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）

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。

1 水污染指數(shù)法在河流水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用背景

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］。

2 研究區(qū)概況

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 河流水質(zhì)評(píng)價(jià)中水污染指數(shù)法的應(yīng)用

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：

4 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

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］。

5 結(jié)語(yǔ)

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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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。