基于四種河流水質評價方法的蒼山十八溪入湖口水質研究

黃明雨

(大理州洱海湖泊研究院，云南 大理 671000)

1 引言

洱海流域境內有彌苴河、永安江、羅時江、波羅江及蒼山十八溪等大小河溪117條，蒼山十八溪沿蒼山橫切奔瀉，流入洱海。十八溪上游山高坡陡，基巖裸露，呈羽狀支溝，具有山高谷深、溝谷狹窄、落差集中、支溝短小的地形特點，對崩塌、滑坡、重力侵蝕及山洪匯集極為有利。十八溪全長90多km，平均年徑流量為2.331億m3/年，占洱海陸地入湖水資源量的24.6%，是洱海的主要補水渠道之一[1]。

洱海入湖河流攜帶的徑流污染負荷是洱海外源性污染重要來源，入湖河流污染也是突出的洱海流域水環(huán)境問題。由于河流水質評價具有特殊性，時至今日河流水質評價系統(tǒng)依然沒有一個科學且全面的水質評價模型，因此河流水質評價方法存在不足是對洱海流域河流水環(huán)境進行科學管理的限制性因素之一[2]。于2015年1月份至2017年12月份期間，逐月對洱海西岸主要入湖河流蒼山十八溪進行水質監(jiān)測，運用4種較為常用的河流水質評價方法，選取了6個關鍵理化指標分別進行計算和評價，并對結果比較分析。

2 四種河流水質評價方法概述

在地表水環(huán)境監(jiān)測中評價河流水質的方法眾多，較為常用的評價方法有如下4種，分別是單因子評價方法、綜合污染指數(shù)評價方法、綜合水質標識指數(shù)評價方法以及水質指數(shù)評價方法。

根據(jù)《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)規(guī)定:“地表水環(huán)境質量評價應根據(jù)應實現(xiàn)的水域功能類別，選取相應類別標準，進行單因子評價，評價結果應說明水質達標情況，超標的應說明超標項目和超標倍數(shù)”。運用單因子評價法評價河流水質分3步進行：首先，要確定目標水體評價標準以及參評水質指標；其次，逐一將參評指標濃度與評價標準相比較，根據(jù)指標濃度所在類別范圍來判定單項水質類別；最后，以參評指標中最差的水質類別作為目標水體的水質綜合評價結果，并評價目標水體是否達到功能區(qū)目標類別。

綜合指數(shù)評價法是對各參評理化指標的相對污染指數(shù)進行統(tǒng)計，得出代表目標水體污染程度的數(shù)值，該方法用于確定目標水體的主要污染物以及相應的污染程度，并對水污染狀況進行綜合判斷。綜合污染指數(shù)評價方法的應用的前提，是基于各參評指標對水質污染的貢獻基本相同的假設，計算各評價指標標準指數(shù)的算術平均值作為評價結果[3]。但其結果與單因子評價方法一樣，計算所得為相對值，因水體目標功能區(qū)類別不同，導致評價標準不同，計算的水質指數(shù)值也不相同。

2005年，同濟大學徐祖信[4]提出綜合水質標識指數(shù)法，作為河流水質評價方法之一。該評價方法是以單因子水質標識指數(shù)評價法[5]為基礎，以一組單因子水質標識指數(shù)綜合評價河流水質。綜合水質標識指數(shù)由4位數(shù)字組成：WQI=X1.X2X3X4，式中X1為河流綜合水質級別；X2為綜合水質在X1類水質區(qū)間內的位置；X3為參評水質指標中劣于功能區(qū)水質目標的單項指標個數(shù)；X4為綜合水質類別與功能區(qū)水質目標類別的作差比較，若差值n≤0，即綜合水質類別好于或達到功能區(qū)目標類別，則X4=0；若差值n≥1，說明綜合水質劣于功能區(qū)目標n個類別。

水質指數(shù)評價方法是在單因子評價、綜合污染指數(shù)評價和綜合水質標識指數(shù)評價三種評價方法的基礎上，根據(jù)河流污染的特點，進行了優(yōu)化處理。優(yōu)化后的水質指數(shù)組成為:WQI=X1.X2(X3)，式中：X1為水質類別；X2為水質在該類別區(qū)間中的位置；X3為首要污染因子。

