基于單因子評價法和城市水質指數法的青島市主要地表水水質評價與排名

趙 璐，金 紅，薛 蓮

（山東省青島生態環境監測中心，山東 青島 266003）

為進一步貫徹落實《水污染防治行動計劃》[1]要求，2017年，原環境保護部下發《城市地表水環境質量排名技術規定（試行）》，為城市地表水環境質量的排名和信息發布工作提供了方法和規范。2019年，為進一步開展地級及以上城市國家地表水考核斷面的水環境質量信息公開工作，生態環境部開始對全國地表水2 050 個考核斷面進行排名和信息公開，倒逼地方政府全力推進水污染防治工作，切實改善城市水環境質量。

近年來，各地逐步開展區域內水質指數的排名和核算。有研究對各地主要地表水的水質指數評價進行了分析[2-3]。目前，如何結合水質指數排名，明確水污染治理方向，已成為水環境管理的重要環節。為更加科學、更有針對性地評價區域地表水水質，本文采用單因子評價法和城市水質指數法對2016-2020年青島市主要地表水環境水質及其變化趨勢進行科學評價與分析，這對于水環境質量的持續改善以及“十四五”時期水污染防治工作的開展有著重要意義。

1 研究方法

1.1 研究區域及斷面

選取青島市主要地表水環境監測斷面9 個，其分為8 個河流斷面（海泊河、吉利河、李村河、墨水河、風河、大沽河、北膠萊河和白沙河）和1 個湖庫斷面（嶗山水庫）。

1.2 監測項目及頻次

監測項目為《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）[4]表1 中除水溫、總氮、糞大腸菌群外的21項指標，監測頻次為每月1 次。

1.3 數據來源及處理

選取青島市主要地表水環境監測斷面2016-2020年監測數據進行統計，數據來源于當地生態環境監測部門。運用Excel 2016 建立監測數據庫，采用SPSSAU 軟件進行數據統計分析。

1.4 評價方法

一是依據《地表水環境質量評價辦法（試行）》[5]，采用單因子評價法評價河流、湖庫斷面水質；二是依據《城市地表水環境質量排名技術規定（試行）》，采用城市水質指數法（CWQI）評價河流、湖庫斷面水質，低于檢出限的項目按照1/2 檢出限值計算各單項指標濃度的算術平均值。CWQI 越小，說明地表水環境質量越好。

2 結果與評價

2.1 單因子評價

根據單因子評價結果，2016-2020年，青島市9 個主要地表水環境監測斷面達到或優于Ⅲ類的比例保持在22.2%～44.4%，劣Ⅴ類比例保持在0.0%～28.6%，水質達標率介于71.4%～100%。總體來看，達到或優于Ⅲ類的比例保持穩定，劣Ⅴ類比例呈降低趨勢，各斷面水質達標率呈升高趨勢。

按Ⅲ類水質評價，從主要污染指標超標率變化來看，污染指標逐年減少，從化學需氧量等9 項減少到4 項（化學需氧量、高錳酸鹽指數、氟化物、總磷），2017年起污染指標消除揮發酚和汞，2019年起消除氨氮和石油類，2020年消除五日生化需氧量；化學需氧量、高錳酸鹽指數兩項指標超標率顯著升高，2020年，兩項指標污染占比達80.0%，其他指標降低或基本保持穩定。

2.2 城市水質指數評價

2016-2020年，青島市9 個主要地表水環境監測斷面的水質指數年均值介于6.18～13.60（見表1），采用秩相關系數法評價，得出其呈顯著降低趨勢。各斷面水質指數介于3.94～28.23，最低出現在2016年的嶗山水庫，最高出現在2016年的李村河。采用秩相關系數法評價時，海泊河、大沽河、北膠萊河年度數據不足，暫不參與，李村河呈降低趨勢，其他斷面保持穩定。

表1 主要地表水環境監測斷面的水質指數

用SPSSAU 軟件將2016-2020年9 個斷面水質指數數據做分類匯總，如表2所示。數據顯示，水質指數年平均值逐年降低，由2016年的13.60 降低至2020年的6.18，表明水質指數總體呈降低趨勢，同時，標準差與極差也呈逐年降低趨勢，表明斷面水質指數范圍漸趨集中，斷面間水質差異逐漸縮小。

表2 主要地表水斷面水質指數分類匯總結果

用Excel 軟件將2016-2020年各斷面水質指數數據分組統計，繪制分組占比示意圖，如圖1所示。水質指數在20 以上或介于15～20 的斷面比例呈總體降低趨勢，20 以上的斷面僅在2016年出現，占比為28.6%，介于10～15 的斷面僅在2018年出現，占比為22.2%。2019年以后，水質指數均保持在10 以下，介于5～10 的斷面占比不小于66.7%，5 以下的斷面占比基本保持穩定。

圖1 2016-2020年各斷面水質指數分布年際變化

按各指標水質指數分擔率高低篩選出前三位指標（簡稱污染分擔指標），2016-2020年，各斷面主要污染分擔指標為化學需氧量等9 項，化學需氧量、高錳酸鹽指數占比顯著升高，其他指標降低或基本保持穩定，石油類、氨氮、揮發酚等指標2019年以來均未篩出。到2020年，主要污染分擔指標減少為6 項，占比前三位的為化學需氧量、高錳酸鹽指數和總磷，這三項指標篩出占比達77.8%，與單因子評價結果相近。

3 結論

單因子評價法、城市水質指數法的評價結果表明，2016-2020年，青島市主要河流水質整體改善，主要污染物濃度降低或保持穩定，水質指數在5～10的斷面比例逐步升高，2020年占66.7%，污染較重斷面逐步減少，斷面間水質差異逐漸縮小，到2020年，化學需氧量、高錳酸鹽指數污染占比保持在80%左右，為青島市主要河流水質的主要影響因子。

從分類評價結果來看，兩種方法仍存在細微區別，這與各指標數據與標準的離散程度、斷面間標準差和計算方法相關。但總體來看，這兩種方法均可以描述現階段水質狀況。單因子評價法強化水質標準硬杠桿對水質的衡量，在現階段優Ⅲ斷面比例較低的情況下對于超標因子的篩選具有指導性意義；而城市水質指數法強調絕對水質情況，充分利用每個監測指標對水質狀況的影響，全面反映斷面間水質差異，在優Ⅲ斷面比例不斷提高的大趨勢下，繼續為深化水污染防治和水生態治理提供指導。