论文题目与流域污染有关
关键词:水环境;质量;评估标准;评价方法
1水环境质量评价
水环境质量评价是通过一定的数学方法和其他手段,对水环境质量进行定量描述(或将数量和质量转化为评语)的过程。水环境质量的评价必须以监测数据为基础,通过数理统计得到环境的统计量(特征值)和各种代表值,然后按照水环境质量评价方法和分级标准进行环境质量评价。
2水环境质量评价的作用和分类
水环境质量评价是环境管理的重要手段之一。通过水环境质量评价,可以了解环境质量的过去、现在和未来发展趋势及其变化规律,制定综合防治措施和方案;可以了解和掌握影响本地区环境质量的主要污染因素和来源,从而制定污染源控制方案和综合防治计划,改善环境质量;能为国家或地方环境标准、法规的制定提供科学依据;可以提前预测环境质量,编制新建、改建、扩建、挖潜、革新、改造等工程技术项目的环境影响报告书和防治计划,为选址、设计和生产布局提供科学依据,也可以用于总结本地区的环境保护工作,鉴定防治措施的效果,撰写年度环境质量报告,比较不同地区之间的环境质量,交流信息,进行全国环境质量统计,促进环境保护研究和技术的发展以及是否牺牲水环境。
根据分类方法的不同,水环境质量评价大致可分为以下几种:1)按时间可分为回顾性评价、现状性评价和预判性评价;2)按地域类型可分为城市、区域或流域、风景名胜区等。3)按使用环境的专业,可分为饮用水、灌溉水和渔业用水。
3水环境质量评价方法
3.1评估方法简介
国内外有多种环境质量评价方法,但目前我国还没有一个统一的针对环保工作者的评价方法标准。评价水环境质量的方法有很多,如布朗水质指数、普拉特水质指数、罗斯水质指数、内梅罗水质指数、综合污染指数、模糊数学法和地图叠加法等。最后一种方法目前在国内广泛使用,简单实用。以上各种评价方法都要先确定断面单个指标的代表值,且多以平均值作为代表值。内梅罗水质指数法既考虑了平均值,又考虑了终值对评价结果的影响,但评价工作中有许多具体问题难以解决,很少使用。其他方法也涉及标准或评价指标的权重,很少使用。
3.2水环境质量评价的基本步骤
评价目的根据水环境质量评价的功能,明确了评价目的。
选择国家、流域、水系、城市、湖泊、水库水环境质量评价等评价范围;
评价数据的选取现状评价一般选取最近一年或一个月的数据作为现状数据,追溯评价选取基本年到现状年的数据,时间段必须具有代表性。比如近期淮河流域回顾性评价,大多选取1994到2000年的数据,因为该流域大规模治污是从1994开始的;
评价项目的选择一般包括自然指标、有机污染指标和毒性污染指标;
评价标准的选择可根据评价目的选择不同的水质评价标准;
评价方法的选择对于流域评价,一般需要进行单项评价、分类评价(天然、有机、有毒)和不同水期的综合评价。地图叠加法常用于分类评价和综合评价。供水水源水质评价一般应计算水质指数(WQI),并定期向社会公布评价结果。
评价结果描述评价结果,找出主要污染因子、主要污染区域、污染趋势和变化规律,分析污染原因。
水环境质量评价的目的是通过评价了解环境质量过去、现在和未来的发展趋势及其变化规律,掌握影响本地区环境质量的主要污染因子和主要污染源,以便制定污染源治理方案和综合防治计划,改善环境质量。因此,按照上述步骤,评价要有目的性,灵活多变,充分发挥个人的主观能动性。状态评估可以是月度评估、季度评估和年度评估。回顾性评价一般是对近几年水质的回顾性分析。
月度水质状况评价应以图表描述本月的总体水质状况。对比上月和去年同期的水质,水质是好转了还是恶化了,应该有一个明确的结论。找出本月主要污染因子和水污染严重的河流或断面。季度现状评价与月度水质现状评价基本相似,但必须先确定时间段的代表值。
评价年度水质现状,需要用图表描述今年的整体水质情况,与去年或参考年的水质进行对比,水质是改善了还是恶化了也要有一个明确的结论。在时间上,由于河流水质受季节影响明显,也可以在不同时期、季度或月份进行对比分析;在空间上,可以按照不同的地域来评价,比如河流、水系等。河流评价也要分析沿途水质的变化,最好用主要污染指标的浓度过程线突出污染严重的地方。在分析支流对干流污染的贡献时,可以通过等标污染负荷比排序来解决,但由于偶然的结果可能使其缺乏代表性,建议结合流量数据计算一种污染物的输移能力。如以淮河干流鲁台子站为下游控制点,其上游有淮河起始段淮滨、第一大支流何英、第二大支流洪河、淠河、浉河。一般认为,何英河和涡河对淮河污染影响较大。但计算各支流河口各年CODmn输移量后发现,淮河的洪河和淮滨对芦台子的污染贡献最大,约占芦台子总量的30% ~ 70%,第二断面各年污染物输移量的变化规律与芦台子相似,相反,何英和涡河的影响较小。这主要是因为淮河的洪河和淮滨是平坦的河流,而何英河和涡河有很多水闸。如果后者是平稳的河流,淮河将会被淹没。以上例子可以说明很多问题,但也有一定的局限性,即没有考虑污染物的降解因素,需要完整可靠的流量系列数据。
