内容向公众发表。因第一次全国水质评价时尚无国家环境和资源水质标准可依 , 因此根据各专项标准值综合拟定了一个分 5 级的评价标准。其评价方法有单项评价 , 采用年度时空均值与标准值比较的指数法 ; 分类和河流综合评价采用单项参数的地图重叠法 ( 最差的参数赋 100%权 ) 以及按河长加权的水质指数算术均值法。而后的全国水质评价虽在评价项目选定、分类、 污染等级划分等有所变动之外, 其思路和技术方法均沿袭2资料内容仅供参考，如有不当

3、或者侵权，请联系本人改正或者删除。了这一格局。1983 年后例行的水质评价更趋简单化, 采用了全部评价项目的地图重叠法。而评价方法的研究方面, 主要集中在评价指数的数学处理上 , 几乎用尽了全部的数学手段, 但在评价结果的合理性方面仍进展不大。人们十分关心中国现行水资源质量评价方法的科学性和合理性。从评价结果的表示上看, 地图重叠法将水质级别的空间分布表示的较为清楚、直观。如果单元河长划分的较为符合实际的话 , 这种表示也有可取之处。国外有些国家如法国也用过此类表示方法 ( 特别是地下水的区域分布图等 ) 。但这种评价方法仍有许多不足之处。第一 , 无论是单项评价还是分类评价都采用最差的项目赋

4、百分之百权的单指标法 ,造成了评价结果与实际的偏离。不同的项目对环境的影响是有差别的, 如 BOD 、 氨氮等一般污染项目经过水体流动能够自净, 它们对环境的影响主要是耗氧。它们与毒性物质对环境生态及人体健康的影响有着本质的差异。第二,单元河段代表值选用年均值, 后改中值也是有缺陷的。虽然中值克服了水质数据非正态性分布的影响,但无论是用中值还是均值来判定其符合哪一类水都显得过于粗糙, 这种所谓达标与否只有50%的把握 , 置信度太低。第三 , 由于水质评价标准是全国一刀切的, 许多重要的天然水化学组份只能弃之不用, 造成评价结果失真。显然,像悬浮物、 水温和 pH 等项目在不同水域的自然背景值

5、相距甚远,无法参与一刀切的评价 , 使水质评价作为度量环境生态变化的工具3资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。大打折扣。毒性与硬度密切相关的重金属由于各水域硬度差异很大, 用全国一刀切的标准评价也造成结果不合理。第四, 现在约定俗成地把 类水作为水质污染与否的分界线( 符合 、 、 类的为达标 , 否则为污染河段) 是一种虚假的达标统计。实际上有些河段 , 如源头或自然保护区应按类管理 , 可是这种评价方法, 该河段如为 、 类也计为达标造成虚假结果。第五 , 现行的评价方法不能表征同一水质类别内的水质优劣以及缺少度量水量变化对水质影响的变量 , 使得河流水量变化的影响

6、不能得到合理的反映。总之 , 当前沿用的水资源质量评价方法有不少缺点 , 使中国的水资源质量评价与发达国家拉大了差距。2 发达国家水质评价的思路和作法发达国家 , 如美国的水资源质量评价是为了弄清如下问题: ( 1)有问题的水域在哪里 , 即水质的空间分布 ; ( 2) 自然水质的变化如何, 变化速率多大 ; ( 3) 国家如果采取措施恢复变化了的水质应对哪些水域下手 , 即排出治理的优先序。主要工作内容为: ( 1) 对水域进行尽可能全面的监测。该监测包括水体的三种介质: 水柱 (可溶态 )、 悬浮物和底质、 水生生物。其监测项目应含括无机痕量组份 , 有机有毒物质 , 放射性及其水文因素。

7、 ( 2) 评价项目中天然水化学组份和人为污染组份并重。因为水质自然性状的变化是生态环境变迁的度量 , 其成因包括人们左右不了的因素 , 如火山爆发、 气候变化等 , 也有人为长期作用而难以度量的因素如土地利4资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。用 , 植被退化 , 这些生态环境变化必然反映在水质上。如水温是区域生态 ( 植被 ) 水文 ( 流量 ) 变化的晴雨表 , pH 是水体富营养化趋向的反映之一 , 悬浮物是区域士地利用和土壤侵蚀的度量, 粪大肠菌是温血动物和人类密度变化的量度指标。( 3) 在数据处理的技术方法上 , 多用统计学方法。因为她们认为水质数据的最大

