水环境质量评价及存在问题浅析
程西方, 谭炳卿
（淮河流域水资源保护局，安徽蚌埠 233001）
摘要：本文从水环境质量评价的基本概念出发，在简要介绍现有水环境质量评价方法的基础上，对各方法的应用条件及优缺点进行了比较分析，最后针对评价工作中对平均值的不同认识进行了分析讨论。
关键词：水环境；质量；评价标准；评价方法
1 水环境质量评价
水环境质量评价就是通过一定的数理方法和其他手段，对水环境素质的优劣进行定量描述（或将量质变换为评语）的过程。水环境质量评价必须以监测资料为基础，经过数理统计得出统计量（特征数值）及环境的各种代表值，然后依据水环境质量评价方法及水环境质量分级分类标准进行环境质量评价。
2 水环境质量评价的作用及分类
水环境质量评价是进行环境管理的重要手段之一。通过水环境质量评价可以了解环境质量的过去、现在和将来发展趋势及其变化规律，制定综合防治措施与方案；可以了解和掌握影响本地区环境质量的主要污染因子和主要污染源，从而有针对性地制定改善环境质量的污染源治理方案和综合防治规划与计划；可以为制定国家或地方的环境标准、法规、条例细则等提供科学依据；可以进行环境质量的预断预报，编制新建、改建、扩建和挖潜、革新、改造等工程技术项目的环境影响报告书和防治方案，为选址、设计和生产布局提供科学依据，还可用以总结本地区的环保工作，鉴定防治措施的效果、写出年度环境质量报告书，进行不同地区间环境质量的比较，交流情报资料，进行全国环境质量统计，促进环保科研技术的发展以及是否以牺牲水环境质量和人民健康而换取经济发展高速度的损益分析等。
按不同的分类方法，大致上可将水环境质量评价分为以下几种类型：1）按照时间可分为回顾评价、现状评价和预断评价；2）按照区域类型可分为城市、区域或流域、景区等；3）按照环境的专业用途又可分为饮用水、灌溉水、渔业用水等质量评价。
3 水环境质量评价方法
3.1 评价方法简介
国内外环境质量评价方法多种多样，但目前国内还没有制定出统一的评价方法标准供环保工作者使用。水环境质量评价方法较多如：布朗水质指数、普拉特水质指数、罗斯水质指数、内梅罗水质指数、综合污染指数、模糊数学法和地图叠加法等，最后一种方法是国内目前普遍采用的方法，简单且实用。以上种种评价方法都要首先确定断面单项指标代表值，大多用平均值作为代表值，而内梅罗水质指数法则既考虑到平均值，同时又考虑端值对评价结果的影响，但评价工作中有很多具体问题不易解决，很少采用。其他方法还牵涉到标准问题或评价指标的权重问题，也很少采用。
3.2 水环境质量评价基本步骤
评价目的 根据水环境质量评价的作用，明确评价目的。
选择评价范围 如全国、流域、水系、城市、湖库等水环境质量评价；
选取评价资料 现状评价一般选择最近年份或月份的资料作为现状资料，回顾评价则选择基础年份至现状年份资料，时段必须有一定代表意义，如淮河流域近期的回顾评价大多选择1994年至2000年的资料，因该流域的大规模污染治理是从1994年开始的；
选择评价项目 一般要包含自然指标、有机污染指标和有毒污染指标；
选择评价标准 可根据评价目的选择不同的水质评价标准；
选择评价方法 对于流域评价，一般要分水期进行单项评价、分类评价（天然类、有机类、有毒类）和综合评价。分类评价和综合评价法比较常用的是地图重叠法。对于供水水源地水质评价，一般要计算水源地水质指数(WQI)，评价结果定期向社会公布；
评价结果 描述评价结果，找出主要污染因子、主要污染区域、污染趋势及变化规律、分析污染成因等。
水环境质量评价的其目的就是通过评价了解环境质量的过去、现在和将来发展趋势及其变化规律，掌握影响本地区环境质量的主要污染因子和主要污染源，从而有针对性地制定改善环境质量的污染源治理方案和综合防治规划与计划。因此，根据上述步骤进行评价时目的性要强，要灵活多变，充分发挥个人的主观能动性。现状评价既可以是月度评价，也可以是季度评价，还可以是年度评价。回顾评价一般是对近几年的水质进行回顾分析。
