河流水质单因子评价综合指数方法的研究

('河流水质单因子评价综合指数方法的研究作者：杨道林来源：《城市建设理论研究》2014年第34期—摘要：在国标规定的单因子评价基础上，提出了一种全新的河流水质综合评价方法水质单因子评价综合指数法。水质单因子评价综合指数具有国家标准同等权威性，既能定性评价、也能定量评价，具横向、纵向可比性。方法简单，信息量较全，评价结论合理。水质单因子评价综合指数法是目前较好的我国河流水质评价方法，其推广应用有利于进一步提高水环境管理水平，建议在我国河流水质评价中推广应用。关键词：水质评价；单因子评价；水质单因子评价综合指数法；河流中图分类号：C35文献标识码：A1前言目前常用的水质评价方法主要有：单因子评价法、污染指数法、综合污染指数法、模糊数学模式评价法、神经网络模型法等。这些方法有的只定性不定量，有的只定量不定性，不能说明水质是否达功能区要求，更不能说明满足各水质级别参评项目个数。污染指数法，需计算各个参评项目的分指数，且不能说明水质类型；综合指数法，因参评项目没有强制性规定，由于所选项目样本的不同，不同河流水质无可比性，且相同河流不同评价目的选择不同项目样本时，可能得出不同的评价结果，同时评价结果也不能反映水质类别；模糊数学模式评价法、神经网络模型法，方法模型复杂，计算量大，定性评价不直观，不具备水环境日常常规评价性，同时参评项目样本数、各项目的权重人为选择性较大，评价结果不具权威性，这两种方法现多用在水质评价研究。徐祖信教授提出的单因子水质标识指数评价法[1]和综合水质标识指数评价法[2]，在水质评价方法上相对其它方法有重大突破。单因子水质标识指数评价法既能对水质类别进行评价，又能对同一类水的水质指标进行定量比较；综合水质标识指数评价法可以结合国家标准评价综合水质类别，并能在同一类别中进行比较，进行综合水质的定性评价和定量评价。《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中规定地表水环境质量评价应选取单因子评价[3]，选择水质最差的单项指标所属类别来确定河流综合水质类别。该方法是国家标准规定的方法，简单易用，直观性好，但有许多不足之处，需要辅助项目达标率，超标倍数等指标才能较科学的评判河流水质状况。—笔者根据长期的水环境评价实践，提出了河流水质单因子评价综合指数方法水质单因子评价综合指数。该方法与徐祖信教授提出的单因子水质标识指数评价法和综合水质标识指数评价法相比，优点不需繁杂的计算，只需进行简单的单因子标准比对，不仅能说明水质类别，又能反映同一类别水质污染程度的不同，缺点对相同个数污染因子时，不能判断水质优劣。与地表水环境质量评价方法[4]，相比，既符合GB3838-2002标准要求，又不需进行污染指数计算，同时能说明水质状况是否满足功能区要求，综合指数更直观。2水质单因子评价综合指数模型水质单因子评价综合指数模型为：P=X6X5X4X3X2X1—YⅤⅣⅢⅡⅠ式中X1为参评项目中符合Ⅰ类水质标准的项目个数，X2为参评项目中指标值在Ⅰ类水质与Ⅱ类水质标准之间的项目个数，依次类推X6为参评项目中劣Ⅴ类水质标准的项目个数。不同类别标准相同时，从优不从劣，例如：石油类Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类标准值均为0.5mg/L，若项≤目分析结果0.5mg/L时，应定为符合Ⅰ类，不重复计算，X1+X2+X3+X4+X5+X6=24或29（参评项目样本数）。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分别代表水质类别。Y代表水环境功能区水质目标级别。3水质单因子评价综合指数模型的简化河流水质评价日常实际工作中，因评价要求不同，有时没有必要进行逐项统计。对Ⅰ类水质X1=24或29，X1没有标注的必要，模型简化为：P=—YⅠ；对Ⅱ类水质，参评项目指标值较低，X1、X2通常没有标注的必要，模型简化为：P=—YⅡ。结合环境保护部.《地表水环境质量评价方法（试行）》中的相关要求，日常河流水质评价要既能反映水质污染状况，又直观，工作量也低。