（环境科学专业论文）嘉定区水源保护区环境现状评价及污染控制对策研究.pdf

a s s e s s m e n to fe n v i r o n m e n t a ls t a t u sa n dp o l l u t i o n c o n t r o l lr e s e a r c hf o rw a t e rso u r c ep r o t e c t i o n a r e ai nj i a d i n gd i s t r i c t d e p a r t m e n t ：! 皇卫垒煎卫3 曼坠! q 董星垒y 鱼竖2 坠蛩堕皇塾! s q i 星卫鱼曼 s p e c i a l t y ： e n v i r o n m e n ts c i e n c e r e s e a r c ha r e a ： 曼坠y i ! q 坠! 塾曼堕! 垒! p q ! ! 丛! i q 堕q q 坠鱼塑! s u p e r v i s o r ： c a n d i d a t e p r o f g u o f uh e l i a n gz h u o m a y ，2 0 11 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文嘉定区水源保护区环境现状评价及污染控制对策 研究，是在华东师范大学攻读露土博士( 请勾选) 学位期间，在导师的指导下进行的 研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已 经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作 了明确说明并表示谢意。 作者签名：耳 日期：扣年妨多护日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 嘉定区水源保护区环境现状评价及污染控制对策研究系本人在华东师范大学攻 读学位期间在导师指导下完成的硕士博士( 请勾选) 学位论文，本论文的研究成果归华 东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论文，并向主 管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网”送交学位论文的印刷版和电子版； 允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅；同意学校将学位论文加 入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出 版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) () 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部”或“涉密”学位论文宰， 于年月日解密，解密后适用上述授权。 ( ) 2 不保密，适用上述授权。 导师签名互! 虱垦导师签名堑当! 到盟 本人签名鏖拿 3 0 f 年9 月弓。日 宰“涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定过的学位论文 ( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方为有效) ，未经上述部门审定 的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权) 。 蕴硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 徐亚同教授华东师范大学 主席 黄民生教授华东师范大学委员 谢冰 教授华东师范大学 委员 李秀艳副教授华东师范大学委员 上海宏成实业 沈昆根高级工程师 委员 发展有限公司 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文摘要 摘要 水是生命之源，饮用水是否健康安全对于人类的身体健康和生命安全至关重要。随 着社会发展和人口数量的增加，饮用水污染已成为一个全球性的环境问题。在我国由于 水源地污染而引起的社会问题一直比较突出，针对这一问题，国家环境保护部要求开展 饮用水水源地环境保护研究。 本文以嘉定区水源保护区为研究对象，通过现场调研，在重新划分水源保护区范围 的基础上，对保护区流域内的各类污染源、水源水质等进行了全面分析；选取科学合理 的评价方法，评价环境现状、水质现状，识别流域内的主要污染源、主要污染物，分析 水质年际变化趋势；通过对评价结果的分析，结合各个区域的实际情况从污染源整治和 管理制度层面上提出一系列污染控制对策及建议。主要研究结论如下： ( 1 )新规划的嘉定区水源地包括上海市嘉定区、宝山区和太仓市“两市三镇”的区域， 总面积1 4 4 2k m 2 ，一级保护区和二级保护区面积分别为0 3 2k m 2 和1 4 1k m 2 。 ( 2 )水源地流域内，点源污染和非点源污染并存，非点源污染是导致地表水污染的主 要原因，其中又以畜禽养殖污染贡献率最大。从污染负荷来看，畜禽粪便 ( 7 5 8 6 ) 农业径流( 1 3 0 5 ) 生活污染( 1 1 0 9 ) 。 ( 3 ) t p 是非点源污染的主要污染因子，主要来源于畜禽养殖。t p 等标污染负荷最大， 为5 5 8 5 ；t n 次之，为3 3 4 8 1c o d 盯产生的污染负荷最小，为1 0 6 7 。 ( 4 )水源地三个行政区中太仓地区污染总贡献率最大，主要由畜禽养殖引起。总污染 负荷比占整个保护区的7 8 9 6 ，仅畜禽养殖一项就占太仓地区整个污染源的 9 3 8 。 ( 5 ) 各监测点的监测数据和评价结果显示，t p 和n h 3 - n 是超标因子，主要是由非点 污染源排放大量的氮磷污染物流入水体造成的。 ( 6 )2 0 0 8 2 0 1 0 三年水源地水质未得到根本好转，部分监测点位甚至有恶化趋势。 ( 7 ) 提出建污水处理设施、发展特色农业、合理规划养殖区及加强企业监控等污染防 治措施。通过建立生态补偿机制、加强应急能力建设、建立区域协定等，利用经 济、行政和法律手段提高水源保护的有效性。 本课题的研究为嘉定区水源地安全和优化水源管理提供科学依据，对上海市中小水 源地保护具有重要的理论意义。 关键词：水源保护区、污染源评价、水质评价、污染控制对策 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w a t e ri st h es o b r c eo fl i f e d r i n k i n gw a t e ri sc r u c i a lt oh u m a nw h i c hi sd i r e c t l y r e l a t e dt oh u m a nh e a l t ha n ds a f e t y w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h es o c i e t y , p o p u l a t i o ni s i n c r e a s i n gd r a m a t i c a l l y , w h i c hl e a dt od r i n k i n gw a t e rp o l l u t i o nb e c o m eag l o b a l e n v i r o n m e n t a lp r o b l e m i no u rc o u n t r y , s o c i a lp r o b l e m sc a u s e db yw a t e rs o u r c ea r e c o n s p i c u o u s t os o l v et h i sp r o b l e m ，e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nr e q u i r e dt oc a r r yo u tt h e e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o no fd r i n k i n gw a t e rs o u r c e s t h i st h e s i si si nt h ec a s eo fw a t e rs o u r c ep r o t e c t i o na r e ai nj i a d i n gd i s t r i c t ， a c c o r d i n gt ot h es i t ei n v e s t i g a t i o n ，p r o t e c t i o na r e ai sd e l i m i t e da n da l lk i n d so f p o l l u t i o ns o u r c e sa r eg i v e na n da n a l y z e d ；e n v i r o n m e n t a ls t a t u sa n dw a t e rq u a l i t ya r e e v a l u a t e db ys c i e n t i f i ca n dr a t i o n a la s s e s s m e n tm e t h o dt ou n d e r s t a n dp r i m a r y p o l l u t i o ns o u r c ea n dp o l l u t a n ta n dt h e i rv a r i a t i o nt r e n d s c o m m a n d i n