汾河晉中段水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)

（山西省晉中市水文水資源勘測分局，山西晉中 030600）

汾河已全面實(shí)行河（湖）長制，汾河由山西省省長負(fù)責(zé)，要求對汾河水質(zhì)進(jìn)行科學(xué)評價(jià)。通過對水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的合理評價(jià)，才能制定科學(xué)的整治規(guī)劃，采取有效的措施。通過閱讀相關(guān)文獻(xiàn)[1～2]制定一套科學(xué)評價(jià)體系，本文組合采用單因子評價(jià)法與綜合污染指數(shù)評價(jià)法對汾河晉中段水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)。

1 汾河晉中段區(qū)域概括

汾河發(fā)源于山西省寧武縣東寨鎮(zhèn)管涔山腳下的雷鳴寺泉，在山西省萬榮縣榮河鎮(zhèn)匯入黃河，全長716 km，控制流域面積39 741 km2，占全省總面積的1/4 以上，是山西省內(nèi)第一大河[3]。其中汾河干流在晉中段總長124.4 km。汾河干流從呂梁市楊樂堡出境進(jìn)入晉中市祁縣，流經(jīng)祁縣、平遙、介休市和靈石，從靈石道美橋出境進(jìn)入臨汾市。晉中市境內(nèi)的汾河支流有瀟河、太榆退水、烏馬河、昌源河、沙河、磁窯河、惠濟(jì)河、柳根河、龍鳳河、段純河、仁義河、靜升河。其中瀟河、太榆退水在太原市境內(nèi)匯入汾河干流，汾河其他10 條支流均在晉中境內(nèi)匯入汾河。

本文根據(jù)國家重要江河湖泊功能區(qū)的劃分，汾河干流在晉中設(shè)置3 個(gè)監(jiān)測斷面，分別是三壩斷面、義棠斷面和兩渡斷面，水質(zhì)目標(biāo)設(shè)定為Ⅴ類。如表1 所示。監(jiān)測內(nèi)容有，本文以2016—2019 年汾河晉中段的3 個(gè)斷面的監(jiān)測資料為基準(zhǔn)，1 年監(jiān)測12 次。

表1 汾河晉中段國家重要江河湖泊功能區(qū)

2 汾河晉中段水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)的模型與方法

2.1 單因子評價(jià)方法

評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）中的五類標(biāo)準(zhǔn)。低于或等于某類標(biāo)準(zhǔn)的可直接定為該標(biāo)準(zhǔn)。選取3 斷面中的超標(biāo)項(xiàng)目作為該斷面水環(huán)境質(zhì)量的綜合類別。

2.2 綜合污染指數(shù)評價(jià)方法[4]

為了綜合地反應(yīng)水體的污染程度，傳統(tǒng)的單因子評價(jià)以及雙因子評價(jià)不能全面反應(yīng)水體的污染程度?？紤]到汾河晉中段地表水污染特點(diǎn)，在計(jì)算水質(zhì)綜合污染指數(shù)時(shí)選擇具有代表性的污染物，選定氨氮、高錳酸鉀指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、總磷和氟化物等主要污染物進(jìn)行水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)。計(jì)算公式如下：

單項(xiàng)污染指數(shù)的計(jì)算方法：Pi=Ci/Si

式中 Pi——某斷面的綜合污染指數(shù)；

Ci——某種污染物的實(shí)測濃度值；

Si——某種污染物的地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；

P——某種污染物的單項(xiàng)污染指數(shù)；

n——參加評價(jià)的污染物的項(xiàng)目數(shù)。

在上述基礎(chǔ)上為了比較各斷面的綜合污染程度，在計(jì)算全年污染的綜合污染指數(shù)時(shí)Pi選用加權(quán)迭加法，計(jì)算公式如下：

式中Wj為各監(jiān)測點(diǎn)的權(quán)值，三壩斷面的權(quán)重為24.2%；義棠斷面的權(quán)重31.9%；兩渡斷面的權(quán)重為14.4%。

通過計(jì)算各斷面的綜合污染指數(shù)Pi值，對照表2將水環(huán)境質(zhì)量劃定級別。

表2 綜合污染指數(shù)評價(jià)表

3 汾河晉中段水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)

