阜新细河流域水污染综合指数定量评估研究

齐 丽，王长迪

(阜蒙县水利事务服务中心，辽宁 阜蒙 123100)

0 前 言

细河属于阜新地区较大的河流之一，主要流经整个阜新市各行政分区，近些年来，受到阜新市区域经济快速发展，细河流域的水污染状况受到不同程度的影响[1-2]。当前，阜新市加大了对细河流域水环境状况的综合治理，尤其是河长制工作的不断开展，细河清四乱力度不断加大，排入细河流域的各项污染物得到严控控制，细河流域的水环境状况得到明显改善[3]。为保障细河流域水环境状况的可持续改善，阜新市开展整个流域的水污染环境变化的研究，通过水污染环境变化从而制定更为详细的流域水环境保护规划[4]。在细河水污染环境变化研究中亟待解决的一个问题是如何构建水污染综合指数，不同区域对水污染综合指数的构建已开展过相关研究[5-11]，但这些研究大都结合区域水环境变化的特点制定的水污染综合指数，该指数不具备通用性，需要结合流域实际的水环境变化特点，制定与流域水环境相适应的水污染综合指数。为此文章从构建适合于阜新地区细河流域的水污染综合指数的角度出发，在前人研究的相关基础上，对阜新地区水污染情况进行综合评估，评估结果对于阜新地区的水污染综合治理具有重要的参考意义。

1 研究区域及研究方法

1.1 细流域概况

细河汉名“马鞍河”，清代乾隆年间蒙古名称为“锡日塔拉河”，日伪统治时期阜新市区段称“细河”，辽宁省水文总站自20世纪50年代初至今在历年印制《水文年鉴》中伊吗图河以下通称“西河”，阜新市区段称“细河”，第1次水利普查后通称细河。系大凌河左岸一级支流，发源于辽宁省阜蒙县阜新镇平安地村骆驼山，流经阜新县、新邱区、太平区、细河区、海州区、义县、清河门区，于义县大榆树堡镇梁家塔村入大凌河。细河流域面积3096km2，河流长度126km，河道平均比降1.28‰。多年平均年降水量503.9mm、径流深62.7mm。流域平均宽度为24.6km，河道弯曲系数为1.6，形状系数为0.20，河网密度0.4。流域面积10km2以上一级支流25条，二级支流46条，三级支流11条。流域面积100-1000km2河流9条，50-100km2河流9条，10-50km2河流64条。

1.2 调查方法

为对细河生态环境状况进行调查，分别在2019年对细河丰水期和枯水期设置了6个监测断面，基于前人研究的水污染评估指标体系建立适合于细河流域水污染状况的综合评估指标。通过对不同指标进行赋分评价，累加得到细河流域的水污染综合指数，该指数越大表明流域水环境状况越好。对水层表面0.5-1.0m进行水样的采集。同时采样水生生物和水质指标的测定，其中在完成水质采样后，密封采样瓶进行室内水质指标的检测，完成水生藻类的采样后，对标准溶液进行配制后，对采样点附近底泥进行均匀采样，在培养皿对采样点的藻类进行静置。

1.3 样品测定方式

采样试验常规测定方法对水质采样指标pH、DO、CODmn、CODcr、BOD5、NH3-N、电导率、TP、TN、NO3--N、NO2—N、Ka+、Ca+、Mg+、SO4进行测定，水生生物功能完整度通过水生藻类进行表征，水生生物水体污染指标通过生物多样指数进行分析，分析方程为：

(1)

式中：ni为第i种藻类个数；N为藻类的总数；当H=0为水体污染指标较高，当H在[1-2]之间水体中度污染；H>3为水质状况较好。

2 细河流域水污染综合评估指标的建立

2.1 主成分指标筛选

为对细河流域水污染健康指标进行有效筛选，采用主成分分析方法对15个水质指标进行分析，基于主成分分析方法的细河流域水污染综合指标分析结果，见表1。

表1 基于主成分分析方法的细河流域水污染综合指标分析结果

从阜新细河流域的各项水污染综合指标的主成分分析结果可看出，氨氮属于细河流域水污染指数最高的指标，而亚硝酸盐的水污染指数最低，氨氮主要来源为工业和生活污水排放，从各项水污染指数的方差贡献率可看出，第3主成分的方差贡献率最大为23.725%，第3主成分中电导率指数最大，亚硝酸盐指数最小，在累积方差贡献率中，第四主成分的累积方差贡献率最大，而在第4主成分中同样电导率的水污染指数最高。因此可看出，对于细河流域而言，氨氮和电导率属于流域水污染影响的两个主要因素。