8、特点是随机性 , 因此数据应给出最小值以及10%、 25%、 50%、 75%、90%各不同百分度的值及最大值, 再与其相应标准值比较, 就能得出达标不达标以及达标的置信度有多大。总之 , 国外的水质评价是个多学科的对多介质、多参数的水质数据的分析过程。水质评价是针对具体水域而言的 , 目标是确定有问题的水域和问题之所在。因此 , 不存在中国水质评价中 , 只统计各类水占多少百分数和虚假达标问题。国外不但要考虑水质的人为用途而且要考虑水域的生态保护 , 生物多样性的要求。当前中国这种不分生态区不分水域的人为水质分类不能满足生态保护的要求 , 也衡量不出生态环境的变化及其损益。3 基于水质参数环

9、境影响的多指标综合指数评价体系的建立根据国内外水资源评价的实践, 我们提出了一个基于水质参数环境影响的多指标综合评价体系。这是一个分区、分类、 分级的多项目的水质指数系统。该系统包括水质评价标准, 单元河段水质5资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。代表值的确定 , 水质评价指数及其叠加方法, 综合水质指数及其级别判断等。3.1 评价的分区及分级要克服评价的假达标现象就必须将评价指标值落实到具体水域。因此根据气候、高程、 地理位置、地形地貌、 植被差异等因素 , 将全国分成八大水质区 , 即东北、 海河、黄河中下游、 淮河、 长江中下游、 东南沿海、 西北内陆和青藏云贵高

10、原水质区。在每个水质区考虑到子区域环境的差异和人类活动 ( 如城市化、 人口增加、 土地利用形式、 水利工程等非可逆因素 ) 的影响 , 又将每大区分为三个子区 , 它们各自对应一个本区的水质级别。一级区属背景区 , 水质应达到 1 级; 二级区属农林渔牧生态区 , 水质应达到 2 级 ; 三级区属城市生态区 , 水质应达到 3 级。另外 , 考虑到水质严重污染的现实情况 , 增加了 4、 5 级水质 , 描述生态受到严重破坏区域的现状水质。3.2 水质评价项目及分类该多指标综合评价体系共确定了地表水水质评价项目四类 66 项。其中 , 湖泊营养状态评价项目 5 项。项目选自现行的地面水环境质

11、量标准 , 地表水资源质量标准 , 以及饮用水源地、 渔业、 工业、 农田灌溉等专业标准。为了评价人工有毒有机物的影响, 还根据美国EPA 和中国环保局的优先检出物及其在地表水中的检出频率确定了有机毒物共45 项。根据上述项目对水生态的影响将其分三大类。一是代表水体自然性状的综合6资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。项目 : 水温、 pH、 悬浮物、溶解氧和粪大肠菌。二是以耗氧为主受人类排污影响且可随水流自净的一般污染项目 : 高锰酸盐指数、五日生化需氧量、 氨氮及挥发酚 (氨氮和挥发酚在一定浓度下才有毒 , 现行水质标准不是以其毒性浓度界定的 )。三是在水中含量微而毒

12、性大 , 在生物体内富集且一般不降解有毒项目 , 它即包括了自然界有背景值的无机毒物又包括了人工有机毒物 , 其中包括许多有致癌、 致畸、 致突变作用的所谓 ”三致物质 ”。3.3 水质评价项目环境影响指数的确定水质的优劣取决于水体受损害的程度 ( 与背景的偏高度 ) , 它影响着生态环境和人类的使用。对一个水质区首先根据背景值监测资料稍许放宽确定1 级值 ,再根据该水质区的水质基本要求确定能勉强维持生态的可接受的最差界限值 , 即 3 级值。对于毒性物质, 3 级值以水生生物的急性毒性值为依据确定 , 再根据国外相关研究确定各水质参数的上述界限值的生态环境影响指数。研究发现, 3 级界限值的环境指数平均波动于 50 60 之间 ; 参考现有各专业标准确定2 级值 ( 农牧生态区) , 对照