基于四種河流水質評價方法的蒼山十八溪入湖口水質研究

黃明雨

(大理州洱海湖泊研究院，云南 大理 671000)

1 引言

洱海流域境內有彌苴河、永安江、羅時江、波羅江及蒼山十八溪等大小河溪117條，蒼山十八溪沿蒼山橫切奔瀉，流入洱海。十八溪上游山高坡陡，基巖裸露，呈羽狀支溝，具有山高谷深、溝谷狹窄、落差集中、支溝短小的地形特點，對崩塌、滑坡、重力侵蝕及山洪匯集極為有利。十八溪全長90多km，平均年徑流量為2.331億m3/年，占洱海陸地入湖水資源量的24.6%，是洱海的主要補水渠道之一[1]。

洱海入湖河流攜帶的徑流污染負荷是洱海外源性污染重要來源，入湖河流污染也是突出的洱海流域水環境問題。由于河流水質評價具有特殊性，時至今日河流水質評價系統依然沒有一個科學且全面的水質評價模型，因此河流水質評價方法存在不足是對洱海流域河流水環境進行科學管理的限制性因素之一[2]。于2015年1月份至2017年12月份期間，逐月對洱海西岸主要入湖河流蒼山十八溪進行水質監測，運用4種較為常用的河流水質評價方法，選取了6個關鍵理化指標分別進行計算和評價，并對結果比較分析。

2 四種河流水質評價方法概述

在地表水環境監測中評價河流水質的方法眾多，較為常用的評價方法有如下4種，分別是單因子評價方法、綜合污染指數評價方法、綜合水質標識指數評價方法以及水質指數評價方法。

根據《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)規定:“地表水環境質量評價應根據應實現的水域功能類別，選取相應類別標準，進行單因子評價，評價結果應說明水質達標情況，超標的應說明超標項目和超標倍數”。運用單因子評價法評價河流水質分3步進行：首先，要確定目標水體評價標準以及參評水質指標；其次，逐一將參評指標濃度與評價標準相比較，根據指標濃度所在類別范圍來判定單項水質類別；最后，以參評指標中最差的水質類別作為目標水體的水質綜合評價結果，并評價目標水體是否達到功能區目標類別。

綜合指數評價法是對各參評理化指標的相對污染指數進行統計，得出代表目標水體污染程度的數值，該方法用于確定目標水體的主要污染物以及相應的污染程度，并對水污染狀況進行綜合判斷。綜合污染指數評價方法的應用的前提，是基于各參評指標對水質污染的貢獻基本相同的假設，計算各評價指標標準指數的算術平均值作為評價結果[3]。但其結果與單因子評價方法一樣，計算所得為相對值，因水體目標功能區類別不同，導致評價標準不同，計算的水質指數值也不相同。

2005年，同濟大學徐祖信[4]提出綜合水質標識指數法，作為河流水質評價方法之一。該評價方法是以單因子水質標識指數評價法[5]為基礎，以一組單因子水質標識指數綜合評價河流水質。綜合水質標識指數由4位數字組成：WQI=X1.X2X3X4，式中X1為河流綜合水質級別；X2為綜合水質在X1類水質區間內的位置；X3為參評水質指標中劣于功能區水質目標的單項指標個數；X4為綜合水質類別與功能區水質目標類別的作差比較，若差值n≤0，即綜合水質類別好于或達到功能區目標類別，則X4=0；若差值n≥1，說明綜合水質劣于功能區目標n個類別。

水質指數評價方法是在單因子評價、綜合污染指數評價和綜合水質標識指數評價三種評價方法的基礎上，根據河流污染的特點，進行了優化處理。優化后的水質指數組成為:WQI=X1.X2(X3)，式中：X1為水質類別；X2為水質在該類別區間中的位置；X3為首要污染因子。

3 十八溪入湖口水質比較分析

3.1 參評指標及評價標準

以2015～2017年洱海入湖河流蒼山十八溪入湖口水質監測數據為基礎，依據《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)規定的水溫、酸堿度、溶解氧、高錳酸鹽指數、化學需氧量等24項基本監測項目作為指標篩選對象，根據洱海流域土地利用現狀以及十八溪對應的河長制目標考核要求，綜合各理化指標的污染分擔率以及洱海流域的污染特征，選取了總磷(TP)、總氮(TN)、氨氮(NH3-N)、酸堿度(pH)、化學需氧量(CODcr)、溶解氧(DO)共6個指標作為主要水質評價因子進行分析。

3.2 評價結果比較分析

單因子評價法和綜合污染指數評價方法均選擇《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)Ⅱ類(河流)作為評價標準，單因子評價法和綜合污染指數法評價結果如表1，綜合水質標識指數評價法和水質指數法評價結果如表2。

表2 蒼山十八溪綜合水質標識指數評價和水質指數評價結果

從表1的評價對比可以看出，單因子評價方法是完全按國家規定的地表水分類標準進行評價，結果僅表示出目標水體的水質類別，靈泉溪和霞移溪2條溪流連續3年達到功能區目標Ⅱ類。綜合污染指數是相對功能區目標水質類別標準值計算的結果，全面反映了河流水體的污染狀態，可以比較各河流的污染程度，但是無法從評價結果看出水質類別，莫殘溪、清碧溪、黑龍溪、白鶴溪、中和溪5條溪流連續3年綜合污染指數>2.0，即相當一部分項目檢出值超過標準數倍或幾十倍，水質級別為重污染。

從表2的評價對比可以看出，綜合水質標識指數對河流水體可以同時進行定性和定量表征，對同類水體及劣V類的河流也可以進行水質評價和比較，其第一位表示的水質類別與單因子判定的國標水質類別差別較大，例如莫殘溪、清碧溪、黑龍溪、白鶴溪、中和溪、桃溪6條溪流連續3年單因子水質類別為劣Ⅴ類與綜合水質指數計算值第一位不符。運用水質指數評價方法得到的結果直接明了，數值表征了河流的水質類別以及首要污染因子，其第一位水質類別與單因子判定的國標水質類別一致，并且能比較同類水質的污染程度，例如2016年隱仙溪和白石溪均為Ⅲ類水質，隱仙溪的水質指數為3.9接近Ⅳ類水質；白石溪水質指數為3.3接近Ⅱ類，水質相對較好。從首要污染因子結果看出，有14～16條河流首要污染因子均為總氮，反映了總氮是影響十八溪水質類別的主要水質因子。

整體來看，2015年至2017年洱海西岸主要入湖河流蒼山十八溪入湖口水質穩中向好，Ⅱ類水體河流在增多，劣Ⅴ類水體河流在減少，洱海入湖河道治理初見成效。

4 結論

河流水質的評價方法眾多，作為一種科學的河流水質評價方法，應該具備以下兩點：一是水體的水質類別判定必須與國家地表水分類標準一致；二是在準確判定水質類別的基礎上，能夠對水質類別相同的水體給予區分[6]。單因子評價法以最差的水質指標所屬類別作為最終水質類別，其評價結果表現為過保護；綜合污染指數法能夠直接判斷綜合水質是否達到水環境功能區目標，但是無法直觀判斷水質類別；水質標識指數法優勢在于能夠對劣Ⅴ類水質進行連續性刻畫，進而得到科學合理的定性與定量評價[7]。

水質指數評價方法綜合考慮了各種方法的特點和實用性，評價方法兼顧定性判別和定量分析，數值表征了河流的水質類別以及首要污染因子，其判定的水質類別與單因子判定的國標水質類別一致[8]，并且能比較同類水質的污染程度。因此，建議在洱海流域入湖河流水質評價中推廣應用。