上海海域水質(zhì)模糊綜合評價_圖文

1、第卷第期年月海洋環(huán)境科學(xué)，上海海域水質(zhì)模糊綜；砸曠價潘怡，仵彥卿，葉屬峰，范海梅（上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海；國家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測中心，上海）摘要：基于年上海海域水質(zhì)調(diào)查資料，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)模型對上海海域水體水質(zhì)的現(xiàn)狀及年各年度海水水質(zhì)進(jìn)行了綜合評價并在此基礎(chǔ)上分析了間的海水水質(zhì)變化趨勢。結(jié)果表明：世紀(jì)年代，上海海域海水水質(zhì)相對較好，但進(jìn)入世紀(jì)年代后隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速和氮肥用量的快速增長，上海海域水質(zhì)迅速惡化，均為級水質(zhì)；年之后，上海海域海水水質(zhì)繼續(xù)惡化但惡化速度相對緩慢，主要污染物質(zhì)也由重金屬污染過渡到營養(yǎng)鹽污染。本文更客觀、全面地分析了上海海域水環(huán)境質(zhì)量狀況，為政府制定環(huán)保措施

2、提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：上海海域；海水水質(zhì)；模糊數(shù)學(xué)模型；綜合評價中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：文章編號：（），（，。；，¨，）：，婚，陀，。：嘲；嗍上海市沿海水域處于一之間。是河流與海洋相互影響、相互作用最活躍、最激烈的區(qū)域。由于受到長江流域、海區(qū)沿岸陸源排污、以及海上各種污染源的影響，上海海域海洋環(huán)境污染比較嚴(yán)重，污染范圍在進(jìn)一步擴(kuò)大，赤潮災(zāi)害頻繁發(fā)生海洋生態(tài)安全、漁業(yè)資源和海產(chǎn)品安全受到威脅。因此為了保護(hù)海域環(huán)境，建設(shè)生態(tài)上海，需要對海洋環(huán)境進(jìn)行全面的調(diào)查與評估，查清上海近海海域環(huán)境污染現(xiàn)狀和主要污染問題，為制定海洋經(jīng)濟(jì)、資源開發(fā)利用與海洋環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展提供決策服務(wù)。目前，對于一個海域的

3、水質(zhì)評價，較多地以單因子指數(shù)評價法和綜合污染指數(shù)法來評價，雖然這兩種模式簡單易行，但缺乏客觀性和合理性，特別是對于一些量值臨界于水質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)時難以符合實際¨。由于海水水質(zhì)評價中的污染程度、水質(zhì)分級界限等本身都是一些客觀存在的模糊概念和模糊現(xiàn)象，故本文選用以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的模糊綜合評價方法。近年來應(yīng)用綜合模糊評價方法對海域水質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行評價的報道較少，年何桂芳等對珠江水質(zhì)進(jìn)行綜合評價，同年鄭琳等對青島海洋傾倒區(qū)海水水質(zhì)進(jìn)行模糊綜合評價¨，而關(guān)于上海海域長時間跨度的水環(huán)境質(zhì)量評價的報道幾乎沒有，因此本文對上海海域水質(zhì)現(xiàn)狀及年各年度水環(huán)境收稿日期：，修訂日期：（基金項目：上海市專項

4、作者簡介：潘怡（），女，山東青島人碩士研究生。主要從事海洋環(huán)境科學(xué)研究。通訊作者：仵彥卿，：海洋環(huán)境科學(xué)第卷質(zhì)量進(jìn)行綜合評價并分析其變化趨勢。材料及方法研究區(qū)域和觀測時序研究區(qū)域位于上海海域。即地理上為。，一。之間的海域，如圖所示。評價海水水質(zhì)采用的觀測資料時序為年，資料來源于國家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測中心。海水水質(zhì)評價要素及水質(zhì)分析方法海水水質(zhì)評價要素包括：、。、油類、。、共項。海水水質(zhì)分析方法按照海洋監(jiān)測規(guī)范中所規(guī)定執(zhí)行。評價方法本文采用模糊綜合評價模型，它克服了單項分指數(shù)模型對于量值臨界與水質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)時難以準(zhǔn)確判別的缺點。模糊綜合評價方法是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊合成的原理，將一些邊界不易

