水环境质量评价及其数量分析方法研究

孔海燕，陈 珂，赵 颖，张兰真，王建英

（河南省环境监测中心，郑州 450004）

水环境质量受人类活动和自然环境的影响，人类不当的开发会引起水环境的严重污染，造成水环境功能的破坏。水环境质量评价时根据一定的评价标准，对水环境中的污染物水平以及水环境功能作出评价，探究污染物的迁移变化规律，制定相应的污染防治措施[1]。水环境质量评价是水环境功能区划、水环境质量管理以及污染防控的依据。水环境质量评价主要内容为：确定评价对象及目标；污染源分析及背景调查；选取评价指标；监测指标数据；建立评级方法；获得评价结果。水环境评价结果的好坏取决于监测的数据和选取的评价方法。国内外水环境质量评价所采取的方法主要有单因子评价法、主成分评价法、污染指数评价法、模糊评价法、灰色评价法、人工神经网络评级法等[2]。

1 常用的水环境质量评价方法

1.1 单因子评价法

单因子评级法是我国环境影响评价的常用方法[1]。其以被评价水环境所执行的质量标准为基础，将各评价指标实际监测数据与标准相比较，以超过标准最严重的指标类别作为该水体的质量类别。其具体的计算方法为：

式中，Pi为i项评价指标的污染指数；Si为i项评级指标的实测数据，mg/L；SSi为i项评价指标执行的标准值，mg/L。

单因子评价法计算简便，但其仅以最差指的水质级别来表征水环境质量，在很多时候都会使评级级别过于严苛，同时，这种评价结果也缺乏可比性，不能对不同水体或同一水体不同时间的水环境质量进行对比。

1.2 污染指数评级法

污染指数法是将评价指标数据与质量标准相比来得到指标分数，再将得到的分数综合来评价水环境质量，根据综合方法的不同，其主要有叠加指数法、最大值指数法、加权平均指数法、内梅罗指数法等形式[3]。

1.3 模糊评价法

模糊评价法能比较好地反映出水环境中的复杂性和不确定性[4]。常用的模糊评价法有模糊综合评级法、模糊聚类分析法等，以模糊综合评价法最为常见。模糊评级法中需对个评价因子的权重进行分配，通常受主观因素的影响，评价结果可能缺乏客观性。

1.4 灰色评价法

水环境系统内部复杂，选取的污染因子往往不全面，对污染因子的监测数据也只能体现某一时间和某一空间，因此水环境系统可以看成是已知信息不具体和不清楚的灰色系统[5]。以灰色评价法来评价水环境质量可以打破精确的束缚，反映水环境系统的不确定性，但同时也存在计算复杂等问题。采用的灰色评价法包括灰色关联法、灰色聚类法等。

1.5 人工神经网络评级法

人工神经网络评级法模拟人脑思维，具有自学习能力，可处理具有模糊和不确定性因素的问题[6]。人工神经网络法应用于水环境质量评价，具有精确度高、可比性强的优点，但同时也存在计算速度慢、稳定性差的缺点。

2 水环境质量评级及其数量分析

本研究以某工业园区内河流为评价对象，并用单因子评级方法来进行水环境质量评价，以此介绍水环境质量评价的步骤和探究水环境质量评价方法的特点。

2.1 水环境质量监测

2.1.1 采样点布设

该河流主要接纳园区经处理后的工业废水和生活废水。本次评价范围为污水排口上游1000 m至排口下游3000 m共4000 m的河流范围，共设6个监测断面进行布点取样，断面位置分别位于排口上游1000 m、500 m处，排口下游500 m、1000 m、2000 m、3000 m处，监测点位分别标号为1～6。

2.1.2 评价因子及监测

根据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）结合该园区排放的污染物特点，本次研究选取8个水质参数为评价因子。连续一个月每日采样监测一次，以一个月监测数据的平均值作为分析数据，结果如表1所示。

2.2 水环境质量单因子评价法

本研究对象执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅴ类标准，根据监测结果和对应的指标标准，按照前文所述单因子评级方法，评价结果如表2所示。由评价结果可知，该河流6个监测断面生化需氧量、化学需氧量、高锰酸钾指数、氨氮、总磷均超过《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅴ类标准，水环境质量较差，不满足水质标准要求。

表1 各监测点位监测结果

表2 各监测点各评价指标超标准倍数

3 结语

单因子评价法能对每个评价指标的污染程度作出判断，能与现行水环境质量标准进行直观比较，对水环境污染的主要污染物作出明确评价，但不能综合比较两个不同水环境的质量状况。其他水环境评价方法亦各有其评价侧重点，在实际评价过程中应根据评价对象和评价目的，合理选择一种或多种评价方法综合进行评价，以尽可能全面准确地对水环境质量作出评价。

参考文献

1 李名升，张建辉，梁 念，等.常用水环境质量评价方法分析与比较[J].地理科学进展，2012，31（5）：617-624.

2 李 茜，张建辉，林兰钰，等.水环境质量评价方法综述[J].现代农业科技，2011，（19）：285-287.

3 林坤明，赵 剑.水环境质量评价指数法在黄冈河水质评价中的应用[J].水利科技与经济，2008，14（3）：203-204.

4 王 博，杨志强，李慧颖，等.基于模糊数学和GIS的松花江流域水环境质量评价研究[J].环境科学研究，2008，21（6）：124-129.

5 冯玉国.水环境质量评价的灰色局势决策法[J].环境科学学报，1994，14（4）：426-430.

6 杨国栋，王肖娟，尹向辉.人工神经网络在水环境质量评价和预测中的应用[J].干旱区资源与环境，2004，18（6）：10-14.