综合污染指数法评价焦作及新乡主要河流水质

□孟春芳 □陈宁锦 □叶炳效(河南省新乡水文水资源勘测局)

0 前言

目前常用的河流水质评价方法有：单因子指数法、综合污染指数法、模糊评价法、灰色系统评价法、层次分析法、人工神经网络法、水质标识指数法等，每种评价方法都有其科学合理性，选取评价方法的不同，结果会有一定的偏差。目前水资源公报中统一采用单因子指数法，该方法为一票否决，对水质过于保护。文章采用综合污染指数法，综合污染指数是运用统计数值来评价水质污染状况的简单方法，是对各污染指标的相对污染指数进行统计，得出代表水体污染程度的数值，该方法用以确定污染程度和主要污染物，并对水污染状况进行综合判断，可以定性反映河流水污染状态，空间上比较不同河段及不同河流的污染程度。

焦作市与新乡市毗邻，焦作原属新乡市管辖，1982年成为省直辖市。两地皆位于河南省北部，南临黄河，北依太行，是豫北地区重要的经济和交通中心。焦作市主要河流有丹河、沁河、蟒河、新蟒河，新乡市主要河流有卫河、共产主义渠、天然文岩渠。2014年9月对这7条河的14个水质断面进行野外调查取样，并对水样进行室内检验分析，运用综合污染指数法对河流水质进行评价，分析各污染因子贡献值，空间上比较各河流污染程度，为相关部门制定科学合理的治理规划，采取有效措施提供合理依据。

1 水质评价因子

评价因子包括：高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、氟化物、挥发酚等共7个监测参数。

2 采样和分析方法

水样采集方法依据水利部2014年发布的《水环境监测规范》（SL219-2013）。

水样的分析方法依据水利部水环境监测评价研究中心2004年编的《水质分析方法标准汇编》。

3 水质评价方法标准

综合污染指数的评价结果是一个相对值，只能进行定性评价，采用不同的标准值作为分母，得到的评价数据也是不同的。当前我国水环境管理要求“按功能区分类管理”，本次野外调查取样断面均位于开发利用区，因此，文章以《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅳ类水质为评价标准衡量，采用综合污染指数法对7条河流的水质进行评价。

4 单因子指数评价

单因子指数法即评价因子的实际检测值与对应环境评价标准值的比值，公式为：

式中，Cj为评价因子的实际监测值；Sj为评价因子的评价标准值；Ij评价因子的指数，也称超标倍数，其值越大，表示该因子的单项环境质量越差。

高锰酸盐指数：按地表水环境质量Ⅳ类水质标准评价，14个监测断面中有2个断面高锰酸盐指数超标，占14.29%，按高锰酸盐指数污染指数由高到低排列为：西孟入口（1.42）＞六店村107国道公路桥上（1.06）。有12个监测断面水质没有超标：玉皇庙（0.59）、入沁河口（0.89）、谷旦闸（0.73）、南庄镇（0.72）、赵马（0.91）、阎庄（0.79）、孝敬（0.24）、武陟县王顺（0.36）、武陟县小董（0.32）、武陟（0.40）、107公路桥（0.97）、天然文岩渠入黄河口（0.40）。

化学需氧量污染：按地表水环境质量Ⅳ类水质标准评价，14个监测断面中有8个断面化学需氧量超标，占57.14%，按污染指数由高到低排列为：西孟入口（3.80）＞六店村107国道公路桥上（2.81）＞赵马（2.38）＞阎庄（2.31）＞南庄镇（2.20）＞107公路桥（1.81）＞谷旦闸（1.80）＞入沁河口（1.10）。有 6个监测断面水质没有超标：天然文岩渠入黄河口（0.99），玉皇庙（0.96），孝敬（0.87），武陟（0.80），武陟县小董（0.77），武陟县王顺（0.75）。

五日生化需氧量污染：按地表水环境质量Ⅳ类水质标准评价，14个监测断面中有4个断面五日生化需氧量超标，占28.57%，按污染指数由高到低排列为：玉皇庙（1.60）＞107公路桥（1.45）＞六店村107国道公路桥上（1.32）＞入沁河口（1.12）。

氨氮污染指数：按地表水环境质量Ⅳ类水质标准评价，14个监测断面中有9个断面氨氮超标，占64.29%，按污染指数由高到低排列为：西孟入口（7.33）＞六店村107国道公路桥上（6.87）＞107公路桥（4.24）＞赵马（2.23）＞入沁河口（2.16）＞阎庄（2.10）＞玉皇庙（1.49）＞谷旦闸（1.07）＞南庄镇（1.01）。

总磷污染：按地表水环境质量Ⅳ类水质标准评价，14个监测断面中有6个断面总磷超标，占42.86%，按污染指数由高到低排列为：南庄镇（6.80）＞ 谷旦闸（5.97）＞ 阎庄（4.77）＞ 赵马（4.40）＞西孟入口（4.13）＞107公路桥（2.23）。

氟化物污染指数：按地表水环境质量Ⅳ类水质标准评价，各监测断面均未超标。

挥发酚污染指数：按地表水环境质量Ⅳ类水质标准评价，各监测断面均未超标。

5 综合污染指数结果及分析

综合指数法是在单因子指数评价的基础上，采用算术平均值法进一步计算，公式为：

式中，I为综合指数；n为参与环境要素综合指数计算所涉及的评价因子的数；j为对应的单因子评价指数。

水质分级标准见表1。

表1 水质分级标准表

根据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅳ类水质标准，选取高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、氟化物、挥发酚等7个监测参数为评价因子，按公式2计算，得到综合污染指数图(见图1)。将各河流监测断面污染指数算数平均后得到河流污染指数图（见图2）。

图1 综合污染指数图

图2 河流综合污染指数图

5.1 监测断面分级

14个监测断面中，综合污染指数在2.01以上，水质严重污染的断面有1个，占7.14%，为西孟入口（2.62）。

综合污染指数在1.01～2.00之间，水质为重污染的断面有6个，占42.86%，按综合指数由高到低排名依次为：六店村107国道公路桥上（1.98）＞南庄镇（1.77）＞赵马（1.65）、107公路桥（1.65）＞ 阎庄（1.64）＞ 谷旦闸（1.58）。

综合污染指数在0.41～1.00之间，水质为轻污染的断面有4个，占 28.57%，入沁河口（0.90）＞玉皇庙（0.79）＞武陟（0.47）＞孝敬（0.42）。

综合污染指数在0.21～0.40之间，水质尚清洁的断面有3个，占 21.43%，武陟县小董（0.39）＞武陟县王顺（0.37）＞天然文岩渠入黄河口（0.36）。

5.2 河流分级

7条河流中，卫河综合污染指数为2.14，水质严重污染；共产主义渠综合污染指数为1.98、蟒河1.67、新蟒河1.65，水质为重污染；丹河综合污染指数为0.85、沁河0.41，水质为轻污染；天然文岩渠综合污染指数为0.36，水质尚清洁。

6 结论

综合污染指数评价法对这7条河流水质评价结果显示：各河段超标因子主要以氨氮污染为主，其次是化学需氧量、总磷；同一条河流不同断面污染分级大体一致，但卫河下游水质好于上游。7条河流中，卫河水质严重污染，共产主义渠、蟒河、新蟒河水质为重污染；丹河、沁河水质为轻污染；天然文岩渠水质尚清洁。综上所述，焦作及新乡主要河流水质现状不容乐观，亟待采取相应防治措施来改善河流水质污染状况，重点治理污染严重的河流。