巢湖污染因子时空分布特征与水环境质量评价研究.pdf

第 卷 第期 年月金 陵 科 技 学 院 学 报J OUR NA LO FJ I N L I NGI N S T I TUT EO FT E CHNO L O G YV o l ,N o M a r,D O I:/j c n k i /n 巢湖污染因子时空分布特征与水环境质量评价研究何荣,汪浩,俞志敏,邓呈逊,宋金朝,(合肥学院生物食品与环境学院,安徽合肥 ;金陵科技学院商学院,江苏南京 ;安徽省生物质(中德)国际联合研究中心,安徽合肥 )摘要:为明确巢湖近年来的水质状况、污染因子分布特征和主要影响因素,根据 年巢湖个主要断面口的水样数据,建立评价因子集、评价等级和评价因子权重集,运用模糊综合评价法进行分析.结果显示:巢湖主要污染因子时空分布具有季节性变化特征,夏季和冬季较多,春季和秋季较少,水质污染呈逐年减轻趋势,但仍需进一步治理.断面口中南淝河、十五里河、西湖心、兆河的最大权重值分别为 、,水质评价等级均为类;东湖心最大权重值为 ,水质为类;新河最大权重值为 ,水质为类.结果可为巢湖水环境研究提供数据和方法参考.关键词:巢湖;水质;模糊综合评价法;污染因子;时空分布特征中图分类号:X 文献标识码:A文章编号:X()收稿日期:基金项目:安徽省高等学校自然科学研究重点项目(K J A )作者简介:何荣(),女,安徽合肥人,硕士研究生,主要从事资源与环境的评价研究.通信作者:汪浩(),男,安徽怀宁人,教授,博士,主要从事生态经济与可持续发展研究.S t u d yo nt h eS p a t i o t e m p o r a lD i s t r i b u t i o nC h a r a c t e r i s t i c so fP o l l u t a n t sa n dE v a l u a t i o no fW a t e rE n v i r o n m e n tQ u a l i t y i nC h a o h uL a k eHER o n g,WANG H a o,YUZ h i m i n,D E NGC h e n g x u n,S ONGJ i n z h a o,(H e f e iU n i v e r s i t y,H e f e i ,C h i n a;J i n l i n gI n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y,N a n j i n g ,C h i n a;A n h u iP r o v i n c eB i o m a s s(S i n o G e r m a n)I n t e r n a t i o n a l J o i n tR e s e a r c hC e n t e r,H e f e i ,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t oc l a r i f yt h ew a t e rq u a l i t ys t a t u s,p o l l u t i o nd i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n dm a i n i n f l u e n c i n gf a c t o r so fw a t e rq u a l i t yi nC h a o h uL a k e i nr e c e n ty e a r s,t h i sp a p e ru s e st h ef u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n m e t h o dt oa n a l y z et h ew a t e rs a m p l ed a t af r o mt h es i x m a i nc r o s s s e c t i o n a lm o u t ho fC h a o h uL a k e f r o m t o ,a n de s t a b l i s h e sa ne v a l u a t i o nf a c t o rs e t,e v a l u a t i o ng r a d ea n de v a l u a t i o nf a c t o rw e i g h t s e t T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h es p a t i o t e m p o r a l d i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f t h em a i np o l l u t i o n i nC h a o h uL a k eB a s i nh a so b v i o u s s e a s o n a lv a r i a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s,w h i c ha r em o r ei ns u mm e ra n dw i n t e r,a n df e w e r i ns p r i n ga n da u t u m n T h ew a t e rp o l l u t i o ni sd e c r e a s i n gy e a rb yy e a r,b u tf u r t h e rt r e a t m e n t i ss t i l ln e e d e d T h em a x i m u mw e i g h tv a l u e so fN a n f e iR i v e r,S h i w u l iR i v e r,t h ec e n t e ro fw e s th a l f l a k ea n dZ h a oR i v e