韶關市中型灌區灌溉水重金屬污染調查與評價

(1.廣州市華測品標檢測有限公司，廣東 廣州 510000；2.韶關市水務局，廣東 韶關 512026)

灌溉水的安全是保障農產品質量安全的基礎條件，也是影響農作物生長的關鍵因素[1]，使用污水灌溉會使重金屬元素在土壤富集，然后被農作物吸收，并通過食物鏈進入人體，影響人體健康[2-3]。其中比較經典的例子就是由鎘(Cd)污染引起的痛痛病。根據國內的研究，只要灌溉水中的重金屬控制在標準以下，就不會對作物及人體產生危害[3]。韶關地區工礦業活動比較頻繁，根據以往調查研究，工礦區的土壤和農產品重金屬含量均出現過不同程度的超標[4-6]。

本次調查選取韶關市29個中型灌區，對灌溉水的汞(Hg)、銅(Cu)、鋅(Zn)、砷(As)、鎘(Cd)和鉛(Pb)6種重金屬進行摸底調查，分析各重金屬的含量，評價該地區灌溉水的重金屬污染狀況，為韶關市灌溉水的安全利用及農產品安全生產提供科學依據，也為分析韶關地區農田土壤重金屬的來源提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

選取韶關市轄區內29個中型灌區，每個中型灌區的水源源頭、中間節點、末端節點各選取一個點位開展監測，灌區采樣點位合計87個。選取農業產地環境條件標準中嚴格控制的重金屬指標，對灌溉水中的Hg、Cu、Zn、As、Cd和Pb進行測定，并評價各個灌區灌溉水重金屬污染狀況。調查區內29個中型灌區合計水量71510萬m3，設計灌溉面積80萬畝，有效灌溉面積52萬畝，灌區內主要種植的農作物為一年兩造水稻和蔬菜。

1.2 方法

1.2.1 采樣方法

根據調查區灌溉水系的分布現狀，依據《農用水源環境質量監測技術規范》(NY/T 396—2000)和《地表水和污水監測技術規范》的要求，于2019年8—10月，在韶關市轄區內的29個中型灌區，采集87 個點位灌溉水樣品，并記錄每個采樣點位的經緯度信息，采樣點位分布圖見圖1。采樣時每個水樣采集500mL于聚乙烯瓶中，其中測汞元素的樣品加入鹽酸調節pH值至1～2；測砷、鎘、鉛、銅、鋅的樣品加入硝酸調節pH值至1～2[8]。

1.2.2 分析方法

對采集的灌溉水樣品按照各指標的檢測標準進行檢測，各金屬元素均采用《水質 65種元素的測定 電感耦合等離子體質譜法》(HJ 700—2014)進行測定。

1.2.3 評價標準與方法

灌溉水重金屬限值參照《農田灌溉水質標準》(GB 5084—2005)中規定的限值，具體評價標準見表1。采用單項污染指數法(Single Factor Index Method)與內梅羅綜合污染指數法(Nemerow Integrated Index Method)相結合的方法進行評價，指數分級參照《食用農產品產地環境質量評價標準》(HJ 332—2006)中對灌溉水質量指數的劃定，見表2。

表1 農田灌溉水環境質量標準限值 單位：mg/L

a.單項污染指數法計算公式為

(1)

式中：Pi為水中污染物i的單項污染指數，如果Pi≤1，表示未受污染，Pi>1，表示受到污染；Ci為水中污染物i的實測值；Si為污染物i的評價標準限值。

b.內梅羅綜合污染指數法計算公式為

(2)

式中：Piavg為灌溉水中污染指數的平均值；Pimax為各單因子環境質量指數中最大者。內梅羅指數特別考慮了污染最嚴重的因子，內梅羅環境質量指數在加權過程中避免了權系數中主觀因素的影響，是目前應用較多的一種環境質量指數。

表2 農田灌溉水環境質量分級標準

2 結果與分析

2.1 灌溉水重金屬含量及單項污染指數

在測定的87個灌溉水點位中，汞的濃度范圍為0～0.00092mg/L，為國家限量標準的0～92.00%；銅的濃度范圍為0～0.01040mg/L，為國家限量標準的0～2.08%；鋅的濃度范圍為0～0.12900mg/L，為國家限量標準的0～6.45%；砷的濃度范圍為0～0.01830mg/L，為國家限量標準的0～18.30%；鎘的濃度范圍為0～0.00062mg/L，為國家限量標準的0～6.20%；鉛的濃度范圍為0～0.02670mg/L，為國家限量標準的0～13.35%；從各個點位灌溉水重金屬的實測數據來看(見表3)，均未檢測到有重金屬超標的點位，表明韶關市灌溉水目前尚屬于安全級別。

