文_李昆明 莫創(chuàng)榮 凌政學 黃伯當 滕云梅 藍月存 林卉 葉開曉

1. 廣西大學資源環(huán)境與材料學院 2. 廣西壯族自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站

1 南流江流域玉林段水質(zhì)監(jiān)測概況

1.1 監(jiān)測范圍與布點

南流江流域玉林段共設(shè)置9個水質(zhì)監(jiān)測斷面，其中干流5個斷面，從上游到下游分別為綠洋河、沙牛江壩、叉江、六司橋、橫塘。支流設(shè)置4個斷面，分別為麗江、沙田河、綠珠江和東平河，斷面位置設(shè)在支流匯入干流前。

1.2 監(jiān)測時間

南流江流域玉林段9個斷面監(jiān)測時間自2018年1月開始至9月結(jié)束，監(jiān)測頻次為每月1次。

1.3 監(jiān)測指標與方法

本次監(jiān)測指標為pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、總磷共6個指標。排放限值執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)。

1.4 水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)

南流江流域玉林段每個斷面1～9月共監(jiān)測9次，將9次的數(shù)據(jù)進行平均，得出1～9月的斷面平均監(jiān)測數(shù)據(jù)（表1）。

表1 南流江流域玉林段監(jiān)測數(shù)據(jù) 單位：mg/L(pH值除外)

2 南流江流域玉林段水質(zhì)綜合評價

2.1 南流江流域玉林段水質(zhì)評價方法

2.1.1 單因子指數(shù)評價法

單因子指數(shù)評價法是將所監(jiān)測的水質(zhì)濃度與水質(zhì)評價標準對比，指數(shù)大于1說明超出評價標準，數(shù)值越大超標情況越嚴重，并以最大的數(shù)值所在的水質(zhì)類別作為水質(zhì)綜合評價的結(jié)果。

水質(zhì)的單因子指數(shù)Pi的計算公式為（適用于除溶解氧外的監(jiān)測項目）：

式中：Pi為單因子污染指數(shù)；

Ci為第i種水質(zhì)指標的實測濃度(mg/L)；

Si為第i種水質(zhì)指標的評價標準(mg/L)。

2.1.2 綜合污染指數(shù)評價法

綜合污染指數(shù)評價法是用水質(zhì)各因子監(jiān)測值與其評價標準之比求出分指數(shù)，再對各個分指數(shù)進行加和之后計算平均值，綜合污染指數(shù)是一個能夠反映并代表河流污染程度的數(shù)值，可以反映出河流的污染程度。

式中：P為綜合污染指數(shù)；

n為污染物種類總數(shù)；

Pi，Ci，Si同公式（1）。

2.1.3 有機污染指數(shù)評價法

有機污染指數(shù)是考慮到一般污水中氨氮含量高，影響了水中含氧量，從而破壞流域的生態(tài)環(huán)境。因此，通過建立氨氮與溶解氧氧飽和百分率兩者的數(shù)值分析式, 設(shè)置有機污染系數(shù)R預測水質(zhì)發(fā)生污染出現(xiàn)黑臭的可能。R值越大，水質(zhì)污染程度越高。從實際經(jīng)驗得出，當R大于5時，水質(zhì)污染嚴重，極易出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象。污染指數(shù)的計算公式如下：

式中：R為有機污染指數(shù)；

C為氨氮實測值(mg/L)；

C02為溶解氧飽和百分率，指溶解氧實測值與水質(zhì)標準值之比；

0.4是從實際經(jīng)驗中總結(jié)的得到的經(jīng)驗系數(shù)。

2.1.4 監(jiān)測指標標準限值

南流江流域玉林段水功能區(qū)目標均為Ⅲ類，在研究過程中執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838-2002）中的Ⅲ類，指標的標準限值見表2。選取《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》作為各斷面水質(zhì)評價對象的標準。

表2 參與水質(zhì)評價的污染指標標準限值 單位：mg/L(pH值除外)

通過對比南流江流域玉林段監(jiān)測數(shù)據(jù)和水質(zhì)標準值可以看到，pH值都在標準限值范圍之內(nèi)，則評價對象為南流江玉林段監(jiān)測的其余5個指標。

