馬 原
(遼寧省錦州水文局,遼寧錦州121000)
水污染指數(shù)法在河流水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用
馬 原
(遼寧省錦州水文局,遼寧錦州121000)
本文主要采用水污染指數(shù)法,對(duì)我國(guó)遼寧省某河流水質(zhì)總體污染情況進(jìn)行指標(biāo)量化分析,通過(guò)選取該河流中15個(gè)不同的常規(guī)監(jiān)測(cè)斷面進(jìn)行采樣分析,最終研究結(jié)果表明,該河流中存在Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)以及Ⅴ類和劣Ⅴ類四種不同等級(jí)的水質(zhì),而監(jiān)測(cè)點(diǎn)2、3及監(jiān)測(cè)點(diǎn)4和6、監(jiān)測(cè)點(diǎn)7、8的水質(zhì)等級(jí)均為Ⅲ類。但在監(jiān)測(cè)點(diǎn)4及監(jiān)測(cè)點(diǎn)6兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中,前者水質(zhì)較好,后者水質(zhì)較差。在劣Ⅴ類水質(zhì)中,監(jiān)測(cè)點(diǎn)11水質(zhì)較差,監(jiān)測(cè)點(diǎn)14水質(zhì)污染程度較輕,最終通過(guò)指標(biāo)篩選發(fā)現(xiàn),2015年該河流Ⅴ類及劣Ⅴ類等級(jí)的水質(zhì)中主要污染因素均為糞大腸菌群。
水污染指數(shù)法;河流水質(zhì);評(píng)價(jià);應(yīng)用
隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,我國(guó)區(qū)域生態(tài)環(huán)境污染也越來(lái)越嚴(yán)重。因此,水資源作為人類生命之源,對(duì)其采取合理的措施進(jìn)行監(jiān)測(cè)保護(hù)尤為重要。通常情況下,對(duì)水資源水質(zhì)總體情況進(jìn)行定性及定量指標(biāo)分析評(píng)價(jià),不但能夠保證水質(zhì)污染情況得到及時(shí)控制,而且能夠?yàn)閰^(qū)域環(huán)境保護(hù)提供合理對(duì)策。因此,為了確保水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果科學(xué)準(zhǔn)確,在采用水污染指數(shù)法進(jìn)行分析評(píng)價(jià)時(shí),必須要求技術(shù)人員所采用的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法能夠?qū)恿魉|(zhì)狀況進(jìn)行量化。在此研究背景下,本文將重點(diǎn)采用水污染指數(shù)法對(duì)我國(guó)遼寧省某河流干流2015年的水質(zhì)綜合情況進(jìn)行分析評(píng)價(jià),通過(guò)將水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行量化對(duì)比,以此全面反映該研究區(qū)河流水質(zhì)總體情況。
目前,我國(guó)河流水質(zhì)評(píng)價(jià)工作中,經(jīng)常采用單因子和綜合污染指數(shù)兩種評(píng)價(jià)方法,但是二者都存在一定的不足。單因子水質(zhì)評(píng)價(jià)方法只能對(duì)水質(zhì)類別進(jìn)行鑒定,但無(wú)法準(zhǔn)確反映水質(zhì)總體污染變化特點(diǎn);而綜合污染指數(shù)法則在評(píng)價(jià)過(guò)程中易受區(qū)域高濃度水質(zhì)影響。因此,評(píng)價(jià)結(jié)果只能反映水質(zhì)污染總體變化情況,但無(wú)法對(duì)水質(zhì)的具體類別進(jìn)行科學(xué)鑒定[1]。另外,諸如灰色評(píng)價(jià)法以及多元統(tǒng)計(jì)法和模糊數(shù)學(xué)法等也偶爾會(huì)在區(qū)域水質(zhì)評(píng)價(jià)工作中得到應(yīng)用,但以上幾種方法由于本身模型分析及計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜。因此,操作不便,不被廣泛使用。為進(jìn)一步克服以上幾種單一評(píng)價(jià)法在河流水質(zhì)評(píng)價(jià)中的局限性,本文擬采用水污染指數(shù)法對(duì)遼寧省某河流水質(zhì)情況進(jìn)行分析評(píng)價(jià)[2]。
該河流位于我國(guó)遼寧省西部,屬于大凌河的支流之一。該河流的干流為沿岸居民生產(chǎn)與生活的重要補(bǔ)給水源。此次水質(zhì)評(píng)價(jià)工作主要在該研究區(qū)選擇15個(gè)常規(guī)斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn),采用水污染指數(shù)法對(duì)該河流總體水質(zhì)情況進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。此次分析評(píng)價(jià)采樣數(shù)據(jù)全部來(lái)源于該省2015年1月~2016年1月份水資源管理平均監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。對(duì)水質(zhì)污染情況進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),主要采用我國(guó)現(xiàn)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)要求作為衡量評(píng)價(jià)參考指標(biāo)[3]。
3.1 水污染指數(shù)法簡(jiǎn)介
水污染指數(shù)法是近年來(lái)我國(guó)水質(zhì)評(píng)價(jià)工作中經(jīng)常采用的一種方法,其被稱為Water Pollution Index,簡(jiǎn)稱WPI水質(zhì)評(píng)價(jià)法。該評(píng)價(jià)方法延續(xù)了單因子水質(zhì)評(píng)價(jià)法的主要評(píng)價(jià)做法,通過(guò)污染最嚴(yán)重的指標(biāo)作為水質(zhì)類別鑒定的主要依據(jù)[4]。因此,水污染指數(shù)法的主要應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)是可以將水資源污染情況進(jìn)行量化,根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果就可看出某區(qū)域河流水質(zhì)總體變化情況,同時(shí)也可以準(zhǔn)確反映水資源的時(shí)空變化特征[5]。