gt h ea n a l y s i st o t h ee v a l u a t er e s u l t sw i t ht h ec o n d i t i o n so f e v e r ya r e a , p o l l u t i o n c o n t r o l c o u n t e r m e a s u r e sa n ds u g g e s t i o n sa r ep r o v i d e d t h em a i nr e s e a r c hc o n c l u s i o ni s f o l l o w i n g ： ( 1 ) t h en e wp l a n n i n go fw a t e rs o u r c ea r e ai nj i a d i n gd i s t r i c ti n c l u d i n gj i a d i n g ， b a o s h a n ，t a i c a n g t h et o t a la r e ai s14 4 2 妣z ，k e yp r o t e c t i o na r e aa n ds e c o n d p r o t e c t i o nz o n ea r e0 3 2k m 。a n d14 1k m zr e s p e c t i v e l y ( 2 ) w a t e rs o u r c ep r o t e c t i o na r e ai nj i a d i n gd i s t r i c t p o i n ts o u r c ea n dn o n p o i n t s o u r c ea r ec o e x i s t i n g n o n p o i n t s o u r c ei st h em a i nc a u s et h a tr e s u l t si nt h e s u r f a c ew a t e rp o l l u t i o n ，i nw h i c hl i v e s t o c ka n dp o u l t r yr a i s i n gi st h em a x i m u m p o l l u t i o nc o n t r i b u t i o nt ot h es u r f a c ew a t e rp o l l u t i o n a c c o r d i n gt op o l l u t i o n l o a d 1 i v e s t o c km a n u r e ( 7 5 8 6 ) a g r i c u l t u r a lr u n o f f ( 1 3 0 5 ) d o m e s t i c p o l l u t i o n ( 1 1 0 9 ) ( 3 ) t n 、t pi sm a i na f f e c t i n gf a c t o r s c o m e sm a i n l yf r o ml i v e s t o c ka n dp o u l t r y r a i s i n gp o l l u t i o n t h ee q u i s c a l a rp o l l u t i o nl o a do ft pi st h em o s t ，5 5 8 5 ； s e c o n di st n ，3 3 4 8 ；c o d c ri sm i n i m u m ，10 6 7 ( 4 ) i nt h et h r e ea d m i n i s t r a t i v ea r e a s ，t h et o t a lp o l l u t i o nc o n t r i b u t i o nr a t eo f t a i c a n gi st h eb i g g e s t ，m a i n l yc a u s e db yt h el i v e s t o c ka n dp o u l t r y t h et o t a l l o a dr a t i oo fp o l l u t i o ns o u r c ew a s7 8 9 6 ；i ns o u r c e so fp o l l u t i o no f 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文 a b s t r a c t t a i c a n g ，o n l yl i v e s t o c ka n dp o u l t r yr a i s i n gw a s 9 3 8 ( 5 ) m o n i t o r i n gd a t aa n de v a l u a t i o nr e s u l t sa r es h o w n ：t