孔志紅，王丹青，蘇以江，陳驍強

貴陽市阿哈水庫近十年水環(huán)境質(zhì)量綜合評價＊

孔志紅1，王丹青2，蘇以江1，陳驍強3

（1.貴陽阿哈湖國家公園管理處，貴州 貴陽 550007；2.安徽師范大學(xué) 地理與旅游學(xué)院，安徽 蕪湖 241003； 3.上海棲星生態(tài)環(huán)境咨詢有限公司，上海 200433）

阿哈水庫是一座兼具城市供水與防洪功能的中型水庫，是貴陽市人民的主要飲水水源。作為飲用水源其要求水質(zhì)類別為Ⅲ類水質(zhì)。采用單因子評價法和綜合污染指數(shù)法兩種方法，對2007—2016年阿哈水庫9種水體水質(zhì)評價指標(biāo)進行評價分析，水庫水體總體為Ⅴ類或劣Ⅴ類水質(zhì)，不能滿足水庫飲用水所要求的Ⅲ類地表水標(biāo)準(zhǔn)。由單因子評價法得出近十年阿哈水庫水體的主要污染因子為總氮，水庫水體中總氮含量超過了阿哈水庫作為飲用水源水域功能所要求的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。運用綜合污染指數(shù)法對阿哈水庫近十年水環(huán)境進行綜合評價可知，除了2008年水質(zhì)狀況為較好外，其余年份均為輕微污染，有個別項目檢出超標(biāo)，超標(biāo)因子為總氮，且總氮的超標(biāo)負(fù)荷率最高，水質(zhì)變化趨勢總體呈下降趨勢，2015年之后水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)。

阿哈水庫；水環(huán)境質(zhì)量；單因子評價法；綜合污染指數(shù)法

1 引言

水環(huán)境質(zhì)量的定量評價是水資源可持續(xù)利用的前提和環(huán)境管理與決策的依據(jù)[1]。目前，國內(nèi)學(xué)術(shù)界關(guān)于水環(huán)境質(zhì)量評價的方法多種多樣，主要有單因子評價法、指數(shù)評價法、模糊數(shù)學(xué)法[2]、物元分析法[3]、密切值法[4]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價法[5]等，單因子指數(shù)法選擇最差的評價因子，突出最主要的污染物；其他方法采用綜合指標(biāo)法描述水質(zhì)。單因子評價法是一種簡單直觀的方法，可以得出該水域的主要污染因子；綜合污染指數(shù)法可對水質(zhì)進行綜合評價，且計算方法簡便，也是目前應(yīng)用較多的一種水質(zhì)綜合評價方法。

阿哈水庫位于貴陽市城區(qū)小車河上游，是阿哈湖國家濕地公園的主體，阿哈水庫流域包括游魚河、蔡沖河、金鐘河、白巖河以及爛泥溝河五條入庫支流，多年平均徑流量為3.24 m3/s，年平均入庫徑流量約1.02億立方米，其功能主要是城市供水和防洪，是貴陽市南明區(qū)的重要飲用水源[6]。因此在水環(huán)境功能區(qū)劃中，阿哈水庫為Ⅲ類水環(huán)境功能區(qū)。對阿哈水庫進行水環(huán)境質(zhì)量評價是水質(zhì)保護的基礎(chǔ)工作，依此來掌握阿哈水庫的主要污染因子、水質(zhì)總體狀況和近十年水環(huán)境的變化趨勢，為水環(huán)境的保護和治理提供合理的依據(jù)。

本文以阿哈水庫2007—2016年水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別采用單因子評價法和綜合污染指數(shù)法對阿哈水庫水環(huán)境質(zhì)量進行評價，從而全面地掌握阿哈水庫水環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢，為公園管理方的水質(zhì)管理提供科學(xué)的理論依據(jù)。

2 研究內(nèi)容和方法

2.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)

