關于水質評價問題的探討

王懷柏 李躍奇 李儒道

（1.黃河水利委員會水文局，鄭州 450004；2.黃河水利委員會水文局青銅峽水文水資源勘測局，寧夏青銅峽 014030）

水質評價是按照評價目標，選擇相應的水質參數、水質標準和評價方法，對水體的質量、利用價值及水的處理要求所做的評定工作。是水資源管理工作的重要基礎工作。通過水質評價可以了解水體質量的過去、現在和未來發展趨勢、變化規律。水質評價的作用是從水的質量來判斷開發利用水資源和維護生態系統平衡的可能性和必要性，為各級政府和有關部門加強水資源的管理、制訂社會發展規劃、確定大中型工程項目、制定流域水資源管理的有關法規和條例、制定水資源保護的具體措施等，提供水資源利用和保護的科學依據。

1 水質評價方法

水質評價包括天然水化學特征評價、水質變化趨勢分析、水質污染評價。水化學特征評價指礦化度評價、總硬度評價、水化學類型評價和天然劣質水狀況評價；水質變化趨勢分析指某一項目或某幾項目在一段時間的變化趨勢，污染是上升、降低還是無趨勢；水質污染評價包括水質感官性指標評價、水質生物學指標評價和水質化學指標評價。水質感官性指標評價是通過人體感覺器官直接判斷水質的方法，水質感官性指標包括水的顏色、味道、透明度、渾濁度等，方法簡單，易為群眾接受，但精度差，只能對水質做出初步的粗略判斷，不能準確指出污染的原因和程度。水質生物學指標評價是根據人類活動造成環境變化的生態效應原理判斷水質的方法，是對整個環境質量的綜合反應，是長期環境質量累積的結果，但不能顯示出造成生態破壞的物質及其數量，因生物種類的差異，區域之間的環境質量難于對比。水質化學指標評價是根據水中化學指標的含量，對水體的質量滿足某種要求判斷水質的方法，這類評價方法能準確指明導致水質惡化的原因、成分和范圍，但所監測的化學成分、時間和空間有限，評價標準和方法的不成熟，所進行的評價也有一定的局限性［1］。因此，水質評價應根據具體情況，采用不同的評價方法，一般來說，水質感官性指標評價可適用于群眾聯防，發現問題，及時報警，水質生物學指標評價適用于水質長期綜合累積影響評價，水質化學指標評價可用于常規評價。

目前的水質評價以水質化學指標評價為主，是最常用的評價，因為目前的監測以化學指標監測為主，水污染絕大多數是由人類活動向天然水體排放污染物所致，現在經常提到的和以下討論的水質評價就指水質化學指標評價。國內外水質評價方法多種多樣，分水質單項評價和所選項目的綜合評價，單項評價是指某項水質指標與相應評價標準比較，是否達到或滿足相應標準，綜合評價是指綜合考慮所選項目的評價，如綜合水質指數法 （布朗水質指數、普拉特水質指數、羅斯水質指數、內梅羅水質指數等）、數理統計法、模糊數學法和地圖疊加法等，但目前國內還沒有一個統一的方法，采用較多的方法是地圖疊加法，也就是取單項水質評價類別的最高值作為綜合評價的水質類別。

2 評價標準與資料

水質標準是評價水質的準則和依據，一般應采用國家規定的最新標準，對河流的水質評價應根據《地表水環境質量標準》、水域功能和保護目標進行綜合評價，對水功能區，應根據不同的水功能區保護目標進行達標率評價。

水質評價分現狀評價、回顧評價和預測評價，不同評價選擇資料不同，現狀評價一般選擇最近年份或月份的資料作為現狀資料，回顧評價則選擇基礎年份至現狀年份資料，時段必須有一定代表意義，一般考慮有重要污染治理行動的年份，預測評價是用近幾年的資料對水質變化情況進行預測。

3 評價代表值

目前的水質監測采樣是瞬時的，每次的水質狀況用瞬時水質濃度、計算時段代表值進行評價，斷面瞬時水質濃度是流量和上游排污量的函數，隨流量和上游排污量變化而具有隨機性，是隨機變量，而對于隨機變量，采樣次數與誤差關系很大，采樣次數越多，代表性越好，但受經費和采樣條件的限制，采樣次數不會很多，采樣次數與水資源管理的要求是矛盾的。

