關(guān)于水質(zhì)評(píng)價(jià)問(wèn)題的探討

王懷柏 李躍奇 李儒道

（1.黃河水利委員會(huì)水文局，鄭州 450004；2.黃河水利委員會(huì)水文局青銅峽水文水資源勘測(cè)局，寧夏青銅峽 014030）

水質(zhì)評(píng)價(jià)是按照評(píng)價(jià)目標(biāo)，選擇相應(yīng)的水質(zhì)參數(shù)、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法，對(duì)水體的質(zhì)量、利用價(jià)值及水的處理要求所做的評(píng)定工作。是水資源管理工作的重要基礎(chǔ)工作。通過(guò)水質(zhì)評(píng)價(jià)可以了解水體質(zhì)量的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)、變化規(guī)律。水質(zhì)評(píng)價(jià)的作用是從水的質(zhì)量來(lái)判斷開發(fā)利用水資源和維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡的可能性和必要性，為各級(jí)政府和有關(guān)部門加強(qiáng)水資源的管理、制訂社會(huì)發(fā)展規(guī)劃、確定大中型工程項(xiàng)目、制定流域水資源管理的有關(guān)法規(guī)和條例、制定水資源保護(hù)的具體措施等，提供水資源利用和保護(hù)的科學(xué)依據(jù)。

1 水質(zhì)評(píng)價(jià)方法

水質(zhì)評(píng)價(jià)包括天然水化學(xué)特征評(píng)價(jià)、水質(zhì)變化趨勢(shì)分析、水質(zhì)污染評(píng)價(jià)。水化學(xué)特征評(píng)價(jià)指礦化度評(píng)價(jià)、總硬度評(píng)價(jià)、水化學(xué)類型評(píng)價(jià)和天然劣質(zhì)水狀況評(píng)價(jià)；水質(zhì)變化趨勢(shì)分析指某一項(xiàng)目或某幾項(xiàng)目在一段時(shí)間的變化趨勢(shì)，污染是上升、降低還是無(wú)趨勢(shì)；水質(zhì)污染評(píng)價(jià)包括水質(zhì)感官性指標(biāo)評(píng)價(jià)、水質(zhì)生物學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)和水質(zhì)化學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)。水質(zhì)感官性指標(biāo)評(píng)價(jià)是通過(guò)人體感覺(jué)器官直接判斷水質(zhì)的方法，水質(zhì)感官性指標(biāo)包括水的顏色、味道、透明度、渾濁度等，方法簡(jiǎn)單，易為群眾接受，但精度差，只能對(duì)水質(zhì)做出初步的粗略判斷，不能準(zhǔn)確指出污染的原因和程度。水質(zhì)生物學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)是根據(jù)人類活動(dòng)造成環(huán)境變化的生態(tài)效應(yīng)原理判斷水質(zhì)的方法，是對(duì)整個(gè)環(huán)境質(zhì)量的綜合反應(yīng)，是長(zhǎng)期環(huán)境質(zhì)量累積的結(jié)果，但不能顯示出造成生態(tài)破壞的物質(zhì)及其數(shù)量，因生物種類的差異，區(qū)域之間的環(huán)境質(zhì)量難于對(duì)比。水質(zhì)化學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)是根據(jù)水中化學(xué)指標(biāo)的含量，對(duì)水體的質(zhì)量滿足某種要求判斷水質(zhì)的方法，這類評(píng)價(jià)方法能準(zhǔn)確指明導(dǎo)致水質(zhì)惡化的原因、成分和范圍，但所監(jiān)測(cè)的化學(xué)成分、時(shí)間和空間有限，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法的不成熟，所進(jìn)行的評(píng)價(jià)也有一定的局限性［1］。因此，水質(zhì)評(píng)價(jià)應(yīng)根據(jù)具體情況，采用不同的評(píng)價(jià)方法，一般來(lái)說(shuō)，水質(zhì)感官性指標(biāo)評(píng)價(jià)可適用于群眾聯(lián)防，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)報(bào)警，水質(zhì)生物學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)適用于水質(zhì)長(zhǎng)期綜合累積影響評(píng)價(jià)，水質(zhì)化學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)可用于常規(guī)評(píng)價(jià)。

目前的水質(zhì)評(píng)價(jià)以水質(zhì)化學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)為主，是最常用的評(píng)價(jià)，因?yàn)槟壳暗谋O(jiān)測(cè)以化學(xué)指標(biāo)監(jiān)測(cè)為主，水污染絕大多數(shù)是由人類活動(dòng)向天然水體排放污染物所致，現(xiàn)在經(jīng)常提到的和以下討論的水質(zhì)評(píng)價(jià)就指水質(zhì)化學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)。國(guó)內(nèi)外水質(zhì)評(píng)價(jià)方法多種多樣，分水質(zhì)單項(xiàng)評(píng)價(jià)和所選項(xiàng)目的綜合評(píng)價(jià)，單項(xiàng)評(píng)價(jià)是指某項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)與相應(yīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)比較，是否達(dá)到或滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，綜合評(píng)價(jià)是指綜合考慮所選項(xiàng)目的評(píng)價(jià)，如綜合水質(zhì)指數(shù)法 （布朗水質(zhì)指數(shù)、普拉特水質(zhì)指數(shù)、羅斯水質(zhì)指數(shù)、內(nèi)梅羅水質(zhì)指數(shù)等）、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、模糊數(shù)學(xué)法和地圖疊加法等，但目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的方法，采用較多的方法是地圖疊加法，也就是取單項(xiàng)水質(zhì)評(píng)價(jià)類別的最高值作為綜合評(píng)價(jià)的水質(zhì)類別。

