浅谈水环境现状及评价方法
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作者: 孙艳林
1 中国水环境现状
中国是世界上用水量最多的国家。我国水环境面临的一个很大的问题就是水资源的短缺。我国不但水资源匮乏,而且水源污染严重,特别是近年来随着工业化进程的加剧,气候的异常,致使水污染和缺水问题给我国的经济发展带来了严重的负面影响。据有关调查显示,全国1200条受监测的河流中,800多条受到不同程度污染,而形势还在继续恶化。目前我国进入工业化、城市化的快速发展阶段,但当我们沉浸于自己取得的骄人成绩时,却也开始尝到了自己酿制的苦果[1]。巨大成就的背后,隐藏着严重的生态和环境危机,其中以水资源危机最为突出和严重,也最为直观。事实上,水危机不是即将到来,而是已经从四面八方开始蔓延。
清茶一杯是中国传统的待客之道,但在甘肃省的很多地区,能喝上一杯干净的水已经变成一种奢侈,很多人因为水源干涸而不得背井离乡。华北地区的打井高潮时,每年打井在300万眼以上,而如今,这些井已经无水可取。在衡水市,以前打井只需要100多米便可,如今须打300多米才可见水,取水工具最初是离心泵,后来是工业泵,现在必须用深潜水泵才能抽出水来,水源的干涸速度令人瞠目结舌。被称为高原明珠的滇池是全国著名的高原淡水湖泊,但昆明市每天有约25万t生活污水未经处理,直排滇池,导致滇池生态承载能力越来越弱。黄河源头有千湖之县美誉的玛多因缺水要搬迁了,淮河因污染导致岸边所有河蟹养殖户破产,在长江,人们花费巨资,只为寻找白鳍豚;“太湖美”、“汾河清”已是曾经的景色。水资源危机制约了经济的发展,制约了每个人对美好生活的渴望。
2 中国水源地水环境的评价方法
定量分析水源地水环境要素的优劣是水环境质量评价的一种标准,它量化分析了水环境的质量状况。对饮用水源地的环境评价的主要目的在于进行常规的监测,建立实用而科学的评价方式,为供水部门和社会大众提供信息,环保部门一方面要保障公民的用水安全,另一方面又要建立起饮用水源安全机制。水环境评价的准确结果既要依靠准确的监测数据,又离不开科学的评价方法。从20世纪70年代开始,一些学者提出使用数学模型解决我国水源评价问题,至今已经有将近40年的发展历史了。与此同时,更多的有关我国水源地水环境的评价方法研究得到了长足的发展。有关水源地水环境的评价方法是多种多样的,但是概括起来也就以下几种类型。
2.1 模糊评价法
模糊评价法即模糊综合评价法,是一种基于模糊数学的综合评标方法。该综合评价法根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价,即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。它具有结果清晰,系统性强的特点,能较好地解决模糊的、难以量化的问题,适合各种非确定性问题的解决。美国L·A·Zadeh教授于1956年提出了水环境模糊评价法这个概念。之所以模糊评价法被广泛运用到水环境的评价中,是因为水环境中隐藏着大量不确定因素,分析水质级别、分类标准的概念也比较模糊。从应用模糊数学上讲,在进行水环境评价时,模糊数学对事物的判别与评价的特点很突出,所以,在水质综合评价与模糊评判有关的其他方法都得到了应用。
由于水环境中存在着一些客观性的因素,比如模糊性和不确定性,因而从这个意义上来说,模糊评价法被用于水环境的评价在理论上也就具有一定的合理性。然而,模糊评价法也存在一定的缺陷,从目前的研究看来,用线性加权平均模型获得的评判集的综合评价法,在水源地水质类别判断不准确或者出现的结果没有比拟性的情况下,其判断结果往往会不准确,同时这种方法的过程比较繁琐,且操作性不佳。因此,运用模糊理论进行水环境评价时还需要解决三个问题,即关键性问题、权重合理分配问题和可比性问题,这值得我们进一步研究下去。
2.2 指数评价法
指数评价法是用监测数据和评价标准之比作为分指数,用一个以数学综合运算算出的综合指数表示水体污染程度。这种方法也可以用来比较河流在各个时期的水质情况。指数化综合评价是对整体水质量做出定量描述,只要项目、标准、监测结果可靠,综合评价从整体上可以基本反映水体污染的性质与程度,并且方便同一水体在时间、空间上的基本污染情况和变化的比较。因此,这种方法在我国已经被广泛地运用到了水源地水质评价中。
通过对不同分指数的处理,指数法又分为多种形式的指数。它们分别是豪顿(Horton)水质指数、布朗(Brown)水质指数、普拉特(Prati)水质指数、尼梅罗(Nemerow)指数、罗斯(Ross)水质指数、黄浦江污染指数(A)等等。
指数评价法的方法是多种多样的,在《环境影响评价技术导则—地面水环境》(HJ/T2.3—93)标准中还推荐了多项水质参数综合方法如幂指数法、加权平均法和向量模法等[2]。
2.3 灰色评价法
灰色评价法是用灰色系统的方法来评价水源地水质。实践表明,在有限的时间和空间范围得到的水环境监测数据信息是不完全或者不清晰的。所以水环境被认定是一个灰色系统,即使部分信息不确定或者未知,水环境评价者也可以利用部分已知的信息,以灰色系统的原理来综合评价水源地水质。
以灰色系统理论进行水质评价的基本方法是计算断面水质中各个因子的实测浓度与各级水质标准的关联度,然后根据关联度大小确定断面水质的级别,根据同类水体与该类标准水体的关联度大小还可以进优劣比较。
应用于水质综合评价的灰色系统方法有灰色聚类法、灰色贴近度分析法和灰色关联度评价法等。灰色聚类法是通过建立与隶属函数相似的白化函数,进行灰色聚类,确定所有断面综合水质的级别;灰色贴近度分析法是对灰色聚类法的改进,将聚类函数的确定由分段、分斜率的方法来确定聚类元素与其理想子集的贴近度,从而确定其所属类别;灰色关联度评价法以断面水质中各个因子的实测浓度组成实际序列,各因子的标准浓度组成理想序列,不同标准级别组成不同理想序列,计算实际序列和各个理想序列的关联度,最后按照关联度的大小确定断面综合水质的级别,此为单断面水质综合评价的灰色关联度评价法。把灰色关联度评价法应用于研究具有多断面的区域水环境质量评价方面,就得到了区域水质综合评价的灰色关联度评价法。除此之外,灰色局势决策模式也可以用来评价水源地水质情况,其方法是以待评价样本为事件,以水源地水质级别为对策,构成局势及选择目标,进行评价。
3 结语
水资源环境保护与人类生存和发展有着密切关系,是经济发展和社会稳定的基础,又是重要的制约因素。社会的发展和进步、国民经济的可持续发展和人民群众的生活质量得到全面改善和提高,都对水资源环境保护提出了更高要求。随着计算机技术运用深入环境科学领域,水环境现状的评价手段也变得多样化了,更多的新的水环境评价方法应运而生,这对丰富水环境的监测与评价手段大有裨益,最终推动我们更好地保护水源水环境。经济要发展,水资源环境保护必须先行。水资源环境保护也是当前经济发展的基础和中心环节。只有将经济、社会的发展与资源环境相协调,走可持续发展之路,才是中国经济、社会发展的前途所在。
参考文献
[1] 赵淑杰环境危局唤醒人类生态精神——一部环保纪录片引发的生态思考[J].生态保护,2008,388(18):49-51.
[2] 陈雍森.环境评价[M].(第2版).上海同济大学出版社,1999.
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