1、第25卷第6期2009年11月水資源保護WATER RESOURCES PROTECTIONVol. 25 No. 6N(v. 2009內(nèi)梅羅指數(shù)評價法的修正及其應(yīng)用李亞松，張兆吉,費宇紅，王 昭(中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，河北石家莊 050061)摘要：針對目前采用內(nèi)梅羅指數(shù)法評價地下水質(zhì)量過程中存在的問題考慮毒性金屬的積累效應(yīng)，引入權(quán)重 值概念，對內(nèi)梅羅指數(shù)法進行改進，并將改進前后2種方法應(yīng)用于深澤縣研究區(qū)地下水質(zhì)量評價。結(jié)果表 明：改進的內(nèi)梅羅指數(shù)法可以在一定程度上消除極大值的影響并提高毒理指標的影響程度，能夠?qū)Φ叵滤?質(zhì)量進行較為合理的評價。關(guān)鍵詞:地下水質(zhì)量評價;改進的內(nèi)

2、梅羅指數(shù)法權(quán)重值中圖分類號X824文獻標識碼:A文章編號:1004O6933( 200906O0048O03基金項目：中國地質(zhì)調(diào)查項目(1212010634600)作者簡介：李亞松(1983 ),男，河北深州人，碩士研究生，研究方向為水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)。E2ma1l: Leeas1an gnail. com# 48 #地下水不僅是人們?nèi)粘Ｓ盟闹饕獊碓赐瑫r也 是復(fù)雜生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中敏感的組成因子之一地下水 的變化往往會影響生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的天然平衡狀態(tài)。 鑒于地下水在生物圈和地質(zhì)環(huán)境中的特殊地仕對地 下水質(zhì)量進行全面合理的評價顯得尤為重要。1方法概述目前用于地下水質(zhì)量評價的方法主要有內(nèi)梅羅 指數(shù)法、模

3、糊數(shù)學(xué)綜合評價法、灰色聚類分析法以及 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等幾種，其中內(nèi)梅羅指數(shù)法是國家 技術(shù)監(jiān)督局于1994年實施、2007年修訂的GB 14848) 2007)地下水質(zhì)量標準6E中推薦的方法。 該方法在具備許多優(yōu)點的同時也存在著一些問題。 為此,筆者對內(nèi)梅羅指數(shù)法進行深入剖析提出了改 進方法,并應(yīng)用于典型區(qū),在對比2種方法的同時得 到一個翔實的水質(zhì)評價結(jié)果。1. 1內(nèi)梅羅指數(shù)法利用內(nèi)梅羅指數(shù)法進行地下水質(zhì)量評價，可分 為3個步驟。首先進行各單項組分評價,劃分組分所屬質(zhì) 量類別，N。類水對應(yīng)的單項組分評分值F|分別 為 0、1、3、6、10。選用內(nèi)梅羅指數(shù)計算公式計算綜合評分 值F:Fl( Fm/

4、+ F 2) /2其中F = 1 II F.n 1式中：Fmax為單項組分值Fi-的最大值;F為各單項組分評分值Fi的平均值;n為項數(shù)。根據(jù)F值按表1規(guī)定劃分地下水質(zhì)量級別。表1地下水質(zhì)量分級標準級別 優(yōu)良 良好 較好 較差 極差F 71 201. 2利弊分析內(nèi)梅羅指數(shù)法的優(yōu)點是數(shù)學(xué)過程簡潔，運算方 便,物理概念清晰。對于一個評價區(qū)只需計算出它 的綜合指數(shù)，再對照相應(yīng)的分級標準便可知道該評 價區(qū)某環(huán)境要素的綜合環(huán)境質(zhì)量狀況，便于決策者 做出綜合決策2。但是內(nèi)梅羅指數(shù)法同樣也存在著許多問題，比 如過分突出極大值對水質(zhì)污染的影響，評價項目中 即使只有一項指標Fi值偏高,而其他指標Fi值均 較低也會

