摘要：于2017年3月、8月和11月，每月月初對綿竹市兩條典型河流(綿遠河與馬尾河)5個監測斷面表層水樣進行采集，選取8個水質指標進行因子特征分析，并采用單因子評價法、綜合污染指數法和主成分分析法對河流水質進行評價。兩條河流水體呈弱堿性。單因子評價法表明，總磷(TP)為兩條河流水質的主要限制因子。綜合污染指數法表明，除馬尾河中間斷面外，其他水質狀況均為輕度污染，且枯水期水質最差。主要污染因子為氨氮(NH3-N)、TP和高錳酸鹽指數(CODMn)。主成分分析表明，斷面水質主要受砷(As)、溶解氧(DO)、CODMn、氟離子(F-)、TP和NH3-N等多個因子影響，出境斷面水質優于中間斷面。3種方法結合定性和定量評價，評價結論不一致，所以應用多種方法來評價水質具有重要意義。

　　關鍵詞：綿竹市;典型河流;水質評價;單因子評價法;綜合污染指數法;主成分分析法

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　　水環境質量評價是環境管理與決策的重要依據。隨著工業化和人口的快速增長，發展中國家的地表水質整體呈下降趨勢[1]。綿竹作為旅游發展城市，其廢水產生量相對較低，據統計，綿竹市2016年共計排放廢水2711萬t，其中工業源1058萬t，生活源1653萬t，其中，馬尾河與綿遠河是綿竹市兩條主河流[2]。由于地表水環境易受人類活動影響，它們的水質評價對綿竹發展全域旅游，提高環境質量有著重要作用。目前，關于水環境質量評價的方法有多種，主要有單因子評價法、綜合污染指數法、主成分分析法等[3]，這些方法各有優缺點，至今仍無統一和公認的評價方式。因此，采用多種評價方法，多角度結合定量和定性，對綿竹兩條河流進行水質的全面評價及變化趨勢研究具有一定的理論和研究意義。

　　1 材料與方法

　　1.1 樣品采集

　　樣品采集分別于2017年3月(枯水期)、8月(豐水期)和11月(平水期)月初完成，共設有5個監測斷面(見圖1)，包括綿遠河的漢旺絕緣橋(S1)、紅巖寺(S2)、馬尾河的馬尾河北橋(S3)、馬尾河南橋(S4)、馬尾河觀魚大橋(S5)。每個監測斷面設1條垂線，分別采集表層(0.5 m)水樣。各監測斷面性質如表1所示。

　　1.2 測定方法

　　每次采樣共監測8個指標：pH、高錳酸鹽指數、氨氮、氟化物、總磷、溶解氧、砷、石油類。根據《水和廢水監測分析方法(第四版)》[4]測定，其中，pH用HANNA HI98129型pH計測量，溶解氧(DO)采用HACH HQ30D溶氧儀測定;高錳酸鹽指數(CODMn)采用酸性法測定;氨氮(NH3-N)采用納氏試劑分光光度法測定;總磷(TP)采用鉬酸銨分光光度法測定;氟化物(F-1)采用氟試劑分光光度法測定;砷(As)采用原子熒光法測定;石油類(TPH)采用重量法。

　　1.3 數據處理與評價方法

　　利用SPSS19.0軟件對數據進行分析[5]。為體現評價方法一致性，本研究中的單因子評價法、主成分分析法和綜合污染指數法選取8個相同指標分析[3]。

　　1.3.1 單因子評價法

　　單因子評價法[6]依據《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ類，按分類限值對各單項指標進行評價，由指標所在的限值范圍確定地表水類別，由單指標評價最差結果的類別判定。本次評價對不同斷面采用Ⅱ，Ⅲ類水質標準的限值作為單因子法的控制標準。

　　1.3.2 綜合污染指數法

　　等權重綜合污染指數可以評價兩個河流5個斷面的相對污染程度[7]。即用6個水質指標的實測值與其評價標準之比，作為單項污染指數(Pi)(除pH和DO外)，然后通過等權重平均得到一個綜合污染指數(Pj)，計算公式為：

　　式中： Pj為j斷面(水體)的綜合污染指數;n為參加評價的污染物項數;Pi為第i項污染物的污染分指數; Ci為第i項污染物的年均值;Si為第i項污染物的水質標準值，具體見《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)表1中的Ⅱ，Ⅲ類水質標準限值。

