杜娟娟 李榮峰

（山西省水利水電科學(xué)研究院 山西太原 030002）

沁河位于太行山脈西側(cè)，是黃河的一級支流，發(fā)源于山西省沁源縣霍山的二郎神溝，流經(jīng)山西、河南兩省，流域面積13532km2，其中山西境內(nèi)12304km2，占流域面積的91%，是晉城市、長治市的主要水源之一。隨著沁河流域工農(nóng)業(yè)及城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，其水生態(tài)系統(tǒng)受到了嚴(yán)重的威脅[1]。因此，正確認(rèn)識沁河流域主要污染物及其受污染程度，是科學(xué)、有效地進(jìn)行水環(huán)境管理和針對性地進(jìn)行污染防治的基礎(chǔ)與前提。

水質(zhì)評價方法有多種，目前最常用的水質(zhì)評價方法為指數(shù)評價法、模糊綜合評價法、灰色關(guān)聯(lián)分析法等[2-5]，這些方法在目前各大河流的水質(zhì)評價中得到了廣泛的應(yīng)用。本文采用單因子指數(shù)法對沁河近年來水質(zhì)進(jìn)行評價，分析其水質(zhì)現(xiàn)狀及主要污染物，為沁河的水污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 方法與數(shù)據(jù)

1.1 單因子指數(shù)法

單因子指數(shù)法利用實測數(shù)據(jù)對照分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比分析，是目前較為廣泛利用的水質(zhì)評價方法之一。該方法將參與評價的水質(zhì)指標(biāo)與評價標(biāo)準(zhǔn)比較，選取其中最高的水質(zhì)類別作為水體綜合水質(zhì)類別。

單因子指數(shù)法的計算公式為：

式中：Pi為某種水質(zhì)指標(biāo)的單因子指數(shù)；Ci為某種水質(zhì)指標(biāo)的實測污染物濃度，mg/L；Si為某種水質(zhì)指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)濃度值，mg/L。

對于溶解氧（DO），計算公式為：

式中：OS——監(jiān)測溫度下的飽和溶解氧濃度，mg/L。

1.2 數(shù)據(jù)選取

選取沁河干流的孔家坡、飛嶺、鄭莊、潤城及其支流沁水河的油房5個斷面作為本次研究對象，并選取氨氮、五日生化需氧量（BOD5）、高錳酸鹽指數(shù)、溶解氧（DO）等4個指標(biāo)作為主要的水質(zhì)污染指標(biāo)，主要監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1。

表1 沁河水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù) （mg/L）

參照《全國重要江河湖泊水功能區(qū)劃（2011-2030年）》、《山西省水功能區(qū)劃》以及《河南省水功能區(qū)劃》，確定各斷面的水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)，其中水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）。沁河各斷面水功能區(qū)劃及水質(zhì)目標(biāo)見表2。

表2 各監(jiān)測斷面水質(zhì)目標(biāo)

2 計算結(jié)果與評價分析

2.1 單因子污染指數(shù)計算結(jié)果

利用單因子評價法對沁河干流及其部分支流的主要斷面進(jìn)行水質(zhì)評價，評價標(biāo)準(zhǔn)為各斷面的水質(zhì)控制指標(biāo)，計算結(jié)果見表3。可以看出，8月份水質(zhì)基本優(yōu)于3月份水質(zhì)，孔家坡、飛嶺、鄭莊、油房等斷面水質(zhì)污染較為嚴(yán)重。

2.2 水質(zhì)污染指標(biāo)分擔(dān)率計算結(jié)果與分析

根據(jù)各指標(biāo)的單因子污染指數(shù)計算某一水質(zhì)污染指標(biāo)在整個斷面污染物的分擔(dān)率，計算公式如下：

式中：Sij為第j個斷面的第i種水質(zhì)污染指標(biāo)的分擔(dān)率；Pij為第j個斷面的第i種水質(zhì)污染指標(biāo)的單因子污染指數(shù)。

沁河斷面的主要污染物分擔(dān)率見表4，可知，沁河3月份各斷面的主要污染物為有機物，斷面的COD的貢獻(xiàn)率都超過40%，其中孔家坡的COD貢獻(xiàn)率達(dá)到73.96%，飛嶺的主要污染物為COD和氨氮；8月份各斷面的主要污染物為COD，孔家坡的主要污染指標(biāo)是COD和DO。

2.3 評價與分析

根據(jù)上述結(jié)果，采用算數(shù)平均法對沁河水質(zhì)進(jìn)行評價，計算公式如下：

由表5可知，相對于各斷面的水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)而言，3月份各斷面基本為輕度污染，其中飛嶺段為重度污染，有一定的富營養(yǎng)化風(fēng)險；8月份總體水質(zhì)優(yōu)于3月份，其中飛嶺、鄭莊、油房屬于輕度污染。

表3 沁河單因子污染指數(shù)

表4 沁河斷面的主要污染物分擔(dān)率

表5 各斷面水質(zhì)污染程度

3 結(jié)論與建議

根據(jù)結(jié)果可以看出，各斷面的主要污染物為有機物，斷面的COD的貢獻(xiàn)率較大；在枯水期各斷面的水質(zhì)評價結(jié)果均高于其水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)，部分?jǐn)嗝鏋橹囟任廴?，有富營養(yǎng)化趨勢；豐水期各斷面基本可以達(dá)到水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)的要求。

本文采用的單因子指數(shù)法選取污染最為嚴(yán)重的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行評價，適合于確定主要污染物和污染源。為反映整體的水質(zhì)污染狀況，今后還應(yīng)與多種水質(zhì)評價方法比較使用。

[1]王翠榆，楊永輝，周 豐，等.沁河流域水體污染物時空分異特征及潛在污染源識別[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2012，32（ 9）:2267-2278.

[2]朱靈峰，王 燕，王陽陽，等.基于單因子指數(shù)法的海浪河水質(zhì)評價[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（3）:326-327.

[3]馬成有，楊志強，李惠穎，等.改進(jìn)的內(nèi)梅羅污染指數(shù)法在磐石市地下水環(huán)境質(zhì)量評價中的應(yīng)用[C].中國環(huán)境保護(hù)優(yōu)秀論文集（上冊），2005:1082-1086.

[4]徐曉云，陳效民，謝繼征.模糊綜合評價法用于京杭運河揚州段的水質(zhì)評價[J].中國給水排水，2008，24（24）:107-110.

[5]曹劍鋒，平建華，Oumar，等.改進(jìn)的BP網(wǎng)絡(luò)在地下水環(huán)境質(zhì)量評價中的應(yīng)用[J].水利水電科技進(jìn)展，2006，26（3）:21-23.