综合水质指数法在青海省国家级水产种质资源保护区水环境质量评价中的应用

祁玥等

摘要：据2012年青海省渔业环境监测站监测结果，应用综合水质指数法对青海省国家级水产种质资源保护区11个采样点水环境现状进行综合评价。结果表明，除泽曲河优干宁桥、黑马河和151码头岸边未达到水环境功能区要求外，其余监测断面水环境质量均达到功能区水质要求；各监测点总氮、铅和汞普遍超标，其中总氮和铅因平均污染负荷比最大而成为青海省国家级水产种质资源渔业水域主要的水环境污染因子。

关键字：青海省国家级水产种质资源保护区；综合水质指数法；水环境质量

中图分类号：X824 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）09-2214-04

青藏高原是中国重要的生物多样性分布区，该地区生态环境建设在中国生态环境建设中有着举足轻重的地位。青海省是长江、黄河发源地，有“中华水塔”之称，该地区的生态环境状况直接影响到长江和黄河流域广大地区。水生生物是青藏高原自然生态系统中有机组成部分，水生生物保护是青海省生态保护工作的重要环节。青海省气候及地理条件独特，生态多样，生存着51种青藏高原特有鱼类。这些鱼类珍稀特有，亟待保护。现在青海省有8个国家级水产种质资源保护区，保护区主要针对高原特有鱼类的产卵场、栖息地、索饵场和越冬场等进行保护。

目前，评价水质的方法一般有模糊数学法[1]、污染指数法[2]、灰色评价法[3]等，但这些评价方法主要是针对水体的等级，对污染因子污染程度分析相对不足。综合水质指数法对照水体功能标准来评价污染因子的污染程度，是一种可以完全表达水体综合水质信息的评价方法[4-7]。本研究利用2012年青海省国家级水产种质资源保护区水环境监测结果，通过对泽曲河优干宁桥、泽曲河尕麻沟、泽曲河尕孔电站库区、泽曲河尕孔电站尾水、红军沟、美浪沟、沙流河、泉吉河、黑马河、布哈河、151码头岸边等11个监测断面，溶解氧（DO）、总氮、高锰酸盐指数、氨氮、汞、六价铬、镉、铅、砷等9个具有代表性的水质指标，利用综合水质指数法对水环境质量进行分析与评价，以期为青海省国家级水产种质资源的保护、水环境质量的管理和综合治理提供重要的科学依据和基本资料。

1 材料与方法

1.1 研究区域

根据2012年青海省国家级水产种质资源保护区水环境监测结果，研究区域共设监测断面11个：泽曲河优干宁桥、泽曲河尕麻沟、泽曲河尕孔电站库区、泽曲河尕孔电站尾水、红军沟、美浪沟、沙流河、泉吉河、黑马河、布哈河、151码头岸边。常用的水质评价因子有[8]：耗氧有机物及氧平衡指标类（DO、COD等）；有毒及易积累物质类（挥发酚、氰化物、六价铬等）；天然水体化学综合指标类（pH等）以及根据本地区水环境使用功能及污染特点选定的附加项。基于此，本研究选择水质评价因子DO、总氮、高锰酸盐指数、氨氮、汞、六价铬、镉、铅、砷等9项水质指标。

1.2 综合水质指数法

1.2.1 单因子指数法 单因子评价指数[9，10]是最简单的环境评价质量指数，是将每个污染因子单独进行评价，以最差的水质类别作为水质综合评价结果。水质参数的标准指数大于1，即表明该水质参数超过了规定的水质标准，不能满足水体功能要求。

1.2.2 综合水质评价法 对所有参与综合水质评价的单项水质指标，将各指标的单项污染指数通过算术平均、加权平均、连乘及指数等各种数学方法得到一个综合指数，来评价综合水质[11]，如算术平均综合指数表示为：

P=■∑Ii=■∑（Ci/Coi）

式中，P为综合污染指数；n为参与综合水质评价的单项水质指标数；Ii为第i项指标的单项污染指数，在一定条件下可以表示水质的相对污染状况；Ci为单项水质指标的实测浓度；Coi为与水域功能类别对应的单项水质指标浓度限值。其中DO这一单因素指标，指标越大表明水质越好；考虑到P值的大小与污染程度成正相关，故在计算各指标的单项污染指数时，DO的单项污染指数的表达式为 Ii=Ci/Ci。用综合污染指数P判断综合水质相对于水环境功能区的达标程度，若P≤1，表明综合水质达标，否则综合水质超标。