3.2 水污染指數(shù)法應(yīng)用原理
此次分析評(píng)價(jià)基于單因子水質(zhì)評(píng)價(jià)思想,按照該河流水質(zhì)類別和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、劣Ⅴ類水質(zhì)所對(duì)應(yīng)的W值分別為20、20~40、40~60、60~80、80~100、>100,以此采用內(nèi)插法對(duì)此次采樣數(shù)據(jù)的W值進(jìn)行科學(xué)計(jì)算,最終選擇最高值作為某個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的W值。
3.3 河流水質(zhì)評(píng)價(jià)中污染指標(biāo)W值計(jì)算
3.3.1 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類水質(zhì)所對(duì)應(yīng)的W值計(jì)算
采用水污染指數(shù)法對(duì)該河流水質(zhì)污染情況進(jìn)行評(píng)價(jià)分析時(shí),Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類水質(zhì)所對(duì)應(yīng)的值計(jì)算,其具體公式如下:式中,C(i)該河流的第i個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的實(shí)際濃度值;Ch(i)該河流的第i個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目所在水質(zhì)類別的上限濃度值;Cl(i)該河流的第i個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目所在水質(zhì)類別的下限濃度值;W(i)該河流的第i個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目所對(duì)應(yīng)的W值;Wl(i)該河流的第i個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目下限濃度值所對(duì)應(yīng)的W值;Wh(i)該河流的第i個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目上限濃度值所對(duì)應(yīng)的W值。
另外,當(dāng)該河流中的溶解氧(DO)在7.5mg/L以上時(shí),此次水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為20分;如果當(dāng)2≤溶解氧(DO)<7.5時(shí),此次水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果按照以下公式進(jìn)行科學(xué)計(jì)算:
3.3.2 Ⅴ、劣Ⅴ類水質(zhì)所對(duì)應(yīng)的W值計(jì)算
采用水污染指數(shù)法對(duì)該河流水質(zhì)污染情況進(jìn)行評(píng)價(jià)分析時(shí),Ⅴ、劣Ⅴ類水質(zhì)所對(duì)應(yīng)的W值計(jì)算,其具體公式如下:
式中,C(i)為該河流第i個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的實(shí)際濃度值;W(i)該河流第i個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目所對(duì)應(yīng)的W值;C5(i)該河流第i個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度限值。
另外,當(dāng)該河流中的酸堿值pH在6以下時(shí),Ⅴ、劣Ⅴ類水質(zhì)所對(duì)應(yīng)的W值計(jì)算評(píng)價(jià),按照以下公式進(jìn)行科學(xué)計(jì)算:
當(dāng)該河流中的酸堿值pH在9以上時(shí),Ⅴ、劣Ⅴ類水質(zhì)所對(duì)應(yīng)的W值計(jì)算評(píng)價(jià),按照以下公式進(jìn)行科學(xué)計(jì)算:
當(dāng)該河流中的溶解氧(DO)在2mg/L以上時(shí),此次水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果按照以下公式進(jìn)行科學(xué)計(jì)算:
3.4 河流水質(zhì)評(píng)價(jià)中確定斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)污染指標(biāo)值
此次分析評(píng)價(jià),按照該河流水質(zhì)類別20、20~40、40~60、60~80、80~100、>100這一評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),最終確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類水質(zhì)所對(duì)應(yīng)的W值以及Ⅴ、劣Ⅴ類水質(zhì)所對(duì)應(yīng)的W值,需要按照以下公式進(jìn)行科學(xué)計(jì)算:
按照上述評(píng)價(jià)思想與做法本文科學(xué)對(duì)該河流中2015年度15個(gè)常規(guī)斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水污染指數(shù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析,最終結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 基于水污染指數(shù)分析法對(duì)該河流水質(zhì)污染情況的評(píng)價(jià)結(jié)果