h em a i np o l l u t i o nf a c t o r s t h a ti m p a c t e do nw a t e re n v i r o n m e n ta r et na n dn h 3 - n ，m a i n l yc a u s e db y l a r g en i t r o g e na n dp h o s p h o r u sp o l l u t a n t sf l o w si nt h ew a t e rb o d y ( 6 ) w a t e rq u a l i t yh a dn o tb e e nf u n d a m e n t a li m p r o v e df r o m2 0 0 8t o2 010 ；s e c t i o n m o n i t o r i n gs i t e sh a v et h et r e n do fd e t e r i o r a t e df u r t h e r ( 7 ) p o l l u t i o nc o n t r o lm e a s u r e sw h i c hi n c l u d eb u i l d i n gs e w a g et r e a t m e n tf a c i l i t i e s ， d e v e l o p m e n to fs p e c i a l i z e da g r i c u l t u r e ，r e a s o n a b l l yp l a n n i n gb r e e d i n ga r e a a n ds t r e n g t h e ne n t e r p r i s es u p e r v i s o r yc o n t r o lw e r ep r o p o s e d t h r o u g ht h e e s t a b l i s h m e n to fe c o c o m p e n s a t i o nm e c h a n i s m ，s t r e n g t h e nc o n t i n g e n c ya b i l i t y c o n s t r u c t i o n ，b u i l d i n gr e g i o n a la g r e e m e n t se t c ，u s i n ge c o n o m i c ，a d m i n i s t r a t i v e a n dl e g a lm e a n st oi m p r o v et h ee f f e c t i v e n e s so fw a t e rs o u r c ep r o t e c t i o n t h i sp a p e rp r o v i d e ds c i e n t i f i cb a s i sf o rj i a d i n gd i s t r i c tw a t e rs o u r c ea r e as a f e t y a n do p t i m i z ew a t e rm a n a g e m e n t a tt h es a m et i m e ，t h i ss t u d ya l s oh a sa l li m p o r t a n t t h e o r e t i c a ls i g n i f i c a n c et ot h ep r o t e c t i o no fs m a l la n dm e d i u m - s i z e dw a t e rs o u r c ei n s h a n g h a i k e yw o r d s ：w a t e rs o u r c ep r o t e c t i o na r e a ；p o l l u t i o n s o u r c ea s s e s s m e n t ；w a t e r q u a l i t ye v a l u a t i o n ；p o l l u t i o nc o n t r o lc o u n t e r m e a s u r e s 1 1 1 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文 目录 摘要 目录 1 a b s t r a c t 第一章绪论 。1 1 1 研究背景1 1 2 研究目标与意义2 1 3国内外研究现状2 1 3 1 污染源研究现状2 1 3 2 水质评价方法研究现状4 1 4 研究内容、方法与技术路线：7 1 4 1研究内容7 1 4 2研究方法j 8 1 4 3技术路线1 2 第二章嘉定区域及水源地概况。 