李瑤　閆麗　楊超臣　侯曉龍　張碧函　劉盼　姚新悅　肖國華

摘要：于2018—2020年春、夏、秋三季對沙河河水進行水質(zhì)調(diào)查檢測，并對其作出污染綜合評價。采用單因子評價法，并結(jié)合相關(guān)污染指數(shù)分析了污染情況，包括均值和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，選擇總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、BOD54個監(jiān)測指標作為評估依據(jù)，對沙河河水進行水質(zhì)評價。結(jié)果顯示，均值綜合指數(shù)平均值為0．68，內(nèi)梅羅綜合指數(shù)平均值為1.3。綜合這兩種評價方法，沙河水質(zhì)環(huán)境整體表現(xiàn)為輕度污染狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：沙河；水質(zhì)；環(huán)境因子；污染綜合評價

河流環(huán)境污染是全球范圍內(nèi)普遍存在的環(huán)保問題［1—2］，由于中國的高速發(fā)展，不少河流在國民經(jīng)濟發(fā)展影響下遭受了各種程度的環(huán)境污染，不僅降低了水質(zhì)，而且污染了底泥，河流環(huán)境在水體環(huán)境中占據(jù)著重要地位，作為廢水的最后收集地，會直接影響到水體環(huán)境的恢復［3—4］。因此，為了對阜平沙河地區(qū)水體情況綜合調(diào)查，以對沙河河水調(diào)查與監(jiān)測為數(shù)據(jù)，對沙河水質(zhì)作出了相應的評估，這不僅對了解該水域的生態(tài)環(huán)境的變化狀況有重要意義，并且可為沙河水域生態(tài)環(huán)境的保護與修復提供依據(jù)。

1 材料和方法 1.1 研究區(qū)域概況

沙河發(fā)源于山西省繁峙縣東白坡頭，流經(jīng)多個區(qū)域，包括吳王口和五丈灣等，最終到達王快水庫，沙河主要處于曲陽交界位置。根據(jù)相關(guān)資料，分析了相應的形態(tài)特征，結(jié)合交通情況和人類干擾等，以這些作為主要影響因素合理設置了站點，將一些具有代表性的河段斷面選取出來，評估空間距離是否合適，采取了野外取樣調(diào)查方式，之后合理設置了站位，共6個，見表1。

1.2 調(diào)查取樣時間

2018—2020年春、夏、秋三季進行現(xiàn)場調(diào)查取樣，總計8次。

1.3 樣品采集與檢測

從沙河干流區(qū)域采集了水樣，采集范圍包括上游（冀晉交界）以及下游（王快水庫人口），設置了6個采樣點獲取樣品，同時采集區(qū)域集中在河道中心。采集完成后依據(jù)相應的測試指標，并依據(jù)《漁業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》第三部分［6］相關(guān)要求，選擇合適的保護劑并將其添加到樣品中，在實驗室完成樣品測試工作，水質(zhì)檢測方法見表2。

2 水質(zhì)評價方法

鑒于目前沙河流域是王快水庫的主要補水河流，中上游水量相對充沛，但仍有部分流域穿越村莊，造成污染。因此，按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838—2002），應用綜合指數(shù)作為評價依據(jù)，包括單因子、均值和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)［8］。將單因子評價法與綜合指數(shù)法相結(jié)合，較為客觀地評價了農(nóng)村小型集中式供水水質(zhì)狀況，避免采用單一評價因子反映整體水質(zhì)，使得評價結(jié)果準確度大大提升。

2.1 單因子指數(shù)法

單因子指數(shù)評價法采用單監(jiān)測項目污染指數(shù)表示，其值為某一水質(zhì)監(jiān)測指標的測定值與執(zhí)行標準的相應水質(zhì)類別的該項目的限定值之間的比值，其中pH值和溶解氧除外。計算表達式：

