孫志琢

（河北省承德水文水資源勘測局，河北承德 067000）

環(huán)境污染日趨嚴重，水質不斷惡化，水資源危機給人類帶來了極大的危害，水污染已成為21世紀全球性的重大問題。對流域水環(huán)境質量作出科學、客觀的評價是進行水污染治理及流域綜合管理的基礎。我國對水質評價方法的研究已有三十幾年，并逐漸發(fā)展和完善起來。普遍使用的有單因子評價法、多因子評價法（如模糊數(shù)學評價法、灰色系統(tǒng)評價法及人工神經網(wǎng)絡評價法）、層次分析法、污染指數(shù)法和物元分析法等，每種評價方法有其不同的側重點，如何選擇評價方法并采納哪種評價結果顯得尤為重要。

筆者選擇了水質評價工作中較為常用的單因子評價法、綜合污染指數(shù)法、分級評價法、內梅羅污染指數(shù)法、模糊綜合評價法及水質標識指數(shù)法共6 種方法，以灤河流域（承德地區(qū)）作為研究對象，分析和比較了這6 種水質評價方法的優(yōu)缺點，為選擇合適的評價方法提供參考。

1 河流水質評價方法概述

1.1 單因子評價法

單因子評價法是將監(jiān)測數(shù)據(jù)與目標標準值進行對比分類，并選取結果最差的類別作為評價結果。該方法計算簡單、結果明了，超標參數(shù)及超標倍數(shù)一目了然，是我國實施多年且普遍認可的一種評價方法。

1.2 綜合污染指數(shù)法

綜合污染指數(shù)是將監(jiān)測數(shù)據(jù)與同一類別標準值對比得到單項污染指數(shù)，并將各對比結果計算算術平均值而得到。綜合污染指數(shù)法可以判定水體受污染程度，但該方法應用的前提是認為各參評因子對水質的貢獻基本相同，且方法的比較必須在同一類別標準上進行。

單項污染指數(shù)計算公式為：

式中：Ci為污染物實測濃度（mg/L）；Si為相應類別標準值（mg/L）。

綜合污染指數(shù)計算公式為：

式中：Pi為第i單項污染指數(shù)；n為參評項目個數(shù)。

根據(jù)評價結果對水質進行分級，水質分級標準見表1。

1.3 分級評價法

分級評價法計算原理為：首先將《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）中的各項目按類別分別賦予一定的分值，然后將監(jiān)測數(shù)據(jù)與標準中各類別限值進行單因子比較，確定其所屬分值，最后將各分值結果計算算術平均。其計算公式為：

表1 綜合污染指數(shù)評價

式中：Ai為參數(shù)評分值；n為參評項目個數(shù)。

1.4 內梅羅污染指數(shù)法

內梅羅污染指數(shù)法是美國敘拉古大學內梅羅(N.L.Nemerow)教授在其所著的《河流污染科學分析》一書中提出的一種水污染指數(shù)。它是一種兼顧極值的計權型多因子環(huán)境質量指數(shù)，是當前國內外進行綜合污染指數(shù)計算的最常用的方法之一。其計算公式為：式中：為所有單項污染指數(shù)的平均值；Pimax為水環(huán)境各單項污染指數(shù)中的最大值。

1.5 模糊綜合評價法

模糊綜合評價法屬于多因子評價法，該方法選取水質參評指標，用模糊數(shù)學的隸屬度理論把定性評價轉化為定量評價。其基本步驟為：首先，用各參評項目根據(jù)其對各級標準的隸屬度集得出隸屬度矩陣；其次，再把各參數(shù)的權重集與隸屬度矩陣相乘；最后，根據(jù)綜合評判結果選擇隸屬程度最大參數(shù)對應的類別為水質綜合評價結果。該方法能較好地解決模糊的、難以量化的問題，適合各種非確定性問題的解決。

1.6 水質標識指數(shù)法

水質標識指數(shù)法是由徐祖信等人研究并發(fā)展起來的，由整數(shù)位、小數(shù)點后三或四位有效數(shù)字組成。該方法為綜合水質評價方法，既能定性評價又能定量評價，既能橫向比較又能縱向比較，還能對河流治理前后效果進行比較，能綜合全面地給出多種分析比較結果等信息。此方法計算方便、結果直觀。評價合理綜合水質標識指數(shù)(Iwq)表達結構為：

式中：X1.X2為綜合水質指數(shù)，由計算得到；X3和X4為標識碼，通過判斷比較而得到。

2 實例比較與分析

2.1 研究區(qū)簡介

選取灤河流域（承德段）29個監(jiān)測斷面（詳見表2），對2011年河流溶解氧、高錳酸鉀指數(shù)、氨氮、總磷、總氮、揮發(fā)酚、氟化物、氰化物、銅、砷、鎘、六價鉻、鉛、汞共14項指標參數(shù)進行監(jiān)測。

表2 監(jiān)測斷面的基本情況

2.2 評價結果

對2011年水質監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均值，按單因子評價法、綜合污染指數(shù)法、水質標識指數(shù)法等6種方法對研究區(qū)各斷面水質進行評價，結果見表3。

