第17卷 第3期安全与环境工程 2010年 5月SafetyandEnvironmentalEngineering
Vol.17 No.3
May 2010
我国地表水环境质量评价存在的问题与建议
廖岳华,樊 娟,陈世雄,罗岳平(湖南省环境监测中心站,长沙410014)
摘 要:我国地表水环境质量评价工作历经30余年,已初步形成一套基本成熟的地表水环境质量监测与评价技术体系。本文根据多年工作的实践,结合当前我国地表水环境监测与评价的实际,分析了我国地表水环境质量评价工作中存在的主要问题,并提出了相应的改进建议。关键词:地表水;环境质量评价;水质监测指标;单因子评价法
中图分类号:X824 文献标识码:A 文章编号:1671 1556(2010)03 0055 04
ConsiderationonProblemsandSuggestionsofSurface
WaterEnvironmentalQualityAssessmentinChina
LIAOYue hua,FANJuan,CHENShi xiong,LUOYue ping
(HunanProvincialEnvironmentalMonitoringCenter,Changsha410014,China)
Abstract:AsetoftechnologysystemonthesurfacewaterenvironmentalqualityassessmenthasbasicallybecomematuredinChinaafterthedevelopmentfor30years.Basedonthecurrentactualsituationofenvi ronmentalqualitymonitoringinChinaandaccordingtotheauthors practicalexperiments,problemsinthesurfacewaterqualityenvironmentalassessmentinChinaarecomprehensivelyanalyzedandsomeusefulsuggestionsforimprovementareputforwardinthispaper.
Keywords:surfacewater;environmentalqualityassessment;waterqualitymonitoringindex;single factorwaterqualityassessment
0 引 言
水是人类社会的宝贵资源,是人类赖以生存的主要物质之一,分布于海洋、江、河、湖和地下水、大气水及冰川共同构成的地球水圈中。地表水(sur facewater)是指存在于地壳表面,暴露于大气中的水,是河流、冰川、湖泊、沼泽四种水体的总称,亦称 陆地水 。它是人类生活用水的重要来源之一,也是各国水资源的主要组成部分。地表水环境质量的好坏直接影响着人们的生产、生活质量和身体健康,因此各国都非常重视地表水水质的监测与评价工作,公众也十分关注地表水环境质量评价结果。
我国地表水环境质量的监测与评价始于20世纪70年代初期,经过30多年的发展,已经形成了一套基本成熟的地表水环境质量监测与评价技术体系,如国
[1]
家环境保护总局发布的环境保护行业标准!地表水和污水监测技术规范∀(HJ/T91 2002)[2]、!地表水环境质量标准∀(GB3838 2002)[3]、!地表水环境质量评价技术规范(试行)∀(HJ/T2007)
[4]
等。但笔者经过多
年从事水环境质量监测与评价工作的实践,发现我国现行的!地表水环境质量标准∀[3]、地表水水质评价方法与评价结果表征尚存在许多值得商榷、探讨之处,有待进一步完善。为此,笔者在对我国现行的地表水环境质量评价工作中存在的主要问题进行分析的基础上,提出了改进的建议,供同行们参考。
1 目前我国地表水环境质量评价存在
的主要问题
1.1 地表水环境质量评价方法存在的问题
在我国现行的!地表水环境质量标准∀中,评价
*收稿日期:2009 12 15 修回日期:2010 01 12
(#),,,163.