監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于貴陽市水環(huán)境監(jiān)測站，監(jiān)測數(shù)據(jù)來自2007—2016年每月一次的樣品采集數(shù)據(jù)和年平均值，采樣點為阿哈水庫庫心。本文采用每年各項水質(zhì)指標(biāo)的年平均值作為評價數(shù)據(jù)。樣品采集和檢測嚴(yán)格按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[7]中的要求，監(jiān)測指標(biāo)為28項常規(guī)指標(biāo)，本文只選取了10項較為典型的水質(zhì)指標(biāo)，其中8項基本指標(biāo)分別為pH、總氮（TN）、總磷（TP）、五日生化需氧量（BOD5）、溶解氧（DO）、氨氮（NH3-N）、高錳酸鹽指數(shù)（MnO4）、糞大腸菌群，余下2項鐵（Fe）和錳（Mn）為飲用水源地補充項目。

2.2 評價方法

為了能夠全面地評價阿哈水庫的水環(huán)境質(zhì)量，本文選取了單因子評價法和綜合污染指數(shù)法兩種方法加以評價，兩種方法的側(cè)重點不同，相輔相成。

2.2.1 單因子評價法

單因子評價法就是用最差的單項指標(biāo)所屬類別來確定水體綜合水質(zhì)類別，即用水體各評價因子的監(jiān)測結(jié)果對照該項目的分類標(biāo)準(zhǔn)，確定其水質(zhì)類別[8]。單因子評價法的主要原理為：將待評價的地表水水域的水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)與該《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中所給出的評價標(biāo)準(zhǔn)進行對比，確定每個單因子所屬的水質(zhì)類別，然后以參評指標(biāo)中最差的水質(zhì)類別作為該水域水體的綜合水質(zhì)類別，評價結(jié)果用“類”表示。部分水質(zhì)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)限值如表1所示。

2.2.2 綜合污染指數(shù)法

綜合污染指數(shù)法是一種目前較為常用的方法，能夠得出一個定量的結(jié)果，有助于對該水域水環(huán)境進行分級和變化趨勢的分析，它克服了單因子評價法中過于突出單因子的缺點，能夠較為客觀地反映出水環(huán)境的綜合質(zhì)量，且計算方法簡便，在計算出單因子指數(shù)的基礎(chǔ)上，再運用數(shù)學(xué)方法對該水域作綜合評價。本文選取較為簡便的等權(quán)重的方法計算綜合污染指數(shù)，將綜合污染指數(shù)與給出的評價標(biāo)準(zhǔn)進行比對，得出該水域的水質(zhì)狀況。運用單因子指數(shù)法計算主要污染物的污染負(fù)荷率，反映主要污染物對水體的污染貢獻。

表1 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)部分基本項目標(biāo)準(zhǔn)限值（單位：mg/L）

評價指標(biāo)水質(zhì)類別 Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類Ⅳ類Ⅴ類 pH6～9 總氮（TN）≤0.2≤0.5≤1.0≤1.5≤2.0 總磷（TP）≤0.01≤0.025≤0.05≤0.1≤0.2 高錳酸鹽指數(shù)（MnO4）≤2≤4≤6≤10≤15 溶解氧（DO）飽和率90％（或取≥7.5）≥6≥5≥3≥2 五日生化需氧量（BOD5）≤3≤3≤4≤6≤10 氨氮（NH3-N）≤0.15≤0.5≤1.0≤1.5≤2.0 糞大腸菌群≤200≤2 000≤10 000≤20 000≤40 000 鐵0.3 錳0.1

綜合污染指數(shù)法通過計算各監(jiān)測斷面的水質(zhì)綜合污染指數(shù)及各項評價指標(biāo)的污染負(fù)荷率，對地表水進行污染程度綜合評價，其計算公式如下：

除溶解氧（DO）、pH之外，其他評價因子的單因子指數(shù)計算公式為：

式（1）（2）中：為綜合污染指數(shù)；為評價指標(biāo)種類；為單因子污染指數(shù)；為評價指標(biāo)實測濃度值；為評價指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)值。

溶解氧污染指數(shù)計算方法為：

式（3）中：DO.f為對應(yīng)溫度下的飽和溶解氧濃度；DO為DO的實測濃度值；i.DO為與水體功能類別對應(yīng)的溶解氧濃度限值。

pH的污染指數(shù)計算方法為：

式（4）（5）中：pHi為pH的實測濃度值；pHsd為評價標(biāo)準(zhǔn)中pH的下限值；pHsu為評價標(biāo)準(zhǔn)中pH的上限值。

污染負(fù)荷率計算方法如下：

最后所計算出的綜合污染指數(shù)需要與相應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)進行對比，以得出該水域的水質(zhì)綜合狀況，綜合污染指數(shù)的對應(yīng)評價標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 綜合污染指數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)

