黑龍江太平溝斷面水質(zhì)評價方法選擇

梁 琳，周艷軍，孔祥羽，程建超

（松遼委水文局黑龍江中游水文水資源中心，黑龍江同江，156400）

1 概 述

美國是最早開展水質(zhì)評價的國家。1965年，Horton提出將質(zhì)量指標(biāo)法用于水質(zhì)評價，接著1970年,R.M.Brown利用德爾菲法提出布朗水質(zhì)指數(shù)法，1974年，N.L.Nemerow提出了內(nèi)梅羅水質(zhì)指數(shù)法，1977年，S.L.Ross提出了羅斯水質(zhì)指數(shù)法。

我國的水環(huán)境質(zhì)量評價工作始于1973年，初期僅限于城市或小范圍內(nèi)的現(xiàn)狀評價，之后開展了松花江、太湖等水環(huán)境的專題質(zhì)量評價工作。目前，水質(zhì)評價不僅僅考慮物理和化學(xué)指標(biāo)，還考慮生物指標(biāo)，使水質(zhì)評價更加全面和科學(xué)。

2 常用地表水水質(zhì)評價方法簡介

按照一定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)選擇適合的評價參數(shù)和方法，對水體的質(zhì)量進(jìn)行定量或定性評價的過程稱為水質(zhì)評價。其主要目的是為了解水質(zhì)的現(xiàn)狀，對水體的質(zhì)量和利用價值進(jìn)行評定，是水質(zhì)等級評定和水功能區(qū)劃的前提，同時也是水質(zhì)預(yù)測的基礎(chǔ)。它的評價對象可以是一個湖泊，一個水庫，一條河流或是一條河流的一個斷面。對象雖有所不同，但它們所采用的的評價方法和相關(guān)程序基本相似。下面介紹在開展水質(zhì)評價工作時幾種常用的評價方法。

2.1 單因子評價法

單因子評價法又稱一票否決法，是將每個評價因子與評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，確定各個評價因子的水質(zhì)類別，在所有的水質(zhì)類別中選取最差水質(zhì)類別作為水體的水質(zhì)類別。選用現(xiàn)行的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，地表水一般選擇GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。該方法需統(tǒng)計超標(biāo)項目與超標(biāo)項目，不同的水域功能標(biāo)準(zhǔn)值不同，例如，GB3838-2002一般以Ⅲ類水為污染標(biāo)準(zhǔn)界限，若評價參數(shù)的實測值超過其上限，即為超標(biāo)，對這樣的項目，應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)計說明。

單因子評價法可確定水體中的主要污染因子，是目前使用最多、應(yīng)用很廣的水質(zhì)評價方法。如GB3838-2002規(guī)定：“地表水環(huán)境質(zhì)量評價應(yīng)根據(jù)應(yīng)實現(xiàn)的水域功能類別，選取相應(yīng)類別標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行單因子評價，評價結(jié)果應(yīng)說明水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況，超標(biāo)的應(yīng)說明超標(biāo)項目和超標(biāo)倍數(shù)?！?《地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法（試行）》（環(huán)辦［2011］22號）中規(guī)定“河流斷面水質(zhì)類別評價采用單因子評價法”。

但這一方法過于簡單，評價過于粗糙。如陸衛(wèi)軍以江蘇省太湖流域2007年15條主要入湖河流監(jiān)測數(shù)據(jù)為例，進(jìn)行水質(zhì)評價，通過結(jié)果可以看出，單因子評價法僅表示了水質(zhì)類別，不能具體說明各河流污染程度。

2.2 綜合指數(shù)法

綜合指數(shù)法是對各污染指標(biāo)的相對污染指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，得出代表水體污染程度的數(shù)值，用加權(quán)平均等方法來計算的水質(zhì)評價方法。因?qū)λ|(zhì)指數(shù)的數(shù)學(xué)運算方法有很多種，綜合指數(shù)法往往表現(xiàn)出不同的形式，最主要的有疊加型指數(shù)、加權(quán)均值型參數(shù)、豪頓水質(zhì)指數(shù)、布朗水質(zhì)指數(shù)、內(nèi)梅羅水質(zhì)指數(shù)法、羅斯水質(zhì)指數(shù)法等。

其中，內(nèi)梅羅指數(shù)法是當(dāng)前國內(nèi)外進(jìn)行綜合指數(shù)計算的最常用的方法之一，是一種兼顧極值和平均值的計權(quán)型多因子評價指數(shù)。它在水質(zhì)評價中的應(yīng)用也比較廣泛，尤其是國家技術(shù)監(jiān)督局于1994年實施的GB/T14848-93《水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》薦的方法，2007年在分析黃河蘭州段水質(zhì)污染狀況時也采用此法。該方法雖著重考慮了污染最嚴(yán)重的因子，但它只能反映污染的程度而難于反映污染的質(zhì)變特征。針對內(nèi)梅羅水質(zhì)指數(shù)法的不足，馬有成在磐石市地下水評價中提出了其修正形式，得出較客觀的結(jié)果。

