周 圆，杨树平，黄 俊，李晓铭，张 ，李娅萍，黄丽娟，张 宇

（昆明市环境监测中心，云南昆明650228）

滇池草海水质变化趋势和特征污染物分析

周 圆，杨树平，黄 俊，李晓铭，张 ，李娅萍，黄丽娟，张 宇

（昆明市环境监测中心，云南昆明650228）

根据滇池草海2002—2011年的年均值水质监测数据、《地表水环境质量标准》和《滇池水环境质量地方评价规定》，运用综合水质指数法 （WQI）计算得到综合水质指数，结合滇池治理工程，对草海10年来水质变化趋势进行分析。结果显示：①第一类重金属指标水质评价优良，2004—2007年，草海的第一类项目水质呈现下降趋势，2007年达到10年来最差情况。第二类分类指数为72～92，评价为严重污染，不安全级别。2009年水质最差，第二类污染物指数成为WQI的贡献值，是草海的主要污染物。第三类分类指数为3～32，水质优良，水质安全程度为安全级。②滇池水质波动的主要因素是富营养类污染物，特征污染物是总磷和总氮。

水质指数；特征污染物；变化；趋势；滇池；草海

滇池地处长江、红河、珠江三大水系分水岭地带，流域面积2920km2，是昆明城市饮用水源地之一，具有工农业用水、调蓄、防洪、旅游、航运、水产养殖、调节气候等多种功能。

自20世纪80年代以来，随着流域社会经济快速发展和人口的持续增加，滇池水质一直呈恶化趋势，影响滇池渔业养殖功能，使滇池水生生态系统受到严重破坏，给滇池流域的工业、农业、城市生活等造成很大损失，严重影响和制约了区域的社会经济发展。

“十一五”期间，随着草海周边第一、第三污水处理厂的扩建和稳定运行，环湖截污工程、污染底泥疏浚、入湖河道整治等治理工程的进行，滇池水质恶化趋势得到有效遏制。

综合指数法是国内外较常采用的一种水质评价方法，综合性和可比性强。Summiya等运用综合水质指数法，对巴基斯坦境内的Soan河水质进行了重金属方面的危害性评估［1］。西班牙马德里的环境科学中心Enrique等用综合水质指数法对当地河流进行评价，建立了溶解氧和WQI指数的相关性［2］。马拉维大学化学学院Elijah等用水质指数法对水体进行每月的采样分析，对水质进行评价［3］。

复旦大学环境学院的陈仁杰等对上海水源水质进行评价时，检测了地表水的16个指标，运用了综合指数评价法，对上海市区及郊区的水质进行了分析［4］。中科院流域生态中心的李思悦运用水质指数法评价南水北调工程水源地丹江口水库的水质［5］。复旦大学环境工程系的张弛运用综合指数法对浙江省慈溪市的运用水源地进行了安全评价和污染研究［6］。

本文运用综合水质综合污染指数法（Water Quality Index，WQI），根据《地表水环境质量标准》［7］和 《滇池水环境质量地方评价规定》［8］，将地表水环境的前5级标准间的限值关系，设定V类水质有1、2、3、4和5类，将单项指数扩大到200，扩展了V类水质以外的评定等级，进一步完善了滇池水环境质量评价体系。

1 材料与方法

1.1 监测数据

昆明城市西部片区的污水排入草海，草海一直是滇池水质最差的区域。本文选取滇池草海2002—2012年共10年的水质监测数据，观察草海变化趋势。对滇池草海水质数据分别计算单项指数、分类指数及综合水质指数。

根据 《地表水环境质量标准》和 《滇池水环境质量地方评价规定》中的基本项目，选取如下评价项目，并将参与评价的项目分为3类：①对人体危害严重且经水厂处理后难以消除的重金属污染物 （如：砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物）；②经水厂处理后出水水质能够达标的污染物 （如：pH、溶解氧、CODMn、BOD5、氨氮、总磷、粪大肠菌）；③除第1、第2类以外的其他污染 （如：氟化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂）。

