綜合污染指數法在大汶河水質評價中的應用

段 震 張新明 楊豐云

一、前言

大汶河發(fā)源于山東省萊蕪市鋼城區(qū)黃莊鎮(zhèn)臺子村，迂回西流，途經山東萊蕪市、泰安市，在泰安市東平縣馬口村注入東平湖，經陳山口出湖閘出東平湖，進入黃河。大汶河全長208km，流域面積9069km2。大汶河汶口壩以上為大汶河上游，是大汶河的主要集水區(qū)，汶口壩至戴村壩為大汶河中游，戴村壩以下至東平湖為大汶河下游，其中上游主要支流有柴汶河，中下游主要支流有漕濁河和匯河。

東平湖是全省第二大淡水湖，位于大汶河下游東平縣境內，上承大汶河來水，南與運河相連，北有小清河與黃河相通，是黃河下游最大的滯洪區(qū)，多年平均水面面積119km2。位于東平縣中部的稻屯洼，三面環(huán)山，既是東平北部山丘區(qū)河流的匯集區(qū)，又擔負著大汶河滯洪蓄任務。

大汶河水系布設國家水質監(jiān)測站多處，自上而下設有萊蕪站、北望站、大汶口站、戴村壩站，大汶河南支柴汶河設有樓德站，大汶河支流匯河設有白樓站。

二、評價數學模型

設待評價分類的有n個污染水體樣本(斷面)，每個樣本中有m個污染指標，其實測值為y'。作為評價標準有k個水質功能分類，對應于m項污染指標，均有國家規(guī)定的標準值為x'，并設：

k類水質標準污染物的特征值：

n個污染水體樣本的污染指數：

評價樣本對k類標準之間的符合程度，即貼近度定義為：

式中：dij—某評價樣本j對類別i的貼近度；

Σxim—水質標準污染物的特征值之和；

Σyjm—樣本j的污染指數之和。

若滿足：

樣本j的綜合污染指數與水質標準類別污染物的特征值相差越小，說明越貼近k類。從而可判斷評價樣本j屬于k類。

三、評價步驟

1.評價標準

依據《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002），將河流斷面的水質綜合污染指數與標準類別的綜合特征值比較，對斷面水質進行評價分類。

2.評價參數

評價參數對評價結果影響較大，選用有代表性的參數極為重要。為使評價結果更為合理地符合水質標準類別，選用水質標準建議選用的參數，且在水質監(jiān)測中檢出頻率高、超標嚴重的10項指標進行評價。

3.確定水質標準的特征值和樣本污染指數

用標準類別同一參數的平均值作為標準，即：

由各污染物的平均值按下面兩種情況求出水質標準的特征值和樣本的污染指數。

第一種情況：污染物的危害程度隨其濃度的增加而降低的評價參數（如溶解氧），計算式為：

第二種情況：污染物的危害程度隨其濃度的增加而增加的評價參數，計算式為：

表1 水質監(jiān)測實測值表（mg/L）

表3 各斷面的貼近度與評價結果表

4.求貼近度確定樣本評價類別

根據（3）式求出評價樣本綜合污染指數對k類標準特征值的貼近度。在評價樣本對各類標準的貼近度中，將最小的貼近度挑選出來，該貼近度所對應的類別即為樣本應屬的水質類別。

四、大汶河水系水質監(jiān)測站水質評價分析

大汶河流域6個河道水質監(jiān)測斷面，現舉例分析評價水質監(jiān)測成果見表1。

1.確定標準類別的特征值

根據（5）式求出水質標準中同一參數的平均值，計算結果見表2最后一行。以平均值為基準，按（6）（8）式計算水質標準類別的特征值。

第一種情況特征值的計算如DO：

第二種情況特征值的計算如CODcr：

仿此可求得其他類別參數的特征值。

2.確定斷面實測值的污染指數

以水質標準參數的平均值為基準，按（7）（9）式確定相應實測值的污染指數。以斷面l為例，如DO、CODcr的污染指數分別為：

仿此可求得其他斷面各測定值的污染指數。

3.求貼近度，確定評價結果

水質標準各類特征值之和如表3右側一欄所示，各斷面實測值的污染指數之和如表4右側一欄所示。依據（3）式分別求出各斷面綜合污染指數對k類標準特征值的貼近度，依據（4）式確定各斷面的評價結果。

如斷面1的5個貼近度分別為：

d11=|Σx1m-Σy1m|=|2.075-5.942|=3.867

d21=|Σx2m-Σy1m|=|3.494-5.942|=2.448

……

仿此可求得其他各斷面的貼近度，結果見表3。

由評價結果可以看出，萊蕪站控制斷面水質較好，其次為戴村壩站、大汶口站、北望站、樓德站；污染最嚴重的斷面為白樓站，主要超標物質為氨氮、總磷。各斷面主要超標為揮發(fā)酚、氨氮、總磷等，其余7項評價指標也存在不同程度的污染。

五、結論

綜合污染指數法得出的結論較為合理，與實際污染狀況較為吻合，不存在人為主觀分類現象，比較符合地表水環(huán)境質量標準分類要求，且概念清晰、直觀，信息利用較完全，這是本法的優(yōu)點，值得推廣■