式中：P，為單因子污染指數(shù)；a；為某一水質(zhì)監(jiān)測指標的測定值；a為該標準的限定值。

2.2 均值綜合指數(shù)法

本文研究的均值綜合污染指數(shù)法是指算術(shù)平均值的綜合污染指數(shù)，是對水質(zhì)的多指標綜合評價，盡量規(guī)避了單一監(jiān)測項目數(shù)據(jù)對水質(zhì)綜合評價的影響（見表3），同時降低了水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常造成的整體評價誤差［10］。計算表達式：

式中：P為均值綜合污染物指數(shù)；P，為單因子污染指數(shù)；n為參與評價的監(jiān)測項目個數(shù)。

2.3 內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法

在國內(nèi)外，廣泛采用了這種指數(shù)法，可應用于綜合污染的評估（見表4）。該方法根據(jù)各監(jiān)測項目的污染指數(shù)，并計算出相關(guān)參數(shù)。這種方法的應用特征在于確定環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，并突出顯示出其中的最大值，同時能夠?qū)⑵骄悼紤]在內(nèi)，主要集中于監(jiān)測項目，并確定最大污染項目，在此基礎上評估該項目對水質(zhì)的影響。計算表達式：

式中：Pn、P1和P。為內(nèi)梅羅、均值以及單因子綜合污染指數(shù)，最后一項為最大值。

3 結(jié)果與討論

3.1 水質(zhì)環(huán)境調(diào)查檢測結(jié)果

2018—2020年水環(huán)境監(jiān)測要素評價：沙河流域水質(zhì)pH值平均值為8.53，變化范圍為7.79～8.96，符合地表水環(huán)境質(zhì)量II類水質(zhì)標準；溶解氧平均值為8.52mg／L，變化范圍為5.75～13.65mg／L，符合地表水環(huán)境質(zhì)量III類水質(zhì)標準；BOD5平均值為1.56mg／L，變化范圍為0.36～4.08mg／L，符合地表水環(huán)境質(zhì)量II類水質(zhì)標準；總氮平均值為3.71mg／L，變化范圍為1.244～5.569mg／L，各監(jiān)測站位均超出地表水環(huán)境質(zhì)量II類水質(zhì)標準；總磷平均值為0.04mg／L，變化范圍為0.026～0.088mg／L，各監(jiān)測站位均超出地表水環(huán)境質(zhì)量III類水質(zhì)標準；硫化物平均值為0.02 mg／L，變化范圍為0.007～0.074mg／L，各監(jiān)測站位均超出地表水環(huán)境質(zhì)量II類水質(zhì)標準。3.1.1 單因子指數(shù)評價法根據(jù)單因子評價法評價，pH值、DO均符合地表水環(huán)境質(zhì)量II類水質(zhì)標準，其余項目結(jié)果見表5。

3.1.2 均值綜合指數(shù)評價法

根據(jù)單因子指數(shù)評價法評價結(jié)果，結(jié)合沙河的水質(zhì)特點，選取總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、BOD5共4個監(jiān)測項目的單因子指數(shù)作為均值綜合污染指數(shù)，沙河水質(zhì)評價結(jié)果見表6、圖1。

根據(jù)上述圖表所示，沙河2018年全年水質(zhì)狀況為中度污染—重污染，春、夏兩季為中污染，秋季處于重污染。2019年水質(zhì)春季處于輕度污染，2020年整體處于輕度污染。根據(jù)上表數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，主要污染物質(zhì)為總氮，僅在2019年夏季監(jiān)測P值小于1，其余時間均高于限定值。并且從中可以發(fā)現(xiàn)每年秋季的水質(zhì)環(huán)境劣于春、夏兩季，這一結(jié)果與李志林等［6］的調(diào)查原因基本一致，由于汛期的到來，導致秋季水質(zhì)劣于春、夏兩季。

3.1.3 內(nèi)梅羅綜合指數(shù)評價法根據(jù)單因子指數(shù)評價法和均值綜合污染指數(shù)法評價結(jié)果，以總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、BOD，共4個監(jiān)測項目作為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)參評指數(shù)，沙河水質(zhì)評價結(jié)果見表7、圖2。

