單因子指數(shù)法分析重慶清水溪非點源污染

張 航，柴 勇，葉志義

1.重慶大學(xué)生物工程學(xué)院, 重慶 400044

2.重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準檢測技術(shù)研究所,重慶 400055

1 自然概況

清水溪位于重慶主城沙坪壩區(qū)，發(fā)源于歌樂山鎮(zhèn)山洞村附近，流經(jīng)覃家崗鎮(zhèn)，在磁器口匯入嘉陵江。清水溪干流全長15.88km，流域總面積約35km2，流經(jīng)城區(qū)的流域面積約21km2，主要有5條支流，相對高差317m，平均坡降26.6%，多年平均流量0.47m3/s，多年平均徑流總量1478m3。清水溪小流域降水豐沛，降雨強度大，季節(jié)分配不均，多年平均降雨量為1089mm[1]。

圖1 清水溪流域圖

非點源污染,（或稱面源污染）,是指溶解性或固體污染物在大面積降水和徑流沖刷作用下匯入受納水體而引起的水體污染,其主要來源包括水土流失、農(nóng)業(yè)化學(xué)品過量施用,城市徑流、畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)與農(nóng)村廢棄物等[2]。國外的經(jīng)驗表明，面源污染已成為水環(huán)境的首要污染源，尤其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及城市生活引起的面源污染，已經(jīng)取代點源污染，逐漸成為了水體污染的重要因素。其中農(nóng)業(yè)面源污染包括農(nóng)田施肥污染、養(yǎng)殖污染、生活污染和徑流污染等部分，在生產(chǎn)、生活過程中產(chǎn)生的過剩物質(zhì)，通過地表徑流、地下滲流的形式，最終匯入地表水和地下水，造成水體的污染。隨著我國的經(jīng)濟逐漸發(fā)展，這一問題已在經(jīng)濟快速發(fā)展的地區(qū)顯現(xiàn)。同樣重慶近年的飛速發(fā)展，由此帶來的資源與環(huán)境問題日益突出，其中面源污染已成為制約經(jīng)濟發(fā)展的重要因素之一。本研究采用動態(tài)監(jiān)測，了解清水溪的污染變化規(guī)律，通過對監(jiān)測點位不同時間主要水質(zhì)指標監(jiān)測，分析比較在不同時間污染物質(zhì)濃度的差異以此研究清水溪非點源污染物質(zhì)量濃度的時空變化規(guī)律，從而進一步確定清水溪優(yōu)先控制的特征污染物。通過對清水溪的調(diào)查和評估，明確清水溪的污染狀況，為污染控制和保護奠定基礎(chǔ)。

2 單因子污染指數(shù)法[3]

近年來國內(nèi)外對水污染評價的模式大致包括指數(shù)評價法、模糊綜合評價法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、綜合水質(zhì)標志指數(shù)法等，其中指數(shù)評價法包括單因子污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法。單因子污染指數(shù)法是將某種污染物實測濃度與該種污染物的評價標準進行比較以確定水質(zhì)類別的方法。即將每個水質(zhì)監(jiān)測參數(shù)與《國家地面水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838—2002）進行比較，確定水質(zhì)類別，最后選擇其中最差級別作為該區(qū)域的水質(zhì)狀況類別。通過單因子污染指數(shù)評價可確定水體中的主要污染因子。單因子評價法的應(yīng)用廣泛，特別適用于環(huán)境影響評價。單因子指數(shù)評價法，只考慮了最突出的因子即污染狀況最嚴重的評價因子對整個評價結(jié)果的影響，突出超標最嚴重的評價因子對整個評價結(jié)果的決定性作用，而弱化其他因子的作用[4]。

單個污染物污染指數(shù)的計算公式為：

其中：

Pi是指該污染物的污染指數(shù)；

Ci是指該污染物的實測濃度值的平均值，單位mg/L；

Coi是指該污染物的允許濃度值（本文考慮的是第III類，主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級保護區(qū)，魚蝦類越冬場、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)）,單位mg/L。此算法是用來表述一條河流或湖泊在一年中相關(guān)污染物隨時間的變化情況，其中超標值越大該污染的貢獻也就也大，相應(yīng)的污染指數(shù)也就越大。