2.2 南流江流域玉林段水質(zhì)評價結(jié)果

2.2.1 單因子指數(shù)評價法評價結(jié)果

本文以Ⅲ類水質(zhì)標準限值，以水溫25℃時計算飽和溶解氧，選擇溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、總磷五個指標，根據(jù)公式（1）進行計算得出各指標的單項指數(shù)，見表3。

表3 單因子指數(shù)評價法計算結(jié)果

根據(jù)單因子指數(shù)評價法，當比值P大于1時，代表水質(zhì)指標超標，水質(zhì)達不到Ⅲ類水質(zhì)的要求。通過分析以上表格，可以得出所有斷面的高錳酸鹽指數(shù)都達Ⅲ類標準，溶解氧的比值除了橫塘斷面大于1外，其余斷面全部達Ⅲ類標準，氨氮除了綠洋河和綠珠江外，其余斷面全部超出標準值，總磷除了綠洋河外，全部超出標準值。由于P值越大表明超標越嚴重，P值最大的3.21和2.70分別產(chǎn)生于氨氮和總磷，說明氨氮和總磷是造成南流江流域水質(zhì)超標的最主要的因素。為了選擇一個指標進行水質(zhì)評價，取每個指標對應所有斷面P值的平均值，結(jié)果見表4。

表4 單因子污染指數(shù)評價法參考的所有斷面各監(jiān)測指標Pi值平均值統(tǒng)計表

根據(jù)表4結(jié)果，P值平均值最大為1.84，對應的水質(zhì)監(jiān)測指標為總磷。根據(jù)單因子污染指數(shù)評價方法，選擇P值最大的指標進行評價，則選擇總磷作為評價指標。將9個斷面總磷監(jiān)測值與各等級標準限值作比較，從而確定各斷面水質(zhì)等級，結(jié)果見表5。面水質(zhì)等級，記錄在表6中。結(jié)果中，只有綠洋河斷面和綠珠江斷面達到Ⅲ類水質(zhì)要求，其余7個斷面水質(zhì)均超標。

2.2.3 有機污染指數(shù)評價法評價結(jié)果

有機物污染指數(shù)評價法選取9個斷面的氨氮數(shù)值和溶解氧數(shù)值，通過公式2～3計算得到污染系數(shù)R。其中，公式中的溶解氧標準值選擇Ⅲ類水質(zhì)的溶氧量5mg／L，由此求解溶解氧百分率，則可得：

將利用公式（4）求得的各斷面的溶解氧飽和百分率代入公式（3），依次計算各斷面的有機污染指數(shù)R值，結(jié)果見表6。

表6 南流江流域玉林段9個斷面有機污染指數(shù)評價結(jié)果

表5 單因子指數(shù)評價法得到9個斷面的水質(zhì)等級

從表5可以看出，9個斷面中，有3個斷面總磷嚴重超標，有4個斷面水質(zhì)呈Ⅴ類，1個斷面呈Ⅳ類，只有1個北流市的綠洋河斷面水質(zhì)達到Ⅲ類標準要求。

2.2.2 綜合污染指數(shù)評價法評價結(jié)果

綜合表3求得的各單項污染指數(shù)Pi，將各斷面的五個指標Pi值相加總和除以5可以求得南流江流域玉林段各斷面的綜合污染指數(shù)。

為了評價水質(zhì)等級，需要算出各級水質(zhì)對應的綜合污染指數(shù)標準范圍值，具體計算過程是將指標的各級標準值帶入公式中作Pi，仍以三類水質(zhì)的指標值作為評價標準，求得Ⅱ類到Ⅴ類水質(zhì)的綜合污染指數(shù)范圍，計算結(jié)果如下：

根據(jù)計算的各類水質(zhì)的污染指數(shù)，可以得到南流域9個斷

為了通過有機污染指數(shù)數(shù)值確定水質(zhì)等級范圍，將各等級的氨氮和溶解氧標準值帶入公式中計算，可得到Ⅰ類至Ⅴ類水質(zhì)的有機污染指數(shù)，分別設(shè)置為R1,R2,R3,R4,R5,計算過程如下：

