贵阳市阿哈水库近十年水环境质量综合评价＊

孔志红，王丹青，苏以江，陈骁强

贵阳市阿哈水库近十年水环境质量综合评价＊

孔志红1，王丹青2，苏以江1，陈骁强3

（1.贵阳阿哈湖国家公园管理处，贵州 贵阳 550007；2.安徽师范大学 地理与旅游学院，安徽 芜湖 241003； 3.上海栖星生态环境咨询有限公司，上海 200433）

阿哈水库是一座兼具城市供水与防洪功能的中型水库，是贵阳市人民的主要饮水水源。作为饮用水源其要求水质类别为Ⅲ类水质。采用单因子评价法和综合污染指数法两种方法，对2007—2016年阿哈水库9种水体水质评价指标进行评价分析，水库水体总体为Ⅴ类或劣Ⅴ类水质，不能满足水库饮用水所要求的Ⅲ类地表水标准。由单因子评价法得出近十年阿哈水库水体的主要污染因子为总氮，水库水体中总氮含量超过了阿哈水库作为饮用水源水域功能所要求的Ⅲ类水质标准。运用综合污染指数法对阿哈水库近十年水环境进行综合评价可知，除了2008年水质状况为较好外，其余年份均为轻微污染，有个别项目检出超标，超标因子为总氮，且总氮的超标负荷率最高，水质变化趋势总体呈下降趋势，2015年之后水质有所好转。

阿哈水库；水环境质量；单因子评价法；综合污染指数法

1 引言

水环境质量的定量评价是水资源可持续利用的前提和环境管理与决策的依据[1]。目前，国内学术界关于水环境质量评价的方法多种多样，主要有单因子评价法、指数评价法、模糊数学法[2]、物元分析法[3]、密切值法[4]、人工神经网络评价法[5]等，单因子指数法选择最差的评价因子，突出最主要的污染物；其他方法采用综合指标法描述水质。单因子评价法是一种简单直观的方法，可以得出该水域的主要污染因子；综合污染指数法可对水质进行综合评价，且计算方法简便，也是目前应用较多的一种水质综合评价方法。

阿哈水库位于贵阳市城区小车河上游，是阿哈湖国家湿地公园的主体，阿哈水库流域包括游鱼河、蔡冲河、金钟河、白岩河以及烂泥沟河五条入库支流，多年平均径流量为3.24 m3/s，年平均入库径流量约1.02亿立方米，其功能主要是城市供水和防洪，是贵阳市南明区的重要饮用水源[6]。因此在水环境功能区划中，阿哈水库为Ⅲ类水环境功能区。对阿哈水库进行水环境质量评价是水质保护的基础工作，依此来掌握阿哈水库的主要污染因子、水质总体状况和近十年水环境的变化趋势，为水环境的保护和治理提供合理的依据。

本文以阿哈水库2007—2016年水环境监测数据为基础，分别采用单因子评价法和综合污染指数法对阿哈水库水环境质量进行评价，从而全面地掌握阿哈水库水环境质量的变化趋势，为公园管理方的水质管理提供科学的理论依据。

2 研究内容和方法

2.1 监测数据

监测数据来源于贵阳市水环境监测站，监测数据来自2007—2016年每月一次的样品采集数据和年平均值，采样点为阿哈水库库心。本文采用每年各项水质指标的年平均值作为评价数据。样品采集和检测严格按照《地表水环境质量标准》[7]中的要求，监测指标为28项常规指标，本文只选取了10项较为典型的水质指标，其中8项基本指标分别为pH、总氮（TN）、总磷（TP）、五日生化需氧量（BOD5）、溶解氧（DO）、氨氮（NH3-N）、高锰酸盐指数（MnO4）、粪大肠菌群，余下2项铁（Fe）和锰（Mn）为饮用水源地补充项目。

2.2 评价方法

为了能够全面地评价阿哈水库的水环境质量，本文选取了单因子评价法和综合污染指数法两种方法加以评价，两种方法的侧重点不同，相辅相成。

2.2.1 单因子评价法

单因子评价法就是用最差的单项指标所属类别来确定水体综合水质类别，即用水体各评价因子的监测结果对照该项目的分类标准，确定其水质类别[8]。单因子评价法的主要原理为：将待评价的地表水水域的水质指标数据与该《地表水环境质量标准》中所给出的评价标准进行对比，确定每个单因子所属的水质类别，然后以参评指标中最差的水质类别作为该水域水体的综合水质类别，评价结果用“类”表示。部分水质指标的标准限值如表1所示。