3.1 汾河晉中段各污染物評價(jià)

對照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）汾河晉中段2016—2019 年水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行單因子評價(jià)，評價(jià)結(jié)果表明，汾河晉中段的水環(huán)境均受到不同程度的污染，水質(zhì)類別均超過Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，為劣Ⅴ類水質(zhì)，超過目標(biāo)水質(zhì)。從各污染物濃度來看，氨氮100%超標(biāo)，總磷50%超標(biāo)，其余項(xiàng)目只出現(xiàn)單月份超標(biāo)。

通過綜合污染指數(shù)法對2016—2019 年各污染物分擔(dān)率及綜合污染指數(shù)計(jì)算結(jié)果表明，氨氮的分擔(dān)率最高污染程度分析，如表3 所示氨氮的分擔(dān)率最高，為50%左右，其次為總磷，分擔(dān)率為15%左右，其影響程度依次為5 日生化需氧量、化學(xué)需氧量、氟化物、高錳酸鹽指數(shù)。

污染程度分析，如表3 所示氨氮的分擔(dān)率最高，為50%左右，其次為總磷，分擔(dān)率為15%左右，其影響程度依次為5 日生化需氧量、化學(xué)需氧量、氟化物、高錳酸鹽指數(shù)。

表3 汾河晉中段2016—2019 年主要污染物的分擔(dān)率及綜合污染指數(shù)

3.2 汾河晉中段各斷面污染評價(jià)

從表4 可以看出汾河晉中段4 年內(nèi)各斷面的水環(huán)境質(zhì)量變化。3 個(gè)斷面污染程度均在重污染以上，其中義棠斷面連續(xù)兩年嚴(yán)重污染，兩渡2016 年嚴(yán)重污染。再結(jié)合圖1 各污染物濃度可以看出各斷面的水環(huán)境質(zhì)量污染程度由輕到重的順序?yàn)槿龎巍啥?、義棠。汾河干流進(jìn)入晉中市從上游到下游斷面依次為三壩、義棠、兩渡。從污染程度分析，中到下游的污染最為嚴(yán)重。

表4 汾河晉中段2016—2019 年各斷面綜合污染指數(shù)

圖1 三斷面各污染物濃度柱狀圖

4 汾河晉中段水環(huán)境質(zhì)量污染趨勢分析

對汾河晉中段三種主要污染物氨氮、總磷、5 日生化需氧量進(jìn)行分析，從圖2 可見，2017 年污染物濃度值（氨氮、總磷）最大，表明2017 年汾河晉中段污染最為嚴(yán)重。其中主要污染物氨氮和總磷變化趨勢相同，隨著年限增加污染物濃度呈下降趨勢。其變化趨勢用公式表示為：

氨氮：y=-0.477 5x+9.372 4

總磷：y=-0.152 5x+7.140 3

5 日生化需氧量：y=-0.032 7x+0.528

式中 x——年限；

y——各污染物的濃度值（mg/L）。

從2016 年至2019 年綜合污染趨勢圖分析汾河晉中段的污染程度呈下降趨勢，表明隨著近年來國家對水環(huán)境的重視，以及各職能部門加大對地表水環(huán)境治理力度，汾河水環(huán)境質(zhì)量有一定的好轉(zhuǎn)。見圖2、圖3。

5 結(jié)論

采用單因子評價(jià)法與綜合污染指數(shù)評價(jià)法相結(jié)合，對汾河晉中段3 個(gè)水質(zhì)斷面近4 年水環(huán)境監(jiān)測資料進(jìn)行評價(jià)分析。結(jié)果表明，汾河干流在晉中境內(nèi)水環(huán)境質(zhì)量污染嚴(yán)重，水質(zhì)類別為劣Ⅴ類水質(zhì)，同時(shí)汾河晉中段的污染程度隨年份遞增呈下降趨勢，表明隨著近年來防治污染一系列政策的出臺，汾河水的污染有一定程度的改善。

圖2 汾河晉中段主要污染物濃度變化趨勢

圖3 汾河晉中段2016—2019 年綜合污染趨勢圖