綜合水質指數法在青海省國家級水產種質資源保護區(qū)水環(huán)境質量評價中的應用

摘要：據2012年青海省漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測站監(jiān)測結果，應用綜合水質指數法對青海省國家級水產種質資源保護區(qū)11個采樣點水環(huán)境現狀進行綜合評價。結果表明，除澤曲河優(yōu)干寧橋、黑馬河和151碼頭岸邊未達到水環(huán)境功能區(qū)要求外，其余監(jiān)測斷面水環(huán)境質量均達到功能區(qū)水質要求；各監(jiān)測點總氮、鉛和汞普遍超標，其中總氮和鉛因平均污染負荷比最大而成為青海省國家級水產種質資源漁業(yè)水域主要的水環(huán)境污染因子。

關鍵字：青海省國家級水產種質資源保護區(qū)；綜合水質指數法；水環(huán)境質量

中圖分類號：X824 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）09-2214-04

青藏高原是中國重要的生物多樣性分布區(qū)，該地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設在中國生態(tài)環(huán)境建設中有著舉足輕重的地位。青海省是長江、黃河發(fā)源地，有“中華水塔”之稱，該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況直接影響到長江和黃河流域廣大地區(qū)。水生生物是青藏高原自然生態(tài)系統中有機組成部分，水生生物保護是青海省生態(tài)保護工作的重要環(huán)節(jié)。青海省氣候及地理條件獨特，生態(tài)多樣，生存著51種青藏高原特有魚類。這些魚類珍稀特有，亟待保護?，F在青海省有8個國家級水產種質資源保護區(qū)，保護區(qū)主要針對高原特有魚類的產卵場、棲息地、索餌場和越冬場等進行保護。

目前，評價水質的方法一般有模糊數學法[1]、污染指數法[2]、灰色評價法[3]等，但這些評價方法主要是針對水體的等級，對污染因子污染程度分析相對不足。綜合水質指數法對照水體功能標準來評價污染因子的污染程度，是一種可以完全表達水體綜合水質信息的評價方法[4-7]。本研究利用2012年青海省國家級水產種質資源保護區(qū)水環(huán)境監(jiān)測結果，通過對澤曲河優(yōu)干寧橋、澤曲河尕麻溝、澤曲河尕孔電站庫區(qū)、澤曲河尕孔電站尾水、紅軍溝、美浪溝、沙流河、泉吉河、黑馬河、布哈河、151碼頭岸邊等11個監(jiān)測斷面，溶解氧（DO）、總氮、高錳酸鹽指數、氨氮、汞、六價鉻、鎘、鉛、砷等9個具有代表性的水質指標，利用綜合水質指數法對水環(huán)境質量進行分析與評價，以期為青海省國家級水產種質資源的保護、水環(huán)境質量的管理和綜合治理提供重要的科學依據和基本資料。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

根據2012年青海省國家級水產種質資源保護區(qū)水環(huán)境監(jiān)測結果，研究區(qū)域共設監(jiān)測斷面11個：澤曲河優(yōu)干寧橋、澤曲河尕麻溝、澤曲河尕孔電站庫區(qū)、澤曲河尕孔電站尾水、紅軍溝、美浪溝、沙流河、泉吉河、黑馬河、布哈河、151碼頭岸邊。常用的水質評價因子有[8]：耗氧有機物及氧平衡指標類（DO、COD等）；有毒及易積累物質類（揮發(fā)酚、氰化物、六價鉻等）；天然水體化學綜合指標類（pH等）以及根據本地區(qū)水環(huán)境使用功能及污染特點選定的附加項。基于此，本研究選擇水質評價因子DO、總氮、高錳酸鹽指數、氨氮、汞、六價鉻、鎘、鉛、砷等9項水質指標。

1.2 綜合水質指數法

1.2.1 單因子指數法 單因子評價指數[9，10]是最簡單的環(huán)境評價質量指數，是將每個污染因子單獨進行評價，以最差的水質類別作為水質綜合評價結果。水質參數的標準指數大于1，即表明該水質參數超過了規(guī)定的水質標準，不能滿足水體功能要求。

1.2.2 綜合水質評價法 對所有參與綜合水質評價的單項水質指標，將各指標的單項污染指數通過算術平均、加權平均、連乘及指數等各種數學方法得到一個綜合指數，來評價綜合水質[11]，如算術平均綜合指數表示為：

P=■∑Ii=■∑（Ci/Coi）

式中，P為綜合污染指數；n為參與綜合水質評價的單項水質指標數；Ii為第i項指標的單項污染指數，在一定條件下可以表示水質的相對污染狀況；Ci為單項水質指標的實測濃度；Coi為與水域功能類別對應的單項水質指標濃度限值。其中DO這一單因素指標，指標越大表明水質越好；考慮到P值的大小與污染程度成正相關，故在計算各指標的單項污染指數時，DO的單項污染指數的表達式為 Ii=Ci/Ci。用綜合污染指數P判斷綜合水質相對于水環(huán)境功能區(qū)的達標程度，若P≤1，表明綜合水質達標，否則綜合水質超標。

2 結果與分析

各評價因子標準參考《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838—2002）[12]，見表1。本研究數據來自青海省漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測站。

