山美水庫(kù)綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)

周真明，沈春花，涂帆，趙志領(lǐng)

（華僑大學(xué)土木工程學(xué)院，福建 泉州 362021）

山美水庫(kù)綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)

周真明，沈春花，涂帆，趙志領(lǐng)

（華僑大學(xué)土木工程學(xué)院，福建 泉州 362021）

根據(jù)2004-2006年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，運(yùn)用綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)對(duì)山美水庫(kù)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià).結(jié)果表明，山美水庫(kù)主要污染因子的污染程度大小排列次序：總氮（TN）＞總磷（TP）＞糞大腸菌群＞高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）＞溶解氧（DO）＞NH+4-N＞5日生物耗氧量（BOD5）；山美水庫(kù)水質(zhì)總體達(dá)Ⅱ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足水體功能區(qū)Ⅱ類(lèi)水目標(biāo)，但主要污染因子中有TN，TP，糞大腸菌群等3項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)，尤其是TN嚴(yán)重超標(biāo)，達(dá)到地表水標(biāo)準(zhǔn)劣Ⅴ類(lèi)；而TP和糞大腸菌群達(dá)到地表水標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類(lèi)；總的來(lái)說(shuō)，TN的嚴(yán)重超標(biāo)，TP含量的逐年上升，表明水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)明顯.

水質(zhì)評(píng)價(jià)；山美水庫(kù)；綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)；單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)

目前，水庫(kù)水質(zhì)評(píng)價(jià)方法一般有：根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇最差的指標(biāo)并按照分類(lèi)進(jìn)行評(píng)價(jià)［1］、污染指數(shù)法［1］、模糊數(shù)學(xué)法［2-3］、綜合指數(shù)法［4-5］、灰色聚類(lèi)法［5］及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法［6-7］等.這些方法對(duì)我國(guó)水庫(kù)水質(zhì)評(píng)價(jià)起到了積極作用，但也存在著一些不足.即不能對(duì)主要污染因子的污染程度定量描述，以及不能說(shuō)明水庫(kù)水質(zhì)是否達(dá)到功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn).綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法［8-9］是一種全新的綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)方法，可以較完整表達(dá)水體綜合水質(zhì)信息.山美水庫(kù)位于泉州市西北部，是一座集供水、灌溉、防洪和發(fā)電等功能為一體的綜合性大型水利樞紐工程.本文以綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法對(duì)山美水庫(kù)的水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià).

1 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法

綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法是，以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分別求出單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)（P）和綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)（I）.

1.1 單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)

單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)（P）由1位整數(shù)和小數(shù)點(diǎn)后2位或3位有效數(shù)字組成，表示為Pi=X1.X2X3［8］.其中：X1代表第i項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)類(lèi)別；X2代表監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在X1類(lèi)水質(zhì)變化區(qū)間所處的位置；X3代表水質(zhì)類(lèi)別與功能區(qū)劃設(shè)定類(lèi)別的比較結(jié)果.X1，X2，X3的確定參見(jiàn)文［8］.

1.2 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)

綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)（I）由整數(shù)位和3位或4位小數(shù)組成，表示為I=X1.X2X3X4.其中：X1為水庫(kù)總體的綜合水質(zhì)類(lèi)別；X2為綜合水質(zhì)在X1類(lèi)水質(zhì)變化區(qū)間所處位置；X3為參與綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)的水質(zhì)指標(biāo)中，劣于水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)的單項(xiàng)指標(biāo)個(gè)數(shù)；X4為綜合水質(zhì)類(lèi)別與水體功能區(qū)的比較結(jié)果.X1，X2，X3，X4的確定參見(jiàn)文［9］.

2 水質(zhì)指標(biāo)的選擇

（1）數(shù)據(jù)來(lái)源.根據(jù)福建省泉州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站收集的，2004年3月至2006年6月的山美水庫(kù)的水質(zhì)例行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)果如表1所示.表1中：ρ為質(zhì)量濃度，m為每升試樣的糞大腸菌群數(shù)（下同）；數(shù)據(jù)是年總平均數(shù)，監(jiān)測(cè)頻率是每季度一次，分別是3月、6月、9月、12月.同時(shí)，在2006年12月對(duì)山美水庫(kù)流域水環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行了對(duì)比監(jiān)測(cè).

（2）水質(zhì)指標(biāo).根據(jù)監(jiān)測(cè)和測(cè)試數(shù)據(jù)的比較，發(fā)現(xiàn)山美水庫(kù)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)中未檢出銅、鋅、錫、砷、汞、鎘、六價(jià)鉻、鉛、氰化物、石油類(lèi)及揮發(fā)酚，山美水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)比較明顯.因此，選用溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、5日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH+4-N）、總氮（TN）、總磷（TP）和糞大腸菌群等7項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)作為山美水庫(kù)參與評(píng)價(jià)因子.

（3）測(cè)點(diǎn)布置.在水庫(kù)進(jìn)口、庫(kù)中、出口選擇3個(gè)代表的點(diǎn)，分別對(duì)其表層樣、中層樣、下層樣進(jìn)行測(cè)定，樣品數(shù)為3個(gè)，求其平均數(shù).

（4）水質(zhì)指標(biāo)測(cè)定方法.溶解氧（DO）采用HI9141型溶解氧測(cè)定儀；高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）采用酸性法；5日生化需氧量（BOD5）采用標(biāo)準(zhǔn)稀釋法；氨氮（NH+4-N）采用納氏試劑光度法；總氮（TN）采用過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法；總磷（TP）采用鉬銻抗分光光度法；糞大腸菌群采用多管發(fā)酵法.

