张 涛,张宁红,司 蔚

(江苏省环境监测中心,江苏南京210036)

河流水质评价方法研究—以太湖流域为例

张 涛,张宁红,司 蔚

(江苏省环境监测中心,江苏南京210036)

说清河流水质状况是水环境管理和决策的需要,河流水质评价方法研究综合考虑了实际应用、便于比较、定性和定量相结合,并符合国家规定的地表水分类标准等方面问题,提出了科学、实用的水质指数法作为河流水质的评价方法,详细表述了评价的过程和公式,并进行实例计算分析,为同行提供参考。

太湖;河流水质;评价方法

Abstract:River water quality conditions is needed for water environment management and decision-making.Current riverwater quality app raisalmethod,considering p ractical app lication,is convenient for comparison and combination of qualitative and quantitative analysis,w hich confo rm s to the state standard of surface water classification.This paper recommends p ractical water quality index method fo r app raisal consideration and also the detailed app raisal p rocess and fo rmulae and case analysis are described.

Key words:Tai Lake;river water quality;app raisalmethod

近年来,随着经济社会的快速发展,太湖流域环境污染事件频发,其水质状况受到政府和社会的广泛关注。合理评价河流水质监测数据,说清河流水质状况,是水环境管理和决策的需要。我国河流水质综合评价方法的研究已有近三十年,提出评价河流水质的方法有许多种,但至今没有一个被大家公认通用的、具有可比性的水质评价数学模型[1],2007年江苏省环境保护厅立项研究典型流域河流水质评价技术规范,以太湖流域为例,探索科学评价河流水质的方法。

1 合理选择河流水质评价指标

选择科学、全面、实用性强的评价指标,对河流水质进行评价,分析水污染的主要方面,为环境监测和管理服务十分必要[1]。环境监测的例行监测任务一般以《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)规定水温、p H值、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、总氮、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠菌群共24项的基本项目作为监测因子。在众多的环境影响因子中找出能反映水质特征的主要因子进行分析,便可以判断水环境质量,为环境管理和治理提供科学依据。

以太湖流域15条主要入湖河流监测数据作为选择指标的基础进行具体分析,通过计算各项污染指标的污染分指数和河流的综合污染指数,统计污染指标的污染分担率,比较污染分担率的大小,合理选择河流评价指标[2]。

通过对15条河流水质状况分析,并对24项监测因子污染分担情况进行排序,发现太湖流域河流监测因子污染分担率差别较大,锌、硫化物、铜、镉等一些低污染因子污染分担率不到1%,对水质影响十分有限。而氨氮、石油类、总磷、COD、BOD5等5项污染因子污染分担率均超过10%,累计分担率达61.9%,是影响河流水质的主要污染因子,分担率超过1%的共有11项污染因子,其排序结果如表1。

表1 各污染因子平均值排序情况 %

根据各因子的污染分担率以及太湖流域有机污染严重的污染特征,选取p H、DO、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、石油类、挥发酚、汞、铅等9项为主要评价指标[3],在不同地区进行评价时,也可以考虑到各地评价需要和环境质量的特征进行增减。

2 水质指数评价方法

对河流水质评价方法有很多,在环境监测系统广泛采用单因子评价和综合指数评价两种方法。单因子评价是《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)规定的方法,方法简单明了,是划分水质类别的评价方法。综合指数评价方法用以确定污染程度和主要污染物,并对水污染状况进行综合判断,其结果是相对值。

河流水质评价方法以太湖主要入湖河流为研究对象,系统分析了单因子评价、综合指数评价等各常用评价方法的优劣,综合考虑实际应用、定性和定量相结合、结果意义明确,同时满足国家标准的要求等方面的因素,研究提出水质指数评价方法。

2.1 水质指数的表示方式

水质指数的表达式为:X1.X2(X3),式中 X1为水质类别,X2为水质在该类别中所处的位置,X3为首要污染因子对应的指标项。如某条河流水质指数为3.5(总磷),表示该条河流水质类别为Ⅲ类,在该类别中处在相对中间的位置,首要污染因子是总磷。

2.2 水质指数确定方法

用水质指数方法评价河流,需先计算参与评价指标的单项水质指数,然后取参评指标水质指数最大值作为最终水体的水质指数,其计算公式为:

