摘要：評價(jià)沙湖水環(huán)境變化趨勢，對湖水環(huán)境改善和保護(hù)有著積極的指示意義?；诓煌攴莶煌瑫r(shí)期的多點(diǎn)位監(jiān)測，運(yùn)用單因子法、多因子綜合法和基于熵權(quán)法改進(jìn)的綜合污染指數(shù)法等多種方法，對寧夏沙湖水環(huán)境特征進(jìn)行評價(jià)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沙湖湖水主要的污染因子為TP和TN，其次是CODMn和BOD5；同時(shí)，基于熵權(quán)法改進(jìn)的綜合污染評價(jià)法算得8月沙湖水質(zhì)表現(xiàn)為Ⅴ類超標(biāo)，在8月夏秋季污染程度明顯高于冬春季，特別是監(jiān)測點(diǎn)L05位置，說明湖水環(huán)境受鳥類、魚類等影響顯著；最后，2020年沙湖水環(huán)境污染指數(shù)值均低于2019年同期監(jiān)測值，表明湖水水質(zhì)呈變化向好的趨勢。在單因子和多因子評價(jià)的基礎(chǔ)上，利用改進(jìn)熵權(quán)法評價(jià)沙湖水環(huán)境，對沙湖水環(huán)境有了進(jìn)一步的認(rèn)識，為今后的沙湖水質(zhì)凈化和應(yīng)對措施提供一定參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：熵權(quán)優(yōu)化；綜合污染指數(shù)；質(zhì)量評價(jià)；沙湖

中圖分類號：TV213.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1001-9235（2024）07-0101-10

黃雯.基于熵權(quán)優(yōu)化綜合污染評價(jià)法的水環(huán)境特征研究［J］.人民珠江，2024，45（7）：101-110.

Study on Water Environmental Characteristics Based on Comprehensive Pollution Assessment Method with Entropy Weight Optimization

HUANG Wen

（Ningxia Highway Survey and Design Institute Co.，Ltd.，Yinchuan 750001，China）

Abstract：Evaluating the trends in the water environmental changes of Sand Lake holds positive significance for the improvement and protection of the lake′s water environment.To assess the characteristics of the water environment in the Sand Lake in Ningxia，various methods are employed，including the single-factor method，the multi-factor synthesis method，and the comprehensive pollution index method that utilizes entropy weight optimization.These methods are applied based on multi-point monitoring data collected at different times and across various years.The results show that the main pollution factors of Sand Lake water are total phosphorus（TP）and total nitrogen（TN），followed by chemical oxygen demand by permanganate（CODMn）and biochemical oxygen demand（BOD5）.At the same time，the comprehensive pollution assessment method，enhanced by entropy weight optimization，indicates that the water quality of Sand Lake in August is classified as category V，exceeding the standard，and the pollution level in summer and autumn in August is significantly higher than that in winter and spring，especially the monitoring point L05，indicating that the lake environment is significantly affected by wildlife such as birds and fish.Finally，the water environmental pollution index values of Sand Lake in 2020 are lower than those monitored in the same period of 2019，suggesting that the water quality of the lake shows an upward trend of change.By using the improved entropy weight optimization method on top of single-factor and multi-factor evaluations，a deeper understanding of the Sand Lake water environment is achieved，providing a reference for future water purification and countermeasuresin Sand Lake.

Keywords：entropy weight optimization;composite pollution index;quality evaluation;sand lake

水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)是環(huán)境管理中較為重要的一環(huán)，關(guān)乎著水資源的合理利用、生活經(jīng)濟(jì)的需求供水和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展［1］。在湖泊濕地水質(zhì)評價(jià)中，由于水源的補(bǔ)徑排是相對開放式的，所以湖泊的水環(huán)境是一種多項(xiàng)介質(zhì)組成的復(fù)合體系，涉及較多的污染因子和變量條件，具有一定的復(fù)雜性和難度性，一般需借助更多的評價(jià)方法，展開對湖泊的水質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)［2-4］。