2.2.2 综合污染指数法

综合污染指数法是一种目前较为常用的方法，能够得出一个定量的结果，有助于对该水域水环境进行分级和变化趋势的分析，它克服了单因子评价法中过于突出单因子的缺点，能够较为客观地反映出水环境的综合质量，且计算方法简便，在计算出单因子指数的基础上，再运用数学方法对该水域作综合评价。本文选取较为简便的等权重的方法计算综合污染指数，将综合污染指数与给出的评价标准进行比对，得出该水域的水质状况。运用单因子指数法计算主要污染物的污染负荷率，反映主要污染物对水体的污染贡献。

表1 地表水环境质量标准部分基本项目标准限值（单位：mg/L）

评价指标水质类别 Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类 pH6～9 总氮（TN）≤0.2≤0.5≤1.0≤1.5≤2.0 总磷（TP）≤0.01≤0.025≤0.05≤0.1≤0.2 高锰酸盐指数（MnO4）≤2≤4≤6≤10≤15 溶解氧（DO）饱和率90％（或取≥7.5）≥6≥5≥3≥2 五日生化需氧量（BOD5）≤3≤3≤4≤6≤10 氨氮（NH3-N）≤0.15≤0.5≤1.0≤1.5≤2.0 粪大肠菌群≤200≤2 000≤10 000≤20 000≤40 000 铁0.3 锰0.1

综合污染指数法通过计算各监测断面的水质综合污染指数及各项评价指标的污染负荷率，对地表水进行污染程度综合评价，其计算公式如下：

除溶解氧（DO）、pH之外，其他评价因子的单因子指数计算公式为：

式（1）（2）中：为综合污染指数；为评价指标种类；为单因子污染指数；为评价指标实测浓度值；为评价指标评价标准值。

溶解氧污染指数计算方法为：

式（3）中：DO.f为对应温度下的饱和溶解氧浓度；DO为DO的实测浓度值；i.DO为与水体功能类别对应的溶解氧浓度限值。

pH的污染指数计算方法为：

式（4）（5）中：pHi为pH的实测浓度值；pHsd为评价标准中pH的下限值；pHsu为评价标准中pH的上限值。

污染负荷率计算方法如下：

最后所计算出的综合污染指数需要与相应的评价标准进行对比，以得出该水域的水质综合状况，综合污染指数的对应评价标准如表2所示。

表2 综合污染指数评价标准

综合污染指数P值范围水质状况分级依据 ≤0.20好多数项目未检出，个别项目检出值在标准内 0.21～0.40较好检出值在标准内，个别项目接近或超标 0.41～0.70轻度污染个别项目检出且超标 0.71～1.00中度污染有两项检出值超标 1.01～2.00重污染相当部分检出值超标 ≥2.0严重污染相当部分检出值超标数倍或几十倍

3 结果与讨论

3.1 单因子评价结果

2007—2016年阿哈水库库心各评价因子年平均值如表3所示。由表3可知，在2007—2016年近10年间，阿哈水库水体主要超标因子为总氮，2007—2016年总氮均超过了国家标准中要求的Ⅲ类水质标准，其他指标因子含量均达到水库饮用水标准。2007—2016年阿哈水库库心各项单因子水质指标类别如表4所示，阿哈水库单因子评价结果如表5所示。由表4和表5可得出阿哈水库近10年的水质类别，2007—2016年，阿哈水库总体为Ⅴ类或劣Ⅴ类水质。其中，2007年阿哈水库水体为Ⅳ类水质，2007年、2009年、2010年均为Ⅴ类水质，2011—2016年阿哈水库为劣Ⅴ类水质。2007—2015年总氮含量持续升高，2016年有所下降，但仍属于劣Ⅴ类水质。总氮为富营养化指标，总氮含量过高，说明阿哈水库水质富营养化，根据收集的相关资料显示，阿哈水库周围没有与水源保护和供水无关的工矿企业存在，但阿哈水库的五条入库支流均流经居民区，人口密集，居民的生产生活所造成的面源污染可能是阿哈水库中总氮的来源。

表3 2007—2016年阿哈水库库心各评价因子年平均值

时间pH总氮/（mg/L）总磷/（mg/L）高锰酸盐指数溶解氧/（mg/L）五日生化需氧量/（mg/L）氨氮/（mg/L）粪大肠菌群/（mg/L）铁/（mg/L）锰/（mg/L） 2007年7.761.8270.0252.36.2520.0911 8780.0150.043 2008年7.721.190.0242.17.8120.0921 6030.0150.043 2009年8.121.590.0452.768.3330.1241 8200.070.04 2010年8.21.680.0438.730.1441 5500.040.04 2011年8.12.320.042.87.720.2472 8700.030.05 2012年8.092.440.042.47.62.40.161 9960.030.05 2013年8.192.530.030 82.56.930.2071 0580.030.02 2014年8.082.730.040 82.56.320.3061 2060.0360.02 2015年8.22.520.0462.86.420.3121 9040.040.03 2016年8.22.060.042.56.32.30.0981 6750.030.02