ra t t h ec r o s s s e c t i o nm o u t ha r e ,a n d ,r e s p e c t i v e l y,a n dt h ec o r r e s p o n d i n gw a t e rq u a l i t ye v a l u a t i o ng r a d e sa r ea l lC l a s s T h em a x i m u mw e i g h tv a l u eo f t h ec e n t e ro f e a s th a l f l a k e i s a n dt h ew a t e rq u a l i t y i sC l a s s T h em a x i m u mw e i g h tv a l u eo fN e wR i v e r i s a n d t h ew a t e rq u a l i t y i sC l a s s T h e r e s u l t s c a np r o v i d ed a t aa n dm e t h o d o l o g i c a l r e f e r e n c e s f o r t h es t u d yo f t h ew a t e re n v i r o n m e n t i nC h a o h uL a k e K e yw o r d s:C h a o h uL a k e;w a t e rq u a l i t y;f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o d;p o l l u t a n t s;s p a t i o t e m p o r a l d i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c s巢湖是我国五大淡水湖之一,是重要的饮用水源地,在城乡供水、调蓄洪水、维护区域生态平衡等方面金陵科技学院学报第 卷发挥着重要的作用.近几年巢湖周边人口增长加快,生活、工业和农业污水排放等对巢湖水质产生一定的影响,加上气温升高和降水量的改变导致泥土不断淤积,流入巢湖的营养盐过多,水华频繁发生.因此对巢湖水环境质量进行合理有效的监测、评价及治理显得尤为重要.巢湖是一个复杂的水资源系统,造成巢湖水体污染的因素很多、分布很广且难以定量,具有明显的复杂性和模糊性.本文选用模糊综合评价法对巢湖水环境质量进行分析,以期为巢湖水质保护和治理提供科学依据.研究数据与方法 评价对象及数据来源根据巢湖的实际情况和主要污染因子的代表性并结合各个断面口的平均水流量及污染状况,本次评价选取了巢湖管理局环境保护监测站公布的 年春 年冬巢湖个断面口数据,断面口分别为南淝河入湖区(以下简称“南淝河”)、十五里河入湖区(以下简称“十五里河”)、新河入湖区(以下简称“新河”)、西湖心、东湖心和兆河入湖区(以下简称“兆河”),按季度进行统计.水质监测项目、方法和设备如表所示.表水质监测项目、方法与设备监测项目监测标准监测设备溶解氧D O 水质 溶解氧的测定 电化学法:G B/T 隔膜电极监测仪化学需氧量C O DM n 水质 化学需氧量的测定 重铬酸钾滴定法:H J 标准C O D消解装置KHC O D 五日生化需氧量B O D 水质 五日生化需氧量的测定 稀释接种法:H J 生化培养箱S H P 、便携 式溶解氧测定仪J P B J 氨氮NHN 水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法:H J 紫外可见分光光度计T 总氮T N 水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法:H J 紫外可见分光光度计T 总磷T P 水质 总磷的测定 钼酸铵盐分光光度法:G B/T 紫外可见分光光度计T 模糊综合评价法模糊综合评价法是由评价对象的因素集、评价集以及模糊关系矩阵构成的综合评价方法.本文采用模糊综合评价法对巢湖水质进行评价,通过构建隶属函数求隶属度,组建模糊综合矩阵;再计算评价因子的权重,将得到的矩阵与权重复合后取最大值;最后建立模糊综合模型,保证评价结果的可靠性.)巢湖水质评价标准.采用 地表水环境质量标准:G B 并结合水体实际情况,将水质分为个评价等级,确定各等级的标准值,如表所示.水质等级可以体现出水质受污染的程度,反映出监测断面评价因子对水质的整体影响情况,使评价结果更加符合当地水质的实际特征.表模糊综合评价法中各项指标质量浓度的标准值m gL评价等级D OC O DM nB O DNHNT NT P 平均值 )确定并建立评价对象因子集合、等级集合.选取水体中主要污染因子作为评价因素,建立评价因素集Uu,u,u,ui,un,其中un为参与评价的第n个污染因素值.根据个断面口具体污染状况,将主要污染因子D O、C O DM n、B O D、NHN、T N、T P作为评价因素,建立因子集UD O、C O DM n、第期何荣,等:巢湖水环境质量评价与污染因子时空分布特征研究B O D、NHN、T N、T P.结合水域实际情况及监测条件,建立评价等级集合V,对应的水质情况分别为优、良好、轻度污染、中度污染和重度污染.)计算隶属度并建立模糊关系矩阵.根据各因子的评价标准确定不同的隶属函数,将所有隶属度合成为单因素评价矩阵.D O的质量浓度越小表明污染越严重,氨氮等的质量浓度越大表明污染越严重.由此,隶属函数综合为升、降半梯形函数,具体如下:ri,jcisi,j或cisi,jcisi,jsi,jsi,jsi,jcisi,jsi,jcisi,jsi,jsi,jcisi,jcisi,j()式中ri,j表示隶属度,ci为评价因子ui的实测质量浓度,si,j为评价因子ui对应的第j类水质的标准数值.组成隶属矩阵Rnm,其中第i行Ri(ri,ri,ri m)代表第i个因子对各级环境质量标准的隶属度,第j列Rj(rj,rj,rn j)代表各个污染因子对第j级环境质量标准的