利用内梅罗指数法模型评价地下水水质的探讨

关云鹏

（临猗县水务局 山西临猗044100）

随着工业化、城市化的发展，水质问题逐渐成为人类社会面临的严峻问题，引起世界各国的普遍关注。地下水水质的评价是地下水资源评价的重要组成部分，分析研究地下水水质的时空分布状况和水质类别，可为地下水资源的开发、利用、规划和管理提供科学依据。内梅罗指数法是国家技术监督局于1993年12月30日批准，1994年10月1日实施的GB/T14848—1993《地下水质量标准》中推荐的方法。

本文采用改进的内梅罗指数法[1]对地下水环境质量规定的监测指标的测定数值进行综合评价，计算过程中考虑了各个评价指标之间的差异性和相对重要性，可弥补原始的内梅罗指数法的相对不足。

1 改进的内梅罗指数法评价模型

1.1 内梅罗指数法原理

内梅罗指数法是一种兼顾极值或者称为突出最大值的计权型多因子环境质量评价的方法。

计算公式为：

式中：i—本次评价选取的评价指标的数目，i=1,2,…,n;

j—本次评价选用的标准所对应的水质类别数，j=1,2,…，m

Ci—第i种污染因子的实测浓度；

Yij—第i种污染因子在j种标准下的标准值；

Pj—按第j种标准计算得出的内梅罗综合污染指数值

F jmax—在第j种标准下，Ci/Yij的最大值

1.2 改进的内梅罗综合指数法

计算公式修改为：

式中:Pj′—第j种用途的改进的内梅罗指数

Fw—权重值Wi最大的污染因子的Ci与Yij比值

其他符号意义同上

1.2.1 污染因子权重值Wi的计算

各种污染物对环境及人体的危害程度有很大差别，一般的，某种污染因子的危害性与该污染因子的排放标准基本上呈反比例的内在关系，排放标准与国家规定的水质类型标准基本成正比例关系[2]。所以对参评因子的Ⅲ类水标准数值进行大小排列，则数值最大的那项指标含量超标对地下水水质的影响能力相对最小，数值最小的那项指标的含量超标对地下水的水质影响能力相对最大。

首先将各种参评的评价指标的排放标准Si由小到大的顺序排列 S1，S2，…,Sn，并将其最大值 Smax与Si比较，并令 Ri表示第i种评价指标的相关性比值，则：

式中：Wi为第i种评价指标的权重值

即改进的方法将数值最大的Wi所对应的评价指标值（Fw）纳入内梅罗指数值的计算。

1.2.2 污染等级的划分

从地下水环境质量标准中选择与待评价水体相同的污染因子，采用与计算内梅罗污染综合指数相同的计算方法，计算地下水环境质量标准中各类水相应的内梅罗污染综合指数，根据这些综合指数以及各类水的污染类型，确定污染等级。

1.3 水质评价标准的选定

水质评价标准采用地下水环境质量标准GB/T14848-93。依据中国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护的目标并参照了生活引用水、工业、农业用水水质最低要求，将地下水质量划分为5类。I类主要反映地下水化学组分的天然低背景含量；适用于各种用途。Ⅱ类主要反映地下水化学组分的天然背景含量；适用于各种用途。Ⅲ类以人体健康基准值为依据；主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。Ⅳ类以农业和工业用水要求为依据；除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水。V类不宜饮用。其他用水可根据使用目的选用。

根据地下水环境质量标准对地下水质量的划分，I类水、Ⅱ类水均是反应地下水化学组分的天然含量值，质量较高。Ⅲ类水是从人体健康的角度出发，是生活水源的质量标准，也就是说水质为Ⅲ类水及以上（I类水，Ⅱ类水）才能被饮用。生产用水的标准多样，依其用途而异，日常生活中所说的水质的好坏均是以水是否适宜于人类饮用为标准来衡量的，所以本次评价选用Ⅲ类水水质标准进行计算。

此次地下水环境质量评价是以Ⅲ类水质标准进行计算的，所以Pj和Pj′中的j取值均为3。

2 改进的内梅罗指数法的实例分析

2.1 实例介绍及评价指标的选定

本文以山西省某市地下水为例，地下水水质监测时间2009年6月，本次评价的样品点地下水质量评价参评项目的检测结果如表1所示。考虑该市地下水水质特点和地下水对人体、社会、生态、环境等的影响，合理地评价本区地下水的水质优劣和污染程度，结合本地区地下水水质状况，有针对性地选用矿化度、总硬度、氯化物、硫酸盐、总砷、挥发酚、总汞、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、六价铬、氟化物、铁、锰共14项作为评价指标。

表1 地下水参评项目的检测数值(单位：mg/L)

