基于内梅罗污染综合指数方法的克兰河水质评价研究

冯林娜

(新疆阿勒泰水文勘测局，新疆 阿勒泰 836500)

克兰河是阿勒泰地区主要水源之一，其河道两边分布主要聚醚生活区和一些企业单位，早期受到企业污水排放和居民生活污水排放原因，其污染负荷一度较高，近些年来，随着克兰河水环境治理措施的加大，其水环境特征得到较为明显的改善[1]。对克兰河进行水质评价是区域制定水资源开发利用和保护的重要依据[2]。当前，对于水质评价采用的大多为单因子评价方法，这种方法基于地表水质评定标准结合单一水质指标进行水质类别的评定，在国内许多区域水质分析中得到应用[3-6]。但单因子评价方法主要基于单一水质指标进行评价，存在一定的片面性，而对于流域而言，其水质指标较多，需要采用综合评价的方式对其水质状况进行综合评定，从而制定科学合理的水环境保护措施。为此本文结合在国内水质综合评价具有效果较好的内梅罗污染综合指数方法，利用2010-2019年7项常规水质监测指标数据，对克兰河2010-2019年水质状况进行综合评价，研究成果对于克兰河的水环境保护具有参考价值。

1 克兰河流域概况

克兰河发源于额尔齐斯河，是额尔齐斯河的重要支流之一，主要位于阿勒泰地区的阿尔泰山南坡一带。流域年内融雪径流占全年总径流的比例高达50%左右，是其径流量的主要补给。夏季是其径流量最高的月份，也是污染负荷较为集中的季节。从上世纪60年代开始克兰河流域降水量呈现递增变化，且春季和冬季初期降水量递增幅度较为明显。河流年内径流受气候变化影响发生较为明显的变化，主要体现在年内最大月份从6月份逐步变化提前到5月份，夏季的径流总量占全年径流总量的60%逐步增加到70%。气温也出现较为明显的变化，冬季气温递增幅度高于其他季节，由于冬季气温的增加，冬季降水也出现增加变化，夏季降水出现递减变化。5月份和6月份的径流量分别呈现递增和递减变化，春季径流较夏季由明显增加，由于冬季气温增加且春季和冬季积雪量增多，使得融雪径流产生的洪水量有所增加，洪水灾害程度有所加剧。

2 内梅罗污染综合指数方法

内梅罗污染综合指数方法相比于单因子评价方法，其对污染负荷较大的因子进行重点突出的同时对其他水质污染影响因素进行综合考虑，其水质综合评价较为有效的一种方法，其综合评价度计算方程为：

(1)

表1 内梅罗污染综合指数方法各等级划分标准

3 数据处理及综合评价

3.1 常规水质指标标准化处理

考虑到不同指标浓度划分等级不同，在进行综合评价时，需要对其进行标准化处理，结合克兰河7种常规监测指标2010-2019年监测数据，采用标准化方法对其进行标准化处理，各指标标准化处理值如表2所示。

表2 克兰河7种常规水质监测指标准化处理结果

3.2 水质指标初始因子分析

为综合分析不同水质指标在克兰河水质总体状况中的权重值，选取主成分分析方法选取3个因子对各指标初始特征值进行分析，分析结果如表3所示，并对7种常规水质监测指标进行荷载分析，结果如表4所示。

从表3克兰河7种常规水质监测指标初始特征值分析结果可看出，7种水质监测指标的方程累积贡献率高于80%的被选取为主成分的三个重要特征向量，从各水质指标荷载分析结果可看出，CODMn、BOD5、NO2-N、NO3-N以及CN-在第一个荷载的指标值均高于0.75，因此其综合评价污染因子可定义为第一因子，主要表征为污染物被水体还原的的程度。pH和Cr6+分别在第二个因子的荷载值超过0.8，第二荷载主要表示为重金属污染指标，BOD5在第三个因子的荷载值达到0.9以上，主要代表有机污染物指标，表征为有机污染对水质影响的程度。

表3 水质指标初始特征值分析

表4 克兰河7种常规水质监测指标荷载值

3.3 综合评价成果

在克兰河7种常规水质监测指标标准化和主因子分析的基础上，采用内梅罗污染综合指数方法，结合结合阿勒泰市克兰河2010-2019年7项常规水质监测指标数据，对克兰河2010-2019年水质状况进行综合评价，评价结果如表5所示。

从克兰河2010-2019年水质状况综合评价结果可看出，2010-2019年克兰河水质总体在I～III类之间变化，这主要是因为克兰河为阿勒泰地区主要水源河流，其水环境保护措施力度较大，因此其水质总体状况较良好，水质达标率较高。采用内梅罗污染综合指数方法对克兰河水环境状况评价结果和区域实际水环境状况较为吻合，因此内梅罗污染综合指数方的水质综合评价结果较为合理。从各年份水质综合评价结果可看出，表征有机物污染的因子3其水质综合评价值均高于因子1和因子2，因此对于克兰河而言，有机污染是其河流水质影响的主要因子。从综合评价结果可看出，克兰河2010-2019年污染综合等级在警戒～安全状态，从2010年开始其水质等级有所下降，从2016年开始，其水质状况得到一定程度的改善，因此其主要水质等级得到提高。

表5 克兰河2010-2019年水质状况综合评价结果

4 污染主因及保护措施

结合克兰河2010-2019年水质状况综合评价结果，对其主要污染成因进行分析，有机污染是克兰河的主要污染因子，其综合评价等级总体低于代表还原污染物和重金属污染物，从年份变化可看出，2010年开始克兰河水质状况呈现一定程度的有机物污染，但从2015年开始其有机物污染得到有效控制后，其水环境状况得到改善。早期克兰河上游由于矿产开发影响，其河流重金属污染因子成为主要污染因子，后期随着一些矿产企业和工企业治理措施的加大，克兰河入河污染物得到有效控制，尤其是重金属污染因子。近些年来，随着水环境保护力度的加大，克兰河有机物污染得到明显改善，克兰河两岸分布有居民生活区和工况企业，若果对居民生活污水和工况企业污水管控措施力度不严格，将会对克兰河水质产生较为严重的影响。克兰河下游农业灌溉、渔业养殖对河流水质会产生一定程度的影响，此外在洪水期进入河道的污染负荷会相应增加，因此需要将克兰河作为流域整体进行水环境保护，结合区域社会经济发展程度，进行水资源开发利用规划和水资源有效保护，严格按照水资源保护区对水环境进行有效保护。

5 结语

(1)2010-2019年克兰河水质总体在I～III类之间变化，这主要是因为克兰河为阿勒泰地区主要水源河流，其水环境保护措施力度较大，因此其水质总体状况较良好，水质达标率较高。

(2)有机污染是克兰河水质影响的主要因子。从综合评价结果可看出，克兰河2010-2019年污染综合等级在警戒～安全状态，从2010年开始其水质等级有所下降，从2016年开始，其水质状况得到一定程度的改善，因此其主要水质等级得到提高。

(3)应将克兰河作为流域整体进行水环境保护，结合区域社会经济发展程度，进行水资源开发利用规划和水资源有效保护，严格按照水资源保护区对水环境进行有效保护。