5、使綜合評分值偏高3。這種/ 一票否決0式 的方法在評價工作要求日趨嚴謹和完善的情況下， 顯然不太客觀。如果考慮不同評價因子對環(huán)境的毒 性、降解難易及去除性難易程度等因素，那么同處一 個質(zhì)量級別的不同污染因子的Fi值應(yīng)區(qū)別對待，即 增加權(quán)重因素。 12內(nèi)梅羅指數(shù)法的改進2. 1基本構(gòu)思針對內(nèi)梅羅指數(shù)法的一些缺陷，筆者對其運算 過程做出了相應(yīng)的修正*由于最大值未必對人類 健康的威脅程度最大，基本上污染因子的危害性與 其0類標準呈大致的反比例關(guān)系，所以在改進公式 中通過引入權(quán)重值概念體現(xiàn)危害性最大的污染因子 對水質(zhì)的影響；。權(quán)重值較大指標一般為毒性金屬 和難降解的有機物，其中毒性金屬是一類典型的積

6、累性污染物，可通過食物鏈逐漸傳遞富集 在某些條 件下可以轉(zhuǎn)化為毒性更大的金屬有機化合物，過高 的重金屬濃度會對動植物生長和人類健康產(chǎn)生顯著 影響，所以重金屬的積累效應(yīng)對于評價結(jié)果的影響 不容忽視。2. 2計算方法a. Fmax的修正:FcmaxFmax+w2其中E F.ii= 1m式中:Fw為權(quán)重值前n項組分的平均評分值，n值 根據(jù)評價數(shù)據(jù)確定;Fi為前n項組分的評分值;m為前n項中Fi 1的項數(shù)。將Fcmax代替原公式中Fg可得出評分值Fc， 對照表1即可得出評價結(jié)果。b.權(quán)重值W的計算： TOC o 1-5 h z 將各種評價因子Si的0類水標準按由小到大 的順序排列，將其最大值Smax同

7、Si比較，并令Ri為 第i種評價因子的相關(guān)性比值,則:1 SR.r =max，w =i1 S. iE1iE Rii= 1式中：W.為第i種污染因子的權(quán)重值，Ew = 應(yīng)用實例1。i = 1在/華北平原地下水污染調(diào)查評價0中，對山前 平原深澤縣進行了地下水質(zhì)量評價方法的剖析。3. 1研究區(qū)概況研究區(qū)深澤縣位于太行山東麓，北緯38bC 3847:，東經(jīng)115)4c115)2b之間，屬山前平原，地勢 變化平緩，滹沱河、磁河、木刀溝自西而東貫穿。該 區(qū)地下水賦存于第四系含水層,屬孔隙潛水型，靠大 氣降水垂直入滲、地表水入滲和西部潛流方式補給， 以人工開采、地下徑流和天然蒸發(fā)方式排泄。圖1取樣點分布20

8、世紀80年代以來，村辦企業(yè)不斷增多，并大 都建立在透水性好、水量充足的河流兩岸，河床多為 砂性土，大量工業(yè)及生活廢水通過無防滲的溝渠排 入河流，使得污染物隨水連續(xù)滲漏以直接或間接的 方式進入地下含水層，造成地下水，特別是淺層地下 水的污染。雖然深澤縣排污企業(yè)較少，但是其境內(nèi) 的3條河流，尤其是滹沱河和磁河，已經(jīng)沒有天然徑 流，成為上游化工廠、皮革廠、造紙廠等企業(yè)的排污 渠，木刀溝由于人為強制斷流已經(jīng)在4號取樣點附 近形成了 一個污水滲坑(圖1)，對兩岸居民生活造 成了很大的影響。3. 2取樣與測試研究中對覆蓋深澤全區(qū)的22個觀測井進行了 調(diào)查取樣，取樣點分布見圖1。全部樣品均采自地 下含水層，

9、并在規(guī)定時間內(nèi)送至中國地質(zhì)科學(xué)院水 文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所測試中心測試。3. 3評價為同原內(nèi)梅羅指數(shù)法進行對比,筆者利用修正 前后2種方法對測試結(jié)果進行評價。評價因子選 pH、Mn、Cl-、SO4-.總硬度、TES、CCDMn. NH+ 2N 和 NO-2N等9項感官性狀及一般化學(xué)指標；As、Cd、 Cr6+、Pb、Hg、F-和NO3 2N等7項毒理指標，按改進 的方法分別對評價因子進行權(quán)重值計算。評價水質(zhì)標準/權(quán)重值評價水質(zhì)標準/權(quán)重值因子(mg# L 1)因子(mg#L- 1)Mn01 32133 10-3Cd0100501140Cl-2502179 10-6Pb010101070SO42-