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安全与环境工程
[3]
第17卷
地表水水质的监测指标有109项,在这109项监测指标中,既有水温等属于水体基本感官性状的指标,又有如pH值、溶解氧、氨氮、铜、锌等一般化学指标,还有如砷、镉、铅、氰化物等毒理学指标,也有粪大肠菌群等细菌学指标。众所周知,这几类指标对水生生态和人体健康的影响或危害程度有很大区别。但是,目前我国地表水的水质类别评价实行的是单指标评价方法,即109项质量标准中只要有一项指标超标,就判定水体不符合要求并降低评价等级[5]。对此笔者认为,单指标评价方法没有考虑不同断面水域环境功能的差异,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。例如,分别因氨氮超标和镉超标,单因子评价为∃类水质的两种水体,虽然其水质类别相同,但其具有的水体环境功能相差甚远,对水生生态或人体健康的危害程度也显然不同。因氨氮稍微超标而属于∃类水质的水体,经过自来水厂的简单处理后,对人们身体健康基本无影响,尚可作为饮用水水源;但是,一旦水体出现镉超标,其水体环境功能就基本丧失,并将引发公众极大关注。因此,对影响水环境质量的各项监测指标均采用单因子评价不太科学、合理。
1.2 地表水环境质量标准项目及标准限值存在的问题
我国现行的!地表水环境质量标准∀
[3]
对%~&类水质的氨氮和总氮标准限值设定不合理。对于另一水体营养指标总磷而言,同样的∋类水质标准,河流断面中的标准浓度限值为0.2mg/L,湖泊中的标准浓度限值为0.05mg/L,河流断面中∋类水质标准浓度值比湖泊的相应标准浓度值高3倍。即使在河流中通过污染源治理,水体中总磷浓度达到∋类水质的标准限值,流入湖泊以后也超过了湖泊的∃类水质标准
[3]
。显然,这在逻辑
上是说不通的。
此外,!地表水环境质量标准∀将粪大肠菌群列为基本项目,这与我国当前经济社会发展和水环境保护工作实际不太相适应。粪大肠菌群是指在44.5)下能生长并发酵乳糖产气的大肠菌群,亦称耐热性大肠菌群。在人粪中粪大肠菌群细菌占总大肠菌群的96.4%,在外环境中粪大肠菌群不易繁殖,因此粪大肠菌群是一种较好的粪便污染指示菌[1]。在!地表水环境质量标准∀中,粪大肠菌群作为一种卫生指标菌,反映水体受粪便污染的程度[3]。直接饮用受到粪便污染的水,则会导致肠道疾病,严重危害身体健康。不过,即使水体中粪大肠菌群超标,水体除直接饮用外的其他环境功能并未丧失。事实上,由于受生活污水的影响,目前我国南方许多河流水质断面的粪大肠菌群超标较为普遍,且这些断面又大多位于饮用水水源地[6~8]。按照粪大肠菌群指标判别,这些饮用水水源地水域功能区应为劣V类,如按单因子评价法,那么大多数水体已失去使用功能,但实际上经过自来水厂的处理即能达到饮用水的标准,这类水体并未丧失饮用水源地的功能,更不用说工业、农业用水等其他使用功能。1.3 河流、水系定性评价存在的问题
我国现行的!地表水环境质量评价技术规范∀规定,在评价河流、水系整体水质状况时,按照断面类别比例计算出各水质类别所占的百分比,其河流、水系水质定性评价分级及比例的对应关系见表1。对于断面数少于5个的河流、水系,则直接指出每个断面的水质状况[4]。
笔者认为,仅仅根据断面水质类别所占比例对江河水质进行定性评价,缺乏对各监测断面功能差异性和断面分布不均匀性的充分考虑,故由此得出的评价结论欠科学、客观。这是因为:一方面,监测断面按照其功能可分为背景断面、对照断面、控制断面、消减断面和管理断面,目前我国江河上布设的许多断面是用来考核某些行政区域江段入境或出境水质,并不是从监控江河全流域水质的角度考虑进行规定:
%~&类水质的氨氮(NH3 N)标准限值分别为
0.15mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L、1.5mg/L和2.0mg/L,%~&类水质的总氮标准限值分别为0.2mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L、1.5mg/L和2.0mg/L。
水体中的氨氮是指以游离氨和离子铵形式存在的氮,而总氮包括水中所有含氮化合物,即亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、无机盐氮、溶解态氮及大部分有机含氮化合物中的氮的总和。显然,地表水中总氮的浓度通常要比氨氮大许多。例如,某水库的主要源水仅有一条河流,河流入库口及库区周边无其他重大污染源。该河流入库口的水质监测断面氨氮浓度为0.96mg/L,依据!地表水环境质量标准∀,该断面的氨氮符合地表水∋类标准((1.0mg/L)。虽然库区周边无其他污染源,但是位于库区的监测断面的总氮浓度必然会超过1.0mg/L。依据总氮浓度进行评价,库区该断面水质达不到地表水∋类水质标准,而应降为∃类。也就是说,来源相同的水体出现了在河道和水库中分别属于∋类和∃类两种不同水,∀
[1]