2 1 自然环境概况一1 3 2 1 1 地理位置及地质地貌一1 3 2 1 2 气候特征l 3 2 1 3 河网水系概况1 3 2 2 社会环境概况1 3 2 3 第三章 3 1 3 2 3 3 第四章 2 2 1行政区划与人口1 3 2 2 2社会经济与产业状况1 4 嘉定区水源地概况1 4 水源保护区划分现状 水源保护区划分方法1 6 嘉定水源保护区划分现状1 6 嘉定水源保护区土地利用现状1 8 水源保护区污染源现状调查与评价 4 1水源保护区点源调查与评价2 0 4 1 1 保护区内企业概况2 0 4 1 2 排放废水企业调查一2 1 4 1 3环境风险企业调查2 3 4 2水源保护区非点源调查与评价一2 5 4 2 1居民生活基础设施现状调查一2 5 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 目录 4 2 2居民生活污染评价2 6 4 2 3农业径流污染现状调查3 0 4 2 4农业径流污染评价。3 0 4 2 5 畜禽养殖污染现状调查一3 3 4 2 6畜禽养殖污染评价3 5 4 2 7 非点源污染聚类分析评价3 7 4 2 8 非点源污染综合评价3 8 4 3 第五章 5 1 本章小结4 0 水源保护区水质分析与现状评价。4 2 水质年内分析评价4 2 5 1 1 2 0 0 8 年水质分析评价4 2 5 1 2 2 0 0 9 年水质分析评价4 5 5 1 3 2 0 1 0 年水质分析评价4 6 5 2 水质年际变化分析评价4 7 5 2 1 水质年际变化分析一4 7 5 2 22 0 0 8 2 0 1 0 年污染指数评价5 0 5 3 本章小结5 3 第六章 6 1 6 2 6 3 6 4 第七章 7 1 7 2 污染控制对策研究。5 4 嘉定区水源保护区存在主要问题5 4 一级保护区综合整治方案5 5 6 2 1 一级保护区清拆方案一5 5 6 2 2一级保护区土地利用方案5 7 6 2 3 一级保护区隔离设施建设方案5 7 污染源控制工程5 7 6 3 1 点污染源治理措施5 7 6 3 2 非点源污染控制措施一5 9 保护区管理能力建设工程。“ 6 4 1 监测监控应急能力建设6 4 6 4 2 保护区管理保障措施6 4 结论与展望6 6 结论6 6 展望一6 7 参考文献6 8 硕士期间学术成果一。7 2 1 i ! | 谢j 7 ：i v 、；| 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文 绪论 第一章绪论 1 1研究背景 饮用水是人类生存的基本需求，其安全问题直接关系到广大人民群众的身体健康 和生命安全，直接关系正常的生产生活秩序。作为一类用途最为重要的水资源，目前 在水质、水量及资源管理方面存在诸多问题。根据世界卫生部的最新调查，目前全球 三分之一的人口缺乏符合卫生标准的安全饮用水，全球8 0 的疾病都是由水污染引起 的；据国家权威部门统计，我国约有八亿人饮用大肠杆菌超标的水，约两亿人饮用被 有机化合物污染的水，饮用水污染已成为人类健康的大敌；另外，在2 0 0 5 2 0 0 6 年国 家开展的环境安全大检查的结果来看，在对化工石化行业的7 5 5 5 个项目检查中，有 2 8 0 个项目布设在饮用水源保护区上游( 1 0 公里) 内，严重威胁饮用水源的安全。可 见，我国由于水源地污染而引起的社会问题相当突出，饮用水水源保护问题已成为关 系国计民生的重大问题。 国家环保总局一直将饮用水安全、尤其是饮用水水源环境保护作为重点工作的首 要任务。国家环保总局周生贤局长多次强调，完善相关法律法规和标准，严格监督管 理，并配合国家发改委“加强调查研究，抓紧编制城市和农村饮用水安全保障规划”0 上海市早在1 9 8 5 年，就已经颁布了黄浦江上游水源保护条例，这是保障上海 市供水安全的重要举措，并通过一系列措施加以实施，使黄浦江上游水源水质长期保 持稳定，保障了全市人民生产生活的需要。但随着社会经济的快速发展和人口的不断 增加，市民环境保护意识的增强以及生产、生活对饮用水质量要求的不断提高，黄浦 江上游水源已不再满足全市人民的需求，因此增扩水源保护区，将所有中小水源地也 纳入保护范围，进一步加大保护力度，使原水水质得到持续改善，成为上海市饮用水 源保护的重点。 上海市嘉定区的自来水水源在墅沟和娄塘河经留区域，处在江苏浏河镇和嘉定华 亭镇，紧靠浏河，引水途经江苏段约2 公里。近年来，随着嘉定经济的迅速发展，水 资源开发利用量不断增大，生产、生活污水排放量也与日俱增，上游地区管理不善， 畜禽养殖泛滥，饮用水安全问题日益突出。生活水平不断提高的嘉定人们已不再满足 用上水，对用水水质要求也越来越高。在经济快速发展的同时如何保障饮用水源的安 全，满足人民群众生活质量的要求，已成为嘉定区当前的迫切任务。基于这一考虑， 嘉定区环境保护局委托华东师范大学对嘉定区水源地展开一系列环境调查，并承担了 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文绪论 嘉定区水源地环境保护研究工作。 