10、2502179 10-6Hg0100101698總硬度4501155 10-6F-11 061 98 104TDS10006198 10-7NO32N1061 98 105COD Mn31 02132 10-4bH+ 2N401 511 40 103As01 0101 070NQ2N01 231 49 103G6+01 0501 0143. 4評價結(jié)果表2權(quán)重值計算結(jié)果由表3可見，經(jīng)改進的內(nèi)梅羅指數(shù)法評價后，有 6個取樣點評價結(jié)果發(fā)生了變化，除10號點由極差 改為較好外，其余5個取樣點均由較差變?yōu)檩^好。 改進的內(nèi)梅羅指數(shù)法不僅考慮了毒性金屬的權(quán)重 值,同時削弱了極大值的影響。此結(jié)果考慮到參評

11、指標權(quán)重以及居民后期處理難易程度，可以客觀反 映地下水質(zhì)量，正確引導(dǎo)當?shù)鼐用窈侠砝玫叵滤?。由?可知,Hg的權(quán)重值最大，為01698,且權(quán) 重值較大的前5項指標均為毒性金屬，為此筆者選 擇Hg、Cd、Cr6+、Pb和As等5項指標共同參與評價。表3深澤縣地下水質(zhì)量評價結(jié)果編號原方法改進方法編號原方法改進方法1。級。級12。級。級2。級。級13。級。級3。級。級14。級。級4。級。級15。級。級5。級。級16。級。級6N級N級17。級。級7N級N級18。級。級8。級。級19。級。級9。級。級20N級N級10。級。級21。級。級11。級。級22。級。級評價結(jié)果表明，深澤大部分地區(qū)地下水水質(zhì)良 好

12、,部分地區(qū)地下水質(zhì)量優(yōu)良,但是位于木刀溝滲坑 旁的4號點、磁河沿岸的11號點、滹沱河沿岸的17 號點所采集的地下水樣品，評價結(jié)果都不樂觀。其 中,4號點靠近滲坑,11號點和17號點緊挨河道,由 于當?shù)赝寥缼r性多為砂性土，滲透系數(shù)比較大,污染 物通過垂直入滲或河道測滲，已經(jīng)對其附近的地下 水造成了污染?？梢钥闯?，上游工廠所排污水經(jīng)河 道入滲,已經(jīng)對當?shù)睾恿餮匕兜叵滤h(huán)境造成了一 定的影響；對于遠離河道區(qū)域,地下水水質(zhì)評價結(jié)果 雖然比較樂觀,但是由于重金屬指標的普遍檢出，也 存在一些隱患。改進的內(nèi)梅羅指數(shù)法由于考慮了權(quán)重因素,相 對原方法較為客觀。但是改進方法同原方法都存在 一個固有的問題，即其描述的環(huán)境質(zhì)量是非連續(xù)的, 分級標準建立在二值邏輯基礎(chǔ)上，它的截然型和非 連續(xù)性會造成相差很小的污染強度值處于兩類完全 不同的級別中;而相差很大的污染強度值可能會處 于同一級別中，在以后的工作中要針對這一問題進 行研究。4結(jié)論內(nèi)梅羅指數(shù)法是目前地下水質(zhì)量評價最常用的 方法,但在毒理性不強的水化學(xué)指標偏高的影響下, 評價結(jié)果經(jīng)常顯示為水質(zhì)極差，給用水者帶來一定 的心理負擔。筆者通過引入權(quán)重值的概念，考慮到 毒性重金屬的積累效應(yīng)對生物鏈的影響，提出了改 進的內(nèi)梅羅指數(shù)法，并將改進的方法應(yīng)用于山前平 原深澤縣研究區(qū)，結(jié)果表明該法能夠在一定程度上 消除極大值影響，并提高毒理指