第3期 廖岳华等:我国地表水环境质量评价存在的问题与建议
57
[9]
表1 基于断面比例的河流、水系水质定性评价[4]Table1 Qualitativeevaluationofwaterqualityforriver
orwatersystembasedonthecross sectionratio
断面水质定性比例良好以上断面比例∗90%75%(良好以上断面的比例
且重度污染的断面比例
水质定性评价
优良好轻度污染中度污染重度污染
表征颜色蓝色绿色黄色橙色红色
的水质类别,并定期发布评价结果。笔者认为,这
种关于湖泊水质类别的评价方法值得商榷。
首先,总氮、总磷作为水体营养程度的特征指标,仅表征湖泊水体的营养程度和发生富营养化的风险程度,并不表明湖泊富营养化或失去水体环境功能,不应成为湖泊水质的决定因子。而我国现行标准中将总氮、总磷作为基本项目参与湖泊水质类别评价,导致评价结果与某些湖泊水质实际状况不一致,使人们对水环境质量的认识产生误导,有的甚至造成一些不良社会影响。例如,根据中国环境监测总站公布的!全国地表水水质月报∀,2009年1月,千岛湖的水质因总氮超标被列为∃类,即主要适用于一般工业用水及人体非直接接触娱乐用水区[10]。事实上,饮用水水源总氮略微超标对人体健康基本无影响,经过水厂的简单常规处理后即可符合饮用水标准。而千岛湖是浙江省知名企业农夫山泉股份有限公司的水源地之一,自从公众了解到千岛湖水质列为∃类后,农夫山泉股份有限公司开始接到很多客户的退货要求,其生产的饮用水陷入了前所未有的信任危机。为走出危机,农夫山泉股份有限公司一方面请环保专家就水质评价结果向公众进行解释、答疑;另一方面,公开向全国招募2000名公众共赴危机水源地,与全国百家媒体共同发起 寻源活动 ,敬邀代表见证农夫山泉水源地真实情况[11]。通过一系列的公关活动,农夫山泉股份有限公司在销售上的严重滑坡才得到有效的抑制。其次,我国幅员辽阔,在不同自然地带分布的众多湖泊特性差异也很大。例如,我国云贵高原地区的湖泊如抚仙湖、泸沽湖、滇池和洱海等,主要靠西南季风带来降水的补给,具有出流很小的半闭流特点;而长江中下游的鄱阳湖、洞庭湖等属于季节性的河道型淡水湖,具有 高水是湖,低水似河 的特点。换水周期是湖泊非常重要的特性之一,它是判断某一湖泊水资源能否持续利用和保持良好水质条件的一项重要指标[12]。前面提及的我国参与水质类别评价的18个淡水湖,其换水周期差别非常明显。例如,滇池、洱海的换水周期均在3.0a以上,而南四湖为216d,洪泽湖为34d,洞庭湖仅为18d[13]。虽然在我国现行的!地表水环境质量评价技术规范∀明确指出: 湖泊是指其水力滞留时间一般大于300d,平均流速一般小于1cm/s的陆地封闭水体 ,但是在评价全国湖泊水质类别时并没有考虑到各个湖泊换水周期的差异,而是根据!地表水环境质量标准∀∋类标准限值统一进行评价,导致评价结果有失[12]
的功能,并非都是完全意义上的水质控制断面。不考虑各监测断面的功能差异,而仅根据断面水质类别所占比例对江河水质进行定性,显然不够科学、合理。另一方面,目前我国江河上布设的水质监测断面在空间分布上极不均匀,在流经工业企业密集、人口众多的城镇区域的江段,往往布设了较多的监测断面,在江河的上游或流经工业欠发达、人口较少区域的江段,布设的监测断面数量则较少。例如,在湖南省境内长约670km的湘江干流上,布设的地表
水省控监测断面共18个,平均每37km江段有一个省控监测断面;然而在湘江流经株洲至长沙市的150km江段上就布有9个省控监测断面。也就是说,在湘江的株洲#长沙江段,不到17km就有一个地表水省控断面。株洲、湘潭和长沙市是湖南省人口密度最大、城市化发展最快的区域,又是我国 两型 社会建设综合配套改革试验区,理应加强区域内的水质监测工作。但是,在综合评价湘江水质情况时,若不考虑长沙#株洲近150km江段上布有9个地表水省控断面的现实情况,而仅仅根据湘江干流上18个地表水省控断面水质类别所占比例对湘江干流水质进行定性,显然不能客观地反映湘江干流总体水质的实际状况。可见,我国现行的!地表水环境质量评价技术规范∀也未考虑江河水质监测断面空间分布上的不均匀性,而仅仅根据断面水质类别所占比例对江河水质进行定性,评价结果显然不够客观。
1.4 湖泊水质类别评价存在的问题
目前,我国环境监测部门选取溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总氮、总磷、铅、汞、挥发酚和石油类10项指标,采用单因子类别法评价太湖、滇池、巢湖、鄱阳湖、洞庭湖、洪泽湖、南四湖、博斯腾湖、洱海、镜泊湖、兴凯湖、白洋淀、达赉湖、东
表2 基于河长比例的河流、水系水质定性评价
2 对我国地表水环境质量评价的建议
2.1 实行有选择的单因子评价法
我国现行的!地表水环境质量标准∀涵盖的109