目前，常見的評價(jià)有單因子評價(jià)方法、綜合指數(shù)法、主要成分分析法、尼梅羅綜合污染指數(shù)法、熵權(quán)綜合指數(shù)法和數(shù)值模擬預(yù)測方法等。如何選取合理的方法，進(jìn)行科學(xué)的水質(zhì)評價(jià)一直備受研究者的關(guān)注［5-8］，曾永等［9］采用單因子評價(jià)法對黃河某一河段水質(zhì)進(jìn)行了分析，得出單因子評價(jià)法的適用場合和使用情景。孫藝珂等［10］采用水污染指數(shù)法將單因子作為指數(shù)，結(jié)果只能反映水質(zhì)總體變化情況，無法判斷水質(zhì)類別。陳娟等［11］采用3種不同方法進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)研究，發(fā)現(xiàn)以單因子指數(shù)法為基礎(chǔ)，以綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法為輔助的方法較為科學(xué)合理；殷雪妍等［12］采用研究通江湖泊的不同水質(zhì)評價(jià)方法的適用性，綜合考慮不同評價(jià)方法的適用性和準(zhǔn)確性。周默［13］運(yùn)用改進(jìn)的綜合評價(jià)方法，發(fā)現(xiàn)熵值賦權(quán)法更客觀合理，評價(jià)結(jié)果更科學(xué)?？梢?，不同方法的運(yùn)用對水質(zhì)評價(jià)的結(jié)果有著決定性的作用，需結(jié)合研究實(shí)際情況選擇合理評價(jià)方法。

沙湖是寧夏濕地保護(hù)區(qū)的重要組成部分，沙湖淺水地帶生長著茂密的葦叢，棲息著天鵝、野鴨、青莊、魚鷹等數(shù)十種鳥類為寧夏最大的水面風(fēng)景旅游地，2007年5月石嘴山市沙湖旅游景區(qū)經(jīng)國家旅游局正式批準(zhǔn)為國家5A級旅游景區(qū)，但因深居西北干旱內(nèi)陸，為封閉型湖泊，降雨少蒸發(fā)大，常年通過人工引水補(bǔ)給，同時(shí)受旅游區(qū)開發(fā)和農(nóng)業(yè)影響，生態(tài)系統(tǒng)脆弱，沙湖水質(zhì)較差，特別是湖水一旦被污染，生物多樣性容易被破壞，且恢復(fù)治理難度大，花費(fèi)高［14-15］。因此，研究沙湖的水質(zhì)變化和水質(zhì)評價(jià)，對區(qū)域生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展都有著重要的指示意義。

在湖泊水質(zhì)評價(jià)過程中，選取的評價(jià)方法是否合理是水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)結(jié)果客觀與否的關(guān)鍵。本研究依據(jù)從各項(xiàng)檢測指標(biāo)入手，以寧夏沙湖為研究對象，結(jié)合單因子評價(jià)法、綜合污染評價(jià)法的特點(diǎn)，利用熵權(quán)法進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)評價(jià)方法，對沙湖水環(huán)境進(jìn)行評價(jià)分級，突出主要環(huán)境問題，為地方生態(tài)環(huán)境保護(hù)和綠色經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供一定科學(xué)支撐。

1研究區(qū)概況

寧夏沙湖位于石嘴山市平羅縣境內(nèi)前進(jìn)農(nóng)場范圍內(nèi)，是寧夏回族自治區(qū)內(nèi)最大的微咸水湖［16］，總占地面積1.09萬畝（1畝約等于667 m2），平均湖水深度為4 m，最大深度可達(dá)7 m，湖面呈月牙形，大致走向?yàn)闁|西方向，地理坐標(biāo)為東經(jīng)106°19′～106°24′，北緯38°45′～38°49′，見圖1。

沙湖所在區(qū)域?qū)俑珊?、半干旱大陸性氣候，具有干旱少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈，日照充足，風(fēng)大沙多，溫差大，四季變化明顯等特點(diǎn)。根據(jù)石嘴山氣象站多年氣象資料數(shù)據(jù)分析，多年平均降水量180.94 mm，多集中在7—9月；多年平均蒸發(fā)量為1 792.64 mm，蒸發(fā)量約是降雨量的10倍，見圖2；平均相對濕度47%；月平均最高氣溫25.18℃，月平均最低氣溫-6.73℃，極端最高氣溫36.8℃，極端最低氣溫-30.6℃。風(fēng)力冬季較強(qiáng)，夏季較弱，多為西北風(fēng)。