從上述數(shù)據(jù)分析結(jié)果中可以看出,水污染指數(shù)法主要是通過(guò)對(duì)該河流中15個(gè)不同監(jiān)測(cè)斷面中的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行分析計(jì)算,最終得到斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)污染指標(biāo)W值。因此,從上述計(jì)算分析過(guò)程以及評(píng)價(jià)結(jié)果中可以清晰看到該河流水質(zhì)的具體類別,而且結(jié)合水質(zhì)類別可以列出此類水質(zhì)的主要污染指標(biāo)[6]。在此分析評(píng)價(jià)過(guò)程中,由于采用水污染指數(shù)法可以對(duì)該河流斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)污染指標(biāo)W值進(jìn)行量化,因此使同一類水質(zhì)的不同污染情況進(jìn)行分析比對(duì)成為現(xiàn)實(shí)。
具體而言,在上述評(píng)價(jià)結(jié)果中,水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2、監(jiān)測(cè)3以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)4和監(jiān)測(cè)點(diǎn)6、監(jiān)測(cè)點(diǎn)7、監(jiān)測(cè)點(diǎn)8的水質(zhì)等級(jí)均為Ⅲ類。但是,通過(guò)對(duì)上述6個(gè)不同監(jiān)測(cè)斷面中的污染指標(biāo)W值進(jìn)行比對(duì)可知,監(jiān)測(cè)點(diǎn)4以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)6兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中,前者河流的水質(zhì)情況較好,而后者水質(zhì)情況較差。另外,在上述評(píng)價(jià)結(jié)果中,監(jiān)測(cè)點(diǎn)11—監(jiān)測(cè)點(diǎn)15這5個(gè)不同監(jiān)測(cè)斷面中河流水質(zhì)等級(jí)均為劣Ⅴ類,而通過(guò)對(duì)該河流斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)污染指標(biāo)W值進(jìn)行量化分析可知,監(jiān)測(cè)點(diǎn)11河流水質(zhì)情況較差,相比監(jiān)測(cè)點(diǎn)14河流斷面中的水質(zhì)污染程度較輕。因此,從上述分析以及對(duì)比結(jié)果中可以看出,采用水污染指數(shù)法對(duì)該區(qū)河流水質(zhì)進(jìn)行等級(jí)劃分以及WPI值計(jì)算分析,不但能夠?qū)恿魉|(zhì)具體污染程度進(jìn)行量化,而且在一定程度上可以反映水質(zhì)的具體污染指標(biāo)情況[7]。
除此之外,本文還針對(duì)上述不同污染指標(biāo)進(jìn)行了識(shí)別分析,按照以下原則與方法對(duì)該河流水質(zhì)主要污染指標(biāo)進(jìn)行篩選。
如果該河流水質(zhì)總體評(píng)價(jià)等級(jí)在Ⅲ類或Ⅲ類以上,則不作為主要污染評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行結(jié)果篩選,但如果該河流水質(zhì)污染情況總體評(píng)價(jià)等級(jí)在Ⅲ類以下,則從超過(guò)Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值的具體指標(biāo)中選取WPI值最大的前三個(gè)不同指標(biāo)作為此次水質(zhì)污染評(píng)價(jià)分析中的主要污染指標(biāo)。具體篩選評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)上表,從中可以看出,2015年該河流Ⅴ類以及劣Ⅴ類等級(jí)的水質(zhì)中主要污染因素均為糞大腸菌群[8]。
總而言之,本文為了進(jìn)一步滿足當(dāng)?shù)厮Y源管理的要求,科學(xué)提出了基于指數(shù)分析法的河流水質(zhì)污染情況評(píng)價(jià)方法。文中主要選擇遼寧省某河流干流中的15個(gè)不同監(jiān)測(cè)斷面進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣分析。從評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看,水質(zhì)污染指標(biāo)可以進(jìn)行量化,在滿足區(qū)域水資源污染分析需求的前提下,可以清晰看到該河流中污染水源質(zhì)量的主要影響因素。因此,這一方法不但操作過(guò)程簡(jiǎn)單,而且基于單一指標(biāo)水質(zhì)分析評(píng)價(jià)法的主要評(píng)價(jià)思想,可以對(duì)不同水質(zhì)進(jìn)類型進(jìn)行科學(xué)劃分,以此通過(guò)篩選劣V類水體水質(zhì)的主要WPI值,就可準(zhǔn)確而全面反映該區(qū)域水質(zhì)總體污染差異。除此之外,采用此種方法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),主要選取污染程度較為嚴(yán)重的水質(zhì)影響因素進(jìn)行量化分析。因此,在對(duì)WPI值進(jìn)行計(jì)算分析時(shí),必須保證數(shù)據(jù)指標(biāo)計(jì)算科學(xué)。在今后的水質(zhì)評(píng)價(jià)工作中,需要技術(shù)人員嚴(yán)格遵循既定的目標(biāo)操作流程進(jìn)行分析評(píng)價(jià),以此提升區(qū)域水質(zhì)評(píng)價(jià)總體質(zhì)量,減小評(píng)價(jià)誤差。
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X131.3
A
1008-1305(2017)01-0011-02
DO I:10.3969/j.issn.1008-1305.2017.01.004
2016-10-08
馬 原(1983年—),女,工程師。