项指标中,有的指标只对水体功能支持度产生影响,即使出现超标或不达标,水体基本环境功能并未丧失;有的指标则对水体环境功能影响严重,一旦出现超标,则水体环境功能基本丧失,并需要采取应急措施减少或消除污染。因此,建议实行有选择的单因子评价法,即对水体环境功能影响严重的因子,如重金属、剧毒化学品等,超标时应以单因子作为评价水质的依据;而只对水体功能支持度产生影响,且影响程度有限的因子,如溶解氧、氨氮、总氮、总磷等,不达标或超标时则不以单因子作为水质类别评价的依据。但是,若有多项对水体功能不具有关键影响的指标超标,则应根据多项指标的叠加影响,并根据水体是否满足使用功能对水体水质类别进行评价
[14]
Table2 Qualitativeevaluationofwaterqualityforriver
basedontheproportionofriverlength
河段水质比例良好以上河长比例∗90%75%(良好以上河长的比例
且重度污染的河长比例
水质定性评价
优良好轻度污染中度污染重度污染
表征颜色蓝色绿色黄色橙色红色
采用河长比例法进行河流、水系定性评价之前,需明确河流各个断面代表的河流长度,这也是地表水水质评价亟需开展的工作内容之一。对于某一河流或水系,可统计每一水质指标导致的河段功能受损长度,以定量评价河流整体的水质状况;还可将水质指标归类为各种污染成因,统计各种污染成因影响的河段功能受损长度,以定量明确河流整体的污染成因[14]。
。
2.2 适当调整地表水环境质量标准项目、监测频次及标准限值
多年来,我国地表水断面和饮用水源地水质监测的指标过多偏重于无机、重金属离子,造成了对某些污染程度较轻的项目进行反复、重复的监测,浪费了大量的人力、物力和财力,而监测数据显示,我国城市河流及各大水系主要以有机污染为主。因此,对于常年监测结果为未检出或在方法检测限之下的监测项目,建议适当拉大监测时距,不必要对其进行周期性、反复的测定。而粪大肠菌群是水体的一种卫生学指标,对水体环境功能不具关键影响,因此建议将其从河流断面水质常规监测的基本项目中剔除。总氮、总磷是表征湖泊(水库)营养程度和发生富营养化的风险程度的指标,不应参加湖泊水质类别的评价;湖泊的水质类别评价还应考虑到湖泊的换水周期的差异,对换水周期短的湖泊,可按河流型地表水断面评价,或根据实际情况分区进行评价。此外,氨氮、总氮标准限值,河流、湖泊中总磷标准限值均需进行相应调整,使之趋于合理。2.3 采用河长比例法进行河流、水系定性评价
由于我国河流监测断面功能差异较大以及断面分布极不均匀,因此对河流、水系进行水质类别定性评价宜采用河长比例法,即根据达到∋类标准河长占监测总河长的百分比,对河流、水系水质类别进行定性评价。采用河长比例法的地表水污染程度分级与河长比例关系如表2所示。
3 结 论
(1)随着社会、经济的不断发展,我国地表水环境质量评价工作中存在的诸多问题逐渐凸显出来,主要表现为:对影响地表水环境质量的各项监测指
标均采用单因子评价法不科学;氨氮、总氮和总磷浓度的标准限值设置不合理;以断面水质类别所占比例对江河水质进行定性评价的结果不够客观;总磷和总氮参与湖泊水质类别评价的方法不合理等。
(2)为了使地表水环境质量评价技术更趋科学、合理,且使评价结果更加客观,建议在今后的地表水环境质量评价中,采用有选择的单因子评价方法,适当调整地表水环境质量标准项目及标准限值,并采用河长比例法对河流、水系水质类别进行定性评价。
致谢:感谢湖南省质量技术监督局湖南省标准化战略项目 枯水期湖南省江河水系水质定性评价方法研究 对本文的资助。参考文献:
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[2]HJ/T91 2002,地表水和污水监测技术规范[S].[3]GB3838 2002,地表水环境质量标准[S].
(下转第63页)
的,且各个影响因素及其相互之间统计性质的准确度直接依赖于观测资料收集的详实程度。当一个结
构功能函数确定后,需要根据其特点选取适当的可靠性计算方法进行处理,才能保证分析结果满足所需精度要求。
(2)通过分析比较几种输电杆塔功能函数的研究成果,提出了一种考虑大风和覆冰因素的杆塔功能函数模型,并根据功能函数特点并结合可靠性指
图1 各月塔架失效概率
Fig.1 Monthlyfailureprobabilityoftransmissiontower
标计算理论选取适当方法进行了试算,其结果可为电力系统安全分析和风险评估提供依据。参考文献:
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时,全年发生因大风和覆冰导致塔架失效的概率,图1为400m档距下各月发生因大风和覆冰导致塔架发生失效的概率。
表1反映出随着塔架档距的增加,即塔架所连接导线长度越长,失效概率越大;图1直观地反映出12月至次年2月因大风和覆冰造成的塔架失效率偏高,这也正是大风寒潮与冻雨经常发生的月份。
4 结 论
(1)功能函数可以准确地描述一个结构的功能运行状态,对于一个复杂结构安全可靠度的研究,若要考虑所有影响结构安全的因素,通常是比较困难
(上接第58页)
[4]国家环境保护总局.地表水环境质量评价技术规范[S].[5]胡远志.关乎生命的水,到底该不该一票定优劣[EB/OL].
