城郊广水河水质污染调查及环境质量评价

广水市冶金、化肥、化工、造纸、食品等工业（含大量乡镇工业）大多沿城镇河岸展布。根据广水市15家主要工厂废水各种污染物实测浓度、废水排放量，计算出这15个大厂等标污染负荷Pn值，并计算出它们的污染负荷比Kn值。结果表明，广水市化肥厂Kn值39.18%，是广水河广水镇河段主要污染源，每年排放废水量达500万吨，污染物量约1.4万吨，为广水河污染大户。

对广水河广水镇下游河段1992年丰水期、平水期、枯水期水质监测，各项目检测值之均值为：pH8.03、TH（总硬度）4.7、SS203.5mg/L（下面各项单位均为mg/L）、DO 8.33、COD 6.72、BOD54.24、NH3-N 2.76、、Pb 0.051、Cu 0.958、XF（氟化物）4.72、XCl（氯化物）21.07。

2.1.1　广水河水质检测值的主成分分析

广水河广水镇下游水质监测项目有12个，通过计算可列出一个12阶方阵，并可求其特征值和特征向量。经计算，第1个特征值λ1=7.926；第2个特征值λ2=4.074，再由λ1和λ2计算各自相应的特征向量，继而建立特征向量线性方程如下：

Z1和Z2为新综合指标，分别为原始变量的第一主成分和第二主成分。由于λ1占总方差66.05%，λ2占总方差33.05%，故第一主成分和第二主成分已综合12个监测项目（原始变量）绝大部分信息量。根据Z1、Z2方程各因子前的系数向量（特征向量、因子载荷）绝对值大小来判断，与有机物有关的几个因子系数和固体悬浮物（SS）系数比较大，这表明广水镇下游河段水质以有机物与悬浮物污染为主。

2.1.2　广水河水质综合评价

用数学模式对水环境质量进行评价的方法称为水污染指数法。采用加权均值型指数法其计算公式如下：

式中：I水——水域质量综合指标

Pi——i污染物的质量指标

Ci——i污染物的实测浓度（mg/L）

Si——i污染物的水环境质量标准（mg/L）

Wi——i污染物的加权值

mi——i污染物的相对加权百分比

n——污染物的种数(www.xing528.com)

上述计算公式中，对于mi值的确定本文充分利用了主成分分析结果。我们认为在第一主成分和第二主成分中，特征向量值（因子载荷）可以反映各监测项目或污染物对水环境质量影响程度的大小，因此各监测项目特征向量绝对值占全部项目特征间量绝对值总和的百分比，就可以作为该监测项目或污染物的权重（mi），可是还必须考虑第一主成分和第二主成分的贡献率。因此，各监测项目或污染物权重（mi）计算式应当是：

式中：mi——i污染物的相对加权百分比

|Xi|——第一主成分i污染物的待征向量绝对值

K1——第一主成分的贡献率（即第一个特征值占总方差百分比）

|Yi|——第二主成分i污染物的特征向量绝对值

K2——第二主成分的贡献率（即第二个特征值占总方差百分比）

n——监测项目或污染物的数目

通过上式计算，得到了广水河12个水质监测项目的权重（mi）值分别是：pH 0.081、SS0.090、TH0.073、DO0.089、COD0.089、BOD50.084、NH3-N0.086、N0.090、Pb0.075、Cu0.079、XF0.075、XCL0.089。

显然

在I水值计算中，为了正确计算Pi值，我们选用了国家颁布的地面水环境质量标

准（GB 3838-88）第Ⅲ类标准值，以确定Si值。最后求得广水河广水镇下游水质综合评价指数（综合指标）为：

根据“加权均值型指数水质分级表”，广水镇下游河段水质属于重污染级别。