基于水質(zhì)指數(shù)法的城市地表水環(huán)境質(zhì)量排名研究

唐萍　王歡

摘要?[目的]研究2018年安徽省相關(guān)城市地表水環(huán)境質(zhì)量排名。[方法]采用水質(zhì)指數(shù)法計(jì)算城市地表水環(huán)境質(zhì)量。[結(jié)果]皖南城市地表水環(huán)境質(zhì)量優(yōu)于皖北城市地表水環(huán)境質(zhì)量，新安江、長江流域城市地表水環(huán)境質(zhì)量優(yōu)于淮河流域城市地表水環(huán)境質(zhì)量，評價(jià)結(jié)果吻合實(shí)際情況且更加客觀準(zhǔn)確。[結(jié)論]該研究為水環(huán)境的管理提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞?水質(zhì)指數(shù)法;城市;地表水;環(huán)境質(zhì)量;排名

中圖分類號?S181.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼?A

文章編號?0517-6611（2019）16-0078-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.16.023

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Study?on?the?Ranking?of?Urban?Surface?Water?Environment?Quality?Based?on?Water?Quality?Index?Method

TANG?Ping，WANG?Huan?（Environmental?Monitoring?Central?Station?of?Anhui?Province，?Hefei，Anhui?230071）

Abstract?[Objective]The?research?aimed?to?study?the?ranking?of?surface?water?environmental?quality?of?related?cities?in?Anhui?Province?in?2018.[Method]The?environmental?quality?of?urban?surface?water?was?calculated?by?water?quality?index?method.[Result]The?surface?water?environment?quality?of?cities?in?Southern?Anhui?was?better?than?that?of?cities?in?Northern?Anhui，?and?the?surface?water?environment?quality?of?Xin'an?River?and?Yangtze?River?Basins?was?better?than?that?of?urban?surface?water?environment?in?Huaihe?River?Basin.The?evaluation?results?were?in?line?with?the?actual?situation?and?were?more?objective?and?accurate.[Conclusion]This?study?provides?a?theoretical?basis?for?the?management?of?water?environment.

Key?words?Water?quality?index?method;City;Surface?water;Environmental?quality;Ranking

當(dāng)前安徽省部分地區(qū)水環(huán)境質(zhì)量惡劣、水生態(tài)受損嚴(yán)重、水環(huán)境隱患較多等問題十分突出，為了加大水污染防治力度，保證國家的水安全，國務(wù)院于2015年4月印發(fā)了《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（國發(fā)〔2015〕17號），《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（以下簡稱《水十條》）中要求：綜合考慮水環(huán)境質(zhì)量及達(dá)標(biāo)情況等因素，國家每年公布最差、最好的10個(gè)城市名單和各?。▍^(qū)、市）水環(huán)境狀況[1]。為了落實(shí)此政策，并進(jìn)一步加強(qiáng)城市水污染防治工作、改善城市地表水環(huán)境質(zhì)量，安徽省立即開展了城市地表水環(huán)境質(zhì)量排名工作。

目前國內(nèi)外對于地表水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)和考核方法主要有單因子水質(zhì)類別評價(jià)法、水質(zhì)指數(shù)法和不確定性方法三大類[2]。單因子水質(zhì)類別評價(jià)法簡單易行，主要適用于單個(gè)斷面（點(diǎn)位）的評價(jià)，不適用于對整個(gè)城市的地表水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評價(jià)和比較排名;不確定性方法目前包括綜合污染指數(shù)法、水質(zhì)指數(shù)法、綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法和模糊評價(jià)法等[3-10]，上述方法各有利弊，還停留在理論研究層面，計(jì)算和操作復(fù)雜，應(yīng)用到實(shí)際工作中需要進(jìn)一步深入研究;而水質(zhì)指數(shù)法種類繁多、簡單易懂，結(jié)果便于比較，能滿足環(huán)境管理的需要。針對以上考慮，筆者基于研究城市水質(zhì)指數(shù)方法，并針對安徽省城市地表水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行實(shí)例測算。