5、確定的因素定量化，進(jìn)行綜合評價的一種方法。模糊綜合評價數(shù)學(xué)模型的建立，一般可歸納為以下幾個步驟：建立評價對象的因素集在環(huán)境質(zhì)量評價中，因素集就是參與評價的個環(huán)境因子的實際測定濃度組成的模糊子集，即，：，。本文采用前文所列項環(huán)境因子。圖上海海域水質(zhì)監(jiān)測站位分布蚴凹建立評價集在環(huán)境質(zhì)量評價中，評價集是各個污染因子相應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等級的集合，即，“，。本文中評價標(biāo)準(zhǔn)采用國家海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（），所以水質(zhì)級別定為級，、。建立隸屬度函數(shù)悼用隸屬度來刻畫環(huán)境質(zhì)量的分級界線。采用降半梯形分布來刻畫隸屬度：一一；（）鏟蠹。一一以，配一以（）；（）。（）式中：為因子比。對級水質(zhì)的隸屬度；為因子的實測濃度值；璣為因

6、子。第級水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；為級評價標(biāo)準(zhǔn)，這里為。其中的定義域與其他因子相反，構(gòu)造隸屬度還要做相應(yīng)的變化。建立權(quán)重集各環(huán)境因子的權(quán)重是指它們在決定水質(zhì)等級時所起作用的量度?？紤]到污染物超標(biāo)越嚴(yán)重，權(quán)重越大的原則，本文采用計算超標(biāo)比方法來確定權(quán)重。其計算公式如下：，形詈；（）對于，則，等。（）對盯作歸一化處理，得肚墨。（）形；式中：、以、暇和形分別表示第種污染物的實測濃度值、各級標(biāo)準(zhǔn)值的平均值、權(quán)重值和歸一化后的權(quán)重值。模糊綜合評價模糊綜合評價考慮所有因子的影響，將模糊權(quán)向量形與單因素模糊評價矩陣尺復(fù)合，得到各被評價對象的模糊綜合評價向量，即：；（）或?qū)懗梢韵滦问郊矗盒?，彬，。場餳仫：。砬心“（）式中：為

7、評價指標(biāo)它是綜合考慮所有因子的影響時，評價對象對評價集中某一等級的隸屬程度。矩陣的復(fù)合運算模型有幾種，這里采用廣義模糊算子（，）進(jìn)行運算。另外，對每個水質(zhì)級別賦予一個等級參數(shù)，級別越高等級參數(shù)就越大。這里選取個等級，。計算綜合值。最后由最大隸屬度原則確定海水水質(zhì)級別的歸類，同時由值的大小確定海水水質(zhì)的優(yōu)劣一。第期潘怡，等：上海海域水質(zhì)模糊綜合評價結(jié)果與討論主要襲墨篝銎萎囊芝差轟：翟翟誓翼霧激妻霧上海海域水質(zhì)現(xiàn)狀評價站點綜合評價結(jié)果見圖。根據(jù)上海海域年的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，應(yīng)用模糊綜表隸屬度和權(quán)重說明：其余年份測站算法同年從略。從圖可以看出，年整個上海海域水環(huán)境質(zhì)量等級呈現(xiàn)由近岸向遠(yuǎn)岸依次遞減的趨勢。

8、通過對月、月、月、月四個季節(jié)評價等級的對比，可以發(fā)現(xiàn)在冬季（月）級海水水質(zhì)的區(qū)域面積最小，隨著豐水期的到來，級海水水質(zhì)的區(qū)域面積不斷擴(kuò)大，長江人海口附近表現(xiàn)尤為明顯。本次對上海海域水環(huán)境質(zhì)量的調(diào)查以及前人對長江口海域的調(diào)查研究都表明該海域的主要污染物為營養(yǎng)鹽¨，特別是，年平均無機(jī)氮濃度超國家類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)倍。從表也能看出，在水質(zhì)模糊綜合評價中，無機(jī)氮也占的相當(dāng)大的權(quán)重，這就說明營養(yǎng)鹽的變化很大程度上影響到整體海水水質(zhì)的變化。上海海域污染物的主要來源除了沿岸的污水排放之外。還要很大一部分是長江徑流攜帶人海，月級海水水質(zhì)的區(qū)域面積最小，僅受長江沖淡水的影響，以舌形形態(tài)向東南方向發(fā)展；月隨

9、著雨季的到來，沖淡水將污染物向外海攜帶，污染區(qū)也相應(yīng)向外海推移：月依然受到長江沖淡水的影響，污染區(qū)向外海推移，但由于受到臺灣暖流北上和夏季偏南風(fēng)的影響，級污染區(qū)域由南向北偏移；月長江沖淡水主體右轉(zhuǎn)，穿過杭州灣口及舟山群島一帶貼岸南下，冬季盛行偏北風(fēng)，蘇北沿岸流南下，受上述幾個要素的影響，級污染區(qū)域向南偏移¨”。以上分析結(jié)果也與之前許多學(xué)者在研究長江口區(qū)域污染物遷移規(guī)律時所得到的研究結(jié)論相一致。上海海域歷年水質(zhì)模糊綜合評價海海域年各年度海水水質(zhì)模糊綜合評價結(jié)果見表。 圖年上海海域水環(huán)境質(zhì)量評價等級的季節(jié)分布剮哪海洋環(huán)境科學(xué)第卷由最大隸屬度原則可以確定年海水水質(zhì)為級，年為級水質(zhì)，年各年均

