綜合污染指數法評價焦作及新鄉主要河流水質

□孟春芳 □陳寧錦 □葉炳效(河南省新鄉水文水資源勘測局)

0 前言

目前常用的河流水質評價方法有：單因子指數法、綜合污染指數法、模糊評價法、灰色系統評價法、層次分析法、人工神經網絡法、水質標識指數法等，每種評價方法都有其科學合理性，選取評價方法的不同，結果會有一定的偏差。目前水資源公報中統一采用單因子指數法，該方法為一票否決，對水質過于保護。文章采用綜合污染指數法，綜合污染指數是運用統計數值來評價水質污染狀況的簡單方法，是對各污染指標的相對污染指數進行統計，得出代表水體污染程度的數值，該方法用以確定污染程度和主要污染物，并對水污染狀況進行綜合判斷，可以定性反映河流水污染狀態，空間上比較不同河段及不同河流的污染程度。

焦作市與新鄉市毗鄰，焦作原屬新鄉市管轄，1982年成為省直轄市。兩地皆位于河南省北部，南臨黃河，北依太行，是豫北地區重要的經濟和交通中心。焦作市主要河流有丹河、沁河、蟒河、新蟒河，新鄉市主要河流有衛河、共產主義渠、天然文巖渠。2014年9月對這7條河的14個水質斷面進行野外調查取樣，并對水樣進行室內檢驗分析，運用綜合污染指數法對河流水質進行評價，分析各污染因子貢獻值，空間上比較各河流污染程度，為相關部門制定科學合理的治理規劃，采取有效措施提供合理依據。

1 水質評價因子

評價因子包括：高錳酸鹽指數、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、氟化物、揮發酚等共7個監測參數。

2 采樣和分析方法

水樣采集方法依據水利部2014年發布的《水環境監測規范》（SL219-2013）。

水樣的分析方法依據水利部水環境監測評價研究中心2004年編的《水質分析方法標準匯編》。

3 水質評價方法標準

綜合污染指數的評價結果是一個相對值，只能進行定性評價，采用不同的標準值作為分母，得到的評價數據也是不同的。當前我國水環境管理要求“按功能區分類管理”，本次野外調查取樣斷面均位于開發利用區，因此，文章以《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅳ類水質為評價標準衡量，采用綜合污染指數法對7條河流的水質進行評價。

4 單因子指數評價

單因子指數法即評價因子的實際檢測值與對應環境評價標準值的比值，公式為：

式中，Cj為評價因子的實際監測值；Sj為評價因子的評價標準值；Ij評價因子的指數，也稱超標倍數，其值越大，表示該因子的單項環境質量越差。

高錳酸鹽指數：按地表水環境質量Ⅳ類水質標準評價，14個監測斷面中有2個斷面高錳酸鹽指數超標，占14.29%，按高錳酸鹽指數污染指數由高到低排列為：西孟入口（1.42）＞六店村107國道公路橋上（1.06）。有12個監測斷面水質沒有超標：玉皇廟（0.59）、入沁河口（0.89）、谷旦閘（0.73）、南莊鎮（0.72）、趙馬（0.91）、閻莊（0.79）、孝敬（0.24）、武陟縣王順（0.36）、武陟縣小董（0.32）、武陟（0.40）、107公路橋（0.97）、天然文巖渠入黃河口（0.40）。

化學需氧量污染：按地表水環境質量Ⅳ類水質標準評價，14個監測斷面中有8個斷面化學需氧量超標，占57.14%，按污染指數由高到低排列為：西孟入口（3.80）＞六店村107國道公路橋上（2.81）＞趙馬（2.38）＞閻莊（2.31）＞南莊鎮（2.20）＞107公路橋（1.81）＞谷旦閘（1.80）＞入沁河口（1.10）。有 6個監測斷面水質沒有超標：天然文巖渠入黃河口（0.99），玉皇廟（0.96），孝敬（0.87），武陟（0.80），武陟縣小董（0.77），武陟縣王順（0.75）。