月度水质现状评价，要结合图表描述该月总体水质状况，与上月水质对比，与去年同期水质对比，水质是好转了还是恶化了，应有一个明确的结论。找出该月的主要污染因子及水质污染比较严重的河流或断面。季度现状评价同月度水质现状评价基本类似，但必须首先确定时段断面代表值。
年度水质现状评价，要结合图表描述本年度总体水质状况，与去年或基准年水质对比，水质是好转了还是恶化了，也应有一个明确的结论。从时间上来讲，因河流水质受季节影响比较明显，还可以分水期、分季度或逐月对比分析；从空间上来讲，可以按河流、水系等不同地域进行评价，河流评价还应分析沿程水质变化情况，最好用主要污染指标的浓度过程线突出污染严重的地点。在分析支流对干流污染贡献的大小时，可利用等标污染负荷比排序来加以解决，但由于偶然一次的结果可能会使其缺乏代表性，因此建议结合流量资料对某污染物进行输送量计算。举例来说，以淮河干流的鲁台孜站为下游控制点，其上游有淮干起始断面淮滨，最大的支流颍河，第二支流涡河，还有洪河、淠河、史河等。一般认为颍河及涡河对淮干的污染影响较大，但是在计算了各支流河口各年的CODmn输送量之后，发现洪河及淮河淮滨对鲁台孜的污染贡献最大，约占鲁台孜总量的30%～70%，且二断面污染物输送量各年的变化图形也同鲁台孜的图形相似，相反颍河和涡河的影响偏小。这主要是因为洪河和淮河淮滨为畅流型河道，而颍河和涡河节制闸众多所致，如后者为畅流型河道，淮河将不堪重负。以上例子能说明很多问题，但也有其一定的局限性，就是没有考虑到污染物降解因素，而且要求有完整可靠的流量系列资料。
4 水环境质量评价工作中存在问题
最近，有关部门发布了《地表水环境质量标准》（GHZB 1——1999），部分内容虽涉及到了水质评价，但仍不十分详细。该标准第5.1条规定“地表水环境质量评价应选取单项指标，分项进行达标率评价”，主要突出了单项达标率评价；第5.2条规定“对于丰、平、枯水期特征明显的水体，应分水期进行达标率评价，所使用数据不应是瞬时一次监测值和全年平均值，每一水期数据不少于两个”，在强调达标率评价的同时又否定了各水期和全年平均监测值的作用。举例来说，淮河水系的史河红石咀断面水质一直较好，多数月份为Ⅱ类，少数月份为Ⅲ类，但《淮河流域水污染防治规划及”九五“计划》中的水质目标定为Ⅳ类，水质达标率肯定是100%，如果人们想知道该断面各水期及全年综合评价到底是几类水，就没有一个量化概念。如果有断面代表值时，就能解决这一问题。流域水质评价是区域评价，内容必然会涉及到流域总体水质，在各断面没有时段代表值时，按监测站次进行达标率评价所得出的流域总体达标率信息将会失真，因为这个结果在一定程度上受各站的监测频率影响较大，无意中给各站设定了权重。例如，一个站监测频率是3次/年，大多为超Ⅴ类水体，另一站监测频率为12次/年，大多为Ⅲ类水体，按监测站次统计该区域年水质类别百分比时，水质好的百分比就会偏大，不能反映真实情况。
根据统计学原理，要对一个样本系列进行完整描述，必须了解随机变量的可能取值与概率的关系，达标率、超标率、检出率评价实际上相当于概率评价，但在实际工作中需要的不仅仅是概率与其对应的随机变量取值的关系，还需要描述随机变量分布的总体概括，即随机变量的数字特征，并根据特征值确定某断面在评价时段内的水质类别。在处理实际问题时，仍需要有限次的试验或观测来解决。数字特征通常有两大类：一类是反映随机变量的集中程度，即平均数，其数字特征值有平均值、中位值、众数和几何平均值；一类是反映随机变量的离散程度，数字特征值有平均差、方差和均方差。
