張輝 楊雄

摘 要：選取溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、5d生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、總氮（TN）、總磷（TP）6項(xiàng)具有代表性的水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，應(yīng)用單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法對(duì)巢湖流域的10條河流12個(gè)斷面的水質(zhì)分，豐、平、枯3個(gè)水期進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：各斷面受TN、TP的影響最大，受DO的影響最小；各指標(biāo)在豐水期最大、枯水期最??；斷面1#、2#、3#、6#、11#和12#屬于劣Ⅴ類水質(zhì)，斷面4#、5#、7#、8#、9#和10#屬于Ⅴ類水質(zhì)。

關(guān)鍵詞：巢湖流域；斷面；單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)

中圖分類號(hào) X824 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）10-0116-05

Application of Single Factor Water Quality Identification Index Method for Water Quality Assessment of Chaohu Lake Basin

Zhang Hui1 et al.

（1Environmental Monitoring Station，Chaohu Bureau，Chaohu 238000，China）

Abstract：In this paper，DO，CODMn，BOD5，NH3-N，TN and TP were selected as representative for the water quality monitoring indicators，single-factor water quality identification index method was used to evaluate the water quality of the 12 cross sections of 10 rivers in the Chaohu lake basin in three water periods.Results showed that：TN and TP have the greatest impact on each section，and DO is the least affected.The indicators are the largest in the wet season and the lowest in the dry season.Sections 1#，2#，3#，6#，11#，and 12# are inferior grade V water quality，sections 4#，5#，7#，8#，9# and 10# belong to category V water quality.

Key words：Chaohu lake Basin；Section；Single factor water quality identification index

巢湖位于長江水系的下游，湖水主要靠地表徑流補(bǔ)給，流域面積為12938km2，其中巢湖閘以上9130km2，閘以下3808km2，集水范圍包括合肥、巢湖、肥東、肥西、廬江、舒城、無為等兩市五縣，灌溉面積達(dá)26.67萬hm2。沿湖共有河流35條，入湖河流呈向心狀分布，河流源近流短，區(qū)內(nèi)地勢(shì)起伏不平。巢湖水系分布很不對(duì)稱，杭埠河、白石天河、派河、南淝河、烔煬河、柘皋河等主要河流全來自西部及北部的山地，其中以杭埠河、白石天河、南淝河為巢湖水系的主流，約占整個(gè)巢湖流域面積的70%；南部的河流更短，水量也小，有石山河、谷盛河、兆河、十字河、高林河等。巢湖水系之水從南、西、北三面匯入湖內(nèi)，然后在巢湖市城關(guān)出湖，經(jīng)裕溪河?xùn)|南流至裕溪口注入長江。

近年來，隨著城市化進(jìn)程的加快，越來越多的污染物被排放進(jìn)河流湖泊中去，使水質(zhì)惡化并引發(fā)日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題[1-2]。巢湖作為我國五大淡水湖泊中污染最為嚴(yán)重的湖泊之一[3]，其水質(zhì)惡化逐漸引起人們的關(guān)注。本研究根據(jù)2017年巢湖流域河流環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，選擇溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、5d生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、總氮（TN）和總磷（TP）6項(xiàng)指標(biāo)，應(yīng)用單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法[4]評(píng)價(jià)巢湖流域河流的水質(zhì)狀況，分析出流域內(nèi)水質(zhì)的達(dá)標(biāo)情況，并依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）判別所選擇的每項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的水質(zhì)類別以及超出水環(huán)境功能區(qū)劃類別的程度，指出影響河流水質(zhì)的主要因子，為針對(duì)性地改善流域內(nèi)水質(zhì)提供一定的理論依據(jù)。

1 評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)

1.1 單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法

1.1.1 單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)Pi Pi由1位整數(shù)、小數(shù)點(diǎn)后2位或3位有效數(shù)字組成，公式為：

Pi=x1.x2x3

式中，x1表示第i項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)類別；x2表示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在第x1類水質(zhì)變化區(qū)間中所處位置，根據(jù)公式按四舍五入的原則計(jì)算確定；x3代表水質(zhì)類別與功能區(qū)劃設(shè)定類別的比較結(jié)果（表示評(píng)價(jià)指標(biāo)的污染程度，x3為1位或2位有效數(shù)字）。

1.1.2 x1.x2的計(jì)算方法 當(dāng)水質(zhì)介于Ⅰ類水和Ⅴ類水之間時(shí)，對(duì)于一般指標(biāo)（除DO、pH值、水溫等外）

x1.x2=k+（Ci-C標(biāo)下）/（C標(biāo)上-C標(biāo)下）

對(duì)于DO，則x1.x2按下式計(jì)算：

x1.x2=k+1-（Ci-C標(biāo)下）/（C標(biāo)上-C標(biāo)下）

式中，Ci：第i項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)測(cè)濃度；C標(biāo)上：第i項(xiàng)指標(biāo)在k類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間的上限值；C標(biāo)下：第i項(xiàng)指標(biāo)在k 類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間的下限值；k=1、2、3、4、5，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與國家標(biāo)準(zhǔn)比較確定。

