基于单因子指数法的沁河水质评价与分析

杜娟娟 李荣峰

（山西省水利水电科学研究院 山西太原 030002）

沁河位于太行山脉西侧，是黄河的一级支流，发源于山西省沁源县霍山的二郎神沟，流经山西、河南两省，流域面积13532km2，其中山西境内12304km2，占流域面积的91%，是晋城市、长治市的主要水源之一。随着沁河流域工农业及城镇化的不断发展，其水生态系统受到了严重的威胁[1]。因此，正确认识沁河流域主要污染物及其受污染程度，是科学、有效地进行水环境管理和针对性地进行污染防治的基础与前提。

水质评价方法有多种，目前最常用的水质评价方法为指数评价法、模糊综合评价法、灰色关联分析法等[2-5]，这些方法在目前各大河流的水质评价中得到了广泛的应用。本文采用单因子指数法对沁河近年来水质进行评价，分析其水质现状及主要污染物，为沁河的水污染防治提供科学依据。

1 方法与数据

1.1 单因子指数法

单因子指数法利用实测数据对照分类标准进行对比分析，是目前较为广泛利用的水质评价方法之一。该方法将参与评价的水质指标与评价标准比较，选取其中最高的水质类别作为水体综合水质类别。

单因子指数法的计算公式为：

式中：Pi为某种水质指标的单因子指数；Ci为某种水质指标的实测污染物浓度，mg/L；Si为某种水质指标的评价标准浓度值，mg/L。

对于溶解氧（DO），计算公式为：

式中：OS——监测温度下的饱和溶解氧浓度，mg/L。

1.2 数据选取

选取沁河干流的孔家坡、飞岭、郑庄、润城及其支流沁水河的油房5个断面作为本次研究对象，并选取氨氮、五日生化需氧量（BOD5）、高锰酸盐指数、溶解氧（DO）等4个指标作为主要的水质污染指标，主要监测数据见表1。

表1 沁河水质监测数据 （mg/L）

参照《全国重要江河湖泊水功能区划（2011-2030年）》、《山西省水功能区划》以及《河南省水功能区划》，确定各断面的水质控制标准，其中水质评价标准依据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）。沁河各断面水功能区划及水质目标见表2。

表2 各监测断面水质目标

2 计算结果与评价分析

2.1 单因子污染指数计算结果

利用单因子评价法对沁河干流及其部分支流的主要断面进行水质评价，评价标准为各断面的水质控制指标，计算结果见表3。可以看出，8月份水质基本优于3月份水质，孔家坡、飞岭、郑庄、油房等断面水质污染较为严重。

2.2 水质污染指标分担率计算结果与分析

根据各指标的单因子污染指数计算某一水质污染指标在整个断面污染物的分担率，计算公式如下：

式中：Sij为第j个断面的第i种水质污染指标的分担率；Pij为第j个断面的第i种水质污染指标的单因子污染指数。

沁河断面的主要污染物分担率见表4，可知，沁河3月份各断面的主要污染物为有机物，断面的COD的贡献率都超过40%，其中孔家坡的COD贡献率达到73.96%，飞岭的主要污染物为COD和氨氮；8月份各断面的主要污染物为COD，孔家坡的主要污染指标是COD和DO。

2.3 评价与分析

根据上述结果，采用算数平均法对沁河水质进行评价，计算公式如下：

由表5可知，相对于各断面的水质控制标准而言，3月份各断面基本为轻度污染，其中飞岭段为重度污染，有一定的富营养化风险；8月份总体水质优于3月份，其中飞岭、郑庄、油房属于轻度污染。

表3 沁河单因子污染指数

表4 沁河断面的主要污染物分担率

表5 各断面水质污染程度

3 结论与建议

根据结果可以看出，各断面的主要污染物为有机物，断面的COD的贡献率较大；在枯水期各断面的水质评价结果均高于其水质控制标准，部分断面为重度污染，有富营养化趋势；丰水期各断面基本可以达到水质控制标准的要求。

本文采用的单因子指数法选取污染最为严重的水质指标进行评价，适合于确定主要污染物和污染源。为反映整体的水质污染状况，今后还应与多种水质评价方法比较使用。

[1]王翠榆，杨永辉，周 丰，等.沁河流域水体污染物时空分异特征及潜在污染源识别[J]. 环境科学学报，2012，32（ 9）:2267-2278.

[2]朱灵峰，王 燕，王阳阳，等.基于单因子指数法的海浪河水质评价[J].江苏农业科学，2012，40（3）:326-327.

[3]马成有，杨志强，李惠颖，等.改进的内梅罗污染指数法在磐石市地下水环境质量评价中的应用[C].中国环境保护优秀论文集（上册），2005:1082-1086.

[4]徐晓云，陈效民，谢继征.模糊综合评价法用于京杭运河扬州段的水质评价[J].中国给水排水，2008，24（24）:107-110.

[5]曹剑锋，平建华，Oumar，等.改进的BP网络在地下水环境质量评价中的应用[J].水利水电科技进展，2006，26（3）:21-23.