2.3 綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法

綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法是以單因子水質(zhì)標(biāo)識法為基礎(chǔ)，通過全面分析各類型水質(zhì)指標(biāo)污染狀況，選取有代表性的重點污染因子，結(jié)合各水體功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，通過計算，用一個水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)來反映河流水質(zhì)狀況。綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)是由同濟(jì)大學(xué)徐祖信2005年提出，并將其用于上海市河流的水質(zhì)評價，取得了令人信服的評價結(jié)果。

綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法可以對河流綜合水質(zhì)進(jìn)行定性和定量評價，該指數(shù)包括綜合水質(zhì)指數(shù)和標(biāo)識碼兩個部分，表示方法相對專業(yè)。另外，2008年尹海龍在河流綜合水質(zhì)評價方法比較研究中認(rèn)為，當(dāng)綜合水質(zhì)為劣五類時，模糊數(shù)學(xué)法、灰色評價法及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的評價結(jié)論偏保守，而綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法則能進(jìn)行合理評價。

除上述介紹的幾種方法外，模糊評價法、灰色評價法、統(tǒng)計型評價法、評分法、層次分析法、遺傳算法在水質(zhì)評價中也有一定的作用。

3 方法比選

太平溝水質(zhì)自動監(jiān)測站建成于2010年，并于2013年初正式投入運行。該站位于黑龍江省鶴崗市蘿北縣太平溝鄉(xiāng)興東村，與太平溝水文站位于同一地點，水質(zhì)斷面與水文測驗斷面重合，水質(zhì)斷面數(shù)量為一個。水質(zhì)斷面主要污染源為本村居民生產(chǎn)生活垃圾，垃圾量較小。

太平溝水質(zhì)自動監(jiān)測站采取自動監(jiān)測方式，每日自動采樣并分析3次，每次監(jiān)測項目為9項，每日理論可得監(jiān)測數(shù)據(jù)27個。該質(zhì)站2013年度所得有效數(shù)據(jù)量為0.6萬個左右，數(shù)據(jù)量較大。

對此處水質(zhì)斷面進(jìn)行水質(zhì)評價，若選用綜合水質(zhì)標(biāo)志指數(shù)法，需先采用單因子評價法確定各水質(zhì)因子的單因子水質(zhì)指數(shù)，其次需確定參與綜合水質(zhì)評價對的水質(zhì)指標(biāo)中，劣于水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)的單項指標(biāo)個數(shù)，最后需確定綜合水質(zhì)類別與水體功能區(qū)類別的比較結(jié)果。若選用內(nèi)梅羅指數(shù)法，需先求出各因子的分指數(shù)（超標(biāo)倍數(shù)），然后需采用加權(quán)平均的方法計算出各分指數(shù)的平均值，最終取最大分指數(shù)和平均值計算內(nèi)梅羅指數(shù)。

根據(jù)水質(zhì)站實際情況，首先，斷面附近污染源較少，其次斷面數(shù)量雖非常少，但采用自動監(jiān)測，自動監(jiān)測與人工取樣分析有所不同，自動監(jiān)測所測得的有效數(shù)據(jù)量非常大。無論采用以上兩種方法中的哪一種，都會帶來非常大的工作量，而且當(dāng)計算中某一數(shù)值產(chǎn)生誤差，在下一步的修正、校正過程中，都會帶來很大的困難。

若采用單因子評價法，只需將每個評價因子與評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，并確定各個評價因子的水質(zhì)類別即可，且此方法為GB3838-2002、《地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法（試行）》等國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法，選用此方法對太平溝水質(zhì)斷面進(jìn)行水質(zhì)評價，可以大大減少計算中產(chǎn)生誤差的幾率，同時也可在較大程度上減小計算強(qiáng)度。

4 結(jié) 語

由于地區(qū)差異而形成的各個地區(qū)的水環(huán)境特點有所不同，水環(huán)境特點的不同將會影響水質(zhì)方法的選擇，現(xiàn)階段水質(zhì)評價方法眾多，不可盲目選擇水質(zhì)評價方法，應(yīng)在綜合考慮多種方法特點及自身水環(huán)境特點的基礎(chǔ)上，認(rèn)真比較，最終選定適合自身的水質(zhì)評價方法。

［1］GB3838-2002，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］環(huán)辦［2011］22號，地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法（試行）.

［3］陸衛(wèi)軍，張濤.幾種河流水質(zhì)評價方法的比較分析［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2009（06）.

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［6］馬有成，楊志強(qiáng)，李惠穎，等.改進(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)法在磐石市地下水環(huán)境質(zhì)量評價中的應(yīng)用［C］.中國環(huán)境保護(hù)優(yōu)秀論文集（上冊），2005.

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［10］尹海龍，徐祖信.河流綜合水質(zhì)評價方法比較研究［J］.長江流域資源與環(huán)境，2008（5）：729-733.

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