單因子水質標識指數法在巢湖流域水質評價中的應用

張輝 楊雄

摘 要：選取溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數（CODMn）、5d生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、總氮（TN）、總磷（TP）6項具有代表性的水質監測指標，應用單因子水質標識指數法對巢湖流域的10條河流12個斷面的水質分，豐、平、枯3個水期進行評價。結果表明：各斷面受TN、TP的影響最大，受DO的影響最小；各指標在豐水期最大、枯水期最小；斷面1#、2#、3#、6#、11#和12#屬于劣Ⅴ類水質，斷面4#、5#、7#、8#、9#和10#屬于Ⅴ類水質。

關鍵詞：巢湖流域；斷面；單因子水質標識指數

中圖分類號 X824 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）10-0116-05

Application of Single Factor Water Quality Identification Index Method for Water Quality Assessment of Chaohu Lake Basin

Zhang Hui1 et al.

（1Environmental Monitoring Station，Chaohu Bureau，Chaohu 238000，China）

Abstract：In this paper，DO，CODMn，BOD5，NH3-N，TN and TP were selected as representative for the water quality monitoring indicators，single-factor water quality identification index method was used to evaluate the water quality of the 12 cross sections of 10 rivers in the Chaohu lake basin in three water periods.Results showed that：TN and TP have the greatest impact on each section，and DO is the least affected.The indicators are the largest in the wet season and the lowest in the dry season.Sections 1#，2#，3#，6#，11#，and 12# are inferior grade V water quality，sections 4#，5#，7#，8#，9# and 10# belong to category V water quality.

Key words：Chaohu lake Basin；Section；Single factor water quality identification index

巢湖位于長江水系的下游，湖水主要靠地表徑流補給，流域面積為12938km2，其中巢湖閘以上9130km2，閘以下3808km2，集水范圍包括合肥、巢湖、肥東、肥西、廬江、舒城、無為等兩市五縣，灌溉面積達26.67萬hm2。沿湖共有河流35條，入湖河流呈向心狀分布，河流源近流短，區內地勢起伏不平。巢湖水系分布很不對稱，杭埠河、白石天河、派河、南淝河、烔煬河、柘皋河等主要河流全來自西部及北部的山地，其中以杭埠河、白石天河、南淝河為巢湖水系的主流，約占整個巢湖流域面積的70%；南部的河流更短，水量也小，有石山河、谷盛河、兆河、十字河、高林河等。巢湖水系之水從南、西、北三面匯入湖內，然后在巢湖市城關出湖，經裕溪河東南流至裕溪口注入長江。

近年來，隨著城市化進程的加快，越來越多的污染物被排放進河流湖泊中去，使水質惡化并引發日益嚴峻的環境污染問題[1-2]。巢湖作為我國五大淡水湖泊中污染最為嚴重的湖泊之一[3]，其水質惡化逐漸引起人們的關注。本研究根據2017年巢湖流域河流環境質量監測數據，選擇溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數（CODMn）、5d生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、總氮（TN）和總磷（TP）6項指標，應用單因子水質標識指數法[4]評價巢湖流域河流的水質狀況，分析出流域內水質的達標情況，并依據《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）判別所選擇的每項監測指標的水質類別以及超出水環境功能區劃類別的程度，指出影響河流水質的主要因子，為針對性地改善流域內水質提供一定的理論依據。

1 評價方法與標準

1.1 單因子水質標識指數法

1.1.1 單因子水質標識指數Pi Pi由1位整數、小數點后2位或3位有效數字組成，公式為：

Pi=x1.x2x3

式中，x1表示第i項水質指標的水質類別；x2表示監測數據在第x1類水質變化區間中所處位置，根據公式按四舍五入的原則計算確定；x3代表水質類別與功能區劃設定類別的比較結果（表示評價指標的污染程度，x3為1位或2位有效數字）。

1.1.2 x1.x2的計算方法 當水質介于Ⅰ類水和Ⅴ類水之間時，對于一般指標（除DO、pH值、水溫等外）

x1.x2=k+（Ci-C標下）/（C標上-C標下）

對于DO，則x1.x2按下式計算：

x1.x2=k+1-（Ci-C標下）/（C標上-C標下）

式中，Ci：第i項指標的實測濃度；C標上：第i項指標在k類水質標準區間的上限值；C標下：第i項指標在k 類水質標準區間的下限值；k=1、2、3、4、5，根據監測數據與國家標準比較確定。