3 十八溪入湖口水質比較分析

3.1 參評指標及評價標準

以2015～2017年洱海入湖河流蒼山十八溪入湖口水質監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎，依據(jù)《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)規(guī)定的水溫、酸堿度、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學需氧量等24項基本監(jiān)測項目作為指標篩選對象，根據(jù)洱海流域土地利用現(xiàn)狀以及十八溪對應的河長制目標考核要求，綜合各理化指標的污染分擔率以及洱海流域的污染特征，選取了總磷(TP)、總氮(TN)、氨氮(NH3-N)、酸堿度(pH)、化學需氧量(CODcr)、溶解氧(DO)共6個指標作為主要水質評價因子進行分析。

3.2 評價結果比較分析

單因子評價法和綜合污染指數(shù)評價方法均選擇《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)Ⅱ類(河流)作為評價標準，單因子評價法和綜合污染指數(shù)法評價結果如表1，綜合水質標識指數(shù)評價法和水質指數(shù)法評價結果如表2。

表2 蒼山十八溪綜合水質標識指數(shù)評價和水質指數(shù)評價結果

從表1的評價對比可以看出，單因子評價方法是完全按國家規(guī)定的地表水分類標準進行評價，結果僅表示出目標水體的水質類別，靈泉溪和霞移溪2條溪流連續(xù)3年達到功能區(qū)目標Ⅱ類。綜合污染指數(shù)是相對功能區(qū)目標水質類別標準值計算的結果，全面反映了河流水體的污染狀態(tài)，可以比較各河流的污染程度，但是無法從評價結果看出水質類別，莫殘溪、清碧溪、黑龍溪、白鶴溪、中和溪5條溪流連續(xù)3年綜合污染指數(shù)>2.0，即相當一部分項目檢出值超過標準數(shù)倍或幾十倍，水質級別為重污染。

從表2的評價對比可以看出，綜合水質標識指數(shù)對河流水體可以同時進行定性和定量表征，對同類水體及劣V類的河流也可以進行水質評價和比較，其第一位表示的水質類別與單因子判定的國標水質類別差別較大，例如莫殘溪、清碧溪、黑龍溪、白鶴溪、中和溪、桃溪6條溪流連續(xù)3年單因子水質類別為劣Ⅴ類與綜合水質指數(shù)計算值第一位不符。運用水質指數(shù)評價方法得到的結果直接明了，數(shù)值表征了河流的水質類別以及首要污染因子，其第一位水質類別與單因子判定的國標水質類別一致，并且能比較同類水質的污染程度，例如2016年隱仙溪和白石溪均為Ⅲ類水質，隱仙溪的水質指數(shù)為3.9接近Ⅳ類水質；白石溪水質指數(shù)為3.3接近Ⅱ類，水質相對較好。從首要污染因子結果看出，有14～16條河流首要污染因子均為總氮，反映了總氮是影響十八溪水質類別的主要水質因子。

整體來看，2015年至2017年洱海西岸主要入湖河流蒼山十八溪入湖口水質穩(wěn)中向好，Ⅱ類水體河流在增多，劣Ⅴ類水體河流在減少，洱海入湖河道治理初見成效。

4 結論

河流水質的評價方法眾多，作為一種科學的河流水質評價方法，應該具備以下兩點：一是水體的水質類別判定必須與國家地表水分類標準一致；二是在準確判定水質類別的基礎上，能夠對水質類別相同的水體給予區(qū)分[6]。單因子評價法以最差的水質指標所屬類別作為最終水質類別，其評價結果表現(xiàn)為過保護；綜合污染指數(shù)法能夠直接判斷綜合水質是否達到水環(huán)境功能區(qū)目標，但是無法直觀判斷水質類別；水質標識指數(shù)法優(yōu)勢在于能夠對劣Ⅴ類水質進行連續(xù)性刻畫，進而得到科學合理的定性與定量評價[7]。

水質指數(shù)評價方法綜合考慮了各種方法的特點和實用性，評價方法兼顧定性判別和定量分析，數(shù)值表征了河流的水質類別以及首要污染因子，其判定的水質類別與單因子判定的國標水質類別一致[8]，并且能比較同類水質的污染程度。因此，建議在洱海流域入湖河流水質評價中推廣應用。