保定府河水質(zhì)評(píng)價(jià)研究

陳杰

摘要：與2018年的四個(gè)季節(jié)對(duì)保定市府河6個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位進(jìn)行樣品采集，選取9個(gè)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行測定分析，并通過單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法、綜合污染指數(shù)發(fā)和內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對(duì)府河水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，府河水質(zhì)屬劣五類，主要污染因子為TN、COD和NH3-H，且7月份水質(zhì)最差。三種評(píng)價(jià)結(jié)果相似，但也具有差異，因此綜合運(yùn)用多種方法來評(píng)價(jià)河流水質(zhì)更為合理。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)評(píng)價(jià);府河;單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法;綜合污染指數(shù);內(nèi)梅羅指數(shù)法

中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.15.089

水質(zhì)對(duì)環(huán)境安全和人類健康是至關(guān)重要的。由于自然變化和人為輸入的影響，中國的水污染非常嚴(yán)重。府河作為流入白洋淀河流中水流量最大的一條河流，常年接納保定市地區(qū)的各種市政污水和工業(yè)廢水，從而威脅到白洋淀地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，因此，對(duì)府河水環(huán)境進(jìn)行有效保護(hù)是十分必要。而水質(zhì)的定量評(píng)價(jià)是保護(hù)水資源的先決條件，是水資源管理的基礎(chǔ)。目前，水質(zhì)評(píng)價(jià)方法有很多種，每個(gè)方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)。綜合污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅指數(shù)法都是在單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法的基礎(chǔ)上，建立的一套綜合評(píng)價(jià)方法，由于公式計(jì)算簡單、結(jié)果能直觀反映水體的污染水平，是目前應(yīng)用較為廣泛的兩種評(píng)價(jià)方法。

目前，很少有對(duì)入淀河流府河進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)的研究。本研究在府河共設(shè)六個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行樣品采集，對(duì)四個(gè)季節(jié)的常規(guī)理化指標(biāo)總氮（TN），氨氮（NH3-N），總磷（TP），化學(xué)需氧量（COD）和重金屬鉻（Cr），砷（As），鎘（Cd），鉛（Pb），鋅（Zn）9個(gè)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行檢測分析，采用單因子污染指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對(duì)府河水質(zhì)進(jìn)行全面合理地評(píng)價(jià)，旨在評(píng)價(jià)府河水體的綜合污染狀況，找出關(guān)鍵污染指標(biāo)，為后續(xù)的府河水環(huán)境治理提供依據(jù)。

1材料和方法

1.1研究區(qū)域

研究區(qū)域位于河北省的白洋淀流域。白洋淀流域?qū)儆诖笄搴铀怠４蟛糠稚嫌瘟饔蛭挥诒６ㄊ袃?nèi)，總面積為31500 km2，最終流入到白洋淀中。白洋淀湖表面積為366 km2，主體部分位于雄安新區(qū)境內(nèi)，是雄安新區(qū)的核心水系。雄安新區(qū)是2017年設(shè)立的國家級(jí)新區(qū)，以生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展作為核心理念，對(duì)白洋淀水環(huán)境非常重視。府河是唯一一條常年有水的入淀河流，接納大量的城市廢水。

1.2采樣點(diǎn)分布和樣品采集

沿府河的上游至下游共設(shè)置了6個(gè)采樣點(diǎn)。包括位于府河上游的兩個(gè)支流黃花溝（S1）和焦莊（S2），都處于保定市內(nèi);位于河流中游的望亭（S3）和劉口村（S4）;位于河流下游的安州（S5）和白洋淀（S6）大橋。

水樣收集在2018年4月、7月、10月和12月，在水面下50 cm處收集水樣，并儲(chǔ)存在棕色玻璃瓶中，然后盡快運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，在4℃暗處保存。所有測試在樣品采集后的48小時(shí)之內(nèi)進(jìn)行。

1.3水樣的理化指標(biāo)測定

樣品中總氮（TN），氨氮（NH3-N），總磷（TP），化學(xué)需氧量（COD）使用紫外可見智能型多參數(shù)水質(zhì)測定儀（LH-3BA，連華科技，中國）進(jìn)行測定。此儀器經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)室測試驗(yàn)證，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。樣品的重金屬含量（Cr，As，Cd，Pb，Cu，Zn）經(jīng)HCL/HNO3的消解后，用ICP-MS（X Series II， Thermofisher， USA）測定。

