綜合污染指數(shù)法評價焦作及新鄉(xiāng)主要河流水質(zhì)

□孟春芳 □陳寧錦 □葉炳效(河南省新鄉(xiāng)水文水資源勘測局)

0 前言

目前常用的河流水質(zhì)評價方法有：單因子指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法、模糊評價法、灰色系統(tǒng)評價法、層次分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、水質(zhì)標識指數(shù)法等，每種評價方法都有其科學合理性，選取評價方法的不同，結(jié)果會有一定的偏差。目前水資源公報中統(tǒng)一采用單因子指數(shù)法，該方法為一票否決，對水質(zhì)過于保護。文章采用綜合污染指數(shù)法，綜合污染指數(shù)是運用統(tǒng)計數(shù)值來評價水質(zhì)污染狀況的簡單方法，是對各污染指標的相對污染指數(shù)進行統(tǒng)計，得出代表水體污染程度的數(shù)值，該方法用以確定污染程度和主要污染物，并對水污染狀況進行綜合判斷，可以定性反映河流水污染狀態(tài)，空間上比較不同河段及不同河流的污染程度。

焦作市與新鄉(xiāng)市毗鄰，焦作原屬新鄉(xiāng)市管轄，1982年成為省直轄市。兩地皆位于河南省北部，南臨黃河，北依太行，是豫北地區(qū)重要的經(jīng)濟和交通中心。焦作市主要河流有丹河、沁河、蟒河、新蟒河，新鄉(xiāng)市主要河流有衛(wèi)河、共產(chǎn)主義渠、天然文巖渠。2014年9月對這7條河的14個水質(zhì)斷面進行野外調(diào)查取樣，并對水樣進行室內(nèi)檢驗分析，運用綜合污染指數(shù)法對河流水質(zhì)進行評價，分析各污染因子貢獻值，空間上比較各河流污染程度，為相關(guān)部門制定科學合理的治理規(guī)劃，采取有效措施提供合理依據(jù)。

1 水質(zhì)評價因子

評價因子包括：高錳酸鹽指數(shù)、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、氟化物、揮發(fā)酚等共7個監(jiān)測參數(shù)。

2 采樣和分析方法

水樣采集方法依據(jù)水利部2014年發(fā)布的《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》（SL219-2013）。

水樣的分析方法依據(jù)水利部水環(huán)境監(jiān)測評價研究中心2004年編的《水質(zhì)分析方法標準匯編》。

3 水質(zhì)評價方法標準

綜合污染指數(shù)的評價結(jié)果是一個相對值，只能進行定性評價，采用不同的標準值作為分母，得到的評價數(shù)據(jù)也是不同的。當前我國水環(huán)境管理要求“按功能區(qū)分類管理”，本次野外調(diào)查取樣斷面均位于開發(fā)利用區(qū)，因此，文章以《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）Ⅳ類水質(zhì)為評價標準衡量，采用綜合污染指數(shù)法對7條河流的水質(zhì)進行評價。

4 單因子指數(shù)評價

單因子指數(shù)法即評價因子的實際檢測值與對應(yīng)環(huán)境評價標準值的比值，公式為：

式中，Cj為評價因子的實際監(jiān)測值；Sj為評價因子的評價標準值；Ij評價因子的指數(shù)，也稱超標倍數(shù)，其值越大，表示該因子的單項環(huán)境質(zhì)量越差。

高錳酸鹽指數(shù)：按地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅳ類水質(zhì)標準評價，14個監(jiān)測斷面中有2個斷面高錳酸鹽指數(shù)超標，占14.29%，按高錳酸鹽指數(shù)污染指數(shù)由高到低排列為：西孟入口（1.42）＞六店村107國道公路橋上（1.06）。有12個監(jiān)測斷面水質(zhì)沒有超標：玉皇廟（0.59）、入沁河口（0.89）、谷旦閘（0.73）、南莊鎮(zhèn)（0.72）、趙馬（0.91）、閻莊（0.79）、孝敬（0.24）、武陟縣王順（0.36）、武陟縣小董（0.32）、武陟（0.40）、107公路橋（0.97）、天然文巖渠入黃河口（0.40）。

化學需氧量污染：按地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅳ類水質(zhì)標準評價，14個監(jiān)測斷面中有8個斷面化學需氧量超標，占57.14%，按污染指數(shù)由高到低排列為：西孟入口（3.80）＞六店村107國道公路橋上（2.81）＞趙馬（2.38）＞閻莊（2.31）＞南莊鎮(zhèn)（2.20）＞107公路橋（1.81）＞谷旦閘（1.80）＞入沁河口（1.10）。有 6個監(jiān)測斷面水質(zhì)沒有超標：天然文巖渠入黃河口（0.99），玉皇廟（0.96），孝敬（0.87），武陟（0.80），武陟縣小董（0.77），武陟縣王順（0.75）。

