清水河流域水质综合分析与评价（一）

水质评价是水环境评价中的一个重要内容，对河流水质进行综合评价，能够准确反映河流水体的质量和污染状况，为水环境治理工作提供一定的技术依据。近年来，伴随着科技发展和工业化进程的不断推进，大量的废水和污水排入河流，引起河流水质不断恶化。清水河流域水环境状况也不容乐观，水环境压力主要源于周围工农生活污水排放。虽然已有周飞、包淑萍等对清水河的水资源进行了评价分析，但都是关于该河某一断面或干流的水质污染研究，缺乏对整个流域多月份的水质状况评价。今应用单因子评价法、综合污染指数法、灰色关联法和模糊综合评价法对清水河流域的水质进行综合评价，分析氟离子(F-)是否参与评价时清水河流域的水质变化情况，为该河水污染治理和水环境管理规划提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

清水河是宁夏境内流入黄河的最大一级支流，全长320 km, 流域总面积14 481 km2，共有8条主要支流，左岸有冬至河、中河、苋麻河、西河等6条，右岸有双井子沟、折死沟等2条。该流域常年干旱少雨，降雨时空分布不均匀，水土流失严重，高氟地下水在宁南山区广泛分布，形成大面积的氟病区，加上沿岸居民工农业生产的需水量和排入河流的污水、废水不断增加[8],使得该河流域的水质污染情况加剧，加速了水体的富营养化。

1.2 采样点布设与样品采集

根据清水河水文规律和支流分布情况，共布设32个水质采样点(见图1)。其中，干流17个，分别为上游3个(开城、东郊、水库),中游5个(头营、杨郎、三营、黑城、七营),下游9个(双井河交汇、羊路、李旺、王团、同心、丁家塘、河西、长山头、入黄点);支流15个，分别为冬至河3个，中河4个，中卫市第五排水沟(中卫五排)2个，西河、苋麻河、双井子沟、折死沟、井沟、沙沿沟各1个。

2018年4月、7月和11月各采集水样1次。用1 L采水器采集表层水下50 cm深处的水样，若水深<50 cm, 则采集表层水样，若水深>1.5 m, 则采集表层下50 cm与底层上50 cm混合水样，采好封装标记，带回实验室待测。监测指标为总氮(TN)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、五日生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)和氟化物(以F-计)。

1.3 分析方法

水样中TN、NH3-N、TP、BOD5、COD和F-浓度分别采用《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》(HJ 636—2012)《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》(HJ 535—2009)《水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法》(GB 11893—89)《水质 五日生化需氧量(BOD5)的测定 稀释与接种法》(HJ 505—2009)《水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法》(HJ 828—2017)和《水质 氟化物的测定 氟试剂分光光度法》(HJ 488—2009)等方法测定。

1.4 评价方法

(1) 单因子评价法。

其是在所有参与综合水质评价的水质指标中，选择水质最差的单项指标所属类别来确定所属水域综合水质类别。在运用该方法评价河流水质时，应识别水质控制因子。

(2) 综合污染指数法。

其通过计算比较污染指数的大小来判断各个流域内水体的受污染程度，计算方法如下[10]:

Pi=Ci/Si (1)

式中：Pi为水质因子i的污染指数；Ci为水质因子i的实测浓度；Si为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中水质因子i的Ⅲ类标准限值；P为综合污染指数；n为指标总数。

当P<0.8时，水质级别为合格；当0.8≤P≤1时，水质级别为基本合格；当12时，水质级别为重污染。

(3) 灰色关联法。

其通过计算各样点与各水质级别的关联度来判别水质级别。在数字像素(DPS)数据处理系统中，以水质标准分级作为子序列，各样点水体的指标实测值作为母序列来计算关联度，计算前将水质分级标准值和实测值归一化处理。

(4) 模糊综合评价法。

其是通过实测数据与各级标准序列间的隶属度来确定水质的级别，步骤为[12]:①确定评价因子与评价集；②建立隶属函数；③确定权重；④综合评价(隶属度=权重集乘以模糊矩阵)。

在评价过程中，先将前5个水环境因子(TN、NH3-N、TP、BOD5、COD)进行评价分析，再将F-加入进行评价，分析当F-参与评价时清水河的水质变化情况。

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