内梅罗污染指数法和单因子评价法在水质评价中的应用

罗　芳　伍国荣　王　冲　张　琳

(岳麓区环境监测站，湖南 长沙　410013)



内梅罗污染指数法和单因子评价法在水质评价中的应用

罗芳伍国荣王冲张琳

(岳麓区环境监测站，湖南 长沙410013)

本文采用传统内梅罗污染指数法、改进内梅罗污染指数法和单因子指数法对长沙市某河流的10个水质监测断面进行评价，结果表明，改进内梅罗污染指数法由于关注了权重较大的监测因子，比单因子指数法和传统内梅罗污染指数法对于评价水体水质更科学和合理。

水质评价；内梅罗；单因子

水质评价方法包括指数评价法，灰色关联法、模糊数学评价法、人工神经网络评价法、水质标识指数法及主成分分析法等，其中指数评价法应用较广，主要分为单因子评价法、综合污染指数法。内梅罗污染指数法是综合污染指数法的一种。本文依据长沙市内某河流的10个监测断面，选取单因子指数法和内梅罗污染指数法，由于考虑到内梅罗污染指数法过于突出最大污染因子对水质污染的影响和未考虑权重因素的缺点，故还采用了内梅罗污染指数法的改进法对水质进行评价。

1　材料与方法

1.1样品采集与分析

通过多次对该河流进行实地考察、调研、并严格按照地表水和污水监测技术规范(HJ/T 91-2002)确定10个断面监测点。BOD5(稀释和接种法 HJ 505-2009)、CODcr(重铬酸盐法 GB/T 11914-1989)、氨氮(纳氏试剂比色法HJ 535-2009)、TN(碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法 HJ 636-2012)、TP(钼酸铵分光光度法 GB/T 11893-1989)、高锰酸盐指数(酸性法GB 11892-89)、LAS(亚甲蓝分光光度法 GB/T 7494-1987)、石油类(红外光度法 HJ 637-2012)。整批样品分析时按照10%范围进行平行样分析，并采用质控样作为质量控制手段。

1.2评价项目及标准

根据日常监测情况，本次监测项目选取BOD5、CODcr、NH3-N、TN、TP、CODMn、LAS、石油类等8项指标。评价标准执行《地表水环境质量标准》(GB3838- 2002)III类。

1.3评价方法

1.3.1单因子指数法

单因子指数法是最简单的环境质量指数，无量纲，将每个污染因子单独进行评价，经统计得出各自的达标率或超标率、超标倍数、统计倍数、统计代表值等结果。单因子指数法对影响水环境质量的各种监测指标全部实行“一票否决”或“一刀切”，难以科学、客观地反映地表水环境质量水平或其具有的环境功能，具体计算公式如下：

m=Ci/Co

式中：m为单因子指数；Ci为第i项因子的实测值；Co为第i项因子的标准值。

1.3.2传统内梅罗污染指数法

该方法是美国叙拉古大学内梅罗(N.L.Nemerow)教授在其所著的《河流污染科学分析》一书中提出的一种水污染指数。根据所选水质指标的实测浓度和标准值，分别计算内梅罗污染指数和标准指数，与相应的等级标准指数相对照，即可得到评价等级。评价等级计算公式为：

(1)

(2)

式中，Ci为第i类评价因子的实测浓度；Sij为第i类评价因子的第j类标准浓度；F最大为Fi的最大值；F平均为Fi的平均值；P传统为传统内梅罗污染指数。

1.3.3改进内梅罗污染指数法

实际中往往有一些评价因子(如总磷)的实测浓度不大，但对水质的影响极大。改进的内梅罗污染指数法考虑了各污染因子在水质评价中所占的权重，并且数学过程简捷，运算方便，物理概念清晰，能更加客观全面地反映水环境质量状况。内梅罗指数是一个无量纲数值，适用于多种用途、总污染指数的计算。在以前的研究中，改进内梅罗污染指数法应用已非常广泛，被多名研究者用于不同类型水质评价，如海域水质、生活饮用水、城市地表径流、水中重金属污染评价等，具体计算公式如下：

式中，F′为权重最大的污染因子对应的F值。一般情况下，地表水水质标准中污染指标的浓度越小，说明对水质危害越大，两者呈反比例的内在关系。第i种污染因子的权重为：

式中，ri为第i种污染因子的相关性比值；Si为各污染因子的标准值；S最大为第i种污染因子的最大标准值；m为评价污染因子的个数。

2　结果与分析

2.1单因子评价法

单因子评价法就是用最差的单项指标所属类别来确定水体综合水质类别，即用水体各评价因子的监测结果对照该项目的分类标准，确定其水质类别。根据计算公式，对长沙市某河流的10个监测断面的8个监测指标进行测算，得出结果见表1。