1?資料與方法

1.1?研究區(qū)域概況

安徽省位于華東腹地，地理坐標(biāo)為

114°54′～119°37′E、29°41′～34°38′N，面積13.96×104?km2，約占全國土地總面積的1.45%，居華東第3位、全國第22位，是地跨長江、淮河中下游，東臨長江三角洲的內(nèi)陸省份。東連江蘇，西接湖北、河南，南鄰浙江、江西，北接山東，省域南北長約570?km。安徽省境內(nèi)有長江、淮河、新安江三大水系，其中淮河流域面積6.71×104?km2，長江流域面積6.60×104?km2，新安江流域面積為0.65×104?km2。全省現(xiàn)有水面105.4×?104?hm2，長度>5?km、寬度≥10?m江河干流和四級以上的支流共計(jì)606條，總面積2?601.9?hm2，長度>100?km的河流27條，面積1?672.4?hm2，其中淮河水系14條，長江水系10條，新安江水系3條。湖泊面積35.5×104?hm2，水庫面積11.5×?104?hm2，池塘面積23.5×104?hm2。

2018年，安徽省參與城市地表水環(huán)境質(zhì)量排名的斷面（點(diǎn)位）有117個(gè)（表1），其中合肥市21個(gè)、淮北市4個(gè)、亳州市4個(gè)、宿州市5個(gè)、蚌埠市4個(gè)、阜陽市5個(gè)、淮南市7個(gè)、滁州市7個(gè)、六安市12個(gè)、馬鞍山市5個(gè)、蕪湖市6個(gè)、宣城市8個(gè)、銅陵市3個(gè)、池州市7個(gè)、安慶市12個(gè)、黃山市7個(gè)。

1.2?研究方法

1.2.1?水質(zhì)指數(shù)法[11]。城市水質(zhì)指數(shù)即CWQI城市，依據(jù)城市水質(zhì)指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，按照從小到大的順序進(jìn)行排序，排名越靠前則說明該城市的地表水環(huán)境質(zhì)量情況越好。在計(jì)算城市水質(zhì)指數(shù)時(shí)，分別計(jì)算得出城市河流的水質(zhì)指數(shù)CWQI河流和湖庫的水質(zhì)指數(shù)CWQI湖庫?，再根據(jù)河流斷面和湖庫點(diǎn)位數(shù)量的加權(quán)均值，計(jì)算得出該城市的城市地表水質(zhì)指數(shù)。

1.2.1.1?河流的水質(zhì)指數(shù)。

（1）單項(xiàng)指標(biāo)的水質(zhì)指數(shù)。用各單項(xiàng)指標(biāo)的濃度值除以該指標(biāo)對應(yīng)的地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值，計(jì)算單項(xiàng)指標(biāo)的水質(zhì)指數(shù)，如式（1）所示：

CWQI（i）=C（i）/C?s（i）（1）

式中，C（i）為第i個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測值;?C?s（i）為第i個(gè)水質(zhì)指標(biāo)地表水?Ⅲ?類水濃度標(biāo)準(zhǔn)限值;CWQI（i）?為第i個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)指數(shù)。

溶解氧的水質(zhì)指數(shù)計(jì)算方法：

CWQI（DO）=C?s（DO）/C（DO）（2）

式中，C（DO）為溶解氧的監(jiān)測值;C?s（DO）為溶解氧的地表水Ⅲ類水濃度標(biāo)準(zhǔn)限值;CWQI（DO）為溶解氧的水質(zhì)指數(shù)。

pH的水質(zhì)指數(shù)計(jì)算方法：

CWQI（pH）=（7.0-pH）/（7.0-pHsd）（3）

CWQI（pH）=（pH-7.0）/（pHsu-7.0）（4）

式中，pHsd為?GB?3838—2002中pH的下限值，?pHsu為?GB?3838—2002中pH的上限值;CWQI（pH）為pH的水質(zhì)指數(shù)。