綜合污染指數(shù)P值范圍水質(zhì)狀況分級依據(jù) ≤0.20好多數(shù)項目未檢出，個別項目檢出值在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi) 0.21～0.40較好檢出值在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，個別項目接近或超標(biāo) 0.41～0.70輕度污染個別項目檢出且超標(biāo) 0.71～1.00中度污染有兩項檢出值超標(biāo) 1.01～2.00重污染相當(dāng)部分檢出值超標(biāo) ≥2.0嚴(yán)重污染相當(dāng)部分檢出值超標(biāo)數(shù)倍或幾十倍

3 結(jié)果與討論

3.1 單因子評價結(jié)果

2007—2016年阿哈水庫庫心各評價因子年平均值如表3所示。由表3可知，在2007—2016年近10年間，阿哈水庫水體主要超標(biāo)因子為總氮，2007—2016年總氮均超過了國家標(biāo)準(zhǔn)中要求的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其他指標(biāo)因子含量均達到水庫飲用水標(biāo)準(zhǔn)。2007—2016年阿哈水庫庫心各項單因子水質(zhì)指標(biāo)類別如表4所示，阿哈水庫單因子評價結(jié)果如表5所示。由表4和表5可得出阿哈水庫近10年的水質(zhì)類別，2007—2016年，阿哈水庫總體為Ⅴ類或劣Ⅴ類水質(zhì)。其中，2007年阿哈水庫水體為Ⅳ類水質(zhì)，2007年、2009年、2010年均為Ⅴ類水質(zhì)，2011—2016年阿哈水庫為劣Ⅴ類水質(zhì)。2007—2015年總氮含量持續(xù)升高，2016年有所下降，但仍屬于劣Ⅴ類水質(zhì)?？偟獮楦粻I養(yǎng)化指標(biāo)，總氮含量過高，說明阿哈水庫水質(zhì)富營養(yǎng)化，根據(jù)收集的相關(guān)資料顯示，阿哈水庫周圍沒有與水源保護和供水無關(guān)的工礦企業(yè)存在，但阿哈水庫的五條入庫支流均流經(jīng)居民區(qū)，人口密集，居民的生產(chǎn)生活所造成的面源污染可能是阿哈水庫中總氮的來源。

表3 2007—2016年阿哈水庫庫心各評價因子年平均值

時間pH總氮/（mg/L）總磷/（mg/L）高錳酸鹽指數(shù)溶解氧/（mg/L）五日生化需氧量/（mg/L）氨氮/（mg/L）糞大腸菌群/（mg/L）鐵/（mg/L）錳/（mg/L） 2007年7.761.8270.0252.36.2520.0911 8780.0150.043 2008年7.721.190.0242.17.8120.0921 6030.0150.043 2009年8.121.590.0452.768.3330.1241 8200.070.04 2010年8.21.680.0438.730.1441 5500.040.04 2011年8.12.320.042.87.720.2472 8700.030.05 2012年8.092.440.042.47.62.40.161 9960.030.05 2013年8.192.530.030 82.56.930.2071 0580.030.02 2014年8.082.730.040 82.56.320.3061 2060.0360.02 2015年8.22.520.0462.86.420.3121 9040.040.03 2016年8.22.060.042.56.32.30.0981 6750.030.02