2研究方法與數(shù)據(jù)處理

2.1試驗(yàn)方法

根據(jù)沙湖地區(qū)水環(huán)境和地形特征，選取L01、L02、L03、L04和L05五個(gè)位置進(jìn)行多年長期監(jiān)測，其中L01、L02為魚類養(yǎng)殖區(qū)，L03為補(bǔ)給進(jìn)水區(qū)，L04為湖中心區(qū)，L05為鳥類棲息區(qū)，見圖3。自2015年開始每年4—8月份進(jìn)行豐水期和枯水期2次水樣取樣，分析2015—2020年多年序列監(jiān)測數(shù)據(jù)。在每次取樣中，進(jìn)行蠟封取樣，并在24 h內(nèi)送檢，15 d內(nèi)完成檢測。每個(gè)點(diǎn)取2瓶500 mL水樣，1瓶用于測試水化學(xué)離子含量，1瓶用于測試水中營養(yǎng)微量元素，主要測試指標(biāo)有高錳酸鉀指數(shù)（CODMn）、溶解氧（DO）、總磷（TP）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）和五日生化需氧量（BOD5）等，在試驗(yàn)樣品測試中，嚴(yán)格按照GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版）和《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》等方法執(zhí)行。

在數(shù)據(jù)處理分析方面，使用Excel2016和SPSS 25.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，綜合運(yùn)用ArcGIS desktop 10.5、Origin Pro 2018等軟件進(jìn)行空間數(shù)據(jù)分析和圖件的制作完成。

2.2研究方法

2.2.1單因子污染指數(shù)法

單因子污染指數(shù)法是GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的評價(jià)方法，即以水質(zhì)最差的單項(xiàng)指標(biāo)所屬類別，進(jìn)行WPI法定量來確定水體綜合水質(zhì)類別，見式（1）。WPI法是延續(xù)單因子評價(jià)法中選取污染最嚴(yán)重的水質(zhì)指標(biāo)判定水質(zhì)類別，運(yùn)用內(nèi)插法分別計(jì)算各樣點(diǎn)TN、TP、DO、COD濃度對應(yīng)的WPI值，其方法是用水體各監(jiān)測項(xiàng)目的監(jiān)測結(jié)果對照該項(xiàng)目的分類標(biāo)準(zhǔn)，確定該項(xiàng)目的水質(zhì)類別，在所有項(xiàng)目的水質(zhì)類別中選取水質(zhì)最差類別作為水體的水質(zhì)類別［17］。單因子污染指數(shù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分級見表1。

Pi=Ci/Bi（1）

式中：Pi為單因子污染指數(shù)；Ci為各污染因子實(shí)測濃度值；Bi為各污染因子的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值。

2.2.2綜合污染指數(shù)法

水體中含有多種重金屬和營養(yǎng)元素，但單因子評價(jià)法僅能衡量某一地區(qū)某一種指標(biāo)的污染水平，難以對水體的整體污染水平進(jìn)行綜合分析。因此，基于單因子污染指數(shù)構(gòu)建的綜合污染指數(shù)法被廣泛用于某一區(qū)域的水質(zhì)綜合評價(jià)［18］，見式（2）。

Pi（2）

式中：P為綜合污染指數(shù)；m為污染物數(shù)量；Pi為第i項(xiàng)污染物的單因子污染指數(shù)，綜合污染指數(shù)評價(jià)法標(biāo)準(zhǔn)見表2、3。

2.2.3基于熵權(quán)法改進(jìn)的綜合污染指數(shù)法

熵的概念源于熱力學(xué)，后在工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)社會中得到應(yīng)用，是1種多目標(biāo)決策的有效方法［9］。熵是對系統(tǒng)不確定性的一個(gè)度量，如果指標(biāo)的信息熵越小，權(quán)重就越大［19］。利用熵權(quán)系數(shù)法進(jìn)行評價(jià)，就是綜合考慮評價(jià)中各因素所提供的信息，根據(jù)各評價(jià)指標(biāo)反映的信息熵來確定其權(quán)重。熵權(quán)系數(shù)法是客觀賦權(quán)法，可以消除評價(jià)方法中權(quán)重計(jì)算的主觀因素干擾。計(jì)算步驟如下［20］。