环境统计平均值，是指在同质的总体中，环境现象在一定的时间、地点和条件下所达到的一般水平的统计指标。其显著特点是用一个数值来代表所研究环境现象的一般水平，以及把总体各变量之间的差异给抽象掉了。实际上是一个从个性到共性的过程。利用平均数，可以比较同类现象在不同区域所达到的一般水平，帮助人们认识所研究环境对象的总体情况，并且可以研究某种事物一般水平在不同时间上的发展变化，从而观察和分析其发展变化的过程和发展趋势。只有这样才能揭示各种环境现象之间相互依存关系的规律性。
众数是样本系列中出现次数最多的一个随机变量，具有很好的代表性，但短期水质资料中众数一般不易找到，实际工作中不可能得到真实的众数。而几何平均值主要是研究平均增加率或平均比率之用，对于变幅很大的因素常常使用。因此在水质评价时一般不采用众数和几何平均值作为代表值。
算术平均值、中位值和众数的位置关系如果用横坐标代表变量的取值，纵坐标代表相应的频数，如曲线分布为对称形，则三者合而为一。如曲线分布为正偏或负偏（见图1、图2），那么算术平均值受端值影响最大，远离众数；而中位值受项数影响，离众数较近。
离散程度反映变量分布在平均值两侧的疏蜜程度，离散度小，说明变量取值与平均值相差很小，平均值比较稳定且代表性强。相反，离散度大，说明变量取值与平均值相差很大，说明平均值稳定性小且代表性差。
评价精度是指所得出的评价结果与实际的环境质量之间的差异。评价代表值的精密度决定了评价结果的精度。假设以平均值作为代表值，根据平均值标准偏差公式不难看出，取样密度越大（即n越大），平均值标准偏差就越小，平均值越可靠，精度越高，同样评价精度也就得到了相应提高。
从以上分析可以看出，水环境质量评价必须统计断面代表值，这是水质评价的基础。究竟是取平均值合适，还是取中位值合适，要具体情况区别对待。在水质评价时首先计算平均值标准差，并由此判断平均值的代表性，会给评价工作增加较多工作量。一般情况下，中位值出现的频率比较接近众数出现的频率，中位值具有很好的代表性，当监测频率为每月一次时，可将水期平均值或中位值作为断面代表值；当监测频率为每两个月一次时，可将中位值作为水期断面代表值；当三、四个月监测一次时，平均值和中位值都无代表性。显然，在水质评价时一味强调年平均值受极值影响无代表性，或者认为年平均值不能反映极值，这些观点是值得商榷的。
（本文于“第十三次全国水系污染与保护科技信息交流会”上交流）
参考文献
冀天保，《环保知识与工作问答》. 北京：化学工业出版社，1987年6月.
张昌法，《统计学原理》. 北京：高等教育出版社，1994年7月.
闽江水利工程的环境水质效应问题论文
闽江是我国东南沿海最大江河之一，整个流域基本受北东(NE)向与北西(NW)向两组交叉的断裂构造所控制，是典型的山区性河流，流程短(全长约600km)径流量大。闽江由6大支流构成其上游地区有富屯溪、建溪、沙溪3大支流，中下游及河口地区有尤溪、古田溪、大樟溪3大支流。整个闽江水系形态好象一扇体呈自西北向东南倾泄之势。全流域流经32个县市，面积约6.092万km2,约占福建省国土总面积(12.27万km2)的一半，其年均径流量约620亿m3[11,水量居全国各河流第7位。闽江水丰流急，蕴藏有丰富的水利电力资源。
据估算，全流域河流水能理论蕴藏量达632万kW,可装机容量463万kW。全流域内己建成大中型水电工程29座，水库总容量近50亿m3;其中建在闽江干流下游的闽清县境内的水口电站，库容量26亿m3,装机容量140万kW,年均发电量49.5亿kW°h,是华东地区最大水电站，己于1993年投入生产运营。
1.水利工程建设诱发或产生的环境负面影响
