王瑞東 君珊 李魁 白凱 王騰

（呼倫貝爾市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站內(nèi)蒙古海拉爾021008）

水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)方法研究
——以海拉爾河為例

王瑞東 君珊*李魁 白凱 王騰

（呼倫貝爾市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站內(nèi)蒙古海拉爾021008）

基于主成分分析法和水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法對(duì)海拉爾河水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，“十二五”時(shí)期海拉爾河水質(zhì)處于良好狀態(tài)，水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定；海拉爾河主要污染物為COD、TN和NH3-N，屬于有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合型污染。

海拉爾河流域；評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；水質(zhì)

河流水質(zhì)評(píng)價(jià)是水環(huán)境管理的基礎(chǔ)，評(píng)價(jià)結(jié)果有助于明確河流水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及存在的主要環(huán)境問題。河流水質(zhì)評(píng)價(jià)方法的客觀性、科學(xué)性將會(huì)直接影響評(píng)價(jià)結(jié)果，只有在科學(xué)合理評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，才能制定有針對(duì)性、適用性的水污染防治對(duì)策和措施，從而達(dá)到改善水環(huán)境質(zhì)量的目的，為河流污染控制及水資源利用系統(tǒng)工程方案的制定提供依據(jù)[1,2]。

海拉爾河流域位于我國(guó)東北部邊陲，夏季溫?zé)岫檀?，冬季寒冷漫長(zhǎng)，已有的河流水質(zhì)評(píng)價(jià)研究對(duì)海拉爾河流域關(guān)注較少，套用通用的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系不能客觀反映海拉爾河流域河流水質(zhì)狀況。本次將主成分分析法和水質(zhì)表示指數(shù)法進(jìn)行耦合[3]，構(gòu)建海拉爾河流域水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)方法。

圖1 水質(zhì)評(píng)價(jià)體系研究流程

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)能全面、真實(shí)的反映生態(tài)系統(tǒng)的外部特征、內(nèi)部間的相互聯(lián)系和對(duì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度，科學(xué)合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是開展區(qū)域環(huán)境管理的最基本要求。目前，主成分分析法已廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選及水質(zhì)評(píng)價(jià)中[4]。海拉爾河流域中河流均發(fā)源于大興安嶺，有機(jī)物含量以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量較高。本次選取2011-2015年各監(jiān)測(cè)斷面DO、CODMn、CODCr、BOD5、NH3-N、TN、TP、F和Pb的年均值進(jìn)行主成分分析。根據(jù)分析結(jié)果，前3個(gè)主成分方差貢獻(xiàn)率達(dá)95.335%，已經(jīng)能夠反映全部數(shù)據(jù)的大部分信息。

表1 海拉爾河流域水質(zhì)數(shù)據(jù)主成分分析因子載荷值

其中，第1主成分包含的信息最多，對(duì)水質(zhì)變化影響最大。根據(jù)主成分因子載荷值，與第1主成分關(guān)系密切的是溶解氧、氨氮、化學(xué)需氧量、總氮和砷，主要表征有機(jī)污染指標(biāo)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染指標(biāo)以及重金屬污染指標(biāo)；第2主成分關(guān)系密切的是五日生化需氧量和氟化物，主要表征有機(jī)污染指標(biāo)和重金屬污染指標(biāo)。綜上分析，根據(jù)避免信息重疊并以較少指標(biāo)最大程度反映全部信息的原則，選取溶解氧、氨氮、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、總氮、氟化物和砷作為海拉爾河流域水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

2 水質(zhì)評(píng)價(jià)

綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)是以單因子標(biāo)識(shí)指數(shù)為基礎(chǔ)的河流水質(zhì)綜合分析評(píng)價(jià)指數(shù)。通過綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)的整數(shù)位和小數(shù)點(diǎn)后第一位判斷綜合水質(zhì)級(jí)別[5,6]。

表2 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)的水質(zhì)級(jí)別判定

根據(jù)2011-2015年海拉爾河流域各監(jiān)測(cè)斷面的數(shù)據(jù)，計(jì)算各年份海拉爾河單因子和綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)。

表3 海拉爾河單因子及綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)

3 結(jié)果與分析

3.1 水質(zhì)現(xiàn)狀

根據(jù)綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)計(jì)算結(jié)果，“十二五”期間海拉爾河水質(zhì)均為良好。綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)2011年和2012年相同，2013年最高，2014年和2015年最低。其中2013年與2014年相比，水質(zhì)有輕微變化，其余年份海拉爾河水質(zhì)基本不變。

3.2 主要污染物分析

根據(jù)2011-2015年海拉爾河單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)，可以看出COD和TN的指數(shù)最高，其次為NH3-N，主要表現(xiàn)為有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合型污染，與已有研究相似[7]。但是，單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)均未超過Ⅴ類，說明海拉爾河水質(zhì)相對(duì)較好。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過主成分分析法和水指標(biāo)識(shí)指數(shù)法對(duì)海拉爾河水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果客觀合理，與實(shí)際情況較為吻合。（2）評(píng)價(jià)結(jié)果表明，海拉爾河水質(zhì)整體屬于良好狀態(tài)，“十二五”期間海拉爾河水質(zhì)較為穩(wěn)定。（3）海拉爾河的主要污染物為COD、TN和NH3-N，表現(xiàn)為有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合型污染。

[1]尹海龍,徐祖信.河流綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)方法比較研究[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,2008,17(5):729-733.

[2]胡成,蘇丹.綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法在渾河水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2011,20(1):186-192.

[3]李國(guó)鋒,劉憲斌,劉占廣,等.基于主成分分析和水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)的天津地區(qū)主要河流水質(zhì)評(píng)價(jià)[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào),2011,27(4): 27-31.

[4]方紅衛(wèi),孫世群,朱雨龍,等.主成分分析法在水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用及分析[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2009,34(12):152-154.

[5]徐祖信.我國(guó)河流單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)方法研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2005,33(3):321-325.

[6]徐祖信.我國(guó)河流單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)方法研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2005,33(3):321-325.

[7]白凱,崔鵬,張宣,等.模糊層次標(biāo)識(shí)指數(shù)法在海拉爾河水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2015(2):80.

呼倫貝爾市科技支撐項(xiàng)目“海拉爾河流域地表水體污染防治技術(shù)研究”。

王瑞東（1981—）,男,漢族,內(nèi)蒙古呼倫貝爾人,助理工程師,主要從事環(huán)境污染防治、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境規(guī)劃研究。

君珊（1972—）,女,內(nèi)蒙古呼倫貝爾人,碩士,高級(jí)工程師。