2.2 水污染指数方差贡献率分析

按照细河流域水污染各项指标的主成分分析结果，对各项指标进行方差贡献率的统计分析，细河流域水污染综合指标的方差贡献率，见表2；并结合各指标的方差贡献率对其主要影响指标的权重进行计算，细河流域水污染综合评估指标的权重计算结果，见表3。

表2 细河流域水污染综合指标的方差贡献率

表3 细河流域水污染综合评估指标的权重计算结果

从细河流域水污染综合指标的方差贡献率分析结果可看出，8项主成分筛选出的水污染指标特征值在0.315-2.175之间变化，各项指标中电导率的方差贡献率最大，为20.955，高锰酸盐指数污染指标的方差贡献率最低，为11.265%。结合各水污染指标的主成分分析结果，对各指标的权重进行了分析，从权重分析结果可看出，电导率的权重最大，高锰酸盐指数由于方差贡献率最低，因此其对细河流域的水污染综合影响度最低，其权重值也最小，各主成分的权重均值为0.025。

3.3 水污染单项指标评估结果

结合划定的水污染综合等级，各特征评价指标等级划分结果，见表4，结合细河流域各水污染指标对选取的细河流域6个水质监测断面的水污染进行单项指标合评估，细河流域各典型断面污染度评估结果，见表5。

表4 各特征评价指标等级划分结果

表5 细河流域各典型断面污染度评估结果

从评估结果可看出，细河流域各水质监测断面单项水污染指标的评估结果均有所差异，其中中度水污染主要为1#、4#以及5#断面，通过实地调查分析，这3个断面水质状况受到生活污水排放影响，水体中电导率指标较高，而电导率是细河流域影响权重较大的水污染指标，因此评估达到中度水污染状况，和实际河段监测断面水质状况较为吻合。3#和6#监测断面单项水污染指标评估为高度水污染，通过实地调查分析，这2个水质监测断面由于受到生活和工业废水排放的共同作用影响，其水体电导率以及氨氮指标值均较高，使得其评估为高度污染状况。而2#断面由于离排污口距离较远，受工业和生活污水排放影响度较小，通过实地调查分析，2#断面水污染各项指标均较低，因此单项指标评估总体为低度污染。

3.4 水污染综合评估

结合构建的水污染综合评估指标体系以及划分的评估等级标准，对细河流域6个水质监测断面的水污染综合指数和污染综合等级进行评估，细河流域各典型水污染综合综合评估结果，见表6。

表6 细河流域各典型水污染综合综合评估结果

从前面单项水污染指标评估结果可看出，1#、4#以及5#断面受生活污水排放影响，水体中电导率指标较高，单项水污染评估达到中度水污染，通过水污染综合评估表明以上3个水质监测断面的水污染综合等级可达到亚健康等级，这主要是因为虽然1#、4#以及5#断面的电导率较高，但是以上3个水质监测断面的其他水污染指标较低，尤其是氨氮指标值较小，因此其水污染综合指数总体低于160，处于中度污染状况。3#断面由于电导率和氨氮指标值均较高，作为细河流域水污染影响权重最高的两线水污染指标，使得3#断面水污染综合等级总体为较差的状况，建议加大细河流域3#水质监测断面的水污染保护。

4 结 论

1)对于细河流域而言，氨氮和电导率属于流域水污染影响的2个主要因素，高锰酸盐指数由于方差贡献率最低，因此其对细河流域的水污染综合影响度最低，其权重值也最小，各主成分的权重均值为0.025。

2)电导率和氨氮指标较高的细河流域水质监测断面其水污染综合指数总体>160，为较差的水环境状况，细河流域主要水质监测断面水污染综合等级总体为中度污染。