五日生化需氧量污染：按地表水環境質量Ⅳ類水質標準評價，14個監測斷面中有4個斷面五日生化需氧量超標，占28.57%，按污染指數由高到低排列為：玉皇廟（1.60）＞107公路橋（1.45）＞六店村107國道公路橋上（1.32）＞入沁河口（1.12）。

氨氮污染指數：按地表水環境質量Ⅳ類水質標準評價，14個監測斷面中有9個斷面氨氮超標，占64.29%，按污染指數由高到低排列為：西孟入口（7.33）＞六店村107國道公路橋上（6.87）＞107公路橋（4.24）＞趙馬（2.23）＞入沁河口（2.16）＞閻莊（2.10）＞玉皇廟（1.49）＞谷旦閘（1.07）＞南莊鎮（1.01）。

總磷污染：按地表水環境質量Ⅳ類水質標準評價，14個監測斷面中有6個斷面總磷超標，占42.86%，按污染指數由高到低排列為：南莊鎮（6.80）＞ 谷旦閘（5.97）＞ 閻莊（4.77）＞ 趙馬（4.40）＞西孟入口（4.13）＞107公路橋（2.23）。

氟化物污染指數：按地表水環境質量Ⅳ類水質標準評價，各監測斷面均未超標。

揮發酚污染指數：按地表水環境質量Ⅳ類水質標準評價，各監測斷面均未超標。

5 綜合污染指數結果及分析

綜合指數法是在單因子指數評價的基礎上，采用算術平均值法進一步計算，公式為：

式中，I為綜合指數；n為參與環境要素綜合指數計算所涉及的評價因子的數；j為對應的單因子評價指數。

水質分級標準見表1。

表1 水質分級標準表

根據《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅳ類水質標準，選取高錳酸鹽指數、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、氟化物、揮發酚等7個監測參數為評價因子，按公式2計算，得到綜合污染指數圖(見圖1)。將各河流監測斷面污染指數算數平均后得到河流污染指數圖（見圖2）。

圖1 綜合污染指數圖

圖2 河流綜合污染指數圖

5.1 監測斷面分級

14個監測斷面中，綜合污染指數在2.01以上，水質嚴重污染的斷面有1個，占7.14%，為西孟入口（2.62）。

綜合污染指數在1.01～2.00之間，水質為重污染的斷面有6個，占42.86%，按綜合指數由高到低排名依次為：六店村107國道公路橋上（1.98）＞南莊鎮（1.77）＞趙馬（1.65）、107公路橋（1.65）＞ 閻莊（1.64）＞ 谷旦閘（1.58）。

綜合污染指數在0.41～1.00之間，水質為輕污染的斷面有4個，占 28.57%，入沁河口（0.90）＞玉皇廟（0.79）＞武陟（0.47）＞孝敬（0.42）。

綜合污染指數在0.21～0.40之間，水質尚清潔的斷面有3個，占 21.43%，武陟縣小董（0.39）＞武陟縣王順（0.37）＞天然文巖渠入黃河口（0.36）。

5.2 河流分級

7條河流中，衛河綜合污染指數為2.14，水質嚴重污染；共產主義渠綜合污染指數為1.98、蟒河1.67、新蟒河1.65，水質為重污染；丹河綜合污染指數為0.85、沁河0.41，水質為輕污染；天然文巖渠綜合污染指數為0.36，水質尚清潔。

6 結論

綜合污染指數評價法對這7條河流水質評價結果顯示：各河段超標因子主要以氨氮污染為主，其次是化學需氧量、總磷；同一條河流不同斷面污染分級大體一致，但衛河下游水質好于上游。7條河流中，衛河水質嚴重污染，共產主義渠、蟒河、新蟒河水質為重污染；丹河、沁河水質為輕污染；天然文巖渠水質尚清潔。綜上所述，焦作及新鄉主要河流水質現狀不容樂觀，亟待采取相應防治措施來改善河流水質污染狀況，重點治理污染嚴重的河流。