综合水质标识指数法（WQI）在永定河石景山段水质评价中的应用

摘要：水质标识指数（WQI）能够系统、客观的评价水体的水环境类别、受污染程度等信息，根据单因子水质标识指数（P）创建的综合水质标识指数（WQI）可以全面评价水体的总体水质情况。为全面研究永定河石景山段各不同断面的水环境质量，选取永定河流域3个断面，按照2013—2016年的水断面监测数据，以综合水质标识指数计算各断面污染因子，并详细论述了永定河石景山段水质变化情况。
关键词：水质标识指数（WQI）； 综合水质评价 ；永定河石景山段
中图分类号：K928.4 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0042-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.018
Abstract： The water quality identification index （WQI） can systematically evaluate the water environment category and pollution degree of the water body. The comprehensive water quality index （WQI） created by the single factor water quality index （P） can comprehensively evaluate the water body Water quality situation. In order to comprehensively study the water quality of different sections of Shijingshan section of Yongding River， three sections of Yongding River Basin were selected. According to the data of water cross-section monitoring in 2013-2016， the pollution factors were calculated by comprehensive water quality index. Water quality change in Shijingshan section of river.
Key words： water quality identification index （WQI）； comprehensive water quality evaluation； Yongding River Shijingshan section
全面系統的评价水质状态，总体了解水体污染情况是水污染治理的首要工作。目前，水质的综合评价有许多种方式，本文采取综合水质标识法（WQI）对水环境质量状况做出评价。综合水质标识指数（WQI）可以系统客观地评价水环境类别、水质数据、水质达标情况等水体参数，其优势是既能定性评价、也能定量评价；不仅不会因个别水质指标存在偏差就否定总体水质状况，又能对总体水质状况得出客观的评价；既能够用水体不同断面的水环境信息做比较，又可以用于不同水体的水质评价分析；既能够在 I 水体到 V 类水体中比较水环境质量的好坏，也能够评价劣 V 类水体的污染状况[1]。
石景山区水系以永定河水脉为支撑，其中永定河莲石湖生态沟渠长5km，为维持石景山区生态环境起到了重大作用。该流域内开展水质监测的主要断面为：永定河上游支流高井沟断面（市控）、中游莲石湖中游湖面断面（区控）、下游南大荒桥断面（国控）。按照2013-2016年监测数据，现在水体中主要污染物为 氮、磷等元素及其化合物，水体富营养化现象非常严重，因此选用 TP、TN、NH3-N、COD、DO 用于水质标识指数的计算。
1 数据与方法
1.1 数据选取
在永定河流经石景山区的水域中，选取三个监测断面，分别为国控高井沟断面、市控南大荒桥断面、区控莲石湖中游湖面断面。选取2013年至2016年数据进行分析[2]。高井沟断面执行地表水Ⅲ类标准，南大荒桥和莲石湖中游湖面执行地表水Ⅴ类标准。
1.2 综合水质标识指数方法简介
1.2.1 综合水质标识指数
WQI为1位整数、小数点后1位、2位或3位数字构成，公式为：
WQI=X1. X2 X3X4
式中X1. X2由公式计算得出，X3和X4由数据对照计算得出。X1为水体总体综合水质类别；X2为该项水质指数在X1类标准区间中所在位置。X3为水质各项指标中，劣于水环境功能区目标的水质指标数量；X4为水质类别与水体功能区目标的对照结果，可被认为是水体受的污染程度1。
1.2.2 X1.X2的计算
WQI确定的关键是X1.X2的计算，既根据监测结果计算水环境的综合水质类别，并计算水质指标在该类标准区间中的位置。公式如下：
式中，n为参与WQI评价的单项指标数量；分别为第1、2、n单因子水质标识指数，取整数位和小数点后1位。
1.2.3 X3的计算
X3是水环境质量评价中，不达标的单项指标数量。若是X3=0，则认为全部参加评价的参数都达到水环境功能目标的要求；若是X3=2，表明参加评价的参数中有两个参数不达标；如果X3=3，说明有三个参数不达标。
1.2.4 X4的确定
2 结果与分析
2.1 单因子水质标识指数（P）评价结果
永定河水质单因子水质标识指数如表1所示。从表2可知，永定河水质受DO影响最小，除高井沟在2013年超标，其它时段均达到水质功能目标，南大荒桥和莲石湖中游湖面在所有监测时段内均好于Ⅰ类水。在余下四项指标中，永定河水质受TN影响最大，在所有监测时段内TN均未达标，并出现最高值25.66。对永定河水质影响第二大的指标为COD，所有监测时段COD均未达标2。NH3-N和TP对永定河水质影响较小，南大荒桥断面在所有监测时段内基本达标，高井沟在所有监测时段内不达标[3]。
2.2 永定河水质变化情况
根据单因子水质标识指数分析结果，所有断面水质均呈转好趋势。其中高井沟断面TN、NH3-H总体呈下降趋势，TP呈逐年下降趋势，DO总体稳定。南大荒桥断面TN、DO、NH3-H总体稳定，但受TN污染极大，NH3-H污染次之，此两项指标均未有明显改善3。TP呈逐年下降趋势。莲石湖中游湖面断面TN起伏较大， COD、DO总体稳定，NH3-H呈逐年下降趋势。
2.3 综合水质标识指数（WQI）评价结果
永定河水质综合水质标识指数如表2所示。根据监测数据显示，高井沟断面水质呈总体改善趋势，水质标识指数从13.956下降到6.846，下降接近50%，五项指标中从全部超标改善为四项超标。南大荒桥水质较为稳定，总体评价为Ⅳ类水体，但每年均有个别项目超过水体功能目标。莲石湖中游湖面水质呈总体改善趋势，水质标识指数从6.654下降至3.922，从劣Ⅴ类水体改善为Ⅲ类水体，改善幅度最大。从空间分布分析，高井沟水质最差，南大荒桥水质相对较好，莲石湖中游湖面水质相对次于南大荒桥水质[4]。
3 结论与分析
本文运用综合水质标识指数法对永定河石景山段水质进行评价，结论与污染物的时空分布现状一致。采取综合水质标识指数对水环境进行评价，既可以全面反映各水体污染特征及其与其它水体水质的差别； 还可以系统反应水环境的总体状况，从而做出对同一水体的水环境状况的差异性比对以及对劣Ⅴ类水体的水环境质量分级。主要研究结论为：
根据单因子水质评价结果，永定河石景山段水质受TN影响较大，受DO影响较小。
根据综合水质指数评价结果，高井沟和莲石湖中游湖面断面水质呈总体改善趋势，莲石湖中游湖面水质4较为稳定。
永定河石景山段上游支流高井沟水质最差，中间段莲石湖中游湖面水质次之，下游南大荒桥水质量最好，推测可能受水体自净功能影响。
参考文献
[1]尹海龙，徐祖信. 河流综合水质评价方法比较研究[J]. 长江流域资源与环境， 2008，（17）： 137-139.
[2]魏錚. 石景山区环境质量报告书[M]. 北京： 北京市石景山区环境保护局，2015.
[3]徐祖信.河流单因子水质指数评价方法[J].中国，2005，10（24）：124.
[4]徐祖信.河流单因子水质指数评价方法[J].中国，2005，10（24）：123.
收稿日期：2017-05-03
作者简介：王珺博（1990-），男，本科，助工，研究方向为环境监测。