表2 地下水质量评价因子权重值Wi

2.2 评价指标权重值的计算

表2为本次水质评价所选择的评价因子以Ⅲ类水为标准，其自身所占权重值的情况。显然，总汞的含量对地下水质量影响最大,为0.621。

2.3 水质划分临界值的确定

从GB/T14848—93《地下水质量标准》中选择与本次待评价水体相同的评价指标项，并给出各评价指标项的类别范围，具体如表3所示。

表3 地下水质量标准规定的各项指标的极限值(单位：mg/L)

计算地下水环境质量标准中各类水相应的改进内梅罗污染综合指数值。根据这些综合指数值以及各类水的污染类型，确定水质类别。

现仅给出Ⅰ类水的综合评价值的计算过程，取Ⅲ类水为标准。

表4 参评指标项的Ⅰ类水临界数值比上Ⅲ类水的临界数值(单位：mg/L)

所以Pj'=0.42

Ⅰ类水相对Ⅲ类水其水质肯定是优良的，所以只要检测点处水样的P′j算出来的数值小于0.42，可以将其水质定为优良。

其他几个水质类别划分的临界数值的计算同理，只是将Ⅰ分别换为Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，计算结果分别为0.63，1，4.41。

则可得出水质划分的标准表格，表5。

表5 改进的内梅罗综合指数值Pj′与水质的划分关系

2.4 评价结果

按照评价方法选择的质量评价标准对样品点地下水各检测指标进行级别判定，经过改进的内梅罗指数评价法计算后，结果如表6所示。

表6 样品点地下水质量评价结果表

由表6可得，所有样品点处的水样水质从优到劣的排序为h3，h1，h7，h2，h5，h4，h6，h8。

从水质检测结果表1可以看出h3仅砷和氨氮的含量浓度较高，参评指标类别比例为：Ⅳ、Ⅴ类水占0，Ⅲ类水占14.3%，Ⅱ类水占28.6%，Ⅰ类水占57.1%，且含量均较低，所以水质良好，为Ⅱ类水。

水质最差的h8处，参评指标类别比例中Ⅴ类水占42.9%，Ⅳ类水占21.4%，Ⅲ类水占21.4%，Ⅱ类水占7.1%，Ⅰ类水占7.1%，此处检测指标测得的含量值超标现象比较严重，所以水质极差，为Ⅴ类水。

2.5 与原内梅罗指数法评价结果的比较

样品点的水质在采用了改进的内梅罗指数法评价后，还进行了与常用的内梅罗指数法的评价，两种方法的评价结果如表7所示。

表7 两种方法对样品点地下水质量的评价结果对比

两种方法评定的8个水样中水质类型一致的点占50%，不一致的点占50%。总体上改进的内梅罗指数法评定样品点的水质比原始的内梅罗指数法偏好。

水样h1和h2，超标的主要是矿化度、总硬度和硫酸盐，结合北方地区地下水的离子含量规律，矿化度和总硬度均较大，硫酸盐略微超标，所以评定为良好较合理；

h3处也是矿化度和总硬度稍稍超标，其他指标含量均在Ⅰ类水范围内，总体评定为Ⅰ类水更加合理；h4、h5处水样，矿化度，总硬度超标，这是北方水质的通性，其他项检测指标总体都在Ⅱ类水和Ⅲ类水范围内，总体上评定为良好比较差合理；h6处和h4，h5情况类似，评定为较好比极差客观；

h7处评定结果一致，超标项目不多，水质良好比较客观；

第h8个水样，两种方法均认为此处水质为极差。从检测的结果来看，超标的有矿化度、硝酸盐氮和氟化物，六价铬的含量级别达到了Ⅳ类水标准，亚硝酸盐氮超标极其严重，结合地下水质量标准所划分的水质类型的定义，评定为水质极差比较客观，合理性较强。

3 结论

（1）93版地下水环境质量标准里介绍的评价地下水质量的内梅罗综合指数法的标准是固定的，这个标准不考虑参评指标项目、数目等的差异，文章给出的评价标准的计算考虑这些变化因子的影响，较为客观。

（2）受单项组分含量最大值的影响较大，但最大值未必对人类健康及水的利用价值影响最大，改进的内梅罗指数法削弱了最大值的影响能力。

（3）改进的内梅罗指数法对地下水质量的评价考虑了评价因子的权重因素，将权重值最大的评价指标纳入评价过程，其结果相对更为客观。

（4）本文采用的方法对样品点处地下水的水质进行了评价，结果表明该方法有较好的合理性，能客观地反应地下水质量状况。

[1]于福荣,卢文喜,卞玉梅,等.改进的尼梅罗污染指数法在黄龙工业园水质评价中的应用[J].世界地质,2008,27(1)

[2]杨贤智,李景锟,廖延梅,环境管理学[M].北京:高等教育出版社,1990.185.