碭山縣灌溉水環(huán)境質(zhì)量評價

鮑 微

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局325地質(zhì)隊,安徽 淮北 235000)

灌溉水質(zhì)量優(yōu)劣直接影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全水平[1]。近年來，由于工業(yè)、生活廢水的不達(dá)標(biāo)排放和農(nóng)藥、化肥的大量使用，全國部分地方灌溉水環(huán)境質(zhì)量惡化嚴(yán)重[2]。碭山縣是國家商品糧基地和黃淮海農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)區(qū)，農(nóng)產(chǎn)品主要有小麥、玉米、大豆、薯類、油類、棉花、蔬菜、瓜類等，盛產(chǎn)梨、蘋果、葡萄、桃等水果，名優(yōu)特產(chǎn)碭山酥梨馳名中外。果林覆蓋率達(dá)70%以上，擁有100萬畝連片果園，是全世界最大的連片果園產(chǎn)區(qū)，也是世界上最優(yōu)質(zhì)的黃桃生產(chǎn)基地之一。本研究通過對碭山縣農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地灌溉水進(jìn)行抽樣調(diào)查分析，得出As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B的含量，分析灌溉水元素含量的相關(guān)性，從而客觀、科學(xué)、系統(tǒng)地分析和評價全縣灌溉水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

碭山縣位于安徽省最北端，地處皖、蘇、魯、豫四省七縣交界處，東南連本省蕭縣，由南到西部分別與河南省永城市、夏邑縣、虞城縣毗鄰；西北部與山東省單縣相連，東北部與江蘇省豐縣接壤?？h境處于北緯34°16′～34°39′，東經(jīng)116°29′～116°38′之間，南北長42.8 km，東西寬44 km，是安徽省連接歐亞大陸橋的唯一通道，百里黃河故道橫臥其間。碭山氣候介于暖溫帶和北亞熱帶之間，屬于季風(fēng)半濕潤氣候區(qū)，處于北亞熱帶和暖溫帶的過渡帶，氣候溫和、四季分明。春季很短，氣候適宜，空氣比較潮濕；夏季雨量充沛，光熱雨同季，利于多種作物尤其是水果的生長(酥梨是該地區(qū)主要的水果種植品種)；秋季光照充足，日暖夜涼，溫差較大；冬季十分寒冷，處于冬季的時間較長，有四個月之久。碭山縣是以酥梨生產(chǎn)為龍頭、多種水果并存的綜合水果大區(qū)，各類水果種植面積分別為：梨50萬畝，桃35萬畝，雜果15萬畝。年產(chǎn)各類水果30多億斤，其中碭山酥梨約20億斤。全縣有5個農(nóng)產(chǎn)品獲綠色食品標(biāo)志，分別是：果園場“翡翠” 牌酥梨、縣園藝場“碭園”牌酥梨、“樹王”牌酥梨、“豐原”牌果汁、“科技”牌黃桃罐頭。近年來，碭山縣先后被命名為國家級生態(tài)示范區(qū)、國家級出口果蔬質(zhì)量安全示范區(qū)、100個無公害農(nóng)產(chǎn)品(水果)生產(chǎn)示范基地達(dá)標(biāo)縣、全省農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化示范縣、林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展十強(qiáng)縣。梨樹王樹齡近300年(280余年)，100年以上老梨樹6萬余棵。

1.2 樣品采集

灌溉水樣品布設(shè)密度為1個點(diǎn)16 km2，共采集86組(包含8組平行樣)，均采自當(dāng)?shù)厮?。采集水樣的方法是抽取井水樣，用抽水機(jī)械抽取井水約30 min，將水井中原有的死水抽取干凈，保證水井中的水都是地下活水，然后取活水樣品[3]。先把取樣容器用待采水樣沖洗3次，根據(jù)分析指標(biāo)分別采集原水樣2 500 mL；酸化水樣1 010 mL:取1 000 mL水加入10 mL(1+1)HCl；測汞水樣采集1 060 mL：先加入50 mL濃HNO3和10 mL5%K2Cr2O7，再注入1 000 mL水樣。樣品編號采用DSXGGS+順序號的方法，如DSXGGS002表示碭山縣灌溉水2號樣品。

1.3 評價標(biāo)準(zhǔn)與方法

采用國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布的《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084—2005)進(jìn)行評價，評價指標(biāo)分為基本控制項目(pH、As、Hg、Cd、Cr、Pb)和選擇性控制項目(Cu、Zn、Se、B)兩類，鎳參照《GB/T19772—2005城市污水再生利用 地下水回灌水質(zhì)》，作物種類按旱作算?；究刂祈椖亢瓦x擇性控制項目指標(biāo)依據(jù)各項質(zhì)量指數(shù)進(jìn)行評價，農(nóng)產(chǎn)品灌溉水質(zhì)量評價指標(biāo)限值見表1。

表1 灌溉水重金屬含量評價標(biāo)準(zhǔn)(μg/L)