根據《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838-2002），結合青海省漁業(yè)水環(huán)境具體情況，選用II類水質等級作為后續(xù)評價的依據，各單因子的評價結果見下表2。

從表2可以看出，總體上總氮、汞、鉛的含量普遍偏高，這導致單因子評價結果顯示的水質情況較差。其中除紅軍溝、美浪溝以外，其他監(jiān)測斷面總氮均超標，且澤曲河優(yōu)干寧橋、澤曲河尕麻溝、澤曲河尕孔電站庫區(qū)、澤曲河尕孔電站尾水4個監(jiān)測點超標倍數分別為1.12、1.54、1.26、1.34。鉛污染也較為嚴重，除了紅軍溝、泉吉河，其他監(jiān)測斷面均有不同程度的超標，且澤曲河優(yōu)干寧橋、澤曲河尕麻溝、澤曲河尕孔電站庫區(qū)、澤曲河尕孔電站尾水、黑馬河、151碼頭岸邊6個監(jiān)測點鉛污染嚴重，超標倍數分別為2.00、2.00、2.00、1.50、3.00、3.00。汞污染在布哈河和151碼頭岸邊2個監(jiān)測點相對較嚴重。由此可知，澤曲河優(yōu)干寧橋、澤曲河尕麻溝、澤曲河尕孔電站庫區(qū)、澤曲河尕孔電站尾水4個監(jiān)測點的污染主要是有機氮污染和重金屬鉛的污染；美浪溝、黑馬河、沙流河主要是鉛污染；布哈河是汞污染；151碼頭岸邊主要是鉛和汞的污染。雖然單因子評價指數僅代表單個水質參數的質量狀況，不能反映環(huán)境要素及其綜合質量，但它是其他各種環(huán)境質量分指數和綜合指數的基礎[13]。單因子在一定程度上說明了水體某些指標超標情況。對于部分因子超標過于強烈的水體，單因子評價法能夠體現該因子主導水環(huán)境質量評價的結果。

以《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838—2002）為評價依據，用綜合指數評價法對青海省國家級水產種質資源漁業(yè)水環(huán)境質量進行評價，各監(jiān)測斷面污染負荷比計算見表3。

由表3可以看出，泉吉河監(jiān)測斷面總氮的污染負荷比最大，其次是汞，再次是鉛；布哈河監(jiān)測斷面，汞的污染負荷比最大，其次是總氮，再次是鉛；其余監(jiān)測斷面鉛的污染負荷比均最大，其次是總氮、汞和DO；高錳酸鹽指數和氨氮的污染負荷比在紅軍溝占很大比例；由圖1可以看出，11個監(jiān)測點各因子的平均污染負荷比為：鉛和總氮的污染負荷比最大，其次為汞和DO，再次為高錳酸鉀指數和氨氮，砷的污染負荷比最小。由此得出，青海省國家級水產種質資源漁業(yè)水環(huán)境主要以有機氮污染和有毒及易積累物質鉛和汞污染為主。

由表4可知，除了澤曲河優(yōu)干寧橋、黑馬河和151碼頭岸邊未達到水環(huán)境功能區(qū)要求，其余監(jiān)測斷面水環(huán)境質量均達到功能區(qū)水質要求。

4 結語

1）從評價結果上看，單因子評價法對11個采樣點的水質評價結果為：澤曲河優(yōu)干寧橋、澤曲河尕麻溝、澤曲河尕孔電站庫區(qū)、澤曲河尕孔電站尾水4個監(jiān)測點的水質評價為IV類，而事實上只有總氮達到IV類；對于布哈河和151碼頭岸邊評價為IV類，其中各因子只有汞達到IV類；美浪溝、沙流河、泉吉河和黑馬河監(jiān)測點單因子評價結果為III類，其中僅有少數因子達到了III類水質，大多數因子處于II類和I類水質。由此可以看出，單因子評價結果表現為過保護，評價較為嚴格，不能全面反映水環(huán)境質量現狀。

2）就綜合水質指數法而言，除了澤曲河優(yōu)干寧橋、黑馬河和151碼頭岸邊未達到水環(huán)境功能區(qū)要求，其余監(jiān)測斷面水環(huán)境質量均達到功能區(qū)水質要求，且各監(jiān)測點綜合指數大小變化不大，可見該方法平均了各因子對水環(huán)境質量的影響，能夠較為全面的反映水環(huán)境質量狀況，但不能凸顯各因素中起主要污染作用的影響因子。

3）結合單因子指數和綜合指數法的特點對水環(huán)境進行評價表明，澤曲河優(yōu)干寧橋、黑馬河和151碼頭岸邊3個監(jiān)測點整體水質評價較差，評價結果未達到水環(huán)境功能區(qū)要求；其中澤曲河優(yōu)干寧橋總氮和鉛均超標，超標倍數分別為1.12和2.00；黑馬河主要是總氮、汞和鉛的污染，各因子的超標倍數分別為0.82，0.50，3.00；151碼頭岸邊的超標因子為總氮、汞和鉛，超標倍數分別為0.92，1.10，3.00。其他監(jiān)測點總體水質狀況較好，各監(jiān)測點總氮、鉛和汞普遍超標，其中總氮和鉛的平均污染負荷比最大，成為青海省國家級水產種質資源漁業(yè)水域主要的水環(huán)境污染因子。

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