研究选取的进行水质评价的18项监测指标包括pH、溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总氮、总磷、粪大肠菌、氟化物、挥发酚、石油类、阴离子、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物。pH、溶解氧采样现场测定，高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总氮、总磷按照基本项目分析方法，粪大肠菌采用多管发酵法，阴离子和氰化物采用流动注射仪测定，挥发酚采用连续流动仪测定，砷、汞、镉采用原子吸收仪测定。所有实验步骤均按照 《水和废水监测分析方法 （第四版）》［9］进行。

1.2 评价与计算方法

《地表水环境质量标准（GB 3838－2002）》将水质分为I、II、III、IV、V类，因此将分级指数也分为对应的5个等级，分值范围是1～100分，对应的5个等级的分值分别为20、40、60、80、100。

1.2.1 单项指数Ii的计算

每个项目的单项指数Ii为：

式中：Ci—i项目的实测值；Cik—i项评价项目的k级标准浓度；Cik＋m—i项评价项目的k＋m级标准浓度；Iik＋m－1—i项评价项目的k＋m－1级指数值。

由于水环境质量标准将水质分为I、II、III、IV、V，对应的Ii1、Ii2、Ii3、Ii4、Ii5分别为20、40、60、80、100。m为标准中两分级值或多分级值相同标准的个数，当分级标准值都不相同时，m为1，可记为如下公式：

1.2.2 单项指数的计算

对于第一类项目，IL取各单项指数的最高值，即：IL1＝（Ii）max

对于第二、三类项目，IL取各单项指数之和的平均值，即：

式中：n—参与评价的项目个数。

1.2.3 综合水质指数WQI的计算

取上述3种分类指数中的最大值，即：WQI＝（IL）max，评价中注意：①未检出项目的单项指数可简单地计为0，超过等于VI类水时，单项指数记为Ii≥100。②当pH值在6～9时，其单项指数计为0，否则为100。③溶解氧与一般指标不同，一般地，溶解氧越大，水质越好，所以溶解氧的计算公式与其他指标的指数计算公式相反。

1.2.4 水质综合评价分级

将水质分为5个等级。当WQI≤20，为1级，表明水质优良。WQI在21～40，为2级，水质良好。WQI在41～60，为3级，水质尚好。WQI在61～80，为4级，表明已受到污染，需要深度处理后才能用于饮用。WQI在81～100，为5级，表明严重污染。WQI≥100，为极严重污染。1、2级确定为安全，3级为基本安全，4级及以上为不安全［5］。

表1 评价指标及分类指数表

表2 滇池水环境质量V类以上分级阈值规定限值

1.3 滇池草海水质评价过程

运用滇池草海2002—2011年的监测数据，对滇池草海水质数据分别计算其单项指数、分类指数及综合水质指数，计算结果见表3～表6。

2004—2007年，草海的第一类项目水质呈现下降趋势，2007年达到10年来最差情况，指数为32，评价为良好，属于安全级别。2008年后草海第一类项目指数开始下降，其余年份水质最好时指数为10，评价为优良，安全级别。2009年以后，第一类水质指数保持衡定。评价项目中，六价铬全部为零。虽然铅、镉、氰化物分类指数较高，但是仍在安全级别范围内。

表3 滇池草海第一类项目分类指数统计

表4 滇池草海第二类项目分类指数统计

表5 滇池草海第三类项目分类指数统计

表6 滇池草海2002—2011年水质指数（WQI）统计

第二类分类指数72～92，评价为严重污染，不安全级别。2009年达到最大数值，随后两年逐渐下降，2011年为最低值。第二类污染物中，除了pH值的单项指数是0以外，其余项目月均值都很高，总磷和总氮的分类指数均达到了5级标准，属严重污染。总磷在2002—2010年都是最高值，超过了V类的5级标准。富营养情况依然严峻，第二类污染物指数成为了WQI的贡献值，位列前三位的单项污染指标是总磷、总氮、高锰酸盐指数。

第三类分类指数3～32。水质优良，水质安全程度为安全级。2009年度草海第三类指数突然升高为32，污染物是阴离子和挥发酚，单项指数分别是44.03和67.20，水质评价属于受到污染，安全评价为不安全。在其他年份，氟化物、挥发酚、石油类和阴离子有检出，单项指数评价为水质优良，属于安全级别。