2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與資料

水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是評(píng)價(jià)水質(zhì)的準(zhǔn)則和依據(jù)，一般應(yīng)采用國(guó)家規(guī)定的最新標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)河流的水質(zhì)評(píng)價(jià)應(yīng)根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、水域功能和保護(hù)目標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，對(duì)水功能區(qū)，應(yīng)根據(jù)不同的水功能區(qū)保護(hù)目標(biāo)進(jìn)行達(dá)標(biāo)率評(píng)價(jià)。

水質(zhì)評(píng)價(jià)分現(xiàn)狀評(píng)價(jià)、回顧評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，不同評(píng)價(jià)選擇資料不同，現(xiàn)狀評(píng)價(jià)一般選擇最近年份或月份的資料作為現(xiàn)狀資料，回顧評(píng)價(jià)則選擇基礎(chǔ)年份至現(xiàn)狀年份資料，時(shí)段必須有一定代表意義，一般考慮有重要污染治理行動(dòng)的年份，預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)是用近幾年的資料對(duì)水質(zhì)變化情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。

3 評(píng)價(jià)代表值

目前的水質(zhì)監(jiān)測(cè)采樣是瞬時(shí)的，每次的水質(zhì)狀況用瞬時(shí)水質(zhì)濃度、計(jì)算時(shí)段代表值進(jìn)行評(píng)價(jià)，斷面瞬時(shí)水質(zhì)濃度是流量和上游排污量的函數(shù)，隨流量和上游排污量變化而具有隨機(jī)性，是隨機(jī)變量，而對(duì)于隨機(jī)變量，采樣次數(shù)與誤差關(guān)系很大，采樣次數(shù)越多，代表性越好，但受經(jīng)費(fèi)和采樣條件的限制，采樣次數(shù)不會(huì)很多，采樣次數(shù)與水資源管理的要求是矛盾的。

河流水質(zhì)濃度受水量影響很大，因此水質(zhì)評(píng)價(jià)代表值建議分不考慮水量變化的和考慮水量變化的。

3.1 不考慮水量變化

3.1.1 平均數(shù)

對(duì)不同水期進(jìn)行評(píng)價(jià)首先要計(jì)算水期代表值，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)、污染源變化情況，設(shè)計(jì)采樣頻率，使其代表值更具代表性。目前水質(zhì)評(píng)價(jià)主要用的是平均值。根據(jù) 《水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范》規(guī)定：“長(zhǎng)江、黃河干流和全國(guó)重點(diǎn)基本站等，采樣頻次每年不得少于12次，每月中旬采樣。一般中小河流基本站采樣頻次每年不得少于6次，豐、平、枯水期各2次?！蹦壳八块T的采樣一般不超過(guò)12次。由于河流水質(zhì)濃度的隨機(jī)性使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在偶然性，平均數(shù)可反映隨機(jī)變量的集中程度，也就是在一定的時(shí)間、地點(diǎn)和條件下所達(dá)到的一般水平的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，其數(shù)字特征值有平均值、中位值、眾數(shù)等，從這幾個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的定義看，因眾數(shù)是出現(xiàn)頻數(shù)最多的隨機(jī)變量而最具代表性，對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站所取得的數(shù)據(jù)較為適應(yīng)，對(duì)人工采樣監(jiān)測(cè)站，因監(jiān)測(cè)頻次太少不易得到。當(dāng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)值呈正態(tài)分布時(shí)，平均值、中位值、眾數(shù)相差不大，若呈偏態(tài)分布，平均值所受影響較大，中位值與眾數(shù)較接近，因此本文認(rèn)為用中位值作為水期代表值較合適。

圖1 箱圖

3.1.2 統(tǒng)計(jì)圖

根據(jù)水期內(nèi)監(jiān)測(cè)值繪制箱圖，圖1反映了水質(zhì)數(shù)據(jù)的特征，如最大值、最小值、中位值反映數(shù)據(jù)的特征值，25%和75%值反映數(shù)據(jù)的分布情況。根據(jù)箱圖分析水質(zhì)變化。要想使所反映情況較準(zhǔn)，必須保證數(shù)據(jù)足夠多。

3.1.3 超標(biāo)率統(tǒng)計(jì)

