改進的綜合水質標識指數法在海安市河流水質評價中的應用研究

韋雨婷　黃娟　鮑琨　顧曉昀

關鍵詞：水質評價；綜合水質標識指數；超標倍數賦權；海安市河流

中圖分類號：X824 文獻標志碼：B

前言

海安市位于江蘇省東部，是全國生豬產業大縣，因養殖面源污染問題，海安市水環境質量一直面臨巨大壓力。對海安市河流水質情況進行跟蹤分析，有利于為海安市水污染防治工作提供科學的技術支撐。

水質評價是水環境污染防治中重要的基礎性工作。常見的水質評價方法有單因子評價法、模糊綜合評價法、水污染指數法、灰色系統法、綜合水質標識指數法等。綜合水質標識指數法是以單因子水質標識法為基礎得出的一個綜合水質系數，既可以定性判定水質是否超標，又可以定量判斷超出目標幾個類別及污染程度，是一種易于掌握且適合推廣的方法。近年來，綜合水質標識指數法被廣泛運用于水質評價工作中，如李華棟等、周默等分別利用綜合水質標識指數法對黃河山東段、鞍山市太子河水系進行了水質評價，林濤等分別采用熵權系數法、超標倍數賦權法等對計算方法進行了改進。

文章采用易于實際操作的基于超標倍數賦權的綜合水質標識指數法，對2021年海安市境內7條主要河流水質狀況進行綜合評價分析，并評估其污染風險；同時基于2017-2021年水質監測結果，探究海安市河流水質隨時間演變特征，以期為綜合水質標識指數法在水質評價中的應用提供實例參考。

1研究區域概況

海安市地處淮河流域和長江流域下游，境內水網密布，水資源豐富，以通揚運河為界，通揚運河以南為長江水系，以北為淮河水系。長江水系主要河流中，通揚運河、焦港河、如海運河為引水骨干河道，南引長江水，拼茶運河、北凌河為排水骨干河道，向東流人黃海。淮河水系主要河流中，新通揚運河為江水北調引水骨干河道，通榆河、串場河為輸水骨干河道。研究選取海安市境內拼茶運河、新通揚運河、通榆河、串場河、如海運河、通揚運河和北凌河7條主要河流的7個例行監測斷面進行水質評價，各河流及水質監測斷面分布情況見圖1。

2研究數據及方法

2.1數據來源

研究區域2017年-2021年7條河流7個例行監測斷面逐月水質數據由當地生態環境主管部門提供。研究選取化學需氧量（COD）、氨氮（NH₃-N）、總磷（TP）3項反應流域水質狀況的水質指標進行水質評價，各河流水質目標均為Ⅲ類。

2.2評價方法

2.2.1綜合水質標識指數

綜合水質標識指數包含了參評斷面的綜合水質類別、定量污染程度以及斷面達標情況等多方面的信息，由整數位和小數點后3位或者4位小數位組成，其標準公式為式（1）：

I_wq=X₁·X₂X₃X₄式（1）

式（1）中：X₁代表綜合水質級別；X₂代表綜合水質在X₁類水質變化區間所處的位置，根據公式按照四舍五人的原則計算確定；X₃代表所有參評指標中劣于水質目標的指標個數；X₄代表綜合水質類別與水質目標類別的比較結果。X₁—X₄具體計算方法參考文獻。

綜合水質標識指數計算的關鍵為X₁·X₂的計算，基于單因子水質標識指數，計算公式為式（2）：

式（2）中：ω_m代表各參評指標的權重值；P_m代表各參評指標的單因子水質標識指數。P_m的具體計算方法參考文獻。

2.2.2超標倍數賦權

通過表達式可知，權重系數的不同會給水質評價工作帶來不同的結果。研究選取一種在實際工作中易于操作的超標倍數法進行賦權。超標倍數賦權法是一種主要因素突出型賦權方法，它突出了主要污染物的影響，強調了污染較為嚴重的水質指標在所有指標中的重要性，計算公式為式（3）：