　　其中，DO綜合污染指數Pi計算方法[8]為：

　　式中：CDO.f為對應溫度下的飽和溶解氧濃度;CDO為DO的實測濃度值;Si.DO為與水體功能類別對應的溶解氧濃度限值。

　　其中，pH綜合污染指數Pi計算方法[8]為：

　　式中：pHi為pH的實測濃度值;pHsd為評價標準中pH的下限值;pHsu為評價標準中pH的上限值。

　　綜合污染指數對應的水質分級如下：P≤0.20，清潔; 0.20　　1.3.3 主成分分析法

　　主成分分析是通過全面分析8項指標，篩選出比原始指標少，但卻可以解釋主要原因的綜合性指標[9]。

　　2 結果與討論

　　2.1 水質因子特征

　　對兩條河流5個斷面豐水期、平水期和枯水期水質的8項指標平均值并作標準偏差進行分析，結果如圖2所示。

　　2.1.1 理化和營養鹽指標

　　由圖2可知，各采樣斷面pH值范圍為7.57～7.77，呈弱堿性，總體表現為豐水期>平水期>枯水期。ρ(NH3-N)全年在0.176～0.527 mg·L-1范圍之間，S1和S3均低于0.5mg·L-1(Ⅱ類水質標準限值)，S2、S4和S5均低于1.0 mg·L-1(Ⅲ類水質標準限值)，整體趨勢為平水期>豐水期>枯水期。ρ(F-1)全年平均值均低于1.0 mg·L-1 (Ⅱ類水質標準限值)，變化范圍為0.235～0.613 mg·L-1，綿遠河斷面總體表現為平水期>豐水期>枯水期，馬尾河則為豐水期>枯水期>平水期。ρ(TP)全年變化范圍為0.09-0.297 mg·L-1，馬尾河各斷面均高于0.2 mg·L-1 (Ⅲ類水質標準限值)，綿遠河各斷面均低于0.1 mg·L-1 (Ⅱ類水質標準限值)，總體表現為枯水期>豐水期>平水期。ρ(As)各斷面全年平均值范圍為0.014-0.018 mg·L-1，均低于0.05 mg·L-1(Ⅱ類水質標準限值)，總體表現為平水期>枯水期>豐水期。

　　就TP和NH3-N而言，馬尾河各斷面不同水期之間差異較綿遠河顯著，就F-1而言，綿遠河各斷面不同水期之間差異較馬尾河顯著。

　　2.1.2 有機污染指標

　　各采樣斷面ρ(DO)平均值范圍為6.41～6.89 mg·L-1，均高于6.0 mg·L-1(Ⅱ類水質標準限值)，總體表現為豐水期>枯水期>平水期。ρ(CODMn)平均值均低于6.0 mg·L-1 (Ⅲ類水質標準限值)。ρ(TPH)平均值變化范圍在0.02～0.023 mg·L-1，均低于0.05 mg·L-1(Ⅱ類水質標準限值)。

　　2.2 單因子評價結果

　　總體來說，綿遠河和馬尾河水體呈弱堿性，各采樣斷面在枯水期TP濃度均超標，TP濃度整體上呈枯水期>豐水期>平水期。馬尾河TP超標嚴重，這可能與馬尾河流經主城區有關[10]。

　　從3個不同水期的水質評價結果來看，ρ(CODMn)和ρ(TP)在各采樣斷面均存在超標現象。S3和S4斷面枯水期CODMn濃度分別為7.4 mg·L-1和7.32 mg·L-1，遠大于對應標準的4 mg·L-1和6 mg·L-1，總體上呈枯水期>平水期>豐水期?？菟谒|相對最差，這與Yeoman等[11]的研究結果基本相符。

　　2.3 綜合污染指數評價結果

　　采用綜合污染指數法對5個采樣斷面全年及不同水期進行分析，結果見表2。由表2可知，從全年的綜合污染指數判斷，綿遠河斷面水質級別均為輕度污染(0.454～0.539)，馬尾河S3斷面在枯水期為重度污染(1.057)，豐水期為中度污染(0.841)，其余斷面水質級別為輕度污染(0.471～0.600)。綿遠河入境斷面的污染程度相對較高，出境斷面污染程度較低，馬尾河出境斷面污染程度也較低，但是市中心區域斷面S3和S4的污染程度相對較高。