考慮一個(gè)評價(jià)指標(biāo)體系，設(shè)其中有m個(gè)評價(jià)指標(biāo)，n個(gè)被評價(jià)對象，則根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)構(gòu)造評價(jià)指標(biāo)特征值矩陣X：

第j個(gè)評價(jià)指標(biāo)的熵值ej見式（3）、（4）。

式中：fij為第j個(gè)指標(biāo)在第i個(gè)評價(jià)對象中的特征比重；xij為第i個(gè)評價(jià)對象中第j項(xiàng)指標(biāo)的觀測數(shù)據(jù)；xij為第j項(xiàng)指標(biāo)的所有評價(jià)對象觀測數(shù)據(jù)之和。

i=1

第j個(gè)評價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)wj見式（5）。

由此計(jì)算的熵權(quán)即為該指標(biāo)的權(quán)重。

熵權(quán)法的計(jì)算步驟如下：式（3）首先對xij進(jìn)行歸一化處理，見式（4）；其次進(jìn)行第j項(xiàng)指標(biāo)熵值Ej的計(jì)算，一般Ej取值在0～1，見式（5）；最后計(jì)算信息量系數(shù)wj，見式（6）—（9）：

式中：p（xij）為各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值；Ej為信息熵值；wj為各指標(biāo)權(quán)重。

根據(jù)熵權(quán)法改進(jìn)的綜合評價(jià)污染指數(shù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確定了CODMn、DO、TP、TN、NH3-N和BOD5 6項(xiàng)污染，見表4。

綜合所得權(quán)重和該指標(biāo)的單因子評價(jià)結(jié)果可以得到基于熵權(quán)法改進(jìn)的綜合污染指數(shù)，見式（10）?；陟貦?quán)法改進(jìn)的綜合污染指數(shù)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，見表5，依據(jù)GB 3838—2002《國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，在指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)采用Ⅲ類水閾值作為基準(zhǔn)值。

Xn=wi pi（10）

式中：Xn為改進(jìn)的綜合污染指數(shù)；m為污染物數(shù)量；wi為第i項(xiàng)污染物在評價(jià)體系中所占權(quán)重；pi為第i項(xiàng)污染物的單因子污染指數(shù)。

3結(jié)果與分析

3.1單因子法評價(jià)結(jié)果

在單因子評價(jià)法中，采用WPI評價(jià)法計(jì)算沙湖中水環(huán)境的主要污染因子的污染指數(shù)情況，結(jié)合表2運(yùn)用WPI值進(jìn)行內(nèi)插［7］，分別計(jì)算各樣點(diǎn)CODMn、DO、TP、TN、NH3-N和BOD5濃度對應(yīng)的WPI值，插值算得WPI值見表6?？傮w而言，只有DO的WPI值沒有超過60（Ⅲ類），其他幾項(xiàng)離子均有不同程度的超標(biāo)（大于Ⅲ類值）。

從沙湖監(jiān)測點(diǎn)位來看，監(jiān)測點(diǎn)位L05的WPI值最高，污染程度最嚴(yán)重，特別是CODMn、TP、TN和BOD5均有不同程度的污染，其次L02、L01、L03的WPI值依次降低，污染程度也降低，而監(jiān)測點(diǎn)L04的WPI值最低，污染程度最輕；從監(jiān)測時(shí)間序列分析，2019年較2020年的WPI值更大，同年8月監(jiān)測值較4月的WPI值更大，說明污染因子的濃度隨時(shí)間呈下降趨勢，同年夏秋季節(jié)的湖水監(jiān)測離子濃度高于春季，沙湖湖水水環(huán)境總體呈好轉(zhuǎn)的變化趨勢；從各監(jiān)測因子分析，TP的濃度最大，WPI值最高，污染最嚴(yán)重，其中監(jiān)測點(diǎn)L02和L05均在8月出現(xiàn)WPI值大于100（劣V類）的監(jiān)測值，依次是TN、CODMn和BOD5的WPI值遞減，但均有不同程度的超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)值。

3.2綜合法評價(jià)結(jié)果

綜合污染指數(shù)法是通過將所有污染離子統(tǒng)籌考慮，在進(jìn)行單因子污染指數(shù)評價(jià)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行進(jìn)一步的綜合評價(jià)，利用式（2）開展綜合污染指數(shù)評價(jià)工作。