當水質劣于或等于Ⅴ類水時，對于一般指標（除DO、p值、水溫等外）

x1.x2=6+（Ci-CⅤ類標上）/CⅤ類標上

對于DO，則有x1.x2=6+（CⅤ類標上-Ci）/CⅤ類標下

1.1.3 x3的確定 計算公式為：

x3=x1-f

式中，f：水環境功能區類別，當x3>9時，f取最大值9。

1.1.4 評價標準依據 依據《地表水環境質量標準》（GB3838—2002）等級劃分標準，并按照巢湖地表水源地Ⅲ類標準進行評價。

2 評價斷面和評價指標

根據多年來巢湖流域水質調查[5]，本文選取溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數（CODMn）、5d生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、總氮（TN）、總磷（TP）等6項具有代表性的水質監測指標，對該流域的10條河流12個斷面的水質分豐、平、枯3個水期進行評價分析。選取2017年全年巢湖出入湖河流監測數據，將數據作均值計算并統計，見表1。

3 評價結果

3.1 單因子水質標識指數結果討論 根據單因子水質標識指數法計算得出巢湖流域12個斷面6項監測指標的Pi值，結果見表2。從表2可以看出，以溶解氧DO為例，斷面1#（施口）的豐水期和平水期、斷面2#的平水期和斷面3#（肥西化肥廠下）的豐水期的x3值為1，說明溶解氧超過水環境功能劃分的1個類別，其余斷面在豐、平、枯3個水期的x3值均為0，表明溶解氧均達到了水環境功能劃分的要求；斷面1#3個水期高錳酸鹽指數（CODMn）都劣于水環境功能劃分1個類別；斷面1#豐水期的5d生化需氧量（BOD5）超過了水功能區劃2個類別，斷面1#的平、枯水期與斷面2#、3#的3個水期的BOD5 劣于水功能區1個類別，其余斷面的BOD5均達到水環境功能區劃的要求；斷面1#、2#、3#的氨氮超過水功能區劃分至少3個類別；而從TN、TP兩列數據中看出，全部斷面的Pi值中x1是4～10，x3均不為0，反映出全部斷面在豐、平、枯水期的TN、TP指標都要劣于水環境功能區類別。通過Pi值的對比不難發現，x1表示第i項水質指標的水質類別，Pi值越大，也就說明該水質指標超過了水功能劃分的類別程度越大，該指標將有超標的風險，x3更為直觀地顯示出超出水功能劃分幾個類別。總體上，各斷面受TN、TP的影響最大，氨氮、BOD5、CODMn次之，受DO的影響最小；各指標在豐水期最大、枯水期最小。

3.2 斷面指標劣于功能區水質類別情況統計 圖1反映的是巢湖流域12個斷面關于溶解氧、高錳酸鹽指數、生化需氧量、氨氮、總氮和總磷這6項指標達標情況的統計。從圖1可以看出，12個斷面水質中溶解氧全部達到水環境功能區劃類別，而CODMn、BOD5、NH3-N達標率分別為66.67%、75%、66.67%；各斷面的TN和TP兩項指標均沒有達標，其中TN劣于水功能區劃類別達到1、2、3、5、6個類別分別占了25%、25%、25%、8.33%和16.67%，TP劣于水功能區劃類別達到1、2、3、4個類別分別占有16.67%、58.33%、8.33%、16.67%。由此可見，巢湖流域水質受到溶解氧DO的影響最小，受到TN和TP的影響最大，各斷面均不同程度地劣于該流域水環境功能區劃類別數個類別，如不引起足夠的重視，采取相應的治理措施，將會面臨更為嚴重的水體富營養化問題。

3.3 各斷面單因子評價結果討論 2017年全年不同斷面的單因子評價結果如表3所示。由表3可知，斷面1#、2#、3#、6#、11#和12#屬于劣Ⅴ類水質，斷面4#、5#、7#、8#、9#和10#屬于Ⅴ類水質。盡管單因子水質標識指數評價方法是以所有指標中污染程度最高的一項作為評價結果，有評價標準過于嚴格，并且只能表示出巢湖流域水質類別這些不足，但是該方法能夠反映水質是否超標以及超過水環境功能區劃幾個類別，即使水質達標，也能夠分析達標水質距離其超標的程度，能反映出水環境的真實狀況[6]。

4 結論

應用單因子水質標識指數法對巢湖流域代表性斷面進行了2017年度的水質評價，評價結果表明：2017年巢湖流域各斷面水質受溶解氧影響最小，受TN和TP影響最大，各指標在豐水期最大，枯水期最小，各斷面均不同程度地劣于該流域水環境功能區劃類別數個類別，有面臨水體富營養化的風險，因此必須引起足夠的重視并采取相應的治理措施，改善水質。

參考文獻

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（責編：張宏民）