單項質(zhì)量指數(shù)=單項實(shí)測值/單項標(biāo)準(zhǔn)值

樣本超標(biāo)率(%)=(超標(biāo)樣本總數(shù)/監(jiān)測樣本總數(shù))×100

當(dāng)灌溉水中評價指標(biāo)的含量小于或等于標(biāo)準(zhǔn)值時為一等，數(shù)字代碼為1，表示灌溉水環(huán)境質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)灌溉水中評價指標(biāo)的含量大于標(biāo)準(zhǔn)值時為二等，數(shù)字代碼為2，表示灌溉水環(huán)境質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)該評價單元未采集灌溉水樣品時，數(shù)字代碼為0。在灌溉水單指標(biāo)環(huán)境地球化學(xué)等級劃分基礎(chǔ)上，每個評價單元的灌溉水環(huán)境地球化學(xué)綜合等級等同于單指標(biāo)劃分出的環(huán)境地球化學(xué)等級最差的等級[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌溉水環(huán)境地球化學(xué)特征

通過對灌溉水中As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B等10項元素及pH值化驗結(jié)果分析，表明全縣灌溉水pH值整體在正常范圍內(nèi)，僅碭城鎮(zhèn)內(nèi)1個采樣點(diǎn)pH值為8.92，超過標(biāo)準(zhǔn)范圍(5.5～8.5)，占總采樣數(shù)的1.28%；全縣灌溉水10項元素含量均未超標(biāo)，超標(biāo)率為0，其中As元素部分地區(qū)值偏高，含量超過50 μg/L的采樣點(diǎn)有9個，其中8個在碭山縣北部酥梨種植區(qū)。全縣灌溉水均值由高到低排列順序為B>Zn>As>Ni>Cr>Cu>Pb>Se>Cd>Hg。

全縣各地灌溉水中As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B元素變異系數(shù)分別為1.26、0.13、1.46、2.51、0.74、1.10、0.62、0.35、1.64、0.38，變異系數(shù)由高到低排列順序為Cr>Pb>Se>As>Cu>Ni>Zn>B>Cd>Hg,其中Cr、Pb、Se、As、Cu變異系數(shù)較大，說明這4種元素在全區(qū)灌溉水中含量變化較大(但均未超過標(biāo)準(zhǔn)值)。

2.2 灌溉水元素含量相關(guān)分析

為探討碭山縣農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地灌溉水重金屬之間的相互關(guān)系，對As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B十個元素的相關(guān)性及pH值進(jìn)行分析(見表2)[7]。

表2 碭山縣灌溉水元素含量的相關(guān)分析

從表2中可以看出，灌溉水中pH值及各元素的相關(guān)性較簡單，其中pH值與各元素之間無顯著相關(guān)性，Ni與Cu、Pb之間相關(guān)性呈極顯著水平，Cu與Pb之間相關(guān)性呈顯著水平，Cd與Pb之間相關(guān)性呈極顯著水平，其他元素之間無顯著的相關(guān)性。

2.3 灌溉水環(huán)境質(zhì)量評價

根據(jù)灌溉水環(huán)境地球化學(xué)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)(GB 5084—2005)，灌溉水As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B十個元素單項質(zhì)量指數(shù)均小于1，單項環(huán)境地球化學(xué)等級一等。

2.4 灌溉水環(huán)境地球化學(xué)等級

根據(jù)灌溉水環(huán)境地球化學(xué)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)(GB 5084—2005)，本次就10項指標(biāo)進(jìn)行評價。評價結(jié)果顯示，灌溉水中As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B的綜合質(zhì)量指數(shù)均小于1，綜合環(huán)境地球化學(xué)等級均為一等(見圖1)，故碭山縣灌溉水環(huán)境整體質(zhì)量較好，屬于清潔水平。

圖1 碭山縣灌溉水環(huán)境地球化學(xué)綜合等級圖

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，碭山縣灌溉水中As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B的含量均低于《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5084—2005)和《城市污水再生利用地下水回灌水質(zhì)》(GB/T 19772—2005)規(guī)定的限制，結(jié)合元素的單項與綜合質(zhì)量指數(shù)對灌溉水的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評價，綜合環(huán)境地球化學(xué)等級均為一等，故碭山縣灌溉水環(huán)境整體質(zhì)量較好，屬于清潔水平，適合發(fā)展綠色和無公害農(nóng)產(chǎn)品。但是As元素部分地區(qū)值偏高，主要在碭山縣北部酥梨種植區(qū)，可能與農(nóng)用化學(xué)品常年使用有關(guān)，建議控制和合理使用含砷農(nóng)藥。

通過對灌溉水中重金屬含量的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，Ni與Cu、Pb之間相關(guān)性呈極顯著水平，Cu與Pb之間相關(guān)性呈顯著水平，Cd與Pb之間相關(guān)性呈極顯著水平，說明重金屬之間存在一定的相互作用，在含量上存在間接或者直接的相互關(guān)系。