综合污染指数法在大汶河水质评价中的应用

段 震 张新明 杨丰云

一、前言

大汶河发源于山东省莱芜市钢城区黄庄镇台子村，迂回西流，途经山东莱芜市、泰安市，在泰安市东平县马口村注入东平湖，经陈山口出湖闸出东平湖，进入黄河。大汶河全长208km，流域面积9069km2。大汶河汶口坝以上为大汶河上游，是大汶河的主要集水区，汶口坝至戴村坝为大汶河中游，戴村坝以下至东平湖为大汶河下游，其中上游主要支流有柴汶河，中下游主要支流有漕浊河和汇河。

东平湖是全省第二大淡水湖，位于大汶河下游东平县境内，上承大汶河来水，南与运河相连，北有小清河与黄河相通，是黄河下游最大的滞洪区，多年平均水面面积119km2。位于东平县中部的稻屯洼，三面环山，既是东平北部山丘区河流的汇集区，又担负着大汶河滞洪蓄任务。

大汶河水系布设国家水质监测站多处，自上而下设有莱芜站、北望站、大汶口站、戴村坝站，大汶河南支柴汶河设有楼德站，大汶河支流汇河设有白楼站。

二、评价数学模型

设待评价分类的有n个污染水体样本(断面)，每个样本中有m个污染指标，其实测值为y'。作为评价标准有k个水质功能分类，对应于m项污染指标，均有国家规定的标准值为x'，并设：

k类水质标准污染物的特征值：

n个污染水体样本的污染指数：

评价样本对k类标准之间的符合程度，即贴近度定义为：

式中：dij—某评价样本j对类别i的贴近度；

Σxim—水质标准污染物的特征值之和；

Σyjm—样本j的污染指数之和。

若满足：

样本j的综合污染指数与水质标准类别污染物的特征值相差越小，说明越贴近k类。从而可判断评价样本j属于k类。

三、评价步骤

1.评价标准

依据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），将河流断面的水质综合污染指数与标准类别的综合特征值比较，对断面水质进行评价分类。

2.评价参数

评价参数对评价结果影响较大，选用有代表性的参数极为重要。为使评价结果更为合理地符合水质标准类别，选用水质标准建议选用的参数，且在水质监测中检出频率高、超标严重的10项指标进行评价。

3.确定水质标准的特征值和样本污染指数

用标准类别同一参数的平均值作为标准，即：

由各污染物的平均值按下面两种情况求出水质标准的特征值和样本的污染指数。

第一种情况：污染物的危害程度随其浓度的增加而降低的评价参数（如溶解氧），计算式为：

第二种情况：污染物的危害程度随其浓度的增加而增加的评价参数，计算式为：

表1 水质监测实测值表（mg/L）

表3 各断面的贴近度与评价结果表

4.求贴近度确定样本评价类别

根据（3）式求出评价样本综合污染指数对k类标准特征值的贴近度。在评价样本对各类标准的贴近度中，将最小的贴近度挑选出来，该贴近度所对应的类别即为样本应属的水质类别。

四、大汶河水系水质监测站水质评价分析

大汶河流域6个河道水质监测断面，现举例分析评价水质监测成果见表1。

1.确定标准类别的特征值

根据（5）式求出水质标准中同一参数的平均值，计算结果见表2最后一行。以平均值为基准，按（6）（8）式计算水质标准类别的特征值。

第一种情况特征值的计算如DO：

第二种情况特征值的计算如CODcr：

仿此可求得其他类别参数的特征值。

2.确定断面实测值的污染指数

以水质标准参数的平均值为基准，按（7）（9）式确定相应实测值的污染指数。以断面l为例，如DO、CODcr的污染指数分别为：

仿此可求得其他断面各测定值的污染指数。

3.求贴近度，确定评价结果

水质标准各类特征值之和如表3右侧一栏所示，各断面实测值的污染指数之和如表4右侧一栏所示。依据（3）式分别求出各断面综合污染指数对k类标准特征值的贴近度，依据（4）式确定各断面的评价结果。

如断面1的5个贴近度分别为：

d11=|Σx1m-Σy1m|=|2.075-5.942|=3.867

d21=|Σx2m-Σy1m|=|3.494-5.942|=2.448

……

仿此可求得其他各断面的贴近度，结果见表3。

由评价结果可以看出，莱芜站控制断面水质较好，其次为戴村坝站、大汶口站、北望站、楼德站；污染最严重的断面为白楼站，主要超标物质为氨氮、总磷。各断面主要超标为挥发酚、氨氮、总磷等，其余7项评价指标也存在不同程度的污染。

五、结论

综合污染指数法得出的结论较为合理，与实际污染状况较为吻合，不存在人为主观分类现象，比较符合地表水环境质量标准分类要求，且概念清晰、直观，信息利用较完全，这是本法的优点，值得推广■