随着闽江流域水利工程建设与开发的快速发展，众多水利工程不断建成和运营。它有力地促进了沿江的经济和社会的发展，发挥了显著的经济效益和社会效益。但是，另一方面，水利工程建设诱发或产生的环境负面影响，即扰乱生态平衡、破坏自然、恶化环境的负面效应也相伴出现。前者是我们设计和期望的结果，后者是我们不愿意看到却又必须正视的问题。众多水利工程的建成运营对闽江干一支流的水动力场因素、水化学场因素及相关点线地带(段)荷载条件和应力场等环境因素产生显著的影响，伴随出现日益突出的环境地质问题。如：河(库)岸的稳定性变化问题，库区或坝区的区域稳定问题，河流纳污扩散净化能力降低及水质恶化问题，乃至使沿江城市乡镇的总体环境质量受到损害性影响等问题。为了化害为利，把与水利工程建设相伴出现的弊端降到最低点，研究和分析与闽江水利工程建设有关的环境地质问题具有重要的理论和实践意义。闽江水利工程的环境地质问题包含环境工程地质问题与环境水文地质问题两大方面。前者己在文献中作了初步的讨论和评价;本文仅就闽江水利工程的环境水文地质问题中的环境水质效应专题进行初步的讨论和评价。
2.闽江水利工程建设与水污染及水质环境的关系问题
闽江水资源的天然水质良好，属于低矿化度的江河水，其水化学成份以重碳酸盐类为主，总硬度低，为极软水，而且含沙量较少，枯水期河流大多呈清澈状。据资料显示f3，多年的年均含砂量大多小于0.25kg/m3，比黄河含砂量的六千分之一还小。它水量充沛，流速较大，具有很强的纳污稀释扩散净化能力。闽江干一支流上众多水利工程建成后，虽然其年均径流总量绝对值没有大的变化。但是，在水利工程运营调度过程，径流量在不同河段(空间)和月份或年份(时间)分配上出现(比水利工程修建之前)明显的变化，即径流量的相对值随时空的不同产生显著的差异;以及水库蓄清排浑的调度方式及坝下江段的河流冲刷作用强化的趋势。使闽江干一支流水动力因素产生较大变化的同时也出现其水化学场因素大的变化。如库区江面大幅度増大，接纳污染的面积扩大，库区形成许多库湾和静水区，江水的流速显著减小甚至处于静止状态，其纳污稀释扩散净化的能力明显降低;随着污染物排入量的有増无减，江水中的污染物浓度必将提高，污染带也将明显扩大生长，使局部水质恶化，并逐渐扩展，乃至影响整个库区或河段的水环境。闽江水利工程建设相伴出现的水污染及环境水文地质问题涉及面很广，本文仅就其中的环境水质效应问题进行概括性的讨论和评价。
2.1闽江水环境点源污染与水利工程建设的关系
点源污染主要包含工业污染源和城镇生活污染源两方面。闽江水利电力工程建设，为闽江流域的工业发展，城乡建设提供了重要的能源，充足的水利电力能源极大地刺激了闽江干一支流沿江的工业发展和城乡建设。可是伴随着城镇人口的迅速増长和城市发展进程的明显加快，库区及沿江工业全面高速发展，闽江水环境污染源点数量也随之剧増，致使工业和生活污染物的排放量猛増。据不完全统计[1]，闽江流域己发展有污染源的工厂和企业2000多家，其工业废水年排放量达5亿多吨。同时，生活和医疗污水排放量总和近3亿吨，废污水中的主要污染物为COD、硫化物、酿，还有磷它们的累计负荷占总负荷的83%对闽江水环境造成较为严重的污染。污染最严重的是闽江支流沙溪，其部分河段的水质为四级或五级。研究表明，沙溪某些河段的水质变化与水利电力工程开发有密切关系[3]。由于水库蓄水，使相关的许多河段的径流速度、径流量减小，在库区及相邻河段出现河水的相对滞留或处于静止状态，大大地降低了污废水的稀释扩散净化能力，加上库区淹没的树、草、耕地土壤中的有机物溶解排放累积迭加，使沙溪中下游河段蓄水体在枯水期的氨氮含量高于临界控制浓度(1mg/L)，总磷的含量己接近或超过临界控制通量，使许多蓄水体在多年平均流量下处于中等营养状态而在枯水期处于富营养状态[3]。还有闽江下游及河口脏河段，其水质情况既取决于污染源的排放量，也受控于河口地区特殊的水动力特性。由于水口电站高坝大容量的蓄水，导致大坝下游径流量及水位锐减(丰水期和枯水期)，而下游沿岸及福州市的工业和生活污染物排放量急剧増长，再加上闽江口潮汐涨潮的顶托作用致使咸水上溯、污水回流，而使这一地区的废污水排放量与河流径流量之比即污径比明显变大，水环境容量和质量显著降低，水污染程度日益加重。