利用綜合污染指數(shù)法計(jì)算可知，沙湖不同監(jiān)測點(diǎn)位的綜合污染指數(shù)值不盡相同。結(jié)合圖4可知，監(jiān)測點(diǎn)L04總體的綜合污染指數(shù)值最低，監(jiān)測點(diǎn)L05的指數(shù)值最高；同時(shí)，各監(jiān)測值點(diǎn)的數(shù)值同一年表現(xiàn)為“4月低，8月高”的特點(diǎn)，在監(jiān)測點(diǎn)L02、L03、L04和L05點(diǎn)的指數(shù)值均為2019年綜合污染指數(shù)值高于2020年同期監(jiān)測值，而監(jiān)測點(diǎn)L01相反；綜合污染指數(shù)值最高值點(diǎn)為L05監(jiān)測點(diǎn)位，出現(xiàn)在2019年8月，最高值為2.258，見表7。

不同湖水監(jiān)測點(diǎn)位有著不同的水質(zhì)變化過程，利用表2評價(jià)各點(diǎn)湖水環(huán)境污染情況，可知監(jiān)測點(diǎn)L01在2019年4月和2020年4月的綜合污染指數(shù)值均小于1，污染環(huán)境屬于基本合格狀態(tài)，而在2019年8月和2020年8月均出現(xiàn)了超標(biāo)情況，污染指數(shù)值大于1，湖水環(huán)境為污染狀態(tài)，在監(jiān)測點(diǎn)L03也有著一致的變化過程；監(jiān)測點(diǎn)L02在2020年4月已出現(xiàn)超標(biāo)情況，同樣在該點(diǎn)位在8月份有著更多增幅，環(huán)境呈污染狀態(tài)；監(jiān)測點(diǎn)L04僅在2019年8月出現(xiàn)超標(biāo)污染狀態(tài)，而在其他監(jiān)測時(shí)間點(diǎn)均為合格狀態(tài)；監(jiān)測點(diǎn)L05的綜合污染指數(shù)值最高，不同時(shí)期的綜合污染指數(shù)值均為污染狀態(tài)，且在2019年8月的綜合污染指數(shù)值出現(xiàn)了超過2的“重污染”狀態(tài)，具體原因見3.3節(jié)分析。

通過綜合法評價(jià)可知，沙湖湖水各監(jiān)測點(diǎn)的綜合污染指數(shù)值普遍大于1，沙湖綜合水質(zhì)長期處于較差狀態(tài)，水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)長期大于Ⅲ類，對應(yīng)綜合水質(zhì)長期處于Ⅲ類及以下；結(jié)合單因子水質(zhì)標(biāo)識結(jié)果來看，沙湖綜合水質(zhì)長期較差的原因?yàn)樯澈偟?、總磷濃度長期處于Ⅳ類、Ⅴ類及劣Ⅴ狀態(tài)，低于沙湖水功能定位對應(yīng)水質(zhì)要求，使得沙湖綜合水質(zhì)狀態(tài)長期較差。

3.3基于熵權(quán)法改進(jìn)的評價(jià)結(jié)果

在進(jìn)行單因子法和綜合污染指數(shù)法基礎(chǔ)上，基于對沙湖水環(huán)境的已有認(rèn)識，考慮到不同污染因子有著不同的污染程度，運(yùn)用熵權(quán)法進(jìn)行不同占比的權(quán)重因素影響，進(jìn)行不同權(quán)重不同污染因子的改進(jìn)評價(jià)分析，具有更為科學(xué)合理的評價(jià)特點(diǎn)。

利用基于熵權(quán)法改進(jìn)的綜合污染指數(shù)法計(jì)算可知，沙湖不同監(jiān)測點(diǎn)位的綜合污染指數(shù)值不盡相同。圖5可知，同樣在基于監(jiān)測點(diǎn)L04的綜合污染指數(shù)值為最小值，各段時(shí)期均小于其他監(jiān)測點(diǎn)位，而監(jiān)測點(diǎn)L05的污染指數(shù)值最高；同時(shí)，各監(jiān)測值點(diǎn)的數(shù)值同一年表現(xiàn)為“4月低，8月高”的特點(diǎn)，但是2019年綜合污染指數(shù)值高于2020年同期監(jiān)測值，這與綜合污染指數(shù)法所得結(jié)果有所不同；綜合污染指數(shù)值最高值點(diǎn)為L05監(jiān)測點(diǎn)位，出現(xiàn)在2019年8月，最高值為2.307，見表8。