河流水質濃度受水量影響很大，因此水質評價代表值建議分不考慮水量變化的和考慮水量變化的。

3.1 不考慮水量變化

3.1.1 平均數

對不同水期進行評價首先要計算水期代表值，應根據水質、污染源變化情況，設計采樣頻率，使其代表值更具代表性。目前水質評價主要用的是平均值。根據 《水環境監測規范》規定：“長江、黃河干流和全國重點基本站等，采樣頻次每年不得少于12次，每月中旬采樣。一般中小河流基本站采樣頻次每年不得少于6次，豐、平、枯水期各2次。”目前水利部門的采樣一般不超過12次。由于河流水質濃度的隨機性使監測數據存在偶然性，平均數可反映隨機變量的集中程度，也就是在一定的時間、地點和條件下所達到的一般水平的統計指標，其數字特征值有平均值、中位值、眾數等，從這幾個統計指標的定義看，因眾數是出現頻數最多的隨機變量而最具代表性，對自動監測站所取得的數據較為適應，對人工采樣監測站，因監測頻次太少不易得到。當水質監測值呈正態分布時，平均值、中位值、眾數相差不大，若呈偏態分布，平均值所受影響較大，中位值與眾數較接近，因此本文認為用中位值作為水期代表值較合適。

圖1 箱圖

3.1.2 統計圖

根據水期內監測值繪制箱圖，圖1反映了水質數據的特征，如最大值、最小值、中位值反映數據的特征值，25%和75%值反映數據的分布情況。根據箱圖分析水質變化。要想使所反映情況較準，必須保證數據足夠多。

3.1.3 超標率統計

對水期內不同測次的監測值與相應標準進行比較，分項進行超標率評價，然后統計超標率。

3.2 考慮水量變化

3.2.1 水質水量統一評價

利用動態監測、自動監測、調查入河排污口排放規律等手段，彌補目前采樣斷面和采樣次數較少的不足，從時間和空間上控制水質和水量變化，進行水質水量統一評價時，既知道對應水量保證率的水質類別，又知道對應類別的水量。

3.2.2 利用瞬時濃度值和相應的流量值，計算統計濃度值［2］

當上游來污量較穩定時，公式如下：

當上游來污量有較大變化時：

Cpi為i種污染物在保證率P下水中的污染濃度（mg／L）；Qp為指定保證率P 下的流量（m3／s），一般取P＝50%，75%，90%，95%；Ci為i種污染物的實測濃度（mg／L）；Q為取樣時的相應流量（m3／s），α為修正系數，可通過分析水質資料得出，所需資料較多。

用計算的Cpi為代表值進行評價。

3.2.3 流量加權

根據流量加權計算水期濃度值為代表值進行評價。

3.2.4 輸送率

S為輸送率，C為對應污染物的濃度，Q為相應流量。用輸送率進行評價。

3.2.5 配合 “污染物總量”的水質評價

該方法是指某時刻某種污染物質的瞬時實測濃度與相應時刻流量的乘積，與該斷面處的水體納污能力相比較，超過水體納污能力的為已遭污染，反之即可認為水質尚可。

水質和水量是水資源的兩種屬性，只講量不講質，量的安全不能得到保障，只講質不講量，質就沒有意義。水質、水量監測數據是水資源管理和保護的基礎信息，只有考慮水量的水質評價，才更有意義。對于沒有水量資料的斷面，要根據水量變化情況合理布設測次，使評價代表值更能反映斷面的水質特性。

4 水功能區水質評價

對一級區劃水功能區的保護區、保留區和二級區劃水功能區的景觀娛樂用水區、過渡區、排污控制區的水質評價，結合常規監測和水量特點布設監測斷面，考慮水量、水體功能進行水質評價；對省界緩沖區，在省界站建立小型實驗室，加密監測水量水質，核定入出省界斷面的污染量，進行配合“污染物總量”的水質評價；對飲用水水源區、工業用水區、農業用水區、漁業用水區水功能區水質評價，建議結合取水許可進行，所用標準為水的使用標準，進行達標率評價、相應水質的水量評價。

5 水質評價模塊的建立

水質評價是一種處理信息的手段，在信息采集技術的支持下，將評價方法、評價標準、評價代表值的計算方法等集成在一起，根據河段特點、水質特性和評價結果，分析不同斷面所適用的水質評價方法、標準、代表值，進行水質評價。

［1］金光炎，黃道基，鄭英銘 .水質數理統計·評價·預測與規劃 ［M］.北京：中國科學技術出版社，1991

［2］侯宇光，黃川友，胡昕 .對現行水質監測與水質評價的質疑和探討 ［J］.水科學進展，1993，（1）