式中:X1.X2pH,X1.X2DO,X1.X2CODMn,X1.X2NH3-N等指p H、DO、高锰酸盐指数、氨氮和其它参加评价指标的水质指数;M AX指取所有参加评价指标的单因子水质指数的最大值。

2.2.1 水质指数 X1值的确定方法

X1值的确定是依据《地表水环境质量标准》的评价方法,选择的评价指标依据《地表水环境质量标准》判定水质类别,水质类别为Ⅰ类时,X1=1,为Ⅱ类时,X1=2,以此类推,水质类别为劣Ⅴ类时,X1=6。

2.2.2 水质指数 X2值的计算方法

X2值为该单项指标浓度值在该类别中所处的位置,污染指标的浓度值越接近该类水体下限值时,其值越小,反之,越接近该类水体上限值时,其值越大。一般指标 X2采用公式(1)计算[4],值取到小数点后一位(不需四舍五入)。水质类别为劣Ⅴ类时,分母直接用Ⅴ类水体限值进行计算。

式中:Ci为某指标的实测浓度;C下限值为某指标该类水体浓度的下限值;C上限值为某指标该类水体浓度的上限值。

2.2.3 水质指数 X1.X2的确定

水质指数值为 X1和 X2值的加和,计算采用公式(2)。

2.2.4 X3值的确定方法

X3为首要污染因子,指参加评价指标的单因子水质指数的最大值所对应的指标,用该指标名称直接表示。

3 实例运用

以某月江苏省太湖流域15条主要入湖河流为例进行分析,并用《地表水环境质量标准》[5]单因子评价结果与水质指数评价方法比较,详见表2。从评价结果看出,水质指数评价方法同时表示了各条河流的水质类别、在该类别中所处的位置和首要污染因子,水质类别和国家规定的地表水类别评价一致,如河流1水质类别为Ⅲ,其水质指数为3.9,水质指数第一位 X1为3。同时,量化的水质指数可比较同类水质类别的污染程度,如同为Ⅲ类水质的河流1和河流2,河流1的水质指数为3.9接近Ⅳ类水质,河流2水质指数为3.4,污染程度相对较低。特别是对劣V类水体,如河流13和河流14也可以通过水质指数的高低比较污染程度。

表2 太湖流域入湖河流监测评价结果表

以15条河流中1条河流为例,选择2007年12个月的监测数据分别计算每月水质指数 X1.X2值,以 X1.X2值为纵坐标,月份为横坐标作水质指数变化趋势图(图1)。如图所示,该条河流上半年水质较差,1月、2月和4月水质指数 X1.X2均大于6,水质为劣Ⅴ类;下半年水环境污染治理取得了成效,河流水质明显改善,水质在Ⅲ到Ⅳ类之间波动。

图1 某条河流1-12月水质指数变化趋势图

4 结论

水质指数评价法吸取目前水质评价方法的长处,包含四个方面特点:一是便于实际应用,计算简便;二采用了定性和定量相结合的方法,特别是对水质类别相同的水体能够比较水质污染程度;三是能够反映特定区域的水环境质量;四是评价结果直观,意义明确,符合国家规定的地表水分类标准。评价方法不仅对太湖流域有一定的适用性,也可用于全国各地的河流水质评价方法中,是较为实用的河流水质评价方法。

[1] 冯 霞,吴以中,宗良纲.水源地水质评价指标体系及实例应用[J].江西农业学报,2008,20(7):98-101.

[2] 肖建军,毛剑英,石来元,等.湖库水质评价污染因子选择方案探讨[J].中国环境监测,2005,1(4):53-55.

[3] 澹台继康.长江马鞍山段水质变化趋势评价[J].三峡环境与生态,2009,2(1):24.

[4] 徐祖信.我国河流综合水质标识指数评价方法研究[J].同济大学学报,2005,33(4):482-488.

[5] GB 3838-2002,地表水环境质量标准[S].

Study on Appraisal Method for Water Quality of Rivers—A Case Study on Tai Lake Basin

ZHANG Tao,ZHANG Ning-hong,SIWei

(Jiangsu Environmental Monito ring Center,Nanjing 210036,China)

X824

A

1674-2842(2010)03-0005-03

2009-11-10

江苏省环境保护科技项目(2007004)

张 涛(1968-),女,江苏淮安人,学士,研究员,从事环境监测工作。E-mail:zt@jshb.gov.cn