(2009 07 27).http://info.water.hc360.com/20090727/1332140047.html.
[6]李玉英,胡兰群,贾红霞,等.南水北调中线工程水源区粪大肠菌
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20090619/19289168.html.
[11]周倩倩.农夫山泉开始攻造大势千岛湖寻源只是一场秀?
[EB/OL].(2009 07 29).http://tv315.zjol.com.cn/play.aspx?pid=2070bdd2 5bae 4482 a9df a7cdb27e86ee&type=3.[12]崔保山,杨志峰.湿地学[M].北京:北京师范大学出版社,2006.[13]陈永根,李香华,胡志新,等.中国八大湖泊冬季水-气界面CO2
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术,2008,27(2):1-3.
通讯作者:罗岳平(1971#),男,高级工程师,主要从事环境监测管理与环境质量综合评价工作。E mail:[email protected]
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摘 要:我国地表水环境质量评价工作历经30余年,已初步形成一套基本成熟的地表水环境质量监测与评价技术体系。本文根据多年工作的实践,结合当前我国地表水环境监测与评价的实际,分析了我国地表水环境质量评价工作中存在的主要问题,并提出了相应的改进建议。关键词:地表水;环境质量评价;水质监测指标;单因子评价法
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LIAOYue hua,FANJuan,CHENShi xiong,LUOYue ping
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水是人类社会的宝贵资源,是人类赖以生存的主要物质之一,分布于海洋、江、河、湖和地下水、大气水及冰川共同构成的地球水圈中。地表水(sur facewater)是指存在于地壳表面,暴露于大气中的水,是河流、冰川、湖泊、沼泽四种水体的总称,亦称 陆地水 。它是人类生活用水的重要来源之一,也是各国水资源的主要组成部分。地表水环境质量的好坏直接影响着人们的生产、生活质量和身体健康,因此各国都非常重视地表水水质的监测与评价工作,公众也十分关注地表水环境质量评价结果。
我国地表水环境质量的监测与评价始于20世纪70年代初期,经过30多年的发展,已经形成了一套基本成熟的地表水环境质量监测与评价技术体系,如国
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家环境保护总局发布的环境保护行业标准!地表水和污水监测技术规范∀(HJ/T91 2002)[2]、!地表水环境质量标准∀(GB3838 2002)[3]、!地表水环境质量评价技术规范(试行)∀(HJ/T2007)
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等。但笔者经过多
年从事水环境质量监测与评价工作的实践,发现我国现行的!地表水环境质量标准∀[3]、地表水水质评价方法与评价结果表征尚存在许多值得商榷、探讨之处,有待进一步完善。为此,笔者在对我国现行的地表水环境质量评价工作中存在的主要问题进行分析的基础上,提出了改进的建议,供同行们参考。
1 目前我国地表水环境质量评价存在
的主要问题
1.1 地表水环境质量评价方法存在的问题
在我国现行的!地表水环境质量标准∀中,评价
*收稿日期:2009 12 15 修回日期:2010 01 12
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安全与环境工程
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第17卷
地表水水质的监测指标有109项,在这109项监测指标中,既有水温等属于水体基本感官性状的指标,又有如pH值、溶解氧、氨氮、铜、锌等一般化学指标,还有如砷、镉、铅、氰化物等毒理学指标,也有粪大肠菌群等细菌学指标。众所周知,这几类指标对水生生态和人体健康的影响或危害程度有很大区别。但是,目前我国地表水的水质类别评价实行的是单指标评价方法,即109项质量标准中只要有一项指标超标,就判定水体不符合要求并降低评价等级[5]。对此笔者认为,单指标评价方法没有考虑不同断面水域环境功能的差异,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。例如,分别因氨氮超标和镉超标,单因子评价为∃类水质的两种水体,虽然其水质类别相同,但其具有的水体环境功能相差甚远,对水生生态或人体健康的危害程度也显然不同。因氨氮稍微超标而属于∃类水质的水体,经过自来水厂的简单处理后,对人们身体健康基本无影响,尚可作为饮用水水源;但是,一旦水体出现镉超标,其水体环境功能就基本丧失,并将引发公众极大关注。因此,对影响水环境质量的各项监测指标均采用单因子评价不太科学、合理。