1 2 研究目标与意义 上海市四大水源地已经拥有一套相对完善的管理措施，当前的重点是加强中小水 源地的监管、保护，按照统一的技术标准和管理要求对上海市所有水源地实施管理和 保护，最终实现城乡一体化，全市水源保护全面覆盖。 本文以嘉定区饮用水源保护区为研究对象，通过对水源保护区各类污染源的分析 评价、水质分析评价，如何控制污染源，防治水质进一步恶化，保护饮用水源，研究 探讨出具体的防治对策与措施，为嘉定区水源地安全和优化水源管理提供科学依据， 对上海市中小水源地保护具有重要的理论意义。 1 3国内外研究现状 1 3 1 污染源研究现状 随着科学技术水平的发展和人民生活水平的提高，水环境污染问题逐渐加重。水 环境污染是指排入水体的污染物在数量上超过了水体的环境容量，破坏了水中固有的 生态系统和水体的功能及其在人类生活和生产中的作用，是点源和非点源污染共同作 用的结果。 1 3 1 1 点源污染 点源污染是指工业生产过程中与部分城市生活中产生的污染物，多为工业废水及 城市生活污水，由排放口集中汇入江河湖泊等水体。这种污染形式具有排污点位集中、 排污途径明确等特征。随着各国政府对工业污染和城市生活污染控制水平的提高，点 源污染在包括我国在内的许多国家已经得到较好的控制和治理。 1 3 1 2 非点源污染 非点源污染是指溶解的和固体的污染物从非特定的地点，在降水( 或融雪) 冲刷 作用下，通过径流过程而汇入受纳水体( 包括河流、湖泊、水库和海湾等) 并引起水 体的富营养化或其它形式的污染【l 】。非点源污染通常是在不确定的时间内，通过不确 定的途径，排放不确定数量的污染物汇入受纳水体而引起环境污染。随机性强、成因 复杂、潜伏周期长，因而防治十分困难【舶。其重要性正随着点源污染控制能力的提高 逐渐表现出来，目前已成为影响水体环境质量的重要污染源。 ( 1 )国外研究进展 2 0 世纪6 0 年代，发达国家开始关注非点源污染，首先在美、英、日等农业污染上 2 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文 绪论 率先展开，尤以美国研究的历史悠久。研究发现，对非点源污染进行定量化的最为有 效、直接的方法是建立数学模型。从7 0 年代初开始，人们逐渐意识到土地利用对河流 水质产生一定影响，开始在降水径流污染特征、影响因子、单场暴雨和长期平均污染 负荷输出等方面进行研究，即确定污染负荷与流域土地利用或径流量之间的经验系 数，建立流域非点源污染负荷模型【3 ，4 】，此阶段被认为是经验模型阶段。这类模型对数 据的需求比较低，能够简便的计算出流域出口处的污染负荷，在早期的研究中得到了 较广泛的应用【5 1 。代表模型有u s e p a 最初推出的s w m m 模型【6 1 、1 9 6 5 年美国农业部农 业手册第2 8 2 号颁布的通用土壤流失方程模型( u s l e ) 【7 1 、美国农业部水土保持局开 发的s c s c n 模型【8 】等。7 0 年代中后期及8 0 年代，随着对污染物理化学过程研究的不断 深入，加之对非点源过程的广泛监测，机理型模型开始得到蓬勃发展，并逐渐取代经 验模型成为这一时期的主要研究手段。如g l e a m s 9 1 、c r e a m s e l0 1 、l e a c h m t l 、 e p i c 【1 2 】、r z w q m t l3 1 、m a n n e r 1 4 】模型等。 2 0 世纪9 0 年代后期，与非点源污染负荷估算相关的流域开发方向、非点源污染管 理模型和风险评价成为本时期应用模型研究的最新突破点，如何提高模型质量和模拟 的精确度成为了非点源研究的主要方向之一。随着计算机技术的飞速发展，将3 s ( r s 、 g p s 、g i s 、) 与非点源污染模型相融合，开发出集空间信息处理、数据库技术、数学 计算、可视化表达等功能于一身的大型专业软件。如美国国家环保署开发的b a s i n s 【1 别 和美国农业部农业研究所开发的a g n p s 9 8 、s w a t 16 1 、w e p p e l 7 1 等。 ( 2 )国内研究进展 6 0 年代我国开展了化学侵蚀和化学径流研究，专注于研究物质的径流输移及其对 水质的影响，它是我国非点源研究的先导。到了2 0 世纪8 0 年代开始对北京的城市径流 污染进行研究，开始了真正意义上的非点源污染研究，随后相继在大中城市开展起来 1 8 , 1 9 】。农业非点源研究始于湖泊、水库富营养化调查和河流水质规划研究，如对天津 于桥水库、东湖、太湖、都阳湖、巢湖、三峡库区等湖泊、水库流域开始非点源污染 定量化研究，为后续的研究积累了宝贵的经验。 目前我国对定量化研究手段非点源污染模型仍处于应用研究阶段，将国外特别是 美国的模型引入国内进行模拟验证，如刘铭环【2 0 】采用s w a t 模型对竹竿河流域农业非 点源污染问题进行了研究；余炜敏【2 1 】利用g e o w e p p 模型研究了三峡库区的农业非点 源污染。 