3 清水溪水質(zhì)分析

在清水溪與嘉陵江匯合處采集水樣，選定五日需氧量（BOD5）、 氨氮、溶解氧、高錳酸鉀指數(shù)等環(huán)境質(zhì)量基本項目為指標進行檢測。通過污染指數(shù)的計算公式得到污染指數(shù)，并比較一年中相關(guān)污染物隨時間的變化情況，如圖2。

從圖2所示，氨氮因子的污染指數(shù)最高，且全年污染指數(shù)全部超標，氨氮主要來源于人和動物的排泄物以及生活污水，雨水徑流以及農(nóng)用化肥的流失也是氮的重要來源。另外，氨氮還來自化工、冶金、石油化工、油漆顏料、煤氣、煉焦、鞣革、化肥等工業(yè)廢水中。當(dāng)氨溶于水時，其中一部分氨與水反應(yīng)生成銨離子，一部分形成水合氨，也稱非離子氨。清水溪中氨氮含量明顯超標數(shù)倍，情況令人擔(dān)憂。五日生化需氧量常作為水體有機物污染程度的指標。它說明水中有機物由于微生物的生化作用進行氧化分解，使之無機化或氣體化時所消耗水中溶解氧的總數(shù)量。其值越高，說明水中有機污染物質(zhì)越多，污染也就越嚴重。清水溪在磁器口污染較為嚴重，五日生化需氧量全年都超過國家III類標準，且3、5、6月最為嚴重，3月是水中微生物生長最為旺盛的一個月，對有機物的分解也最為旺盛。

圖2 清水溪2008年12個月相關(guān)污染物污染指數(shù)

水生生物是通過溶解在水中的氧氣呼吸生存的，所以溶解量是水中生物在水中生存的重要指標之一，而清水溪水中氧氣的溶解量全年偏低，已呈嚴重缺氧狀態(tài)，水生生物基本絕跡，水域功能喪失。從清水溪水質(zhì)污染指數(shù)可以判斷清水溪流域非點源性污染是非常明顯的，清水溪小流域污染嚴重，水體污染主要由小流域內(nèi)的生活污水、工業(yè)廢水的排放和垃圾滲濾液所造成[5]，磁器口由于近年來旅游業(yè)的發(fā)展，游客人數(shù)增加也導(dǎo)致水質(zhì)污染。所以加快清水溪小流域環(huán)境保護和生態(tài)建設(shè)，保護城市內(nèi)小流域水環(huán)境，有著十分重要的作用。

4 解決對策和建議

加強對清水溪流域污染防治對策研究，制定一套完整的技術(shù)措施與監(jiān)管辦法以及保護管理導(dǎo)則。加強清水溪流域污染防治對策和技術(shù)保障體系的研究，制定清水溪流域監(jiān)控及預(yù)警方案；制定相關(guān)的環(huán)保宣傳教育方案，加大環(huán)境監(jiān)測和環(huán)保政策的執(zhí)法力度，注意對熱門旅游景點的環(huán)境保護，控制特定時間的旅游人數(shù)，控制污染源頭，控制相關(guān)產(chǎn)業(yè)的污染物排放。

對清水溪流域?qū)嵭腥饔蚓C合而非單一的治理。整個流域污染源為非點源性，污染因子多樣，涉及到農(nóng)業(yè)、工業(yè)、市政等多行業(yè)，所以需加強各部門在信息、管理、執(zhí)法等諸多方面的相互協(xié)調(diào)。

[1]重慶市沙坪壩區(qū)志編纂委員會.重慶市沙坪壩區(qū)志[M].成都：四川人民出版社，1995：89-136.

[2]付永鋒, 陳文輝, 趙基花.非點源污染的研究進展與前景展望[J].山西水利科技,2003,149(3)：32-35.

[3]白云鵬，陳永健.常用水環(huán)境質(zhì)量評價方法分析[J].河北水利，2007(6)：18-19.

[4]朱青,周生路,孫兆金,等.兩種模糊數(shù)學(xué)模型在土壤重金屬綜合污染評價中的應(yīng)用與比較[J].環(huán)境保護科學(xué),2004,123(30)：53-57.

[5]楊鋼，黃本生.城市內(nèi)小流域綜合整治及效益分析-以重慶市清水溪流域為例[J].水土保持通報, 2002，22(6)：37-39.