水環(huán)境質量評價及其數(shù)量分析方法研究

孔海燕，陳 珂，趙 穎，張?zhí)m真，王建英

（河南省環(huán)境監(jiān)測中心，鄭州 450004）

水環(huán)境質量受人類活動和自然環(huán)境的影響，人類不當?shù)拈_發(fā)會引起水環(huán)境的嚴重污染，造成水環(huán)境功能的破壞。水環(huán)境質量評價時根據(jù)一定的評價標準，對水環(huán)境中的污染物水平以及水環(huán)境功能作出評價，探究污染物的遷移變化規(guī)律，制定相應的污染防治措施[1]。水環(huán)境質量評價是水環(huán)境功能區(qū)劃、水環(huán)境質量管理以及污染防控的依據(jù)。水環(huán)境質量評價主要內容為：確定評價對象及目標；污染源分析及背景調查；選取評價指標；監(jiān)測指標數(shù)據(jù)；建立評級方法；獲得評價結果。水環(huán)境評價結果的好壞取決于監(jiān)測的數(shù)據(jù)和選取的評價方法。國內外水環(huán)境質量評價所采取的方法主要有單因子評價法、主成分評價法、污染指數(shù)評價法、模糊評價法、灰色評價法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡評級法等[2]。

1 常用的水環(huán)境質量評價方法

1.1 單因子評價法

單因子評級法是我國環(huán)境影響評價的常用方法[1]。其以被評價水環(huán)境所執(zhí)行的質量標準為基礎，將各評價指標實際監(jiān)測數(shù)據(jù)與標準相比較，以超過標準最嚴重的指標類別作為該水體的質量類別。其具體的計算方法為：

式中，Pi為i項評價指標的污染指數(shù)；Si為i項評級指標的實測數(shù)據(jù)，mg/L；SSi為i項評價指標執(zhí)行的標準值，mg/L。

單因子評價法計算簡便，但其僅以最差指的水質級別來表征水環(huán)境質量，在很多時候都會使評級級別過于嚴苛，同時，這種評價結果也缺乏可比性，不能對不同水體或同一水體不同時間的水環(huán)境質量進行對比。

1.2 污染指數(shù)評級法

污染指數(shù)法是將評價指標數(shù)據(jù)與質量標準相比來得到指標分數(shù)，再將得到的分數(shù)綜合來評價水環(huán)境質量，根據(jù)綜合方法的不同，其主要有疊加指數(shù)法、最大值指數(shù)法、加權平均指數(shù)法、內梅羅指數(shù)法等形式[3]。

1.3 模糊評價法

模糊評價法能比較好地反映出水環(huán)境中的復雜性和不確定性[4]。常用的模糊評價法有模糊綜合評級法、模糊聚類分析法等，以模糊綜合評價法最為常見。模糊評級法中需對個評價因子的權重進行分配，通常受主觀因素的影響，評價結果可能缺乏客觀性。

1.4 灰色評價法

水環(huán)境系統(tǒng)內部復雜，選取的污染因子往往不全面，對污染因子的監(jiān)測數(shù)據(jù)也只能體現(xiàn)某一時間和某一空間，因此水環(huán)境系統(tǒng)可以看成是已知信息不具體和不清楚的灰色系統(tǒng)[5]。以灰色評價法來評價水環(huán)境質量可以打破精確的束縛，反映水環(huán)境系統(tǒng)的不確定性，但同時也存在計算復雜等問題。采用的灰色評價法包括灰色關聯(lián)法、灰色聚類法等。

1.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡評級法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡評級法模擬人腦思維，具有自學習能力，可處理具有模糊和不確定性因素的問題[6]。人工神經(jīng)網(wǎng)絡法應用于水環(huán)境質量評價，具有精確度高、可比性強的優(yōu)點，但同時也存在計算速度慢、穩(wěn)定性差的缺點。

2 水環(huán)境質量評級及其數(shù)量分析

本研究以某工業(yè)園區(qū)內河流為評價對象，并用單因子評級方法來進行水環(huán)境質量評價，以此介紹水環(huán)境質量評價的步驟和探究水環(huán)境質量評價方法的特點。

2.1 水環(huán)境質量監(jiān)測

2.1.1 采樣點布設

該河流主要接納園區(qū)經(jīng)處理后的工業(yè)廢水和生活廢水。本次評價范圍為污水排口上游1000 m至排口下游3000 m共4000 m的河流范圍，共設6個監(jiān)測斷面進行布點取樣，斷面位置分別位于排口上游1000 m、500 m處，排口下游500 m、1000 m、2000 m、3000 m處，監(jiān)測點位分別標號為1～6。

2.1.2 評價因子及監(jiān)測

根據(jù)《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）結合該園區(qū)排放的污染物特點，本次研究選取8個水質參數(shù)為評價因子。連續(xù)一個月每日采樣監(jiān)測一次，以一個月監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均值作為分析數(shù)據(jù)，結果如表1所示。

2.2 水環(huán)境質量單因子評價法

本研究對象執(zhí)行《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）Ⅴ類標準，根據(jù)監(jiān)測結果和對應的指標標準，按照前文所述單因子評級方法，評價結果如表2所示。由評價結果可知，該河流6個監(jiān)測斷面生化需氧量、化學需氧量、高錳酸鉀指數(shù)、氨氮、總磷均超過《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）Ⅴ類標準，水環(huán)境質量較差，不滿足水質標準要求。

表1 各監(jiān)測點位監(jiān)測結果

表2 各監(jiān)測點各評價指標超標準倍數(shù)

3 結語

單因子評價法能對每個評價指標的污染程度作出判斷，能與現(xiàn)行水環(huán)境質量標準進行直觀比較，對水環(huán)境污染的主要污染物作出明確評價，但不能綜合比較兩個不同水環(huán)境的質量狀況。其他水環(huán)境評價方法亦各有其評價側重點，在實際評價過程中應根據(jù)評價對象和評價目的，合理選擇一種或多種評價方法綜合進行評價，以盡可能全面準確地對水環(huán)境質量作出評價。

參考文獻

1 李名升，張建輝，梁 念，等.常用水環(huán)境質量評價方法分析與比較[J].地理科學進展，2012，31（5）：617-624.

2 李 茜，張建輝，林蘭鈺，等.水環(huán)境質量評價方法綜述[J].現(xiàn)代農業(yè)科技，2011，（19）：285-287.

3 林坤明，趙 劍.水環(huán)境質量評價指數(shù)法在黃岡河水質評價中的應用[J].水利科技與經(jīng)濟，2008，14（3）：203-204.

4 王 博，楊志強，李慧穎，等.基于模糊數(shù)學和GIS的松花江流域水環(huán)境質量評價研究[J].環(huán)境科學研究，2008，21（6）：124-129.

5 馮玉國.水環(huán)境質量評價的灰色局勢決策法[J].環(huán)境科學學報，1994，14（4）：426-430.

6 楊國棟，王肖娟，尹向輝.人工神經(jīng)網(wǎng)絡在水環(huán)境質量評價和預測中的應用[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2004，18（6）：10-14.