2 0 世纪9 0 年代，和国外非点源研究进展同步，我国也将“3 s ”技术融入到各模型 中进行对接研究，将遥感技术、地理信息系统技术( g i s ) 、人工模拟试验技术结合起 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文绪论 来，以前难以获取的大量空间和时间信息不仅得到了解决，而且提高了基础资料的获 取速率，提高模拟的效率和精度。此外还将3 s 技术与非点源污染模型结合，是模型的 三维显示、空间分析能力和模拟能力都得到加强，为非点源污染的定量化研究提供了 广阔的前景【2 2 2 3 1 。如王少平【2 4 】等将模拟试验、g i s 技术和非点源污染模型相结合，探 讨了苏州河流域的非点源污染负荷及时空演变规律；于苏俊1 2 5 】应g i s 技术和a g n p s 模型相结合对绵阳官司河流域农业非点源进行了研究。 1 3 2 水质评价方法研究现状 水质评价是合理开发利用和保护水资源的一项基础性工作，可直观、明了地反映 水环境质量和污染状况，预测未来的发展趋势。随着人们对饮用水安全问题的重视， 水质评价工作也随之得到发展。起初人们仅通过感官进行水质分析，到了2 0 世纪初， 德国柯克维兹和莫松等从生物学的角度对水质进行评价，并提出了生物学的水质评价 分类方法；紧接着英国又提出了用化学指标对河流进行污染分类。1 9 6 5 年，美国俄亥 俄州河流卫生委员会的赫尔顿( r k h o r t o n ) 提出了水质评价的质量指数法( q i ) ，标志 着水质现状评价工作的开始【2 6 。1 9 7 0 年，布朗r m b r o w n 2 7 】发表了评价水质污染的 水质指数( w q i ) ，该方法选取1 1 种重要水质参数，然后由专家进行投票确定每个参 数的相对重要权系数。1 9 7 7 年，美国叙拉古大学的内梅罗( n l n e r o c r o w ) 在河流 污染科学分析一书中提出了内梅罗污染指数【2 8 1 ，他将水的用途分为三类，根据水的 不同用途，拟定相应的水质指标，进而计算出各种用途的水的水质指标值。这种方法 的较前两种有所发展，在进行水质评价时将污染物中含量最大的污染物与环境标准的 比也考虑在内。同年罗斯( s l r o s s ) 在总结以前的水质指数的基础上，对英国克鲁多河 干支流进行了水质评价的研究，从较多监测项目中选用悬浮固体、b o d 、d o 和氨氮 4 个参数作为计算河流水质指数的指标，并分别给予权重【2 9 , 3 0 。 我国地表水环境质量的监测与评价始于2 0 世纪7 0 年代初期，1 9 7 2 年包含了水质评 价内容的北京西郊环境质量评价研究树立了我国水质评价研究上的第一个里程碑 【3 l 】。1 9 7 4 年，关伯仁首次提出了评价在各种污染物影响下水质污染状况的水质指数， 它是我国第一个综合表示水质污染情况及综合评价水污染的指数。随后我国专家学者 们又开展了多个流域水环境质量评价的项目，并提出了一系列水质评价方法。如：1 9 7 5 年对北京西郊河流进行环境质量评价时提出了北京西郊水质量系数，并在第二年东南 郊评价时采用；上海地区环境工作者对黄浦江等河流的水质受有机污染突出的问题进 行研究，提出了有机污染综合评价方法。 4 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 绪论 总之，水环境质量评价经过了3 0 多年的发展历程，其评价方法概括起来大致分。 为两类：单因子评价法和综合指标评价法。 ( 1 )单因子评价法 单因子评价法是较为常用的方法之一，方法较为简单，是地表水环境标准推 荐的方法。单因子评价结果能说明水质达标情况，超标项目和超标倍数。 最差因子类别法 最差因子判别法【3 2 , 3 3 】是根据一组评价因子中污染最为严重的因子所属的水质类 别作为影响因素来确定水体的整体水质类别，即用水体各检测项目的监测结果对照该 项目的分类标准，确定水质范畴；在所有项目的水质类别中选取水质最差类别作为水 体的水质类别。水质指数i i 的计算公式为： i i = c i l i 式中：c i 为第i 类污染物测定值；l i j 为第i 类污染物评价标准。 当h l 时，表示水体未污染；当i i 1 时，表示水体污染。 该方法是操作最为简单的一种水质评价方法，缺点是水质质量由最差因子决定， 即只要有一项因子污染严重，则不论其它因子的污染程度如何整体水质类别都是最 差，因此不能准确表述水质综合状况，是一种最为悲观的评价方法。 水污染指数法 水污染指数法( w p i ) 3 4 】是将常规检测的几种水污染物浓度简化为单一的概念性 指数值形式，并分级表征水污染程度和水量状况。全国饮用水源环境保护规划技 术培训中推荐该方法。