10、為級水質(zhì)。由值的大小可以確定上海海域歷年海水水質(zhì)的優(yōu)劣順序為：年，上海海域水質(zhì)呈現(xiàn)出快速下降一緩慢下降的起伏變化趨勢。和兩年水質(zhì)相對較好，均值為，年水質(zhì)開始惡化，間均值為，年一年年間水質(zhì)繼續(xù)惡化，均值為，其中年水質(zhì)為歷年最差，值僅為。上海海域年和年超類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的物質(zhì)是、年是溶解氧，其余年間都是無機(jī)氮，由此可見上海海域的營養(yǎng)鹽污染非常嚴(yán)重。其中年無機(jī)氮含量僅超國家類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)倍，年無機(jī)氮含量超國家類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)倍，年無機(jī)氮含量超國家類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)倍，可見無機(jī)氮的變化呈現(xiàn)快速惡化一緩慢惡化的規(guī)律，這與上海海域總體水質(zhì)變化趨勢相一致，同時也充分說明了無機(jī)氮是上海海域水環(huán)境最重要的污染物。在長江口區(qū)

11、域，營養(yǎng)鹽輸入主要以水平輸運為主長江徑流攜帶人海、沿岸的污水排放占絕大部分¨“。上海海域無機(jī)氮含量的快速增長與人類活動的影響有關(guān)，已有的研究¨副表明，長江流域的化肥施用量不斷增長，其中氮肥從世紀(jì)年代的每年幾十萬，增長到年代的××，氮肥用量的快速增長直接或間接地導(dǎo)致了長江口水體中硝酸鹽含量的增加，而生活污水排放量的逐年增加也是長江水體中氮營養(yǎng)鹽含量增加的主要原因之一。結(jié)論應(yīng)用模糊綜合評價模型對上海海域水質(zhì)現(xiàn)狀及年各年度水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了綜合評價。并在此基礎(chǔ)上分析了海水水質(zhì)變化趨勢?？梢缘贸鋈缦陆Y(jié)論：（）世紀(jì)年代，上海海域海水水質(zhì)相對較好，對應(yīng)著經(jīng)濟(jì)發(fā)展剛剛起

12、步，排向海洋的污染物較少，主要污染物是重金屬；（）進(jìn)人世紀(jì)年代，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速和氮肥用量的快速增長排向海洋的污染物劇增，使得上海海域水質(zhì)迅速惡化，尤其是近海海岸帶，主要污染物為無機(jī)氮；（）年之后，上海海域水質(zhì)繼續(xù)惡化，但惡化速度相對緩慢。這是政府采取了一系列環(huán)境保護(hù)措施的結(jié)果，此階段的主要污染物仍為無機(jī)氮。（）通過與國家海洋局歷年來公布的海洋環(huán)境質(zhì)量公報的對比，可以發(fā)現(xiàn)：海洋環(huán)境質(zhì)量公報中僅僅給出了該海域的環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果并僅與前一年的評價結(jié)果對比，而本文采用模糊綜合評價方法通過對各類水的不同隸屬度的計算，更客觀、更全面地分析了歷年水質(zhì)評價結(jié)果，并指出主要污染物質(zhì)。此外通過對上海海域長序

13、列的分析能夠更清楚的把握海域水環(huán)境總的變化趨勢，為政府制定環(huán)境保護(hù)措施提供依據(jù)。致謝：本文所用資料均由國家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測中心提供在此表示衷心的感謝。第期潘怡，等：上海海域水質(zhì)模糊綜合評價參考文獻(xiàn)：何桂芳，袁國明用模糊數(shù)學(xué)對珠江口近來水質(zhì)進(jìn)行綜合評價海洋環(huán)境科學(xué)，（）：萬金保，侯得印，萬興，等模糊綜合評價法在樂安河水質(zhì)評價中的應(yīng)用環(huán)境工程，（）：鄭琳，崔文林，賈永剛青島海洋傾倒區(qū)海水水質(zhì)模糊綜合評價海洋環(huán)境科學(xué)。，（）：】，海洋監(jiān)測規(guī)范（海水分析）】【，刪】，（）：，（）：海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)【劉新銘丹河流域水環(huán)境模糊評價與容量研究南京：南京理工大學(xué)，王芳?？到ǔ纱呵锛鹃L江口及其臨近海域營養(yǎng)鹽污染研

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