1 眉湖的基本概况
眉湖水域面积为800m2, 长度800m左右, 宽度从窄处的30m到宽处的100m左右。眉湖由南向北流动, 采用的是循环水系统, 包括局部的喷泉和上扬式曝气管的循环和整体的南北循环, 水面和水位基本稳定。湖面较大, 春夏秋蒸发量较大, 在雨水较少的季节里, 学校管理部门每三天会根据具体情况进行补水以保持湖面维持在一定水位。通过现场观测, 眉湖水深度最大处小于2m, 养鱼和鹅处水深约为0.9m, 水面呈绿色。
2 监测项目
选取的监测项目有:水温、p H值、电导率、溶解氧、化学需氧量、总铬、生化需氧量、铜、氨氮、总磷。
3 监测点的布设
将眉湖分为两个区上游的鱼、鹅养殖区和下游湖区, 分别命名为A区和B区。相应的在两个区各取一个监测点, 分别命名为A点和B点。A点位于培英路桥中间南侧, 位于水面以下二分之一处;B点位于毓秀路桥中间南侧, 位于水面以下二分之一处。两点间距200米。
4 监测结果
5 水质评价
5.1 单因子指数法
水质的单因子污染指数Pi的计算公式为:Pi=
根据单因子指数法, 判断A区水质属于Ⅴ类水, B区水质属于Ⅴ类水, 眉湖总体水质属于Ⅴ类水。
5.2 模糊综合评价
应用模糊综合评价法, 对郑州大学眉湖水质作现状评价。
(1) 建立因子集。根据《地表水环境指量标准》 (GB3838—2002) 的有关规定, 确定水质影响因素共7项, 即因子集为:
u= (DO, COD, 铬, BOD5, 铜, 氨氮, 总磷)
(2) 建立评价集。《地表水环境质量标准》把湖按功能高低分为五类, 见表 (6) 。因此, 评价集V= (Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ) 。
(3) 建立隶属度函数。水质污染程度是一个模糊概念, 水质分类标准也是模糊的, 用隶属度来描述分类界线较为合理。
DO对5个类别的隶属度函数:
其他六项指标对5个类别的隶属度函数与DO类同, 这里不再赘述。
(4) 单因子模糊评价。将实际监测数值x带入相应的隶属函数, 计算其隶属度。
DO:uⅠ (x) , uⅡ (x) , uⅢ (x) , uⅣ (x) , uⅤ (x)
其他项目类同。
由此得到单因子模糊评价矩阵R为:
其中, 第一行表示因子集u中的第一个因子DO对7个类别的隶属度, 即水质就DO而言, 隶属度Ⅰ类的程度为uⅠ (x) , 隶属度Ⅱ类的程度为uⅡ (x) , 隶属度Ⅲ类的程度为uⅢ (x) , 隶属度Ⅳ类的程度为uⅣ (x) , 隶属度属于Ⅴ类的程度为uⅤ (x) ;第一列表示中的7个因子分别对于Ⅰ类的隶属度。
(5) 建立权重集。由于DO、BOD5等的污染物对水质影响程度不同, 因此, 对他们应该赋予不同的权重αi。确定权重有许多方法, 以污染物的超标情况确定权重较为合理, 其计算式为:
注意:对于DO, 其权重取上式的倒数。
式中:
ai、ρi、ρs, i分别为第i种污染物的权重、质量浓度实测值和多级质量浓度标准值的平均值, ρs, ij为第i种污染物第j级质量浓度标准值, m为级别数。
为了进行模糊复合运算, 各单因子权重必须归一化, 即
应用上述方法确定权重集A为:
A (A) =[0.0716, 0.1057, 0.5845, 0.1217, 0.0045, 0.0419, 0.0701]
A (B) =[0.0941, 0.1279, 0.5677, 0.1149, 0.0058, 0.0591, 0.0304]
(6) 模糊综合评价。
B=A莓R
B (A) =[0.2129, 0.1253, 0.0773, 0, 0.5845]
B (B) =[0.4137, 0.0186, 0, 0, 0.5677]
同理:对A、B两处各指标值取平均数进行评价得:
a=[0.4000, 0.5667, 2.8365, 0.5837, 0.0249, 0.2427, 0.2597]
A=[0.0814, 0.1153, 0.5772, 0.1188, 0.0051, 0.0494, 0.0529]
B=[0.2546, 0.1640, 0.0042, 0, 0.5772]
故对A区而言, 对Ⅴ类的隶属度为0.5845, 由于对Ⅴ类的隶属度最大, 故A区水质为Ⅴ类水;对B区而言, 对Ⅴ类的隶属度为0.5677, 由于对Ⅴ类的隶属度最大, 故B区水质为Ⅴ类水;故眉湖水质为Ⅴ类水。
6 结果分析
(1) 由单因子指数法评价眉湖水, 我们可以看到:A区为Ⅴ类水的水质水平。B区为Ⅴ类水的水质水平。对于眉湖水质的总体水平为Ⅴ类水的水质水平。
(2) 由模糊综合评价法评价眉湖水, 我们可以看到:A区为Ⅴ类水的水质水平。B区为Ⅴ类水的水质水平。对于眉湖水质的总体水平为Ⅴ类水的水质水平。
结合以上两种方法, 判定眉湖水为Ⅴ类水, 这是因为总铬这一指标含量超过Ⅴ类水的标准限值导致的。而出现这个情况则是由于对于地表水的评价指标中没有总铬的标准限值, 我们以六价铬的标准限值替代之的缘故。
7 水质改善建议
根据本实验的测定结果 (其中总铬一项笔者认为可能是由于实验试剂等的原因造成的, 且眉湖处于郑大校园内并无工厂等的点污染源的存在, 其来源只能是空气或者是镀铬钢管中的铬) , 除总铬外, 其他指标均为Ⅲ类水或优于Ⅲ类水, 故无需特别的深度处理。但是由于眉湖是一个人工湖, 其生态系统脆弱, 其水体自净能力较差。所以平时应注意避免垃圾进入眉湖, 也应避免秋季落叶大量进入眉湖。建议学校秋季加强对落入眉湖的垃圾以及秋季的落叶进行清理以免造成眉湖水质变坏。
摘要：眉湖是郑州大学的一个人工景观湖。是校区内饲养鱼和鹅的地方。通过对郑州大学新校区眉湖水质监测, 以掌握水质现状及对眉湖水质进行质量评价, 提出改善措施或保持措施。
关键词：水质监测,水质评价,单因子指数评价,模糊综合评价
参考文献
[1] 奚旦立, 孙裕生.环境监测[M].4版.北京:高等教育出版社, 2010.
[2] 环境保护部.HJ 493—2009, 水质样品的保存和管理技术规定[S].
[3] 国家环境保护总局.HJ/T91—2002, 地表水和污水监测技术规范[S].