3評價結果分析

3.1整體水質概況

根據海安市境內主要河流2021年逐月水質監測數據，采用基于超標倍數賦權的綜合水質標識指數法進行評價，結果如表3所示。由表3可知，海安市境內各主要河流2021年年均綜合水質標識指數在3.000～3.600之間，整體水質為Ⅱ類-Ⅲ類，年均水質均能夠滿足Ⅲ類水質標準要求，其中通揚運河水質最好，年均水質為Ⅱ類。但從各月水質評價結果來看，各河流逐月水質波動較大，尤其是7月份和8月份，海安市河流整體水質較差，均出現超標現象，7月份拼茶運河和北凌河為Ⅴ類水質，通榆河、串場河和如海運河均為Ⅳ水質，8月份拼茶運河、新通揚運河和串場河均為Ⅳ類水質。

3.2主要污染物分析

由表3可知，參評的7條主要河流在2021年全年檢測中，COD超標次數為5次，百分比為6.0%，超標的X3值均為1，表明COD均超過水體水質目標值1個類別；氨氮超標次數為5次，百分比為6.0%，其中超過水體水質目標值1個類別3次，主要發生在通榆河，超過水體水質目標值2個類別2次，氨氮達到了Ⅴ類水質，主要發生在拼茶運河和北凌河；總磷超標次數為12次，百分比為14.3%，其中超過水體水質目標值1個類別6次，主要發生在新通揚運河、如海運河和串場河，超過水體水質目標值2個類別6次，主要發生在拼茶運河、通榆河和北凌河，并且拼茶運河和北凌河超標的X2值均為0.9，表明總磷接近劣V類水質。由此可見，海安市境內主要河流逐月水質中COD、氨氮和總磷均存在不同程度的超標，其中總磷超標最嚴重，存在接近劣Ⅴ類水質的風險，氨氮次之。水體中氮磷的超標主要來源于農業退水、畜禽養殖污染等，尤其是汛期7、8月份氮磷超標污染問題突出，海安市作為畜禽養殖和種糧基地，農業面源污染治理需要進一步加強。

3.3綜合水質變化趨勢分析

根據2017年-2021年海安市生態環境主管部門的監測結果，采用基于超標倍數賦權的綜合水質標識指數法對海安市各主要河流綜合水質變化趨勢進行評價，結果如表4、圖2所示。根據分析結果，2017年海安市境內主要河流水質均未達到水質目標要求，海安市整體水質較差，通揚運河為劣V類水體，拼茶運河、如海運河、北凌河為V類水體，其余河流為Ⅳ類水體；2018年除如海運河達到水質目標要求外，其余河流水質依舊超標，其中新通揚運河、串場河和北凌河水質較2017年相比水質出現惡化，拼茶運河和通榆河水質變化率（T值）小于10%，水質基本未變，通揚運河水質輕微改善（T值為14.75%），但仍為Ⅴ類水體；2019年海安市境內河流水質均達到Ⅲ類，均滿足水質目標要求，河流水質變化率（T值）為21. 74%～36.84%，水質較2017年、2018年改善顯著，2020年和2021年整體水質繼續改善，但變化幅度不大，保持穩定或輕微改善。整體上，由于近年來海安市政府大力推進水環境整治和水污染防治工作，2017年-2021年海安市境內河流水質整體趨于逐年改善，且變化顯著，其中通揚運河水質改善最為明顯，T值為50.82%，由2017年劣Ⅴ類水質改善為2021年Ⅱ類水質。

4結論

采用基于超標倍數賦權的綜合水質標識指數法對海安市2017年-2021年各主要河流水質進行評價，結果表明近年來海安市境內主要河流水質呈現逐年改善趨勢，部分河流水質變化顯著，2021年整體水質為Ⅱ類一Ⅲ類，其中Ⅱ類水體比例為43%，說明近年來海安市政府在水環境治理和水污染防治工作方面成效顯著。但各河流逐月水質波動較大，尤其是汛期7月份和8月份，海安市河流整體水質較差，均出現超標現象，其中總磷超標最嚴重，存在接近劣Ⅴ類水質的風險，氨氮次之。海安市作為畜禽養殖和種糧基地，后期仍需進一步加大農業面源污染整治工作。