经简化后的水质单因子评价综合指数模型见表1。表1河流水质评价水质类别水质单因子评价综合指数（P=）水质状况Ⅰ—类水质ⅠY优Ⅱ—类水质ⅡY优Ⅲ类水质ⅢX3—Y良好Ⅳ类水质ⅣX4X3—YⅢ轻度污染Ⅴ类水质ⅤX5X4—YⅣ中度污染劣Ⅴ类水质X6X5X4—YⅤⅣ重度污染經简化后的水质单因子评价综合指数模型，对污染较轻的水质从简评价，对污染较重的水质，引入多级别参数。既能客观的反映水质状况，也不增加日常工作量。4水质单因子评价综合指数法的应用4.1同一河流不同断面水质评价的应用本地一主要河流流经县城，在县城段设三个断面，分别为对照断面、控制断面、削减断面。选择2013年各断面水质年均值进行评价，监测数据、评价结果见表2。表22013年某河流三断面监测数据年均值及评价结果（单位：mg/L）断面功能区目标DOCODMnCODCr…水质类型单因子评价综合指数对照断面Ⅲ5.724.521…15—ⅣⅣⅢⅢ控制断面Ⅲ4.647.228…63—ⅣⅣⅢⅢ削减断面Ⅲ5.135.523…25—ⅣⅣⅢⅢ从表2中可以知道各断面水质监测结果相差较大，用水质单因子评价法评价得出三断面水质现状都为Ⅳ类水质，无可比性。用水质单因子评价综合指数法评价得出三组不同的数据，从三组数据可知三断面水质功能区目标都为Ⅲ类水质，水质现状都为Ⅳ类水质，超过水质功能区目标要求，还可以看出三断面水质虽都是Ⅳ类水质，但污染程度相差较大，控制断面污染较重，对照断面污染较轻，削减断面次之，能够比较明显的说明河流水质受县城生活污水污染动态变化情况。4.2同一河流不同时间水质评价的应用城区一条小河污染严重，经四年的综合治理，水质有明显改善，取每年年终监测数据进行评价，评价结果见表3。表3某河流四年年终监测数据及评价结果（单位：mg/L）年度HN3-NDOCODMnCODCr…水质类型单因子评价综合指数2010年4.621.0819.356…劣Ⅴ623—ⅤⅣⅤ2011年4.051.9715.747劣Ⅴ533—ⅤⅣⅤ2012年3.172.3413.241…劣Ⅴ344—ⅤⅣⅤ2013年2.153.7510.335…劣Ⅴ135—ⅤⅣⅤ从表3中每年年终监测数据看，经过四年治理河流水质明显好转。用单因子评价法得四年年终水质类型都是劣Ⅴ类水质，综合水质未见好转，不能说明河流治理前后水质的变化。用水质单因子评价综合指数法得四组不同数据组，从数据组中可直观的看出：河流水质综合治理的目标为达到Ⅴ类水质，不同年份劣Ⅴ水质项目数，各年份水质变化趋势，说明水质得到显著改善，至2013年底河流水质已接近目标水质。另外水质单因子评价综合指数法应用于不同河流水质状况评价，同样能取得较满意的评价结果。5结论5.1河流水质单因子评价综合指数法，是对GB3838-2002标准中规定的单因子评价法的综合描述，克服了单因子评价法信息量少，不能进行同类水质优劣比较，不能反映功能区水质目标等不足因素，是一个较好的河流水质评价方法。5.2河流水质单因子评价综合指数法，通过一组数据直观的反映水质现状，水环境功能区目标，项目超标数，无论专业人员还是管理者以及公众，都能从综合指数中了解到水质客观现状。5.3河流水质单因子评价综合指数法，是对标准方法的综合概括，规定了参评项目样本数，指数值具有权威性，具有空间横向可比性，时间纵向可比性。5.4河流水质单因子评价综合指数法，不需计算，结果直观，信息量全，评价结论合理，适合水环境日常评价工作需求。因此，建议在我国河流水质评价中推广应用，以提高水环境管理水平。参考文献：[1]徐祖信.我国河流单因子水质标识指数评价方法研究.同济大学学报,2005,33(3):321～325.[2]徐祖信.我国河流综合水质标识指数评价方法研究.同济大学学报,2005,33(4):482～488.[3]中华人民共和国标准.《地表水环境质量标准》.（GB3838-2002）.[4]环境保护部.《地表水环境质量评价方法（试行）》2011.作者：杨道林，男，1969年生，江苏阜宁人，阜宁县环境监测站，站长。高级工程师，大学，学士，主要从事环境监测。',)