通過計算可以得出，只有綠洋河和綠珠江兩個斷面有機污染達到Ⅲ類標準，其余全部超標。隨著氨氮濃度的增加，水質(zhì)變差，有機物污染指數(shù)數(shù)值也在增大，但有機物污染指數(shù)的增加呈現(xiàn)非線性關(guān)系。

2.2.4 水質(zhì)污染分擔率計算

以南流江流域玉林段2018年1～9月的監(jiān)測指標計算，計算每項污染指標的污染分擔率，在此基礎(chǔ)上對計算結(jié)果進行排序。水質(zhì)污染分擔率計算公式為：

式中：Ki為第i項污染物所占的分擔率；

Pi表示第i項污染物實測值與標準值之比（單因子污染指數(shù)）；

P表示各單因子污染指數(shù)的和。

根據(jù)表3，利用9個斷面各監(jiān)測指標Pi值求和可以得到P值，然后求得各監(jiān)測指標的污染物分擔率。

若某種指標對應的污染物數(shù)量越多，污染分擔率越大。從統(tǒng)計結(jié)果可知，除了綠洋河只有總磷分擔率較大外，其余8個斷面總磷和氨氮分擔率均大于其他污染物，且兩者加起來占比均超過了50%，部分斷面超過了65%，因此污染分擔率較高的水質(zhì)指標是總磷和氨氮，可得出南流江玉林段主要污染指標為總磷和氨氮。

2.2.5 三種評價方法結(jié)果對比和分析

本文使用單因子指數(shù)評價法、綜合污染指數(shù)評價法和有機污染指數(shù)評價法三種方法進行南流江流域玉林段水質(zhì)評價，三種評價方法結(jié)果見表7。

表7 南流江流域玉林段三種評價方法水質(zhì)評價結(jié)果

由于每種水質(zhì)評價方法的計算側(cè)重點不同，通過不同的評價方法計算出的斷面水質(zhì)等級不同。通過計算結(jié)果可以看出，單因子指數(shù)評價法只關(guān)注一個監(jiān)測指標，評價出的水質(zhì)相對較差，結(jié)果不夠全面；有機污染指數(shù)評價法注重水質(zhì)的生物環(huán)境，不完全反映水質(zhì)狀況，水質(zhì)相對較好；綜合污染指數(shù)評價法將影響水質(zhì)的每個監(jiān)測指標納入計算，相比前兩種方法更能客觀評價南流江流域玉林段的水質(zhì)。

通過三種評價方法評價南流江流域玉林段9個斷面的結(jié)果可以得到，不論是哪種水質(zhì)評價方法，綠洋河、綠珠江都是水質(zhì)相對好的斷面，叉江、東平河都是水質(zhì)相對差的斷面。

3 結(jié)論

本文通過單因子指數(shù)評價法、綜合污染指數(shù)評價法和有機污染指數(shù)評價法的對比得出，通過單因子指數(shù)評價法評價時，水質(zhì)相對較差；通過有機污染指數(shù)評價法評價時，水質(zhì)相對較好；綜合污染指數(shù)評價法將影響水質(zhì)的每個監(jiān)測指標納入計算，評價出的水質(zhì)在前兩者之間，更能客觀評價南流江流域玉林段的水質(zhì)。

利用綜合污染指數(shù)評價法計算南流江流域玉林段的水質(zhì)結(jié)果表明，除了北流市綠洋河和博白縣綠珠江兩個斷面的水質(zhì)能夠達到Ⅲ類標準，其余7個斷面的水質(zhì)均不能達標，玉東新區(qū)叉江、博白縣東平河斷面均為Ⅴ類水質(zhì)，大部分的干流和支流受到不同程度的污染。本文還通過水質(zhì)污染分擔率分析出影響南流江流域玉林段水質(zhì)的主要污染指標，9個斷面的主要污染指標基本相同，均為總磷和氨氮。

以上結(jié)果為南流江流域玉林段的水質(zhì)治理工作提供了參考數(shù)據(jù)和重點治理目標。在今后的相關(guān)科學研究和綜合整治工作中，為使南流江流域玉林段水質(zhì)評價更加客觀和科學，應采用多種評價方法相結(jié)合的手段來開展水質(zhì)評價與水質(zhì)監(jiān)控工作。