1.2 地表水环境质量标准项目及标准限值存在的问题
我国现行的!地表水环境质量标准∀
[3]
对%~&类水质的氨氮和总氮标准限值设定不合理。对于另一水体营养指标总磷而言,同样的∋类水质标准,河流断面中的标准浓度限值为0.2mg/L,湖泊中的标准浓度限值为0.05mg/L,河流断面中∋类水质标准浓度值比湖泊的相应标准浓度值高3倍。即使在河流中通过污染源治理,水体中总磷浓度达到∋类水质的标准限值,流入湖泊以后也超过了湖泊的∃类水质标准
[3]
。显然,这在逻辑
上是说不通的。
此外,!地表水环境质量标准∀将粪大肠菌群列为基本项目,这与我国当前经济社会发展和水环境保护工作实际不太相适应。粪大肠菌群是指在44.5)下能生长并发酵乳糖产气的大肠菌群,亦称耐热性大肠菌群。在人粪中粪大肠菌群细菌占总大肠菌群的96.4%,在外环境中粪大肠菌群不易繁殖,因此粪大肠菌群是一种较好的粪便污染指示菌[1]。在!地表水环境质量标准∀中,粪大肠菌群作为一种卫生指标菌,反映水体受粪便污染的程度[3]。直接饮用受到粪便污染的水,则会导致肠道疾病,严重危害身体健康。不过,即使水体中粪大肠菌群超标,水体除直接饮用外的其他环境功能并未丧失。事实上,由于受生活污水的影响,目前我国南方许多河流水质断面的粪大肠菌群超标较为普遍,且这些断面又大多位于饮用水水源地[6~8]。按照粪大肠菌群指标判别,这些饮用水水源地水域功能区应为劣V类,如按单因子评价法,那么大多数水体已失去使用功能,但实际上经过自来水厂的处理即能达到饮用水的标准,这类水体并未丧失饮用水源地的功能,更不用说工业、农业用水等其他使用功能。1.3 河流、水系定性评价存在的问题
我国现行的!地表水环境质量评价技术规范∀规定,在评价河流、水系整体水质状况时,按照断面类别比例计算出各水质类别所占的百分比,其河流、水系水质定性评价分级及比例的对应关系见表1。对于断面数少于5个的河流、水系,则直接指出每个断面的水质状况[4]。
笔者认为,仅仅根据断面水质类别所占比例对江河水质进行定性评价,缺乏对各监测断面功能差异性和断面分布不均匀性的充分考虑,故由此得出的评价结论欠科学、客观。这是因为:一方面,监测断面按照其功能可分为背景断面、对照断面、控制断面、消减断面和管理断面,目前我国江河上布设的许多断面是用来考核某些行政区域江段入境或出境水质,并不是从监控江河全流域水质的角度考虑进行规定:
%~&类水质的氨氮(NH3 N)标准限值分别为
0.15mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L、1.5mg/L和2.0mg/L,%~&类水质的总氮标准限值分别为0.2mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L、1.5mg/L和2.0mg/L。
水体中的氨氮是指以游离氨和离子铵形式存在的氮,而总氮包括水中所有含氮化合物,即亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、无机盐氮、溶解态氮及大部分有机含氮化合物中的氮的总和。显然,地表水中总氮的浓度通常要比氨氮大许多。例如,某水库的主要源水仅有一条河流,河流入库口及库区周边无其他重大污染源。该河流入库口的水质监测断面氨氮浓度为0.96mg/L,依据!地表水环境质量标准∀,该断面的氨氮符合地表水∋类标准((1.0mg/L)。虽然库区周边无其他污染源,但是位于库区的监测断面的总氮浓度必然会超过1.0mg/L。依据总氮浓度进行评价,库区该断面水质达不到地表水∋类水质标准,而应降为∃类。也就是说,来源相同的水体出现了在河道和水库中分别属于∋类和∃类两种不同水,∀
[1]
第3期 廖岳华等:我国地表水环境质量评价存在的问题与建议
57
[9]
表1 基于断面比例的河流、水系水质定性评价[4]Table1 Qualitativeevaluationofwaterqualityforriver
orwatersystembasedonthecross sectionratio
断面水质定性比例良好以上断面比例∗90%75%(良好以上断面的比例
且重度污染的断面比例
水质定性评价
优良好轻度污染中度污染重度污染
表征颜色蓝色绿色黄色橙色红色
的水质类别,并定期发布评价结果。笔者认为,这
种关于湖泊水质类别的评价方法值得商榷。