表4 2007—2016年阿哈水库库心各项单因子水质指标类别

时间pH总氮总磷高锰酸盐指数溶解氧五日生化需氧量氨氮粪大肠菌群铁锰 2007年ⅠⅤⅡⅡⅡⅠⅠⅡ未超标未超标 2008年ⅠⅣⅡⅡⅠⅠⅠⅡ未超标未超标 2009年ⅠⅤⅢⅡⅠⅠⅠⅡ未超标未超标 2010年ⅠⅤⅢⅡⅠⅠⅠⅡ未超标未超标 2011年Ⅰ劣ⅤⅢⅡⅠⅠⅡⅢ未超标未超标 2012年Ⅰ劣ⅤⅢⅡⅠⅠⅡⅡ未超标未超标 2013年Ⅰ劣ⅤⅢⅡⅡⅠⅡⅡ未超标未超标 2014年Ⅰ劣ⅤⅢⅡⅡⅠⅡⅡ未超标未超标 2015年Ⅰ劣ⅤⅢⅡⅡⅠⅡⅡ未超标未超标 2016年Ⅰ劣ⅤⅢⅡⅡⅠⅠⅡ未超标未超标

表5 阿哈水库单因子评价结果

时间2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年 水质类别ⅤⅣⅤⅤ劣Ⅴ劣Ⅴ劣Ⅴ劣Ⅴ劣Ⅴ劣Ⅴ

3.2 综合污染指数评价结果

本文采用综合污染指数法对2007—2016年阿哈水库库心各项指标的年平均值进行统计分析，根据式（1）（2）（3）（4）（5），得出单因子污染指数、综合污染指数、污染负荷率以及阿哈水库的评价结果，结果如表6、表7、表8所示。由表6和表7可知阿哈水库水体综合污染指数，2007—2016近10年间，阿哈水库水体除2008年水质状况为良好外，均有不同程度的轻度污染。其中，2008年，各项评价因子对应分级标准为检出个别项目接近或超过标准限值，但水质总体状况较好；2007年、2009—2016年水质状况均为轻度污染，对应的分级标准为个别项目检出超过标准限值，水质状况有轻微恶化，但程度较轻。由表8各项评价指标的污染负荷率可知，2007—2016年污染负荷率最高的一项指标均为总氮，且总氮的污染负荷率基本接近或高于30%，其余指标的污染负荷率均比较小，其次为总磷、溶解氧和五日生化需氧量，这些评价指标均是水体富营养化的指标，能够反映处阿哈水库水体有富营养化的问题。

3.3 水质年际变化趋势

根据计算出的2007—2016年阿哈水库的综合污染指数，制作了阿哈水库的水质变化趋势图，如图1所示，从图1可知，2007—2016年阿哈水库的水体水质总体呈下降趋势，2008年综合污染指数最低，水质状况最好，从2008年开始到2015年阿哈水库的综合污染指数一直呈上升态势，即意味着阿哈水库的水质状况呈下降趋势，2016年有所好转，原因可能是阿哈湖国家湿地公园的建设与管理取得了初步成效。

4 结论与讨论

4.1 结论

本文采用单因子评价法和综合污染指数法两种方法，对2007—2016年阿哈水库9种水体水质评价指标进行评价分析，水库水体总体为Ⅴ类或劣Ⅴ类水质，不能满足水库饮用水所要求的Ⅲ类地表水标准。

表6 2007—2016年阿哈水库单因子污染指数（取Ⅲ类标准限值）

时间pH总氮总磷高锰酸盐指数溶解氧五日生化需氧量氨氮粪大肠菌群铁锰 2007年0.3801.8270.50.3830.7280.50.0910.187 80.0500.430 2008年0.3601.190.480.3500.3890.50.0920.160 30.0500.430 2009年0.5601.590.90.4600.2430.750.1240.1820.2330.400 2010年0.6001.680.80.5000.1960.750.1440.1550.1330.400 2011年0.5502.320.80.4670.4380.50.2470.2870.1000.500 2012年0.5452.440.80.4000.5090.60.160.199 60.1000.500 2013年0.5952.530.6160.4170.5960.750.2070.105 80.1000.200 2014年0.5402.730.8160.4170.7350.50.3060.120 60.1200.200 2015年0.6002.520.920.4670.7020.50.3120.190 40.3330.300 2016年0.6002.060.80.4170.7230.5750.0980.167 50.1000.200