對(duì)水期內(nèi)不同測(cè)次的監(jiān)測(cè)值與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，分項(xiàng)進(jìn)行超標(biāo)率評(píng)價(jià)，然后統(tǒng)計(jì)超標(biāo)率。

3.2 考慮水量變化

3.2.1 水質(zhì)水量統(tǒng)一評(píng)價(jià)

利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)、調(diào)查入河排污口排放規(guī)律等手段，彌補(bǔ)目前采樣斷面和采樣次數(shù)較少的不足，從時(shí)間和空間上控制水質(zhì)和水量變化，進(jìn)行水質(zhì)水量統(tǒng)一評(píng)價(jià)時(shí)，既知道對(duì)應(yīng)水量保證率的水質(zhì)類別，又知道對(duì)應(yīng)類別的水量。

3.2.2 利用瞬時(shí)濃度值和相應(yīng)的流量值，計(jì)算統(tǒng)計(jì)濃度值［2］

當(dāng)上游來(lái)污量較穩(wěn)定時(shí)，公式如下：

當(dāng)上游來(lái)污量有較大變化時(shí)：

Cpi為i種污染物在保證率P下水中的污染濃度（mg／L）；Qp為指定保證率P 下的流量（m3／s），一般取P＝50%，75%，90%，95%；Ci為i種污染物的實(shí)測(cè)濃度（mg／L）；Q為取樣時(shí)的相應(yīng)流量（m3／s），α為修正系數(shù)，可通過(guò)分析水質(zhì)資料得出，所需資料較多。

用計(jì)算的Cpi為代表值進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2.3 流量加權(quán)

根據(jù)流量加權(quán)計(jì)算水期濃度值為代表值進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2.4 輸送率

S為輸送率，C為對(duì)應(yīng)污染物的濃度，Q為相應(yīng)流量。用輸送率進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2.5 配合 “污染物總量”的水質(zhì)評(píng)價(jià)

該方法是指某時(shí)刻某種污染物質(zhì)的瞬時(shí)實(shí)測(cè)濃度與相應(yīng)時(shí)刻流量的乘積，與該斷面處的水體納污能力相比較，超過(guò)水體納污能力的為已遭污染，反之即可認(rèn)為水質(zhì)尚可。

水質(zhì)和水量是水資源的兩種屬性，只講量不講質(zhì)，量的安全不能得到保障，只講質(zhì)不講量，質(zhì)就沒(méi)有意義。水質(zhì)、水量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是水資源管理和保護(hù)的基礎(chǔ)信息，只有考慮水量的水質(zhì)評(píng)價(jià)，才更有意義。對(duì)于沒(méi)有水量資料的斷面，要根據(jù)水量變化情況合理布設(shè)測(cè)次，使評(píng)價(jià)代表值更能反映斷面的水質(zhì)特性。

4 水功能區(qū)水質(zhì)評(píng)價(jià)

對(duì)一級(jí)區(qū)劃水功能區(qū)的保護(hù)區(qū)、保留區(qū)和二級(jí)區(qū)劃水功能區(qū)的景觀娛樂(lè)用水區(qū)、過(guò)渡區(qū)、排污控制區(qū)的水質(zhì)評(píng)價(jià)，結(jié)合常規(guī)監(jiān)測(cè)和水量特點(diǎn)布設(shè)監(jiān)測(cè)斷面，考慮水量、水體功能進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)；對(duì)省界緩沖區(qū)，在省界站建立小型實(shí)驗(yàn)室，加密監(jiān)測(cè)水量水質(zhì)，核定入出省界斷面的污染量，進(jìn)行配合“污染物總量”的水質(zhì)評(píng)價(jià)；對(duì)飲用水水源區(qū)、工業(yè)用水區(qū)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)、漁業(yè)用水區(qū)水功能區(qū)水質(zhì)評(píng)價(jià)，建議結(jié)合取水許可進(jìn)行，所用標(biāo)準(zhǔn)為水的使用標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行達(dá)標(biāo)率評(píng)價(jià)、相應(yīng)水質(zhì)的水量評(píng)價(jià)。

5 水質(zhì)評(píng)價(jià)模塊的建立

水質(zhì)評(píng)價(jià)是一種處理信息的手段，在信息采集技術(shù)的支持下，將評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)代表值的計(jì)算方法等集成在一起，根據(jù)河段特點(diǎn)、水質(zhì)特性和評(píng)價(jià)結(jié)果，分析不同斷面所適用的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法、標(biāo)準(zhǔn)、代表值，進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)。

［1］金光炎，黃道基，鄭英銘 .水質(zhì)數(shù)理統(tǒng)計(jì)·評(píng)價(jià)·預(yù)測(cè)與規(guī)劃 ［M］.北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1991

［2］侯宇光，黃川友，胡昕 .對(duì)現(xiàn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)與水質(zhì)評(píng)價(jià)的質(zhì)疑和探討 ［J］.水科學(xué)進(jìn)展，1993，（1）