當(dāng)水質(zhì)劣于或等于Ⅴ類水時(shí)，對(duì)于一般指標(biāo)（除DO、p值、水溫等外）

x1.x2=6+（Ci-CⅤ類標(biāo)上）/CⅤ類標(biāo)上

對(duì)于DO，則有x1.x2=6+（CⅤ類標(biāo)上-Ci）/CⅤ類標(biāo)下

1.1.3 x3的確定 計(jì)算公式為：

x3=x1-f

式中，f：水環(huán)境功能區(qū)類別，當(dāng)x3>9時(shí)，f取最大值9。

1.1.4 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù) 依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，并按照巢湖地表水源地Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2 評(píng)價(jià)斷面和評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)多年來巢湖流域水質(zhì)調(diào)查[5]，本文選取溶解氧（DO）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、5d生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）、總氮（TN）、總磷（TP）等6項(xiàng)具有代表性的水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，對(duì)該流域的10條河流12個(gè)斷面的水質(zhì)分豐、平、枯3個(gè)水期進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。選取2017年全年巢湖出入湖河流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)作均值計(jì)算并統(tǒng)計(jì)，見表1。

3 評(píng)價(jià)結(jié)果

3.1 單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)結(jié)果討論 根據(jù)單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法計(jì)算得出巢湖流域12個(gè)斷面6項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的Pi值，結(jié)果見表2。從表2可以看出，以溶解氧DO為例，斷面1#（施口）的豐水期和平水期、斷面2#的平水期和斷面3#（肥西化肥廠下）的豐水期的x3值為1，說明溶解氧超過水環(huán)境功能劃分的1個(gè)類別，其余斷面在豐、平、枯3個(gè)水期的x3值均為0，表明溶解氧均達(dá)到了水環(huán)境功能劃分的要求；斷面1#3個(gè)水期高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）都劣于水環(huán)境功能劃分1個(gè)類別；斷面1#豐水期的5d生化需氧量（BOD5）超過了水功能區(qū)劃2個(gè)類別，斷面1#的平、枯水期與斷面2#、3#的3個(gè)水期的BOD5 劣于水功能區(qū)1個(gè)類別，其余斷面的BOD5均達(dá)到水環(huán)境功能區(qū)劃的要求；斷面1#、2#、3#的氨氮超過水功能區(qū)劃分至少3個(gè)類別；而從TN、TP兩列數(shù)據(jù)中看出，全部斷面的Pi值中x1是4～10，x3均不為0，反映出全部斷面在豐、平、枯水期的TN、TP指標(biāo)都要劣于水環(huán)境功能區(qū)類別。通過Pi值的對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，x1表示第i項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)類別，Pi值越大，也就說明該水質(zhì)指標(biāo)超過了水功能劃分的類別程度越大，該指標(biāo)將有超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，x3更為直觀地顯示出超出水功能劃分幾個(gè)類別。總體上，各斷面受TN、TP的影響最大，氨氮、BOD5、CODMn次之，受DO的影響最??；各指標(biāo)在豐水期最大、枯水期最小。

3.2 斷面指標(biāo)劣于功能區(qū)水質(zhì)類別情況統(tǒng)計(jì) 圖1反映的是巢湖流域12個(gè)斷面關(guān)于溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、氨氮、總氮和總磷這6項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)情況的統(tǒng)計(jì)。從圖1可以看出，12個(gè)斷面水質(zhì)中溶解氧全部達(dá)到水環(huán)境功能區(qū)劃類別，而CODMn、BOD5、NH3-N達(dá)標(biāo)率分別為66.67%、75%、66.67%；各斷面的TN和TP兩項(xiàng)指標(biāo)均沒有達(dá)標(biāo)，其中TN劣于水功能區(qū)劃類別達(dá)到1、2、3、5、6個(gè)類別分別占了25%、25%、25%、8.33%和16.67%，TP劣于水功能區(qū)劃類別達(dá)到1、2、3、4個(gè)類別分別占有16.67%、58.33%、8.33%、16.67%。由此可見，巢湖流域水質(zhì)受到溶解氧DO的影響最小，受到TN和TP的影響最大，各斷面均不同程度地劣于該流域水環(huán)境功能區(qū)劃類別數(shù)個(gè)類別，如不引起足夠的重視，采取相應(yīng)的治理措施，將會(huì)面臨更為嚴(yán)重的水體富營養(yǎng)化問題。

3.3 各斷面單因子評(píng)價(jià)結(jié)果討論 2017年全年不同斷面的單因子評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。由表3可知，斷面1#、2#、3#、6#、11#和12#屬于劣Ⅴ類水質(zhì)，斷面4#、5#、7#、8#、9#和10#屬于Ⅴ類水質(zhì)。盡管單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)方法是以所有指標(biāo)中污染程度最高的一項(xiàng)作為評(píng)價(jià)結(jié)果，有評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)過于嚴(yán)格，并且只能表示出巢湖流域水質(zhì)類別這些不足，但是該方法能夠反映水質(zhì)是否超標(biāo)以及超過水環(huán)境功能區(qū)劃幾個(gè)類別，即使水質(zhì)達(dá)標(biāo)，也能夠分析達(dá)標(biāo)水質(zhì)距離其超標(biāo)的程度，能反映出水環(huán)境的真實(shí)狀況[6]。

4 結(jié)論

應(yīng)用單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法對(duì)巢湖流域代表性斷面進(jìn)行了2017年度的水質(zhì)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果表明：2017年巢湖流域各斷面水質(zhì)受溶解氧影響最小，受TN和TP影響最大，各指標(biāo)在豐水期最大，枯水期最小，各斷面均不同程度地劣于該流域水環(huán)境功能區(qū)劃類別數(shù)個(gè)類別，有面臨水體富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)，因此必須引起足夠的重視并采取相應(yīng)的治理措施，改善水質(zhì)。

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（責(zé)編：張宏民）