河流水质评价是进行水环境容量计算及实施水污染控制的重要基础, 其目的在于对环境要素质量优劣进行定量描述, 给出定量结论, 为环境管理提供依据。目前我国水污染防治正处于耗氧有机物和富营养物质的污染防治阶段, 我国十大水系水质普遍受到耗氧有机物的不同程度污染河流水质评价方法众多, 本文比较分析几种河流水质评价方法, 选择科学合理的水质评价方法。
水环境监测系统中常用的四种有单因子指数评价方法、综合污染指数评价方法、综合水质标识指数评价方法及水质指数评价方法。
单因子评价法首先要确定该水体水质功能要求为几类, 然后用河流监测断面的各项水质指标的监测值, 与指定的水体功能水质指标浓度值相比, 根据比值是否大于1来评价该水体是否达到了相应的功能。如果监测断面的各项水质指标均小于或等于该标准值, 则该水体符合相应水体功能要求;如果监测断面的水质指标大于水体功能要求的标准值, 则该水体不符合相应水体功能要求, 而应该以最差一项污染指标判定水质类别, 最差一项污染指标小于几类水体的水质指标, 则该水体即为几类。
采用《地表水环境质量标准》 (GB3838-2002) 标准。
式中ip为i项污染物指数, iC、iS分别为i污染物的监测值与标准值。
溶解氧 (DO) 的计算公式如下。
式中IDOj为DO的标准指数;DOf为一定水温、气压条件下的饱和DO浓度, 计算公式常采用DOf=468/ (31.6+T) , T为水温 (℃) ;DOj为DO实测值;DOs为DO的评价标准限值。
p H的计算公式为:
式中Ip Hj为p H的标准指数;p Hj为p H实测值;p Hm i n为评价标准中p H的下限值;p Hmax为评价标准中p H的上限值。
单因子指数评价法的基本思想是一票否决制, 即在所有参与评价的水质指标中若有某一项水质指标超标, 则水质就达不到水功能区划的要求。目前我国发布的水环境公报便采用了这种方法, 这种方法其优点在于简单直观, 便于操作, 但其不足之处在于过于悲观, 对评价结果为同类的不同水体不能进行定量优劣比较。
综合指数评价法是在对单因子指数评价的基础上, 综合考虑各参与评价的因子对评价对象的综合影响, 经过通过算术平均、加权平均、连乘等不同的数学方法运算得到一个综合指数, 以此来对河流水污染状况进行综合判断。假设各参与评价的因子对河流水质的贡献相同, 称之为均权均值型指数形式, 也称水质平均污染指数, 其评价公式为:
式中:Ci为i项污染物的浓度值, Co为i项污染物的评价标准, Pi为i项污染物的污染指数。
仅从河流水体受有机物污染的角度评价, 则采用公式:
由于溶解氧含量越高, 水质越好, 上式中溶解氧前面为减号。式中分子——分别为评价参数五日生化需氧量、高锰酸盐指数、氨氮、溶解氧的实测值;分母为这该指标某一类水标准的上限值, 公式 (4) 也称为有机污染物综合指数法, 主要反映水体有机污染的一种评价指标。
综合污染指数法, 优点在于考虑了全部评价参数, 得出一个综合指数, 比单因子指标全面, 缺点在于评价结果是一个相对值, 不能说明综合水质类别, 由于同一类水的水质标准有一个变化范围, 取不同的标准值作为分母会得到不同的评价数据。
综合水质标示指数法是在单因子标识指数的基础上, 以一组有机污染指标和富营养化指标综合评价河流水质, 其结果表示为为Iwq=X1。X2 X3 X4其中, X1为河流总的综合水质类别;X2为综合水质在X1类水质变化区间内所处位置, 从而实现对同类水进行水质优劣比较;X3为参与评价的水质指标中, 劣于水环境功能区目标的单项指标个数;X4为综合水质类别与水体功能区类别的比较结果, 如果综合水质类别好于或达到功能区类别, 则X4=0, 如果X4=1, 说明综合水质劣于功能区1个类别, 以此类推。
式中m为参加综合水质评价的水质单项指标的数目, P1, P2, …P3分别为第1、2、…, m个水质因子的单因子水质指数。
综合水质标识指数法计算方法简单, 可以对同类别的不同水体可以进行定量的优劣比较。
水质指数评价方法, 综合了单因子指数评价法、综合污染指数评价法和综合水质标识指数法。水质指数构成为Iwq=X1。X2 (X3) , 其中X1为水质类别, X2为水质在该类别变化区间中所处的位置, X3为首要污染因子, 其水质指数的计算公式为:
式中;X1·X2ph, X1·X2DO, X1·X2com Mn, X1·X2NH3-N3等指标为p H、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮和其它参加评价指标的单因子水质指数, MAX指所有参加评价指标的单因子水质指数的最大值。
以上海市青浦区2009年主要河流为例, 分别采用这几种方法对水质进行评价和对比, 考虑到青浦水质主要为有机污染和水体富营养化, 选取溶解氧、高锰酸盐指数、总磷、氨氮共四项指标作为主要水质评价因子, 其年均值监测数据如表1。
单因子评价法、综合污染指数评价法采用《地表水环境质量标准》 (GB3838-2002)
从表2结果得出, 单因子评价法采样“一票否决制”原则, 根据《地表水环境质量标准》 (GB3838-2002) 来判断, 在所有参与综合水质评价的水质指标中, 选择水质最差的单项指标所属类别来确定所属水域的综合水质类别, 能够直观的反应出河道水质状况, 但却不能对水质类别相同的河道进行比较;综合污染指数法可以比较参与评价河道水质状况, 却不能看出河道是否达到水功能区划;综合水质标识指数法、水质指数评价方法可以进行同类水质的比较, 水质指数评价法同时指出了最大污染因子, 是一种较好的水质评价方法。
摘要：河流水质评价是水环境治理中的基础性工作, 采用合理的评价方法, 对河流水质数据进行评价, 才能真实反映河流水质状况, 满足水环境管理和决策需要。
关键词：水质,污染,评价方法
[1] 地表水环境质量标准, GB3838-2002[S].
[2] 徐祖信.我国河流单因子水质标识指数评价方法研究[J].同济大学学报:自然科学版, 2005 (3) .
[3] 尹海龙, 徐祖信.河流综合水质评价方法比较研究[J].长江流域资源与环境, 2008 (5) .
[4] 汪红军, 彭建华, 梁开封.综合水质标识指数法在水库水质评价中的应用[J].人民长江, 2007 (1) .
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