表4 2007—2016年阿哈水庫庫心各項單因子水質(zhì)指標(biāo)類別

時間pH總氮總磷高錳酸鹽指數(shù)溶解氧五日生化需氧量氨氮糞大腸菌群鐵錳 2007年ⅠⅤⅡⅡⅡⅠⅠⅡ未超標(biāo)未超標(biāo) 2008年ⅠⅣⅡⅡⅠⅠⅠⅡ未超標(biāo)未超標(biāo) 2009年ⅠⅤⅢⅡⅠⅠⅠⅡ未超標(biāo)未超標(biāo) 2010年ⅠⅤⅢⅡⅠⅠⅠⅡ未超標(biāo)未超標(biāo) 2011年Ⅰ劣ⅤⅢⅡⅠⅠⅡⅢ未超標(biāo)未超標(biāo) 2012年Ⅰ劣ⅤⅢⅡⅠⅠⅡⅡ未超標(biāo)未超標(biāo) 2013年Ⅰ劣ⅤⅢⅡⅡⅠⅡⅡ未超標(biāo)未超標(biāo) 2014年Ⅰ劣ⅤⅢⅡⅡⅠⅡⅡ未超標(biāo)未超標(biāo) 2015年Ⅰ劣ⅤⅢⅡⅡⅠⅡⅡ未超標(biāo)未超標(biāo) 2016年Ⅰ劣ⅤⅢⅡⅡⅠⅠⅡ未超標(biāo)未超標(biāo)

表5 阿哈水庫單因子評價結(jié)果

時間2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年 水質(zhì)類別ⅤⅣⅤⅤ劣Ⅴ劣Ⅴ劣Ⅴ劣Ⅴ劣Ⅴ劣Ⅴ

3.2 綜合污染指數(shù)評價結(jié)果

本文采用綜合污染指數(shù)法對2007—2016年阿哈水庫庫心各項指標(biāo)的年平均值進行統(tǒng)計分析，根據(jù)式（1）（2）（3）（4）（5），得出單因子污染指數(shù)、綜合污染指數(shù)、污染負(fù)荷率以及阿哈水庫的評價結(jié)果，結(jié)果如表6、表7、表8所示。由表6和表7可知阿哈水庫水體綜合污染指數(shù)，2007—2016近10年間，阿哈水庫水體除2008年水質(zhì)狀況為良好外，均有不同程度的輕度污染。其中，2008年，各項評價因子對應(yīng)分級標(biāo)準(zhǔn)為檢出個別項目接近或超過標(biāo)準(zhǔn)限值，但水質(zhì)總體狀況較好；2007年、2009—2016年水質(zhì)狀況均為輕度污染，對應(yīng)的分級標(biāo)準(zhǔn)為個別項目檢出超過標(biāo)準(zhǔn)限值，水質(zhì)狀況有輕微惡化，但程度較輕。由表8各項評價指標(biāo)的污染負(fù)荷率可知，2007—2016年污染負(fù)荷率最高的一項指標(biāo)均為總氮，且總氮的污染負(fù)荷率基本接近或高于30%，其余指標(biāo)的污染負(fù)荷率均比較小，其次為總磷、溶解氧和五日生化需氧量，這些評價指標(biāo)均是水體富營養(yǎng)化的指標(biāo)，能夠反映處阿哈水庫水體有富營養(yǎng)化的問題。

3.3 水質(zhì)年際變化趨勢

根據(jù)計算出的2007—2016年阿哈水庫的綜合污染指數(shù)，制作了阿哈水庫的水質(zhì)變化趨勢圖，如圖1所示，從圖1可知，2007—2016年阿哈水庫的水體水質(zhì)總體呈下降趨勢，2008年綜合污染指數(shù)最低，水質(zhì)狀況最好，從2008年開始到2015年阿哈水庫的綜合污染指數(shù)一直呈上升態(tài)勢，即意味著阿哈水庫的水質(zhì)狀況呈下降趨勢，2016年有所好轉(zhuǎn)，原因可能是阿哈湖國家濕地公園的建設(shè)與管理取得了初步成效。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本文采用單因子評價法和綜合污染指數(shù)法兩種方法，對2007—2016年阿哈水庫9種水體水質(zhì)評價指標(biāo)進行評價分析，水庫水體總體為Ⅴ類或劣Ⅴ類水質(zhì)，不能滿足水庫飲用水所要求的Ⅲ類地表水標(biāo)準(zhǔn)。