1.4評(píng)價(jià)方法

1.4.1評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)選取

9種評(píng)價(jià)因子的標(biāo)準(zhǔn)限值均參照國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838-2002）。根據(jù)河北省水功能區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)文件的規(guī)定，黃花溝、焦莊、望亭、劉口村、安州屬于工業(yè)區(qū)，所選水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值為Ⅳ類;白洋淀大橋?qū)儆谶^渡區(qū)，所選水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值為Ⅲ類。

1.4.2單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法

單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法是利用各評(píng)價(jià)因子的實(shí)際檢測數(shù)據(jù)和各類別標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行比對(duì)，選擇最差的一項(xiàng)水質(zhì)類別作為評(píng)價(jià)結(jié)果。

1.4.3綜合污染指數(shù)法

Pi=Ci/Si（1）

P=1/n∑ni=1Pi（2）

綜合污染指數(shù)通過（1）、（2）兩式計(jì)算。式中，P為監(jiān)測點(diǎn)位的綜合污染指數(shù);Pi為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的單項(xiàng)污染指數(shù);Ci為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的實(shí)際測定值;Si為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的標(biāo)準(zhǔn)限值; n為評(píng)價(jià)因子的項(xiàng)目數(shù)。綜合污染指數(shù)的污染程度級(jí)別為：P≤0.25，清潔;0251，重污染。

1.4.4內(nèi)梅羅污染指數(shù)法

F=P2i+Pimax2（3）

內(nèi)梅羅污染指數(shù)法通過（3）式計(jì)算。試中，F(xiàn)為監(jiān)測點(diǎn)位的內(nèi)梅羅污染指數(shù);P2i為各評(píng)價(jià)因子單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值;Pimax為各評(píng)價(jià)因子單項(xiàng)污染指數(shù)的最大值。單項(xiàng)污染指數(shù)的計(jì)算與式（1）相同。內(nèi)梅羅污染指數(shù)的污染程度級(jí)別為：F<0.8，優(yōu)良;0.8≤F≤2.5良好;2.572，極差。

2結(jié)果與討論

2.1單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法

根據(jù)單因子評(píng)價(jià)法所得結(jié)果，不同季節(jié)的監(jiān)測點(diǎn)位均屬劣Ⅴ類水質(zhì)，未達(dá)到Ⅲ和Ⅳ類功能區(qū)劃的要求。因?yàn)門N污染最為嚴(yán)重，均超過Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)限值，超標(biāo)倍數(shù)為1.76～2.35倍。若TN不參與評(píng)價(jià)，則COD和NH3-N為影響水質(zhì)定類的主要污染因子，所有監(jiān)測點(diǎn)位均屬Ⅲ類及以上水質(zhì)，各點(diǎn)位的水質(zhì)類別占比為：劣Ⅴ類占54.17%，Ⅴ類占12.5%，Ⅳ類占25%，Ⅲ類占8.33%。府河的金屬污染水平相對(duì)較低，除少數(shù)點(diǎn)位的Pb含量屬Ⅲ類水質(zhì)，其他點(diǎn)位的金屬含量均達(dá)到Ⅰ類或Ⅱ類水質(zhì)要求。因此，府河的主要污染因子為TN、COD和NH3-N。

對(duì)比4個(gè)月份的結(jié)果，TN參與評(píng)價(jià)時(shí)，雖然各點(diǎn)位均屬劣Ⅴ類，但是各月份的定類項(xiàng)目TN超標(biāo)倍數(shù)（和Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)比較）均有差異，4～12月份的超標(biāo)倍數(shù)分別為2.61～4.2，5.09～7.16，2.35～3.48，2.79～385。因此，7月份水質(zhì)最差，其次為4月份，10和12月份水質(zhì)相對(duì)較好。TN不參與評(píng)價(jià)時(shí)，除了10月份所有點(diǎn)位和12月的兩個(gè)點(diǎn)位能達(dá)到Ⅲ類或Ⅳ類水質(zhì)，其余點(diǎn)位均為Ⅴ類或劣Ⅴ類水質(zhì)。4和7月份水質(zhì)最差，10和12月份水質(zhì)相對(duì)較好。