首先,总氮、总磷作为水体营养程度的特征指标,仅表征湖泊水体的营养程度和发生富营养化的风险程度,并不表明湖泊富营养化或失去水体环境功能,不应成为湖泊水质的决定因子。而我国现行标准中将总氮、总磷作为基本项目参与湖泊水质类别评价,导致评价结果与某些湖泊水质实际状况不一致,使人们对水环境质量的认识产生误导,有的甚至造成一些不良社会影响。例如,根据中国环境监测总站公布的!全国地表水水质月报∀,2009年1月,千岛湖的水质因总氮超标被列为∃类,即主要适用于一般工业用水及人体非直接接触娱乐用水区[10]。事实上,饮用水水源总氮略微超标对人体健康基本无影响,经过水厂的简单常规处理后即可符合饮用水标准。而千岛湖是浙江省知名企业农夫山泉股份有限公司的水源地之一,自从公众了解到千岛湖水质列为∃类后,农夫山泉股份有限公司开始接到很多客户的退货要求,其生产的饮用水陷入了前所未有的信任危机。为走出危机,农夫山泉股份有限公司一方面请环保专家就水质评价结果向公众进行解释、答疑;另一方面,公开向全国招募2000名公众共赴危机水源地,与全国百家媒体共同发起 寻源活动 ,敬邀代表见证农夫山泉水源地真实情况[11]。通过一系列的公关活动,农夫山泉股份有限公司在销售上的严重滑坡才得到有效的抑制。其次,我国幅员辽阔,在不同自然地带分布的众多湖泊特性差异也很大。例如,我国云贵高原地区的湖泊如抚仙湖、泸沽湖、滇池和洱海等,主要靠西南季风带来降水的补给,具有出流很小的半闭流特点;而长江中下游的鄱阳湖、洞庭湖等属于季节性的河道型淡水湖,具有 高水是湖,低水似河 的特点。换水周期是湖泊非常重要的特性之一,它是判断某一湖泊水资源能否持续利用和保持良好水质条件的一项重要指标[12]。前面提及的我国参与水质类别评价的18个淡水湖,其换水周期差别非常明显。例如,滇池、洱海的换水周期均在3.0a以上,而南四湖为216d,洪泽湖为34d,洞庭湖仅为18d[13]。虽然在我国现行的!地表水环境质量评价技术规范∀明确指出: 湖泊是指其水力滞留时间一般大于300d,平均流速一般小于1cm/s的陆地封闭水体 ,但是在评价全国湖泊水质类别时并没有考虑到各个湖泊换水周期的差异,而是根据!地表水环境质量标准∀∋类标准限值统一进行评价,导致评价结果有失[12]
的功能,并非都是完全意义上的水质控制断面。不考虑各监测断面的功能差异,而仅根据断面水质类别所占比例对江河水质进行定性,显然不够科学、合理。另一方面,目前我国江河上布设的水质监测断面在空间分布上极不均匀,在流经工业企业密集、人口众多的城镇区域的江段,往往布设了较多的监测断面,在江河的上游或流经工业欠发达、人口较少区域的江段,布设的监测断面数量则较少。例如,在湖南省境内长约670km的湘江干流上,布设的地表
水省控监测断面共18个,平均每37km江段有一个省控监测断面;然而在湘江流经株洲至长沙市的150km江段上就布有9个省控监测断面。也就是说,在湘江的株洲#长沙江段,不到17km就有一个地表水省控断面。株洲、湘潭和长沙市是湖南省人口密度最大、城市化发展最快的区域,又是我国 两型 社会建设综合配套改革试验区,理应加强区域内的水质监测工作。但是,在综合评价湘江水质情况时,若不考虑长沙#株洲近150km江段上布有9个地表水省控断面的现实情况,而仅仅根据湘江干流上18个地表水省控断面水质类别所占比例对湘江干流水质进行定性,显然不能客观地反映湘江干流总体水质的实际状况。可见,我国现行的!地表水环境质量评价技术规范∀也未考虑江河水质监测断面空间分布上的不均匀性,而仅仅根据断面水质类别所占比例对江河水质进行定性,评价结果显然不够客观。
1.4 湖泊水质类别评价存在的问题
目前,我国环境监测部门选取溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总氮、总磷、铅、汞、挥发酚和石油类10项指标,采用单因子类别法评价太湖、滇池、巢湖、鄱阳湖、洞庭湖、洪泽湖、南四湖、博斯腾湖、洱海、镜泊湖、兴凯湖、白洋淀、达赉湖、东
表2 基于河长比例的河流、水系水质定性评价
2 对我国地表水环境质量评价的建议
2.1 实行有选择的单因子评价法
我国现行的!地表水环境质量标准∀涵盖的109
项指标中,有的指标只对水体功能支持度产生影响,即使出现超标或不达标,水体基本环境功能并未丧失;有的指标则对水体环境功能影响严重,一旦出现超标,则水体环境功能基本丧失,并需要采取应急措施减少或消除污染。因此,建议实行有选择的单因子评价法,即对水体环境功能影响严重的因子,如重金属、剧毒化学品等,超标时应以单因子作为评价水质的依据;而只对水体功能支持度产生影响,且影响程度有限的因子,如溶解氧、氨氮、总氮、总磷等,不达标或超标时则不以单因子作为水质类别评价的依据。但是,若有多项对水体功能不具有关键影响的指标超标,则应根据多项指标的叠加影响,并根据水体是否满足使用功能对水体水质类别进行评价
[14]