根據(jù)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價結(jié)果，無論是通過各個季度，還是各個站點來看，沙河2018年度水質(zhì)劣于2019—2020年，甚至于從6個站點的調(diào)查結(jié)果來看2019—2020年度沙河水質(zhì)達到100％的清潔程度。

3.2 討論

從三年的連續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)沙河水質(zhì)有向好的方向發(fā)展趨勢，通過采取綜合評分法來對沙河水質(zhì)進行評價分析，水質(zhì)評價在近幾年當中從中度污染逐漸轉(zhuǎn)向輕度污染，但是還是達到了輕度富營養(yǎng)水平，劉捷等［9］對九洲江水質(zhì)進行綜合水質(zhì)標識指數(shù)法研究，以9個采樣點作為監(jiān)測斷面，得出九洲江支流的主要污染來源在于畜禽養(yǎng)殖廢水。ZHONG等［0通過采取多元化統(tǒng)計方法分析八里湖水質(zhì)情況，認為水質(zhì)逐漸優(yōu)化的主要原因是周圍綠化環(huán)境的改變，植被的增多及良好培養(yǎng)也促進了八里湖水質(zhì)的污染治理。從中可以發(fā)現(xiàn)沙河水質(zhì)沒有重大污染因子，但在檢測過程當中發(fā)現(xiàn)夏季總氮、總磷含量較高，這兩種元素有利于沙河浮游植物的生長，加強了植物的光合作用，同時也增加了水體當中的溶氧含量變化，在一定程度上促進了浮游生物的生長代謝，破壞了水體環(huán)境的微生態(tài)平衡，也加大了水體氨氮的含量，多方面因素導致沙河透明度降低。

4 結(jié)論

本研究對沙河水質(zhì)的16項生化因子進行調(diào)查、檢測與分析，其中單因子評價中總氮超標，超標率達到100％，可能會導致水體富營養(yǎng)化，對水體造成威脅，其余指標全部在地表水環(huán)境質(zhì)量II類水質(zhì)標準以上。均值綜合指數(shù)平均值為0.68，其中2018年秋季最高，為1.12，2019年夏季最低，為0.34，總體表現(xiàn)為輕度污染。內(nèi)梅羅綜合指數(shù)平均值為1.3，其中2018年秋季最高，為2.15，2020年夏季最低，為0.90，總體表現(xiàn)為輕度污染。2018年秋季水質(zhì)較差主要是汛期的到來，泥土的沖擊致使水質(zhì)劣于其他時期。通過比較國內(nèi)外應用綜合污染指數(shù)評價方法和實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，沙河水質(zhì)的污染大部分原因來自于人為的干擾導致水體富營養(yǎng)化，氮、磷指數(shù)個別區(qū)域超標［12］，對沙河水域環(huán)境造成一定的危害。

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Spatiotemporal distribution and pollution evaluationof Shahe River water quality and environmental factors

LI Yao1·2，Yan Li3，YANG Chaochen，HOU Xiaolong2，ZHANG Bihan，LIUPan，YAO Xinyue2，XIAO Guohua2·3

（1.College of Ocean science，Agricultural University of Hebei，Qinhuangdao 066000，China;

2.Hebei Ocean and Fishery Sciences Research Institute，Qinhuangdao 066200，China;

3.Key Laboratory of Marine Fishery Resources and Environment of Hebei Province，Qinhuangdao 066000，China）

Abstract：In this study，the water quality of Shahe River was investigated and tested in the spring，sum- mer and autumn between 2018 and 2020，and a comprehensive pollution evaluation was made. The rele- vant evaluation method was adopted，namely the single factor evaluation method，and analyzed the pol- lutionsituation，including the mean and nemeo comprehensive pollution index，and the total phosphor- us， total nitrogen， permanganate index and BOD monitoring index were selected as the evaluation basis to evaluate the water quality of Shahe River water. The mean composite index was 0. 68 and the Memero composite index was 1.3. CombinedI on these two evaluation methods，the overall water quali- ty environment of Shahe River is slightly polluted.

Key words：ShaheRiver;water quality; environmental factors; comprehensive pollution evaluation

（收稿日期：2022—08—23；修回日期：2023—05—25）