2.2綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)法

圖1為6個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位不同月份及全年（根據(jù)各點(diǎn)位理化指標(biāo)的年均值計(jì)算得出）的綜合污染指數(shù)。根據(jù)圖1可知，從全年來看，6個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位的綜合污染指數(shù)范圍為0.96～1.02。

除S3（望亭）點(diǎn)位為中污染程度（0.96），污染最輕，其余點(diǎn)位均為重污染程度，其中，S6（白洋淀大橋）的污染最為嚴(yán)重（1.48）。對(duì)比不同月份來看，4、7、10、12月份所有點(diǎn)位的綜合污染指數(shù)范圍分別為0.85～1.57、1.53～2.41、0.59～0.81、0.73～1.19，其中，7月份各點(diǎn)位的綜合污染指數(shù)均達(dá)到最高，并都為重度污染程度，而10月份各點(diǎn)位的綜合污染指數(shù)均為最低，都為中污染程度。因此，府河水體的綜合水質(zhì)狀況在7月份最差，在10月份最好。

2.3內(nèi)梅羅污染指數(shù)法

圖2為6個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位不同月份及全年（根據(jù)各點(diǎn)位理化指標(biāo)的年均值計(jì)算得出）的內(nèi)梅羅污染指數(shù)。根據(jù)圖2可知，從全年來看，6個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位的內(nèi)梅羅污染指數(shù)范圍為3.51～ 4.89，除S1（黃花溝）和S6（白洋淀大橋）兩點(diǎn)位為較差級(jí)別，其余四點(diǎn)均為較好級(jí)別，其中，S2（焦莊）點(diǎn)位污染最輕（3.51），S6點(diǎn)位污染最嚴(yán)重（4.89）。對(duì)比不同月份來看，4、7、10、12月份所有點(diǎn)位的內(nèi)梅羅污染指數(shù)范圍分別為2.57～4.78、5.42～7.39、2.52～3.37、2.82～4.02，其中，7月份各點(diǎn)位的內(nèi)梅羅污染指數(shù)均達(dá)到最高，除S6點(diǎn)位為極差級(jí)別（7.39），其余5點(diǎn)位均為較差水平。對(duì)于其他三個(gè)月的點(diǎn)位，只有4月份的S6為較差級(jí)別（4.78），其余點(diǎn)位均為較好級(jí)別，10月份的綜合水質(zhì)整體上要好于4和12月份。

2.4三種方法對(duì)比

單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法比較簡單，能夠清楚的對(duì)各監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行水質(zhì)等級(jí)判定，且能夠判斷出水體的主要污染因子，但是不能反映水體的整體污染程度。綜合污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅污染指數(shù)法能夠反映水體的綜合水質(zhì)狀況和級(jí)別，且能夠根據(jù)其指數(shù)大小來確定各監(jiān)測點(diǎn)的優(yōu)劣次序。這三種方法所得結(jié)果相似，但又不完全一致，因此，對(duì)水體進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)應(yīng)該綜合多種方法，才能得到更科學(xué)合理的結(jié)果。

3結(jié)論

（1）通過單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法發(fā)現(xiàn)，府河的水質(zhì)并未達(dá)到Ⅲ或Ⅳ類功能區(qū)劃，均為劣Ⅴ類水質(zhì)，主要的污染因子為TN、COD和NH3-N，且7月份的水質(zhì)最差。

（2）府河6個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位的全年綜合污染指數(shù)范圍為0.96～1.02，水質(zhì)為中污染或重污染程度，望亭污染最輕，白洋淀大橋污染最嚴(yán)重。7月份水質(zhì)最差，10月份水質(zhì)最好。

（3）府河6個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位的全年內(nèi)梅羅污染指數(shù)范圍為3.51～ 4.89，水質(zhì)為較好或較差級(jí)別，焦莊污染最輕，白洋淀大橋污染最嚴(yán)重（4.89）。7月份水質(zhì)最差，10月份水質(zhì)整體上好于4和12月。

（4）三種評(píng)價(jià)方法結(jié)果并不完全一致，應(yīng)該根據(jù)水體具體情況來綜合利用多種方法對(duì)水質(zhì)開展評(píng)價(jià)工作。

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