表1 2004-2006年山美水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Tab.1 Monitoring data of water quality of Shanmei Reservoir during 2004-2006

3 山美水庫(kù)水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果

3.1 單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)

單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果，如表2所示.由表2可得到以下4點(diǎn)結(jié)論.（1）山美水庫(kù)主要污染因子的污染程度大小排列次序是：TN＞TP＞糞大腸菌群＞CODMn＞DO＞NH+4-N＞BOD5.（2）TN質(zhì)量濃度逐年有所下降，但還是嚴(yán)重超標(biāo)，屬于劣Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，是重點(diǎn)控制的污染指標(biāo)；TP質(zhì)量濃度有遞增趨勢(shì)，2006年已經(jīng)達(dá)Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，不能滿(mǎn)足水體功能區(qū)Ⅱ類(lèi)水目標(biāo).表明，山美水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)明顯.（3）2006年水庫(kù)進(jìn)口處的糞大腸菌群屬于Ⅲ類(lèi)，不能滿(mǎn)足水庫(kù)功能區(qū)Ⅱ類(lèi)目標(biāo).（4）其他單項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足水庫(kù)功能區(qū)目標(biāo).

表2 單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.2 Assessment results by single factor water quality identification index

3.2 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

山美水庫(kù)的綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果，如表3所示.由表3可得如下4點(diǎn)結(jié)論.（1）山美水庫(kù)水質(zhì)總體達(dá)Ⅱ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足水體功能區(qū)Ⅱ類(lèi)水目標(biāo)，但標(biāo)識(shí)指數(shù)值位于Ⅱ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)范圍中離下限90％，很接近Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn).（2）2004-2006年期間，山美水庫(kù)水質(zhì)比較穩(wěn)定.（3）TN，TP和糞大腸菌群3項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)，其中TN嚴(yán)重超標(biāo)，TP和糞大腸菌群超標(biāo)，達(dá)Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn).（4）若采用根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇最差的指標(biāo)，按照分類(lèi)進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法評(píng)價(jià)山美水庫(kù)水質(zhì)，其結(jié)果是，山美水庫(kù)水質(zhì)屬于劣Ⅴ類(lèi)水.這與水質(zhì)現(xiàn)狀明顯不符，可見(jiàn)綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法的合理性.

表3 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.3 Assessment results by the comprehensive water quality identification index

4 結(jié)束語(yǔ)

綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)對(duì)山美水庫(kù)水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果與水質(zhì)現(xiàn)狀一致，具有計(jì)算簡(jiǎn)便、可操作性強(qiáng)、評(píng)價(jià)科學(xué)合理，適宜在水庫(kù)水質(zhì)評(píng)價(jià)中推廣.特別是對(duì)于類(lèi)似于山美水庫(kù)中某一項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)的水質(zhì)評(píng)價(jià)，其結(jié)果更突出科學(xué)性、合理性.

［1］蘭文輝，安海燕.環(huán)境水質(zhì)評(píng)價(jià)方法的分析與探討［J］.干旱環(huán)境監(jiān)測(cè)，2002，17（4）：62-67.

［2］徐微，呂錫武，余亞琴.巢湖水體富營(yíng)養(yǎng)化主要驅(qū)動(dòng)因子的模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)［J］.沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，23（4）：651-654.

［3］采海亮，呂錫武，李先寧.太湖西段入湖河流水質(zhì)模糊綜合評(píng)價(jià)［J］.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2006，6（1）：87-91.

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［5］劉碩，朱建平，蔣火華.對(duì)幾種環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)評(píng)價(jià)方法的探討［J］.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2003，15（5）：33-37.

［6］婁申，干曉蓉.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)評(píng)價(jià)［J］.云南民族大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，16（2）：165-167.

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［8］徐祖信.我國(guó)河流單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)方法研究［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，33（3）：321-325.

［9］徐祖信.我國(guó)河流綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)方法研究［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，33（4）：482-488.

Water Quality Assessment of Shanmei Reservoir by the Comprehensive Water Quality Identification Index

ZHOU Zhen-ming，SHEN Chun-hua，TU Fan，ZHAO Zhi-ling
（College of Civil Engineering，Huaqiao University，Quanzhou 362021，China）

Based on the monitoring data from 2004 to 2006，water quality of Shanmei Reservoir is assessed by comprehensive water quality identification index.The results showed that the order of main pollution factors of Shanmei Reservoir，arranging from highest to lowest pollution degree，is：total nitrogen（TN）＞total phosphorus（TP）＞fecal coliform group＞permanganate index（CODMn）＞dissolved oxygen（DO）＞NH+4-N＞biology oxygen demand（BOD5）.Water quality of Shanmei Reservoir belongs to levelⅡas a whole and meets the water function of levelⅡ.Three pollution factors TN，TP and fecal coliform group，exceed the functional standards，TN is worse than Ⅴlevel，TP and fecal coliform group reach levelⅢ.In conclusion，the eutrophication tendency is evident in Shanmei Reservoir because of the serious deterioration of TN and the increase of TP.

water quality assessment；Shanmei Reservoir；comprehensive water quality identification index；single factor water quality identification index

1000-5013（2010）02-0215-03

X 524；X 824

A

（責(zé)任編輯：錢(qián)筠 英文審校：方德平）

2008-10-18

周真明（1981-），男，講師，主要從事微污染水源水質(zhì)控制技術(shù)及富氧化水體控制技術(shù)的研究.E-mail：zhenming@hqu.edu.cn.

福建省青年人才科研基金資助項(xiàng)目（2007F301040091）；華僑大學(xué)科研基金資助項(xiàng)目（07HZR05）；泉州市山美水庫(kù)水源地保護(hù)及水污染防治規(guī)劃項(xiàng)目（430651）