從表3的評價結果可以看出：

（1）應用單因子評價法分析的29 個斷面中有5個為Ⅴ類、11 個為劣Ⅴ類，嚴重污染斷面（16 個）占到總評價斷面的一半以上，而該流域中水質類別最好的為Ⅱ類，共3 個。單因子評價法是由污染最嚴重的水質參數(shù)決定的，采取某項污染項目超標就斷定整個水體超標的一票否決制。因此，單因子評價法的結果有一定的片面性。但該方法適用于個別參數(shù)超標嚴重，嚴重影響水環(huán)境質量的情況。以研究區(qū)李營（二）斷面為例，只有在單因子評價法時才屬于劣V類水質，說明該斷面受流域特性影響，上游主要為銅礦等選礦廢水，因此單因子超標嚴重。

表3 不同方法的評價結果比較

（2）應用綜合污染指數(shù)法得出的結果表明，只有窯溝門、下板城和平泉3 個斷面的水質為清潔，6 個為尚清潔，其余20 個水質則受到不同程度的污染。綜合污染指數(shù)法是基于水功能標準劃分的，因此嚴格意義上說此方法只能對水質的污染狀況作出評價，但不能確定綜合水質類別。此方法的另外一個缺點是計算相對復雜。

（3）應用分級評價法得出的結果表明，研究區(qū)內水質大部分為II或III類水，而嚴重污染的斷面如小東區(qū)、四合永等也被評價為III類水。造成這種結果的原因是分級評價法將各污染因子平均對待考慮，無法正確反映出污染極值對水質類別的影響。在評價過程中，如果有幾項指標評分較高就會拉高總評分，出現(xiàn)評價結果與實際水質狀況不符的情況。

（4）應用內梅羅污染指數(shù)法得出的結果是，清潔或者尚清潔的斷面有6 個、重污染或者嚴重污染的有12 個，其他的為輕污染或者中等污染。內梅羅污染指數(shù)法兼顧了最高污染項和平均污染項的影響，評價方法具有合理性，但也確實存在過分突出最大值這一問題，與分級評價法一樣也會造成綜合評分偏高。也就是說，在評價過程中僅考慮了最高污染項，未考慮或消弱了次大污染項的作用。目前往往通過給各因子賦權重的辦法對該方法進行修正。

（5）應用模糊綜合評價法的結果表明，評價斷面中有11 個為Ⅴ類，且從隸屬度來看，歸為Ⅴ類的斷面中大部分超過0.95，表明水污染非常嚴重，它可能會劣于Ⅴ類水質標準。但該評價方法采取的分類原則使它不能反映這些劣Ⅴ類水體的污染程度。模糊綜合評價法比較適合評價Ⅰ～Ⅴ類之間的水質。但當水質劣于Ⅴ類時，其結果仍然是Ⅴ類，這樣得出的結論相對較保守。

（6）應用水質標識指數(shù)法的結果表明，小東區(qū)的水質為劣Ⅴ類（10.235），承德斷面的指數(shù)也達到6.205，屬于嚴重污染。而上板城、烏龍磯、圍場和四合永等斷面的水質為Ⅴ類，評估結果與實際情況基本一致，評估結論具有較高的準確性和可靠性。結果表明，水質標識指數(shù)法可以對河流進行合理的評價，特別是對劣Ⅴ類水體，解決了關于劣Ⅴ類水體水質連續(xù)性描述的問題。

3 結論

筆者以灤河流域的29個監(jiān)測斷面為例，共選擇了單因子評價法、綜合污染指數(shù)法、分級評價法、內梅羅污染指數(shù)法、模糊綜合評價法及水質標識指數(shù)法對灤河流域（承德地區(qū)）各河流進行水質評價，根據(jù)流域實際污染狀況和6 種方法的評價結果，得到如下結論：

（1）除水質標識指數(shù)法外其他5個方法的評價結果都有一定的片面性，如單因子評價法過于武斷，為一票否決制；綜合污染指數(shù)法和內梅羅污染指數(shù)法相似，僅對污染狀況進行描述評價而無法確定水質類別且計算相對復雜，同時內梅羅指數(shù)法過分突出最大值的影響；分級評價法則與內梅羅指數(shù)法思路相反，無法反映污染因子極值的影響，而僅僅以平均方式反映其影響；模糊綜合評價法不適用于劣Ⅴ類水質的評價?？傊@5種方法要么比較保守，要么過于強調某一因子的影響，綜合評價結果均不理想。

（2）水質標識指數(shù)法可以從定量和定性兩個方面來表達水質信息，它不僅客觀反映河流的綜合水質類別、重點污染因子判別、受污染程度、與水體功能區(qū)類別的比較結果等信息，還可通過對同一河流不同時期、不同斷面的綜合指數(shù)分析對比，來了解判斷污染物貢獻程度及治污效果，為河流污染防治提供管理和決策依據(jù)?？傊?，水質標識指數(shù)法是一種綜合全面的評價方法，推薦使用此方法進行河流水質評價。

綜上所述，根據(jù)水質標識指數(shù)法的評價結果，2011年灤河流域（承德段）各河流超Ⅲ類水斷面共有12 處（Ⅳ類6 個、Ⅴ類或劣Ⅴ類6 個），占總數(shù)的41.4%，污染較為嚴重，重點污染物有總磷、總氮、氨氮和高錳酸鹽指數(shù)等，此類污染物是今后防污治污的重點。具體各河流中，興州河、老牛河，小灤河和瀑河污染較輕，水質較好；污染最嚴重的為柳河（小東區(qū)斷面及以下），已出現(xiàn)水體變色異味等現(xiàn)象；伊遜河受上游縣城發(fā)展等影響水質也較差；其他河流水質一般，只有個別斷面水質較差。

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