Kiviat分析圖（蛛網(wǎng)圖）是以從同一點(diǎn)開始的軸上表示的3個(gè)或更多個(gè)定量變量的二維圖表的形式顯示多變量數(shù)據(jù)的圖形方法，具有更直觀便捷的展示特點(diǎn)。結(jié)合表2，以地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類為基準(zhǔn)值，運(yùn)用式（1）對各監(jiān)測因子進(jìn)行比值分析，再利用2.2.3節(jié)熵權(quán)法進(jìn)行權(quán)重占比分析，得出不同監(jiān)測點(diǎn)位污染指數(shù)值，通過Kiviat圖分析不同監(jiān)測點(diǎn)位的高錳酸鉀指數(shù)（CODMn）、溶解氧（DO）、總磷（TP）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）和五日生化需氧量（BOD5）的變化特征。

圖5、6可知，監(jiān)測因子CODMn的沙湖主要的污染因子，利用熵權(quán)法算得權(quán)重占比為25.25%，比值隨時(shí)間呈減小趨勢，2020年呈變好的趨勢，在2020年4月CODMn占比小于1（Ⅲ類合格），最大值出現(xiàn)在2019年8月，在監(jiān)測點(diǎn)L05處的比值最大，比值為2.45（Ⅴ類超標(biāo)）。監(jiān)測因子DO在各監(jiān)測點(diǎn)均大于1，湖水呈Ⅲ類合格狀態(tài)，在所有污染因子中占比最低，占比僅為3.68%。監(jiān)測因子TP和TN均為沙湖的主要污染因子，權(quán)重占比為18%～19%，其中TP指數(shù)最高值出現(xiàn)在L05點(diǎn)的2019年8月監(jiān)測值，污染指數(shù)值大于4，呈Ⅴ類超標(biāo)狀態(tài)，TN污染指數(shù)在2019年8月和2020年8月均大于1.5，表明湖水污染狀態(tài)呈Ⅳ類。監(jiān)測因子BOD5在沙湖中污染權(quán)重占比為17.03，除了監(jiān)測點(diǎn)L03的指數(shù)值為1左右（Ⅲ類合格），其他各監(jiān)測點(diǎn)均呈超標(biāo)狀態(tài)，且在2019年污染程度更嚴(yán)重，到2020年呈緩和向好變化趨勢。監(jiān)測因子NH3-N各監(jiān)測位置均低于1，在2019年8月在點(diǎn)位L05處污染指數(shù)值最高，總體湖水中NH3-N呈Ⅲ類合格狀態(tài)，為污染程度較輕的因子，可在今后研究中進(jìn)一步減小該因子的權(quán)重占比。

造成該現(xiàn)象的原因可能為沙湖系銀川平原北部灌區(qū)水系，大量富含營養(yǎng)物質(zhì)的灌溉渠系滲漏及灌溉入滲補(bǔ)給入湖內(nèi)，同時(shí)內(nèi)源氮磷含量長期較高可能會使湖泊生態(tài)遭受一定破壞，進(jìn)一步導(dǎo)致沙湖綜合。水質(zhì)狀態(tài)較差一般在春冬季較冷時(shí)期湖水相對穩(wěn)定，蒸發(fā)和流失量較小，水循環(huán)水更替較慢，可能污染會加大，而夏季湖水循環(huán)、更替較快，湖水水環(huán)境水質(zhì)一般會更好。但是，在進(jìn)行多種方法的分析，發(fā)現(xiàn)沙湖的水環(huán)境污染進(jìn)入夏季、秋季時(shí)就會變得逐漸污染加重，而在春冬時(shí)期水環(huán)境較好。分析其原因，主要是夏季、秋季有大量外源水涌入，主要為引黃河水，引水水源受到夏季農(nóng)田施肥灌溉影響，會對引水水質(zhì)有一定影響，同時(shí)夏秋季為沙湖魚類、鳥類繁殖繁榮期，大量的鳥類、魚類等動物活動對湖水水環(huán)境有一定影響，特別是在監(jiān)測點(diǎn)L05處為鳥類的主要繁衍地，污染程度更大，綜合污染指數(shù)平均值為1.59，各點(diǎn)改進(jìn)綜合污染指數(shù)值見表8；另外在夏秋季為沙湖旅游旺季，較多的游客活動對湖水環(huán)境也會產(chǎn)生一定影響，加劇湖水污染程度。