按照表1 1 规定，用内插方法计算得出断面( 或测点) 每个参 加水质评价项目的评分值，根据各个项目的水质评分值，取其最高评分值即为该断面 ( 或测点) 的水质综合评分值。水质综合评分值计算如下式： w g i = m a x ( w g i ( i ) ) 表1 1 水质类别与评分值对应表 t a b 1 - 1c o r r e s p o n d i n gt a b l ew a t e rq u a l i t yc l a s s i f i c a t i o na n ds c o r ev a l u e 依据各项水质单个项目的浓度值，按以下公式计算单个项目的水质评分值： 删堋f + 篙署( c ( f m ) ) c ( f ) ， 有机污染综合指数评价法 有机污染综合指数评价法主要是针对水体有机污染的一种综合评价方法，它根据 d o 、n h 3 n 、高锰酸盐指数、b o d 5 这四项指标的等标污染指数的和来判断水质综合 指标。其计算方法如下： b o d i c o d in h 3 - n i d o i 二i = 一十一 b o d o c o d on h 3 n od o o 式中带下标i 的项为该指标的实测值；带下标0 的项为该指标某一类水标准上限 值。有机污染综合指数法计算简单，能够较好的反映水体有机污染状况，但该方法也 仅适于评价有机污染为主要污染物的水体，不具有普遍性。 内梅罗污染指数 当给定环境标准、水温以及监测点( 或样品) 的加权系数，由内梅罗污染指数公 式计算出相应的污染指数【3 5 】。公式如下： p b = 产掣 式中c l p m a x 表示p 监测点的最大单项污染值；c l p a v 。表示p 监测点的各单项污染值的 平均值；p i p 表示综合污染指数的平均值，p i p 值不同，代表不同的污染级别。 内梅罗指数明显的特点是兼顾考虑最高值与平均值和不同类的水用途对整个评 价区域水体的影响。但该指数实质是由水体中污染物的相对污染值中的最大值决定 的，致使评价的污染状况偏重。 w 值水质评价法 赋予各项监测值以评分数，将评分数转化成数学模式，即：s n 凸醐n 2m 其中s 为监测总项数，其余分别表示监测值为l o 分、8 分、6 分、4 分、2 分的项数， 最后按照项数对水质进行污染分级，计算各流域的综合污染指数。该方法主要由污染 比较严重的两个污染因子决定污染水平，并不能全面考虑各项污染因子对水体污染的 贡献。 灰色聚类法 灰色聚类法是在聚类分析方法中引进灰色理论的白化函数生成而形成的，是将聚 类对象对不同聚类指标所拥有的白化数，按几个灰类进行归纳，提出的以灰数的白化 6 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文绪论 函数生成为基础的新的聚类方法【3 6 】。 灰色聚类法处理环境污染的区划和评价问题，不需要事先给定一个临界判断，就 可以直接得到聚类评价结果。在对水环境进行评价时，能反映水质的综合状况，比指 数法更全面直观、更有说服力，又比模糊综合评价简便，易于推广【3 7 】。 模糊水质评价法 模糊综合评价是通过模糊关系矩阵和权重矩阵的复合运算而进行的评价。实际上 是由监测数据建立各因子指标对各级标准的隶属度集，形成隶属度矩阵，再把因子的 权重集与隶属度矩阵相乘，得到模糊积，获得一个综合评判集，表明评价水体水质对 各级标准水质的隶属程度，反映了综合水质级别的模糊性3 8 1 。 由于水质综合评价中的污染程度、水质类别都是一些客观存在的模糊概念和模糊 现象，因此用模糊集理论进行水质评价，更能客观地反映水质的实际状况。模糊评价 法是用隶属函数来描述水质分级，能够刻画界限的模糊性，而且用量化的公式来确定 权重系数，克服了人为因素引起权重系数具有一定主观性的缺点【3 9 1 。 人工神经网络法 人工神经网络( a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k s ，简称a n n ) ，是基于模仿人类大脑的结 构和功能而构成的一种信息处理系统【4 0 1 ，其中b p 网络因其算法结构简单、易于实现 等优点被广泛采用。在水质评价方面，能较客观的对未知样本作出评价，不仅能够分 析水质的评价类别，还可以分析同一类别水质水体的污染程度，较好的反映出污染指 标对水质影响的本质机理和规律【4 1 】。 1 4 研究内容、方法与技术路线 1 4 1 研究内容 本研究以嘉定区水源地为例，首先按照上海市规定并结合嘉定区实际情况，对嘉 定区水源保护区进行划分；进而对新划分的水源保护区展开调查，评价水源地环境现 状，识别流域内的主要污染源，并对水质现状进行评价，分析水质变化趋势，识别主 要污染物。最后提出饮用水源地污染控制对策及建议，为嘉定地区饮用水源日后的运 行管理和污染防治提供科学依据。具体研究内容如下： ( 1 ) 首先对嘉定区的社会基础信息展开调查，包括社会、经济状况；行政区供水及 用水结构、用水水平；现存水源地基本情况。