2.2闽江水环境的非点源污染问题
水文环境的非点源污染是指区域性的面状污染问题，是目前全球水质问题的重要原因。随着点源污染控制水平的提高，水环境的非点源污染将显得更为突出。美国环境保护局指出：当今美国水质问题，可能有50%或更多是由非点源污染所致。它表明非点源污染对水质与水环境的危害极大。非点源污染一般包括城市径流污染和农田径流污染(还含流动污染源)前者指，伴随着工业化、城市化进程的加快，城市工业与生活污染物排放量剧増，城市径流中的污染物浓度急剧増长，使城市径流成为接纳水体的一个重要污染源。后者是指，伴随着农业的高速发展，土地利用率明显加大，农药与化肥的施放量逐年増长，加大了农田径流污染负荷量，使农田径流不仅携带着大量泥砂，而且还挟含有各种有机物、无机物和氮磷营养元素以及农药，成为受纳水体的重要污染源。
伴随着闽江水利工程建设的蓬勃发展，在库区及沿江地带快速建设和发展起来的众多城市乡镇大多背山面水，依山布置，沿江延伸，形成高差数米乃至数十米、上百米的山城和长条形的人口聚居的密集带。城镇环境污染物排放量极大，加上城市发展的不规范和市政基础设施不配套或不完善，使降雨径流的大部分沿地面与街道刷洗顺势直泻注入闽江干一支流，它对闽江水环境构成突出的污染危害。同时，由于库区的淹没影响(其范围总量是相当大的)原有耕地较大幅度减少，且移民安置点相对集中于沿江地带，人口密度剧増。为了发展农业，一是大范围地开荒造地，同时提高土地的耕作利用率，导致沿江水土流失加剧，有机质养分的供给量増加;二是加大化肥及农药的施放量。在降雨期间，农田径流历经面流、渗透、冲刷、吸附、汇流等一系列物理一化学及水文作用过程，将污染物输送到闽江干一支流中，加剧闽江水的污染程度。有资料显示14，闽江饮用水氨氮含量超标达8.6倍，酚含量超标高达14倍。它与闽江水环境的非点源污染有密切关系，与水利工程建设及运营有密切的关联性。非点源污染具有突发性强、出现时间集中(多在雨季时期)、城市径流污染强度较高、农田径流污染负荷总量大等特点。通常情况下，城市径流单位面积上的'污染物是农田径流污染物的若干倍(2—3倍或更大)。但是，沿江库区及沿岸的农田径流面积相当于城市径流面积的数十倍或更大。因此，库区及沿江水环境的非点源污染负荷主要来自农田径流。此外还有与水利工程建设相伴发展的旅游业。闽江水上旅游活动高速发展，使其许多库区及江河中接纳流动污染物量的累积増幅加大，它对闽江水资源与水环境的负面影响不容忽视，急待进行专门的调查研究，制定防治措施。
闽江干一支流既是工农业生产活动及城市活动的重要水源，也是工农业生产和城市活动排污泄水的容纳区。随着社会经济的快速发展，这种取水量和排污量均会大幅度増长。闽江干一支流上众多水利工程的建设运营，显著地改变河流的流速、径流量、输砂量、悬移物性质、污染物通量等水动力场和水化学场因素，它明显地降低河流纳污稀释扩散净化的能力，加重各种污染物对江水的污染程度。
3.结语
环境地质学理论告诉我们：地质环境的演化发展过程、人类的工程及经济活动与地质环境之间呈非线性的密切相关关系和反馈机制，其特征、成因及规律是极为复杂的。而人们对水利工程建设与地质环境的关系的研究，经历了从点(工程)到线(河段、河流梯级开发)到面(库区及周边环境)到体(流域的综合环境大系统)的发展演化过程，体现了对水利工程建设的环境问题研究评价的整体化、系统化和综合化的大趋势[2]。闽江水利工程建设的环境水质效应问题说明了闽江水利工程的建设与运营，在发挥显著的经济效益和社会效益，创造美好环境的同时，也造成水环境的负面变化，反映了水利工程建设是孕育和诱发现代环境地质问题的重要因素之一。这告诉我们，水利工程的环境地质问题的评价研究不是以水利工程的建成运营为结束，而应与水利工程建设和运营同始终。
