碭山縣灌溉水環境質量評價

鮑 微

(安徽省地質礦產勘查局325地質隊,安徽 淮北 235000)

灌溉水質量優劣直接影響農產品的質量安全水平[1]。近年來，由于工業、生活廢水的不達標排放和農藥、化肥的大量使用，全國部分地方灌溉水環境質量惡化嚴重[2]。碭山縣是國家商品糧基地和黃淮海農業綜合開發區，農產品主要有小麥、玉米、大豆、薯類、油類、棉花、蔬菜、瓜類等，盛產梨、蘋果、葡萄、桃等水果，名優特產碭山酥梨馳名中外。果林覆蓋率達70%以上，擁有100萬畝連片果園，是全世界最大的連片果園產區，也是世界上最優質的黃桃生產基地之一。本研究通過對碭山縣農產品產地灌溉水進行抽樣調查分析，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性，從而客觀、科學、系統地分析和評價全縣灌溉水環境質量現狀。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

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。縣境處于北緯34°16′～34°39′，東經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，屬于季風半濕潤氣候區，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為龍頭、多種水果并存的綜合水果大區，各類水果種植面積分別為：梨50萬畝，桃35萬畝，雜果15萬畝。年產各類水果30多億斤，其中碭山酥梨約20億斤。全縣有5個農產品獲綠色食品標志，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示范區、國家級出口果蔬質量安全示范區、100個無公害農產品(水果)生產示范基地達標縣、全省農業產業化示范縣、林業產業發展十強縣。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

灌溉水樣品布設密度為1個點16 km2，共采集86組(包含8組平行樣)，均采自當地水井。采集水樣的方法是抽取井水樣，用抽水機械抽取井水約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，根據分析指標分別采集原水樣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 評價標準與方法

采用國家質量監督檢驗檢疫總局頒布的《農田灌溉水質標準》(GB5084—2005)進行評價，評價指標分為基本控制項目(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》，作物種類按旱作算。基本控制項目和選擇性控制項目指標依據各項質量指數進行評價，農產品灌溉水質量評價指標限值見表1。

表1 灌溉水重金屬含量評價標準(μg/L)

單項質量指數=單項實測值/單項標準值

樣本超標率(%)=(超標樣本總數/監測樣本總數)×100

當灌溉水中評價指標的含量小于或等于標準值時為一等，數字代碼為1，表示灌溉水環境質量符合標準；當灌溉水中評價指標的含量大于標準值時為二等，數字代碼為2，表示灌溉水環境質量不符合標準；當該評價單元未采集灌溉水樣品時，數字代碼為0。在灌溉水單指標環境地球化學等級劃分基礎上，每個評價單元的灌溉水環境地球化學綜合等級等同于單指標劃分出的環境地球化學等級最差的等級[6]。

2 結果與分析

2.1 灌溉水環境地球化學特征

通過對灌溉水中As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B等10項元素及pH值化驗結果分析，表明全縣灌溉水pH值整體在正常范圍內，僅碭城鎮內1個采樣點pH值為8.92，超過標準范圍(5.5～8.5)，占總采樣數的1.28%；全縣灌溉水10項元素含量均未超標，超標率為0，其中As元素部分地區值偏高，含量超過50 μg/L的采樣點有9個，其中8個在碭山縣北部酥梨種植區。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變異系數較大，說明這4種元素在全區灌溉水中含量變化較大(但均未超過標準值)。

2.2 灌溉水元素含量相關分析

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

表2 碭山縣灌溉水元素含量的相關分析

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

2.3 灌溉水環境質量評價

根據灌溉水環境地球化學等級劃分標準(GB 5084—2005)，灌溉水As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B十個元素單項質量指數均小于1，單項環境地球化學等級一等。

2.4 灌溉水環境地球化學等級

根據灌溉水環境地球化學等級劃分標準(GB 5084—2005)，本次就10項指標進行評價。評價結果顯示，灌溉水中As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B的綜合質量指數均小于1，綜合環境地球化學等級均為一等(見圖1)，故碭山縣灌溉水環境整體質量較好，屬于清潔水平。

圖1 碭山縣灌溉水環境地球化學綜合等級圖

3 結論

本研究結果表明，碭山縣灌溉水中As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B的含量均低于《農田灌溉水質標準》(GB 5084—2005)和《城市污水再生利用地下水回灌水質》(GB/T 19772—2005)規定的限制，結合元素的單項與綜合質量指數對灌溉水的環境質量進行綜合評價，綜合環境地球化學等級均為一等，故碭山縣灌溉水環境整體質量較好，屬于清潔水平，適合發展綠色和無公害農產品。但是As元素部分地區值偏高，主要在碭山縣北部酥梨種植區，可能與農用化學品常年使用有關，建議控制和合理使用含砷農藥。

通過對灌溉水中重金屬含量的相關性分析發現，Ni與Cu、Pb之間相關性呈極顯著水平，Cu與Pb之間相關性呈顯著水平，Cd與Pb之間相關性呈極顯著水平，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系。