表7 2007—2016年阿哈水库综合污染指数（取Ⅲ类标准限值）

时间2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年 综合指数0.5080.4000.5440.5360.6210.6250.6120.6480.6840.574 水质状况轻度污染较好轻度污染轻度污染轻度污染轻度污染轻度污染轻度污染轻度污染轻度污染

表8 2007—2016年阿哈水库各项评价指标的污染负荷率（单位：%）

时间pH总氮总磷高锰酸盐指数溶解氧五日生化需氧量氨氮粪大肠菌群铁锰 2007年7.4935.999.857.5414.349.851.793.700.988.47 2008年9.0029.7412.008.759.7212.502.304.011.2510.75 2009年10.2929.2216.548.454.4713.782.283.344.287.35 2010年11.2031.3514.939.333.6614.002.692.892.487.47 2011年8.8637.3712.887.527.058.053.984.621.618.05 2012年8.7139.0212.796.408.149.592.563.191.608.00 2013年9.7341.3610.076.829.7412.263.381.731.633.27 2014年8.3342.1012.586.4311.337.714.721.861.853.08 2015年8.7736.8213.446.8210.267.314.562.784.874.38 2016年10.4535.8913.947.2612.5910.021.712.921.743.48

图1 2007—2016年阿哈水库水质变化趋势

由单因子评价法得出阿哈水库水体的主要污染因子为总氮。水库水体中总氮含量超过了阿哈水库作为饮用水源水域功能所要求的Ⅲ类水质标准。

运用综合污染指数法对阿哈水库水环境进行综合评价，可知除了2008年水质状况为较好外，其余年份均为轻微污染，有个别项目检出超标，超标因子为总氮，且总氮的超标负荷率最高，水质变化趋势总体呈下降趋势，2015年之后水质有所好转。

4.2 讨论

阿哈水库接近贵阳市中心城区，人口较为密集，加之贵阳市城区范围不断扩大，造成阿哈水库受人为干扰更加强烈，水体中总氮含量不断增加，水体富营养化。阿哈水库面临的一个较严重的问题便是面源污染，阿哈水库的五条入库支流均流经居民区，面源污染较多。阿哈水库是贵阳市的主要水源地之一，关系到60万人民的饮水状况，责任巨大。阿哈水库日益恶化的水质，也引起了贵阳市人民的重视，近年来申请并且获批了阿哈湖国家湿地公园，除此之外，贵阳市政府多次召开关于阿哈湖水环境治理会议，开始大力整治阿哈水库的水环境，因此，在2016年阿哈湖水质有轻微的好转，但仍属于轻微污染，总氮的含量仍然较高，需要在接下来的工作中对具体造成阿哈水库水体污染的影响因素做量化研究分析。

［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］郑志国，张秀敏，岳超，等.模糊数学法在水质评价中的应用［J］.治淮，2016（1）：88-89.

［3］樊引琴，刘婷婷，李婳，等.物元分析法在黄河水质评价中的应用［J］.水资源与水工程学报，2013（2）：166-169.

［4］杨文海，王丽芳，王坤，等.改进密切值法在水环境质量评价中的应用［J］.水资源与水工程学报，2005（2）：69-71，74.

［5］郭庆春，何振芳，李力，等. BP神经网络在渭河水环境质量评价中的应用［J］.水土保持通报，2011（4）：112-115.

［6］邓立斌，颜伟，汪贵庆.贵州贵阳阿哈湖国家湿地公园湿地资源现状及保护研究［J］.农学学报，2014（7）：37-40.

［7］中国国家环境保护总局.GB 3838—2002地表水环境质量标准［S］.北京：中国环境科学出版社，2002.

［8］罗芳，伍国荣，王冲，等.内梅罗污染指数法和单因子评价法在水质评价中的应用［J］.环境与可持续发展，2016，41（5）：87-89.

［9］李飞.浅议涑水河流域水环境污染状况及治理对策［J］.资源节约与保护，2013（2）：68，70.

X824

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.15.005

2095－6835（2019）15－0012－04

美国国家地理空气与水保护基金“基于空间可视化生态信息模型的阿哈湖国家湿地公园生态保护探索”（编号：GEFC29-16）

〔编辑：张思楠〕