2 结果与分析

各评价因子标准参考《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）[12]，见表1。本研究数据来自青海省渔业环境监测站。

根据《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002），结合青海省渔业水环境具体情况，选用II类水质等级作为后续评价的依据，各单因子的评价结果见下表2。

从表2可以看出，总体上总氮、汞、铅的含量普遍偏高，这导致单因子评价结果显示的水质情况较差。其中除红军沟、美浪沟以外，其他监测断面总氮均超标，且泽曲河优干宁桥、泽曲河尕麻沟、泽曲河尕孔电站库区、泽曲河尕孔电站尾水4个监测点超标倍数分别为1.12、1.54、1.26、1.34。铅污染也较为严重，除了红军沟、泉吉河，其他监测断面均有不同程度的超标，且泽曲河优干宁桥、泽曲河尕麻沟、泽曲河尕孔电站库区、泽曲河尕孔电站尾水、黑马河、151码头岸边6个监测点铅污染严重，超标倍数分别为2.00、2.00、2.00、1.50、3.00、3.00。汞污染在布哈河和151码头岸边2个监测点相对较严重。由此可知，泽曲河优干宁桥、泽曲河尕麻沟、泽曲河尕孔电站库区、泽曲河尕孔电站尾水4个监测点的污染主要是有机氮污染和重金属铅的污染；美浪沟、黑马河、沙流河主要是铅污染；布哈河是汞污染；151码头岸边主要是铅和汞的污染。虽然单因子评价指数仅代表单个水质参数的质量状况，不能反映环境要素及其综合质量，但它是其他各种环境质量分指数和综合指数的基础[13]。单因子在一定程度上说明了水体某些指标超标情况。对于部分因子超标过于强烈的水体，单因子评价法能够体现该因子主导水环境质量评价的结果。

以《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）为评价依据，用综合指数评价法对青海省国家级水产种质资源渔业水环境质量进行评价，各监测断面污染负荷比计算见表3。

由表3可以看出，泉吉河监测断面总氮的污染负荷比最大，其次是汞，再次是铅；布哈河监测断面，汞的污染负荷比最大，其次是总氮，再次是铅；其余监测断面铅的污染负荷比均最大，其次是总氮、汞和DO；高锰酸盐指数和氨氮的污染负荷比在红军沟占很大比例；由图1可以看出，11个监测点各因子的平均污染负荷比为：铅和总氮的污染负荷比最大，其次为汞和DO，再次为高锰酸钾指数和氨氮，砷的污染负荷比最小。由此得出，青海省国家级水产种质资源渔业水环境主要以有机氮污染和有毒及易积累物质铅和汞污染为主。

由表4可知，除了泽曲河优干宁桥、黑马河和151码头岸边未达到水环境功能区要求，其余监测断面水环境质量均达到功能区水质要求。

4 结语

1）从评价结果上看，单因子评价法对11个采样点的水质评价结果为：泽曲河优干宁桥、泽曲河尕麻沟、泽曲河尕孔电站库区、泽曲河尕孔电站尾水4个监测点的水质评价为IV类，而事实上只有总氮达到IV类；对于布哈河和151码头岸边评价为IV类，其中各因子只有汞达到IV类；美浪沟、沙流河、泉吉河和黑马河监测点单因子评价结果为III类，其中仅有少数因子达到了III类水质，大多数因子处于II类和I类水质。由此可以看出，单因子评价结果表现为过保护，评价较为严格，不能全面反映水环境质量现状。

2）就综合水质指数法而言，除了泽曲河优干宁桥、黑马河和151码头岸边未达到水环境功能区要求，其余监测断面水环境质量均达到功能区水质要求，且各监测点综合指数大小变化不大，可见该方法平均了各因子对水环境质量的影响，能够较为全面的反映水环境质量状况，但不能凸显各因素中起主要污染作用的影响因子。

3）结合单因子指数和综合指数法的特点对水环境进行评价表明，泽曲河优干宁桥、黑马河和151码头岸边3个监测点整体水质评价较差，评价结果未达到水环境功能区要求；其中泽曲河优干宁桥总氮和铅均超标，超标倍数分别为1.12和2.00；黑马河主要是总氮、汞和铅的污染，各因子的超标倍数分别为0.82，0.50，3.00；151码头岸边的超标因子为总氮、汞和铅，超标倍数分别为0.92，1.10，3.00。其他监测点总体水质状况较好，各监测点总氮、铅和汞普遍超标，其中总氮和铅的平均污染负荷比最大，成为青海省国家级水产种质资源渔业水域主要的水环境污染因子。

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