Table2 Qualitativeevaluationofwaterqualityforriver
basedontheproportionofriverlength
河段水质比例良好以上河长比例∗90%75%(良好以上河长的比例
且重度污染的河长比例
水质定性评价
优良好轻度污染中度污染重度污染
表征颜色蓝色绿色黄色橙色红色
采用河长比例法进行河流、水系定性评价之前,需明确河流各个断面代表的河流长度,这也是地表水水质评价亟需开展的工作内容之一。对于某一河流或水系,可统计每一水质指标导致的河段功能受损长度,以定量评价河流整体的水质状况;还可将水质指标归类为各种污染成因,统计各种污染成因影响的河段功能受损长度,以定量明确河流整体的污染成因[14]。
。
2.2 适当调整地表水环境质量标准项目、监测频次及标准限值
多年来,我国地表水断面和饮用水源地水质监测的指标过多偏重于无机、重金属离子,造成了对某些污染程度较轻的项目进行反复、重复的监测,浪费了大量的人力、物力和财力,而监测数据显示,我国城市河流及各大水系主要以有机污染为主。因此,对于常年监测结果为未检出或在方法检测限之下的监测项目,建议适当拉大监测时距,不必要对其进行周期性、反复的测定。而粪大肠菌群是水体的一种卫生学指标,对水体环境功能不具关键影响,因此建议将其从河流断面水质常规监测的基本项目中剔除。总氮、总磷是表征湖泊(水库)营养程度和发生富营养化的风险程度的指标,不应参加湖泊水质类别的评价;湖泊的水质类别评价还应考虑到湖泊的换水周期的差异,对换水周期短的湖泊,可按河流型地表水断面评价,或根据实际情况分区进行评价。此外,氨氮、总氮标准限值,河流、湖泊中总磷标准限值均需进行相应调整,使之趋于合理。2.3 采用河长比例法进行河流、水系定性评价
由于我国河流监测断面功能差异较大以及断面分布极不均匀,因此对河流、水系进行水质类别定性评价宜采用河长比例法,即根据达到∋类标准河长占监测总河长的百分比,对河流、水系水质类别进行定性评价。采用河长比例法的地表水污染程度分级与河长比例关系如表2所示。
3 结 论
(1)随着社会、经济的不断发展,我国地表水环境质量评价工作中存在的诸多问题逐渐凸显出来,主要表现为:对影响地表水环境质量的各项监测指
标均采用单因子评价法不科学;氨氮、总氮和总磷浓度的标准限值设置不合理;以断面水质类别所占比例对江河水质进行定性评价的结果不够客观;总磷和总氮参与湖泊水质类别评价的方法不合理等。
(2)为了使地表水环境质量评价技术更趋科学、合理,且使评价结果更加客观,建议在今后的地表水环境质量评价中,采用有选择的单因子评价方法,适当调整地表水环境质量标准项目及标准限值,并采用河长比例法对河流、水系水质类别进行定性评价。
致谢:感谢湖南省质量技术监督局湖南省标准化战略项目 枯水期湖南省江河水系水质定性评价方法研究 对本文的资助。参考文献:
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[2]HJ/T91 2002,地表水和污水监测技术规范[S].[3]GB3838 2002,地表水环境质量标准[S].
(下转第63页)
的,且各个影响因素及其相互之间统计性质的准确度直接依赖于观测资料收集的详实程度。当一个结
构功能函数确定后,需要根据其特点选取适当的可靠性计算方法进行处理,才能保证分析结果满足所需精度要求。
(2)通过分析比较几种输电杆塔功能函数的研究成果,提出了一种考虑大风和覆冰因素的杆塔功能函数模型,并根据功能函数特点并结合可靠性指
图1 各月塔架失效概率
Fig.1 Monthlyfailureprobabilityoftransmissiontower
标计算理论选取适当方法进行了试算,其结果可为电力系统安全分析和风险评估提供依据。参考文献:
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时,全年发生因大风和覆冰导致塔架失效的概率,图1为400m档距下各月发生因大风和覆冰导致塔架发生失效的概率。
表1反映出随着塔架档距的增加,即塔架所连接导线长度越长,失效概率越大;图1直观地反映出12月至次年2月因大风和覆冰造成的塔架失效率偏高,这也正是大风寒潮与冻雨经常发生的月份。
4 结 论
(1)功能函数可以准确地描述一个结构的功能运行状态,对于一个复杂结构安全可靠度的研究,若要考虑所有影响结构安全的因素,通常是比较困难
(上接第58页)
[4]国家环境保护总局.地表水环境质量评价技术规范[S].[5]胡远志.关乎生命的水,到底该不该一票定优劣[EB/OL].
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通讯作者:罗岳平(1971#),男,高级工程师,主要从事环境监测管理与环境质量综合评价工作。E mail:[email protected]