滇池草海10年来WQI均值范围是72～97，水质状况在4～5级，2002—2005年污染指数较高，都＞90。2005年以后有污染减轻的趋势，但是2007—2009年水质指数升高，水质下降，和流域旱情相关。2009年实施了一系列治理工程后，草海污染程度减轻。在三大类污染物中，富营养类污染物对WQI值贡献较大，即第二类污染物的变化趋势与WQI值的变化趋势极为相似。因此，滇池年度水质波动的主要影响因素是富营养类污染物。

2 小结

综合水质指数法将水质指标分为三个大类，适合在调查水质参数较多时使用，通过对各项污染物质的相对污染值，建立数学模式，进行数学上的归纳和统计，得出一个较简单的数值，用该数值代表水体的污染程度，结果直观易懂。

综合水质指数法把滇池水质指标分为三类分类指数。评价后得知，滇池水体在第一类金属污染物（砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物）和第三类其他污染物 （氟化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂）方面，受到的污染程度较轻，均＜2级，水质良好。第二类污染物 （溶解氧、CODMn、BOD5、氨氮、总磷、粪大肠菌）导致综合水质指数升高，是主要污染因子。

综合水质指数法通过数学计算，得出一个较简单的单项分类数值，用该数值代表水体的污染程度，并据此进行水体污染的分类和分级，可以准确反映影响水质的单项因子。

［1］SuummiyaNazeer，MuhammadZafarHashmi.Heavymetals distribution risk assessment and water qualitycharacterization by water quality index of river Soan，Pakistan［J］.EcologicalIndicators，2014（43）：262－270.

［2］EnriqueSanchez，Manuel F，Colmenarejo，Juan Vicente，et al. Use of the water quality index and dissolvedoxygen deficit as simple indicators of watersheds pollution［J］.Ecological In6dicators，2007，7（2）：315－328.

［3］Elijah M，Wanda，Lewis C，Gulula，Gift Phiri.Determination of characteristics and drinking water qualityindexin Mzuzu City Northern Malawi［J］.Physics and Chemistry of the Earth，2012（50）：92－97.

［4］陈仁杰，钱海雷，袁东，等.改良综合指数法及其在上海市水源水质评价中的应用［J］.环境科学学报，2010，（2）：431－437.

［5］李思悦，张全发.运用水质指数法评价南水北调工程水源地丹江口水库的水质［J］.环境科学研究，2008，21（30）：61－68.

［6］张弛.慈溪市水源地安全评价和污染研究 ［D］.上海：复旦大学，2009.

［7］GB3838－2002，地表水环境质量标准［S］.

［8］昆滇治发2011－6号，滇池水环境质量地方评价规定［S］.

［9］国家环境保护总局.水和废水监测分析方法（4版）［M］.北京：中国环境科学出版社，2002.

Variation Trend of W ater Quality and Analysis of Specific Pollutants of CaohaiLakeof Dianchi Lake

ZHOU Yuan，YANG Shu－ping，HUANG Jun，LIXiao－ming，ZHANG Ying，LIYa－ping，HUANG Li－juan，ZHANG Yu
（Kunming Environmental Monitoring Center，Kunming Yunnan 650228，China）

Water quality index（WQI）was adopted to evaluate the water quality of CaohaiLakeof Dianchi Lake using the 10 yearsmonitoring data of Caohai Lake in Dianchi lake from 2002 to 2011on the basis of“Environmental Quality Standard for SurfaceWater（GB3838－2002）”and“Dianchi Lake Local Evaluation Regulations on Water Environmental quality”.The results showed that the heavy metal index indicated a good water quality.The index decreased from 2004 to 2007.The water quality in terms of heavy metal was worst in 2007 during the ten years. The second kind of index scored from 72 to 92，which showed a serious pollution and unsecure status.The worst water quality occurred in the year of 2009.The second kinds of pollutants contributed most to the WOIand have become themajor pollutants in Caohai Lake.The score of the third kind of index varied between 3 and 32，which showed a good water quality status.The nutrientswere themajor factor influencing the fluctuation ofwater quality. Total nitrogen and total phosphorus are the specific pollutants of Caohai Lake.

water quality index；specific pollutants；change；trend；CaohaiLakeof Dianchi Lake

X52

A

1673－9655（2015）02－0020－06 0 引言

2014－10－28

国家水体污染控制与治理科技重大专项（2010ZX 07102－006）。

张宇。