再從各個金屬元素的單項污染指數來看(見表4),汞的指數范圍在0～0.920之間；銅的指數范圍在0～0.021之間；鋅的指數范圍在0～0.065之間；砷的指數范圍在0～0.366之間；鎘的指數范圍在0～0.062之間；鉛的指數范圍在0～0.134之間。各金屬元素的單項污染指數均小于1，表明采樣點位各金屬含量均未超過標準中的限值。但是值得注意的是，汞的單項污染指數最大值為0.920，超過0.5的點位達17個，表明研究區灌溉水汞超標存在一定的風險。

表3 各點位灌溉水水質分析數據

表4 各點位重金屬單項污染指數

2.2 各灌區綜合污染評價

根據29個中型灌區87個采樣點位的灌溉水質實測結果，計算出各個灌區的平均單項污染指數(Pi)和綜合污染指數(P綜)，詳細數據見表5。

表5 各灌區灌溉水重金屬含量評價結果

從單項污染指數Pi來看，各金屬元素的單項污染指數Pi均小于1，表明各金屬元素均未超過標準中的限值。但值得注意的是，有5個灌區汞的單項污染指數均超過了0.5，屬尚清潔水平。灌區29汞的Pi為0.4133，非常接近0.5。表明這幾個灌區的灌溉水存在汞超標的風險，農業部門在引水灌溉時需多加關注。

從綜合污染指數P綜來看，指數范圍為0.01～0.50；僅1個灌區的綜合污染指數P綜達到了0.5，屬尚清潔水平；有4個灌區的綜合污染指數P綜接近0.5，雖屬于清潔水平，但引水灌溉時仍然需要多加關注。

3 討論與結論

3.1 討論

本次調查過程中發現汞元素的單項污染指數高于其他元素，通過分析采樣點位置以及灌區所處的地理位置，可能的原因有：?受當地礦山地質環境影響，雨水沖刷礦山土壤，再隨地表徑流流入灌區，汞指數偏高的點位和灌區主要位于湞江、曲江，兩個地方工礦業活動比較頻繁；?蓄水取水引入受污染的水體：灌區取水水源主要為北江流域水資源，而北江兩大支流曲江和湞江均曾發生過較為嚴重的水污染事故，周淑婷等[7]曾調查過北江河水質的重金屬污染情況，發現Hg的污染指數為 27.62，屬于嚴重污染；?農業面源污染：農村居民環境保護意識有待加強，農村垃圾隨意入河現象普遍，河道“臟、亂、差”現象仍普遍存在[8]。采樣過程中發現，有農藥、肥料包裝廢棄物隨意丟棄在田間地頭、路邊溝渠的現象，這些廢棄物帶來的污染也不容忽視。

3.2 結論

本文通過實地調查采樣和實驗室分析，測定了韶關市29個中型灌區灌溉水的重金屬含量，并利用單項指數法和內梅羅綜合指數法對灌溉水質進行評價。結果表明：韶關市中型灌區水質總體良好，暫未發現重金屬超標點位，各灌區綜合評價指數P綜的范圍為0.01～0.50，指數為0.50的灌區僅1個，屬尚清潔水平，其余灌區均屬清潔水平；從重金屬的單項污染指數來看，有5個灌區汞的單項污染指數超過了0.5，屬尚清潔水平。

4 展 望

本次調查區域灌區的水源基本為水庫蓄水，灌溉水的調查采樣時間主要集中在8月、9月，處于豐水期。因為地表水污染物的含量存在一定時效性，所以測試結果僅能反映當時的污染情況，隨著豐水期、枯水期的更替，調查區內灌溉水的重金屬含量也可能會隨之變動。為確保灌區內灌溉水的用水安全，降低灌溉水重金屬對土壤和農作物的輸入性風險，針對可能引起灌溉水重金屬含量偏高的因素，應當采取以下措施：

a.合理處置礦山廢渣、廢水和廢氣，防治礦山水土流失。

b.做好農藥、肥料包裝廢棄物的回收，避免因包裝廢棄物隨意丟棄而造成灌溉水的污染。

c.加強取水水源的監測，避免引入受污染水體。

d.增加灌溉水質監測的頻次和采樣點位密度，掌握灌區內灌溉水質現狀、動態變化過程和規律，防止潛在的污染，保障農業用水安全。