（2）河流的水質(zhì)指數(shù)。根據(jù)各單項(xiàng)指標(biāo)的CWQI，取其加和值即為CWQI河流：

CWQI河流=mi=1CWQI（i）（5）

式中，CWQI河流為河流水質(zhì)指數(shù)，CWQI（i）為第i個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)指數(shù)，?n為水質(zhì)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

1.2.1.2?湖庫的水質(zhì)指數(shù)。

湖庫的水質(zhì)指數(shù)計(jì)算方法與河流一致，另外，在計(jì)算單項(xiàng)指標(biāo)的水質(zhì)指數(shù)時(shí)，湖庫總磷的Ⅲ類水濃度標(biāo)準(zhǔn)限值為0.05?mg/L。

1.2.1.3?城市的水質(zhì)指數(shù)。根據(jù)城市轄區(qū)內(nèi)河流和湖庫的CWQI，取其斷面（點(diǎn)位）數(shù)的加權(quán)均值即為該城市的CWQI城市：

CWQI城市=（CWQ河流×M+CWQI湖庫×N）/（M+N）（6）

式中，CWQI城市為排名城市的水質(zhì)指數(shù);M為城市的河流斷面數(shù);N為城市的湖庫點(diǎn)位數(shù)。若排名城市僅有河流斷面，無湖庫點(diǎn)位，則取城市的河流水質(zhì)指數(shù)為該城市的城市水質(zhì)指數(shù)，即：

CWQI城市=CWQI河流。

1.2.2?數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)要求。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算結(jié)果按照《數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定》（GB/T?8170）的要求進(jìn)行修約。各項(xiàng)指標(biāo)濃度值保留小數(shù)位數(shù)比《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB?3838—2002）中的?Ⅰ?類標(biāo)準(zhǔn)限值多1位，若按此修約為?0則至少保留1位有效位數(shù)。

1.3?數(shù)據(jù)來源?選取2018年第1季度、上半年及全年安徽省參與城市地表水環(huán)境質(zhì)量排名的117個(gè)考核斷面（點(diǎn)位）監(jiān)測數(shù)據(jù)均值，排名計(jì)算指標(biāo)采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB?3838—2002）中除水溫、總氮和糞大腸菌群以外的21項(xiàng)指標(biāo)。

2?結(jié)果與分析

按照水質(zhì)指數(shù)法測算出的2018年第1季度、上半年及全年安徽省CWQI如表2～4和圖1所示。?按照從小到大的順序進(jìn)行排名，排名越靠前，說明城市整體的地表水環(huán)境質(zhì)量越好。

由表2～4計(jì)算結(jié)果可知，2018年第1季度、上半年及全年安徽省參與地表水環(huán)境質(zhì)量排名的16個(gè)城市的CWQI城市修約后數(shù)值分別為3.411?3～6.988?0、3.315?8～6.732?6、?3.254?8～7.114?9，由此可見，各城市地表水環(huán)境質(zhì)量有一定的差別，但差距不大;結(jié)果顯示，2018年第1季度、上半年及全年安徽省城市地表水環(huán)境質(zhì)量排名前3名城市均為黃山市、池州市和蕪湖市。由圖1可知，排名靠前的黃山、池州和銅陵市屬于安徽省皖南地區(qū)，處于新安江、長江流域;排名靠后的淮北、亳州和宿州市屬于安徽省皖北地區(qū)，處于淮河流域;由此可見，2018年第1季度、上半年及全年安徽省皖南城市地表水環(huán)境質(zhì)量優(yōu)于皖北城市地表水環(huán)境質(zhì)量，新安江、長江流域城市地表水環(huán)境質(zhì)量優(yōu)于淮河流域城市地表水環(huán)境質(zhì)量，評價(jià)結(jié)果與安徽省地表水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀基本吻合。