五日生化需氧量污染：按地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅳ類水質(zhì)標準評價，14個監(jiān)測斷面中有4個斷面五日生化需氧量超標，占28.57%，按污染指數(shù)由高到低排列為：玉皇廟（1.60）＞107公路橋（1.45）＞六店村107國道公路橋上（1.32）＞入沁河口（1.12）。

氨氮污染指數(shù)：按地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅳ類水質(zhì)標準評價，14個監(jiān)測斷面中有9個斷面氨氮超標，占64.29%，按污染指數(shù)由高到低排列為：西孟入口（7.33）＞六店村107國道公路橋上（6.87）＞107公路橋（4.24）＞趙馬（2.23）＞入沁河口（2.16）＞閻莊（2.10）＞玉皇廟（1.49）＞谷旦閘（1.07）＞南莊鎮(zhèn)（1.01）。

總磷污染：按地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅳ類水質(zhì)標準評價，14個監(jiān)測斷面中有6個斷面總磷超標，占42.86%，按污染指數(shù)由高到低排列為：南莊鎮(zhèn)（6.80）＞ 谷旦閘（5.97）＞ 閻莊（4.77）＞ 趙馬（4.40）＞西孟入口（4.13）＞107公路橋（2.23）。

氟化物污染指數(shù)：按地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅳ類水質(zhì)標準評價，各監(jiān)測斷面均未超標。

揮發(fā)酚污染指數(shù)：按地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅳ類水質(zhì)標準評價，各監(jiān)測斷面均未超標。

5 綜合污染指數(shù)結(jié)果及分析

綜合指數(shù)法是在單因子指數(shù)評價的基礎(chǔ)上，采用算術(shù)平均值法進一步計算，公式為：

式中，I為綜合指數(shù)；n為參與環(huán)境要素綜合指數(shù)計算所涉及的評價因子的數(shù)；j為對應(yīng)的單因子評價指數(shù)。

水質(zhì)分級標準見表1。

表1 水質(zhì)分級標準表

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）Ⅳ類水質(zhì)標準，選取高錳酸鹽指數(shù)、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、氟化物、揮發(fā)酚等7個監(jiān)測參數(shù)為評價因子，按公式2計算，得到綜合污染指數(shù)圖(見圖1)。將各河流監(jiān)測斷面污染指數(shù)算數(shù)平均后得到河流污染指數(shù)圖（見圖2）。

圖1 綜合污染指數(shù)圖

圖2 河流綜合污染指數(shù)圖

5.1 監(jiān)測斷面分級

14個監(jiān)測斷面中，綜合污染指數(shù)在2.01以上，水質(zhì)嚴重污染的斷面有1個，占7.14%，為西孟入口（2.62）。

綜合污染指數(shù)在1.01～2.00之間，水質(zhì)為重污染的斷面有6個，占42.86%，按綜合指數(shù)由高到低排名依次為：六店村107國道公路橋上（1.98）＞南莊鎮(zhèn)（1.77）＞趙馬（1.65）、107公路橋（1.65）＞ 閻莊（1.64）＞ 谷旦閘（1.58）。

綜合污染指數(shù)在0.41～1.00之間，水質(zhì)為輕污染的斷面有4個，占 28.57%，入沁河口（0.90）＞玉皇廟（0.79）＞武陟（0.47）＞孝敬（0.42）。

綜合污染指數(shù)在0.21～0.40之間，水質(zhì)尚清潔的斷面有3個，占 21.43%，武陟縣小董（0.39）＞武陟縣王順（0.37）＞天然文巖渠入黃河口（0.36）。

5.2 河流分級

7條河流中，衛(wèi)河綜合污染指數(shù)為2.14，水質(zhì)嚴重污染；共產(chǎn)主義渠綜合污染指數(shù)為1.98、蟒河1.67、新蟒河1.65，水質(zhì)為重污染；丹河綜合污染指數(shù)為0.85、沁河0.41，水質(zhì)為輕污染；天然文巖渠綜合污染指數(shù)為0.36，水質(zhì)尚清潔。

6 結(jié)論

綜合污染指數(shù)評價法對這7條河流水質(zhì)評價結(jié)果顯示：各河段超標因子主要以氨氮污染為主，其次是化學需氧量、總磷；同一條河流不同斷面污染分級大體一致，但衛(wèi)河下游水質(zhì)好于上游。7條河流中，衛(wèi)河水質(zhì)嚴重污染，共產(chǎn)主義渠、蟒河、新蟒河水質(zhì)為重污染；丹河、沁河水質(zhì)為輕污染；天然文巖渠水質(zhì)尚清潔。綜上所述，焦作及新鄉(xiāng)主要河流水質(zhì)現(xiàn)狀不容樂觀，亟待采取相應(yīng)防治措施來改善河流水質(zhì)污染狀況，重點治理污染嚴重的河流。