綜合水質標識指數法在長江水質評價中的研究

袁婷婷

（河南水利投資集團有限公司，河南 鄭州 450000）

水質評價是解決水體污染和保護水環境的基礎，美國最先開展水質評價工作研究，直到20 世紀60 年代，隨著世界各國對水環境問題的重視，各種不同的水質評價方法相繼涌現[1，2]。目前，常見的水質評價方法有聚類分析法[3]、主成分分析法[4]、污染指數評價法[5]、模糊評價法[6]、基于灰色系統理論的水質評價[7]以及人工神經網絡評價法等[8]。對比分析這些典型評價方法，這些典型評價方法對I～V 類水體的評價結果具有一定的科學合理性，但當水體綜合水質類別達到劣V 類水時，這些方法的評價結果就會出現偏保守的效果。水質標識指數法能夠解決這些方法對于劣V 類水體水質的連續性描述問題，對劣V 類水的評價更加科學合理，并對I～V 類水、劣V 類水不黑臭和劣V 類水黑臭定性與定量評價更加全面科學合理[9]。指數評價法，特別是綜合指數法因其原理簡單、易于操作，使其在水質調查和評價中得到了廣泛應用，其中綜合水質標識指數法在水質評價中也逐漸顯示出一定的優勢[10]，因此，本文應用綜合水質標識指數法基于長江沿線17 個觀測站（2003 年6 月至2005 年9 月）每月主要水質指標的監測數據對長江干流及其支流水體水質進行評價研究。

1 數據樣本

本文研究長江水質的資料主要參考《長江年鑒》中公布的相關資料整理，長江流域主要城市水質檢測報告時間為2003年6 月-2005 年5 月共28 個月。通過初步數據分析，可知影響長江水質污染的主要污染指標為水體氨氮濃度（NH3-N），溶解氧（DO）和高錳酸鹽指數（CODmn）。因此本次采用這3 項指標進行分析研究，初步處理數據見表1。

表1 長江各觀測站主要水質污染指標監測數據年均值(mg/L)

研究中利用的資料有：2003 年6 月至2005 年9 月長江沿線干流和支流的17 個觀測站(地區)每月主要水質指標的監測數據。

2 水質評價

2.1 單因子水質標識指數

單因子水質標識指數[11，12]，該指數Pi由小數表示主要由1位整數及小數點后有效數字組成，單因子水質標識指數Pi由結構式如下：

式中：Pi表示評價指標中第i 項指標的水質單因子標識指數；Xi表示第i 項評價指標所屬水質類別；X2表示監測數據在X1類別水質變化區間上所占的位置；X2越大，表示在同一類別的水質中污染越嚴重。

2.2 綜合水質標識指數

綜合水質標識指數法[13，14]，如今已被國內學者和工程師們廣泛的應用于地表水水環境評價研究，其基本原理是在單因子水質標識指數的基礎上進化延伸，即對單個采樣點所測試的各項指標進行綜合評價，可以避免單因子對評價造成影響，并且能對劣V 類水體進行比較和詳細評價。該指標為小數形式，主要由1 位整數及小數點后3 位或4 位有效數字構成（小數點不可忽視）。綜合水質標識指數Iwq結構式如下：

式中，X1代表河流的綜合水質級別；X2表示綜合水質在X1類別水體水質區間上所占的位置，按四舍五入原則運用公式計算；X3表示參與評價的指標中劣勢于水功能區目標水質的指標個數；X4表示綜合水質類別是否劣于水環境功能區類別；n 表示參與評價的因子數量。

根據國家《地表水環境質量標準》分類，其中單因子水質標識指數指標水質類別分為Ⅰ類、Ⅱ類、III 類、Ⅳ類、V 類、劣V 類共六個級別；綜合水質標識指數指標水質類別分為Ⅰ類、Ⅱ類、III 類、Ⅳ類、V 類、劣V 類且不黑臭、劣V 類黑臭共七個級別。

3 評價結果

運用綜合水質標識指數法對長江流域17 個主要城市監測點的年均水質進行評價, 評價標準參照《上海市內陸河流及水系水質常規評價技術規范（試行）》，評價結果見表2。

表2 綜合水質標識法水質評價結果

計算結果表明，本文研究的長江段水體水質基本達到III 類水體的功能要求，從時間上來看，長江水質從2003 年到2005 年有所提升；從空間上來看長江干流水質好于支流水質，部分支流存在污染情況，其中監測站15（江西南昌滁槎贛江（鄱陽湖入口））的水體水質被污染最為嚴重，次之為監測站8（四川樂山岷江大橋岷江（與大渡河匯合前））的水體水質被污染較為嚴重；所選取的監測站中水體水質最好的為監測站11（湖北丹江口胡家嶺丹江口水庫（庫體））。本研究的計算結果與劉學飛、劉榮珍、陳潤羊、周俊等學者研究結論相符，說明綜合水質標識指數法能夠較好的評價河流水體水質。

4 結論

應用綜合水質標識指數法評價了長江干流及支流主要監測站過去時段的水質情況，長江水質基本滿足III 類水體的功能要求。在時間上，長江水質從2003 年到2005 年有所好轉；空間上，長江干流水質好于其支流水質，部分支流存在污染情況，分析結果與實際相符，說明綜合水質標識指數法在長江流域水質評價工作中具有較好的應用，可作為長江水質評價的方法之一。