表1　单因子污染指数

根据测算，选取的10个监测断面中，除断面1是石油类污染指数最高，水质评价为IV类外，其余断面的污染指数最高的监测项目均为总氮，且水质评价均劣于V类标准，其中断面7污染状况最为严重，均不能满足地表水标准。对同一河流的不同断面来分析，总氮为主要污染物，可以评价该河流沿线主要受生活污水污染较为严重，政府可从完善河流两侧收集管网着手，做到雨污分流；断面1主要污染物为石油，考虑该断面周边是否存在汽车修理厂等，需要着力整治污水乱排的问题。

2.2传统内梅罗污染指数法

根据各污染指标的标准浓度，计算各级标准对应的内梅罗标准污染指数(以下简称“P”)值：Ⅰ：P标准<0.59；Ⅱ：0.59≤P标准<0.74；Ⅲ：0.74≤P标准<1.00；Ⅳ：1.00≤P标准<3.50；Ⅴ：3.50≤P标准。根据实测浓度计算各监测断面的内梅罗污染指数，见表2。

表2　传统内梅罗污染指数一览表(执行地表水水质标准均为三级)

与表2对照得到每个监测断面水体的水质类型：10个监测断面的P值均高于1.00，说明均未达到III类标准，不能满足地表水标准，但其中断面3、断面4和断面5评价为IV类，其余断面均评价为V类，断面7污染最严重。

2.3改进内梅罗污染指数法

改进内梅罗污染指数污染因子权重见表3，由于本论文所评价的河流执行III类标准，根据权重测算结果，在III类水体中，权重最大的因子为石油类。

表3　各评价因子的权重

在查阅大量文献资料的基础上，给出权重内内梅罗标准污染指数分级：Ⅰ：P标准<0.55；Ⅱ：0.55≤P标准<0.69；Ⅲ：0.69≤P标准<1.00；Ⅳ：1.00≤P标准<3.53；Ⅴ：3.53≤P标准。

根据权重最大的因子和改进内梅罗污染指数法测算，得出结果见表4。

表4　改进内梅罗污染指数一览表(执行地表水水质标准均为三级)

与表4对照得到每个监测断面水体的水质类型：10个监测断面的P值均高于1.00，说明均未达到III类标准，不能满足地表水标准，其中断面3、断面5和断面9评价为IV类，其余断面均评价为V类，断面7污染最严重。

2.4对比分析

通过传统、改进的内梅罗法计算的污染指数分析看出两种方法的评价水质类型不尽相同，由于考虑了权重较大的监测因子，某些监测断面水质类别的评价也存在一定差异(如断面4和断面9)。根据内梅罗污染指数的大小，两种方法均显示断面7的水质最差。

3　结　论

(1)利用单因子评价法、内梅罗污染指数法和改进的内梅罗污染指数对该河流的10个监测断面进行评价，所有断面均不能满足III类标准，达不到地表水标准，并且断面7是该河流污染最严重的断面，需要组织人力排查周边污染状况。

(2)根据单因子评价法，该河流主要的污染物是总氮，基本可以判断该河流主要是生活污水污染。监测断面1污染严重的为石油类，建议政府可以在该断面周边进行排查，是否存在汽修厂污水乱排问题。

(3)传统内梅罗污染指数法和改进的内梅罗污染指数法在评价该河流监测断面水质时，在某些断面的水质评价存在一定的差异，如监测断面9，传统内梅罗污染指数法评价为V类，改进的内梅罗污染指数法评价为IV类；监测断面4，传统内梅罗污染指数法评价为IV类，改进的内梅罗污染指数法评价为V类。

(4)改进内梅罗考虑了本次监测指标中权重较大的石油类，由于石油类属于毒理性指标，比一般的化学指标总氮在同样剂量的情况下，对水质的危害程度更大，更需要引起政府部门关注。因此，本论文认为在对一般河流水质进行评价时，采用改进的内梅罗污染指数法更科学、合理。

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Application of Nemerow pollution index method and Single factor evaluation method in water quality evaluation

LUO FangWU GuorongWANG ChongZHANG Lin

(Yuelu District Environmental Monitoring Station，Huan Changsha 410013)

In this paper，the traditional Nemerow pollution index，improved Nemerow pollution index and single factor index methods are used in the 10 water quality monitoring sections of a river in Changsha City，the results showed that，for the evaluation of water，the improved Nemerow pollution index method is more scientific and reasonable due to the attention of monitoring factor that weights more large than the single factor index and the traditional Nemerow pollution index method.

Water Quality Assessment；Nemerow；Single factor

罗芳，硕士，工程师，主要从事环境监测工作

X32

A

1673-288X(2016)05-0087-03

引用文献格式：罗芳等.内梅罗污染指数法和单因子评价法在水质评价中的应用[J].环境与可持续发展，2016，41(5)：87-89.