4水环境质量评价中存在的问题
近日,有关部门发布了《地表水环境质量标准》(GHZB 1—1999)。虽然有些内容涉及水质评价,但还是不太细。标准第5.1条规定“地表水环境质量评价应选择单项指标,逐项评价达标率”,主要突出单项达标率的评价;第5.2条规定“对于丰水期、平水期和枯水期特征明显的水体,应分时段评价达标率,所用数据不应为瞬时监测值和年平均值,每时段不少于两个数据”,强调了达标率的考核,否定了各时段和全年平均监测值的作用。比如淮河水系石河红石嘴段水质一直不错,大部分月份为ⅱ类,少数月份为ⅲ类。而《淮河流域水污染防治规划》和《九五》中的水质目标是ⅳ类,水质达标率肯定是100%。如果人们想知道这个断面在所有水期和全年都是什么种类的水,是没有量化概念的。如果有截面的代表值,这个问题就可以解决。流域的水质评价是区域性的评价,其内容必然会涉及到流域的整体水质。当没有各断面的代表值时,根据监测站数量评价达标率所得到的流域整体达标率的信息会失真,因为这个结果在一定程度上受各站监测频率的影响很大,而且不经意间为各站设定了权重。如一站监测频率为3次/年,大部分为超V类水体,另一站监测频率为12次/年,大部分为III类水体。当按照监测站的数量统计该地区全年水质类别的百分比时,良好水质的百分比会过大,不能反映真实情况。
根据统计学原理,为了完整地描述一个样本序列,需要了解随机变量的可能值与概率之间的关系。合格率、超标率和检出率的评价实际上相当于概率评价,但在实际工作中,不仅要描述概率与随机变量对应值的关系,还要描述随机变量分布的总体概括,即随机变量的数字特征,根据特征值确定评价期内某断面的水质类别。在处理实际问题时,我们仍然需要数量有限的实验或观测来解决。数字特征通常有两种:一种是反映随机变量的集中程度,即平均值,其数字特征值有平均值、中值、众数和几何平均值;一种是反映随机变量的离散程度,数值特征值包括均差、方差和均方差。
环境统计平均值是指在某一时间、地点和条件下,某一同质人群中环境现象的平均统计指数。其显著特点是用一个数值来表示所研究的环境现象的总体水平,抽象出变量在总体中的差异。其实就是一个从个性到性的过程。利用平均数,可以比较不同地区类似现象的总体水平,帮助人们了解所研究环境对象的总体情况,研究某事物在不同时期总体水平的发展变化,从而观察和分析其发展过程和发展趋势。只有这样,我们才能揭示各种环境现象之间相互依存的规律性。
众数是样本序列中出现频率最高的随机变量,很有代表性。但在短期水质数据中一般很难找到模式,所以在实际工作中不可能得到真实的模式。几何平均主要用于研究平均增长率或平均比率,常用于振幅变化较大的因素。因此,众数和几何平均值一般不作为水质评价的代表值。
算术平均数、中位数、众数的位置关系如果横坐标代表变量值,纵坐标代表对应的频率,如果曲线分布对称,则三者合二为一。如果曲线分布为正或负(见图1和图2),那么算术平均值受终值影响最大,远离众数;但中值受项数影响,更接近众数。
分散度反映了分布在平均值两侧的变量的蜜稀程度,分散度小,说明变量值与平均值的差异小,平均值稳定,具有代表性。反之,离差大说明变量的值与平均值相差较大,说明平均值不稳定,不具有代表性。
评价准确度是指获得的评价结果与实际环境质量之间的差异。评价代表值的精度决定了评价结果的精度。假设平均值为代表值,根据平均值标准差公式,不难看出,抽样密度越大(即n越大),平均值标准差越小,平均值越可靠,准确度越高,同样的评价准确度也得到了相应的提高。
从以上分析可以看出,水环境质量评价必须统计断面的代表值,这是水质评价的基础。取平均值还是取中值合适,要看具体情况。评价水质时,先计算平均值的标准差,再判断平均值的代表性,会给评价工作增加更多的工作量。一般来说,中值的频率与模态的频率接近,中值很有代表性。当监测频率为每月一次时,可采用水期的平均值或中值作为断面的代表值;当监测频率为两个月一次时,可取其中值作为水期断面的代表值;三四个月监测一次,平均值和中值不具有代表性。显然,在评价水质时强调年平均值不具有代表性,或者年平均值不能反映极值,都是值得商榷的。