基于水质指数与多元模型的Baitarani河流域地表水质评价、污染源解析及饮用水适宜性研究

针对印度Odisha邦Baitarani河流域因人为活动导致的水质恶化问题，研究人员综合运用加权算术水质指数(WA-WQI)、加拿大环境部长理事会指数(CCME-WQI)和集成权重指数(IWQI)评估季节性水质变化，结合主成分分析(PCA)和层次聚类分析(CA)解析污染源。结果显示61.54%采样点水质不达标，主要受浊度、EC和TDS影响，为流域治理提供科学依据。

　　

Baitarani河作为印度Odisha邦的重要水源，正面临工业化、城市化带来的严峻挑战。未经处理的污水排放、农业径流和宗教活动废弃物使这条曾被列为邦内第三大污染河流的水质持续恶化，威胁着沿岸居民的饮用水安全和生态系统健康。尽管已有碎片化研究，但缺乏系统性水质评估和污染溯源分析，导致治理措施缺乏针对性。

为填补这一空白，研究人员开展了一项为期三年（2021-2024年）的流域尺度研究。通过13个采样点在雨季后的水质监测，检测包括pH、浊度、电导率(EC)、溶解氧(DO)等15项理化指标。研究创新性地整合三种水质指数(WA-WQI、CCME-WQI、IWQI)和多元统计方法，论文发表在《HydroResearch》期刊。

关键技术方法包括：1) 基于APHA标准的水质参数实验室分析；2) 加权算术指数和加拿大环境部长理事会指数的计算模型；3) 熵权-CRITIC法的集成权重指数构建；4) 主成分分析(PCA)和层次聚类分析(CA)的多元统计建模；5) 地理信息系统(GIS)空间插值分析。

3.1 物理化学特性
监测数据显示浊度(11.8-38.7 NTU)全部超出WHO限值(<5NTU)，X-(8)站点污染最严重。电导率(121-393 μS/cm)和TDS(97-247 mg/L)在部分站点超标，主要受潮汐盐度入侵和矿物溶解影响。铁离子(Fe²⁺)在X-(8)达1.43 mg/L，超过饮用水标准。

3.2 水质指数分析
WA-WQI值(21.7-191)显示61.54%站点水质"差"至"不可饮用"，X-(8)因浊度和盐度影响被评为最差。CCME-WQI(23-97)和IWQI(14-197)结果印证了中下游区域的严重污染，其中IWQI揭示浊度(权重0.551)是主导因素。

3.3 多元统计分析
PCA提取的4个主成分(累计解释88.19%方差)显示：PC1(51.31%)关联浊度、Ca²⁺等，反映地质风化和盐度入侵；PC2(16.04%)指向农业化肥污染；PC3(11.8%)提示有机污染。CA将流域划分为低污染(上游)、中污染(居民区)和高污染(工业区X-(8))三类。

该研究首次建立Baitarani河流域的综合水质评价体系，证实76.92%采样点需净化处理才能饮用。研究建议优先控制城市污水直排和农业面源污染，为实施联合国可持续发展目标(SDG6)提供数据支持。空间聚类结果可指导差异化治理策略，而开发的集成权重模型为发展中国家河流监测提供了成本效益高的评估工具。