表6 2007—2016年阿哈水庫單因子污染指數(shù)（?、箢悩?biāo)準(zhǔn)限值）

時間pH總氮總磷高錳酸鹽指數(shù)溶解氧五日生化需氧量氨氮糞大腸菌群鐵錳 2007年0.3801.8270.50.3830.7280.50.0910.187 80.0500.430 2008年0.3601.190.480.3500.3890.50.0920.160 30.0500.430 2009年0.5601.590.90.4600.2430.750.1240.1820.2330.400 2010年0.6001.680.80.5000.1960.750.1440.1550.1330.400 2011年0.5502.320.80.4670.4380.50.2470.2870.1000.500 2012年0.5452.440.80.4000.5090.60.160.199 60.1000.500 2013年0.5952.530.6160.4170.5960.750.2070.105 80.1000.200 2014年0.5402.730.8160.4170.7350.50.3060.120 60.1200.200 2015年0.6002.520.920.4670.7020.50.3120.190 40.3330.300 2016年0.6002.060.80.4170.7230.5750.0980.167 50.1000.200

表7 2007—2016年阿哈水庫綜合污染指數(shù)（取Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值）

時間2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年 綜合指數(shù)0.5080.4000.5440.5360.6210.6250.6120.6480.6840.574 水質(zhì)狀況輕度污染較好輕度污染輕度污染輕度污染輕度污染輕度污染輕度污染輕度污染輕度污染

表8 2007—2016年阿哈水庫各項評價指標(biāo)的污染負(fù)荷率（單位：%）

時間pH總氮總磷高錳酸鹽指數(shù)溶解氧五日生化需氧量氨氮糞大腸菌群鐵錳 2007年7.4935.999.857.5414.349.851.793.700.988.47 2008年9.0029.7412.008.759.7212.502.304.011.2510.75 2009年10.2929.2216.548.454.4713.782.283.344.287.35 2010年11.2031.3514.939.333.6614.002.692.892.487.47 2011年8.8637.3712.887.527.058.053.984.621.618.05 2012年8.7139.0212.796.408.149.592.563.191.608.00 2013年9.7341.3610.076.829.7412.263.381.731.633.27 2014年8.3342.1012.586.4311.337.714.721.861.853.08 2015年8.7736.8213.446.8210.267.314.562.784.874.38 2016年10.4535.8913.947.2612.5910.021.712.921.743.48

圖1 2007—2016年阿哈水庫水質(zhì)變化趨勢

由單因子評價法得出阿哈水庫水體的主要污染因子為總氮。水庫水體中總氮含量超過了阿哈水庫作為飲用水源水域功能所要求的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

運用綜合污染指數(shù)法對阿哈水庫水環(huán)境進行綜合評價，可知除了2008年水質(zhì)狀況為較好外，其余年份均為輕微污染，有個別項目檢出超標(biāo)，超標(biāo)因子為總氮，且總氮的超標(biāo)負(fù)荷率最高，水質(zhì)變化趨勢總體呈下降趨勢，2015年之后水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)。

4.2 討論

阿哈水庫接近貴陽市中心城區(qū)，人口較為密集，加之貴陽市城區(qū)范圍不斷擴大，造成阿哈水庫受人為干擾更加強烈，水體中總氮含量不斷增加，水體富營養(yǎng)化。阿哈水庫面臨的一個較嚴(yán)重的問題便是面源污染，阿哈水庫的五條入庫支流均流經(jīng)居民區(qū)，面源污染較多。阿哈水庫是貴陽市的主要水源地之一，關(guān)系到60萬人民的飲水狀況，責(zé)任巨大。阿哈水庫日益惡化的水質(zhì)，也引起了貴陽市人民的重視，近年來申請并且獲批了阿哈湖國家濕地公園，除此之外，貴陽市政府多次召開關(guān)于阿哈湖水環(huán)境治理會議，開始大力整治阿哈水庫的水環(huán)境，因此，在2016年阿哈湖水質(zhì)有輕微的好轉(zhuǎn)，但仍屬于輕微污染，總氮的含量仍然較高，需要在接下來的工作中對具體造成阿哈水庫水體污染的影響因素做量化研究分析。

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X824

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.15.005

2095－6835（2019）15－0012－04

美國國家地理空氣與水保護基金“基于空間可視化生態(tài)信息模型的阿哈湖國家濕地公園生態(tài)保護探索”（編號：GEFC29-16）

〔編輯：張思楠〕