據(jù)此，建議針對沙湖水環(huán)境污染現(xiàn)狀和特點(diǎn)，制定沙湖流域水生態(tài)修復(fù)與水質(zhì)改善的總體規(guī)劃，同時(shí)加快對沙湖水體和自然植被的保護(hù)、恢復(fù)，明確提出生態(tài)保護(hù)任務(wù)和開發(fā)利用的界限，特殊情況下限定旅游人數(shù)和開發(fā)強(qiáng)度，保證沙湖的自凈能力得到最大發(fā)揮，持續(xù)改進(jìn)沙湖水環(huán)境，提升湖水水質(zhì)。

3.4方法對比與水質(zhì)類別分析

對比各種分析方法，發(fā)現(xiàn)單因子方法較為直接精準(zhǔn)反映某一個(gè)或是某一類污染因子的污染指數(shù)，卻無法綜合反映多種因子的污染特征；而綜合分析方法可以有效地利用所有監(jiān)測因子數(shù)值，并且算得綜合污染指數(shù)，能夠反映某一水域的水環(huán)境現(xiàn)狀情況，但是無法突出或是評價(jià)水域中的重點(diǎn)污染因子污染程度或是污染占比含量?；诖耍M(jìn)行基于熵權(quán)法改進(jìn)的綜合污染指數(shù)法，能夠很好地結(jié)合“單因子+綜合污染指數(shù)法”，利用單因子測得的主要污染因子，再進(jìn)行熵權(quán)算法增加污染權(quán)重占比，利用綜合污染指數(shù)法算得該水域的污染指數(shù)值。在進(jìn)行熵權(quán)改進(jìn)的綜合對比分析中，進(jìn)行了進(jìn)一步的權(quán)重修正，得到更為合理、突出了重點(diǎn)的監(jiān)測因子。結(jié)合圖7可知，將綜合污染指數(shù)法和改進(jìn)的綜合污染指數(shù)法進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的污染指數(shù)法算得結(jié)果較高，普遍高于綜合污染指數(shù)法，這主要是由重點(diǎn)污染因子增加權(quán)重后的計(jì)算結(jié)果導(dǎo)致，這樣算得的結(jié)果污染指數(shù)值更大，污染程度更嚴(yán)重，這對地方水環(huán)境評價(jià)和治理得要求更高，也更為科學(xué)，有助于水環(huán)境的質(zhì)量提高和保護(hù)。

4結(jié)論

a）利用多種方法對沙湖的污染因子研究，發(fā)現(xiàn)沙湖最突出的污染因子為總磷（TP）和總氮（TN），特別是在夏秋之季湖水超標(biāo)嚴(yán)重，水環(huán)境表現(xiàn)為Ⅴ類水質(zhì)，其次是CODMn和BOD5指數(shù)值超標(biāo)，也不同程度地超過了Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，而溶解氧（DO）、氨氮（NH3-N）均未超標(biāo)，綜合污染指數(shù)值低于湖水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

b）利用基于熵權(quán)法改進(jìn)綜合污染指數(shù)法，結(jié)合Kiviat圖和箱型點(diǎn)位圖，直觀地反映了沙湖水環(huán)境特征，在2019年8月得到的綜合污染指數(shù)值最高，特別是受魚類、鳥類活動和人類活動影響的區(qū)域，污染程度更嚴(yán)重；同時(shí)，在2020年的湖水污染因子較2019年同期監(jiān)測值有所降低，湖水環(huán)境呈現(xiàn)出改善向好的趨勢。

c）對比多種研究方法，發(fā)現(xiàn)基于熵權(quán)法改進(jìn)的綜合污染指數(shù)法具有突出主要污染因子占比權(quán)重的特點(diǎn)，能夠彌補(bǔ)單因子評價(jià)單一和綜合污染指數(shù)法評價(jià)未能突顯主要污染因子的不足，得到的綜合污染指數(shù)值更為科學(xué)、合理。

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（責(zé)任編輯：李燕珊）