南方典型農(nóng)田區(qū)淺層地下水有機污染分布特征研究

關鍵詞：南方典型農(nóng)田區(qū)；水稻田；淺層地下水；有機污染；分布特征

中圖分類號：X523 文獻標志碼：B

前言

南方農(nóng)田區(qū)域作為重要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)，農(nóng)業(yè)活動頻繁，農(nóng)藥、化肥等化學物質(zhì)被廣泛使用。然而，這些化學物質(zhì)容易滲入土壤并最終進入地下水系統(tǒng)，引起地下水有機污染。隨著社會對環(huán)境保護意識的增強，保護地下水資源逐漸受到重視。

國外主要集中在有機污染物的識別、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律以及污染控制與修復技術(shù)等方面。在國內(nèi)，農(nóng)田區(qū)淺層地下水有機污染的研究也取得了長足的進展。針對南方典型農(nóng)田區(qū)的實際情況，國內(nèi)學者對淺層地下水有機污染的成因?qū)嵤┝松钊胩接懖⒌贸鲆韵陆Y(jié)論：農(nóng)業(yè)活動中大量使用的農(nóng)藥和化肥、工業(yè)廢水排放以及城市污水滲漏等是造成地下水有機污染的主要原因。針對南方典型農(nóng)田區(qū)淺層地下水有機污染的問題，國內(nèi)學者還開展了相應的控制與修復技術(shù)研究，主要包括源頭控制、土壤滲透反應墻、地下水曝氣、原位化學氧化等。通過實際應用，這些技術(shù)取得了一定的效果，為南方地區(qū)地下水有機污染的治理提供了有力支持。

綜上所述，國內(nèi)學者在南方典型農(nóng)田區(qū)淺層地下水有機污染問題上已取得了一定進展。為進一步完善污染治理與修復技術(shù)提供指導和支持，對南方典型農(nóng)田區(qū)淺層地下水有機污染分布特征實施深入分析。

1研究方法

1.1研究區(qū)域

由于華南地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)達，農(nóng)藥、化肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入物質(zhì)使用較多，地下水面臨著有機污染的嚴重威脅。因此，選擇廣東省廣州市白云區(qū)某典型農(nóng)田區(qū)作為研究區(qū)域。有助于深入了解地下水有機污染的情況和分布特征。

華南地區(qū)夏季炎熱濕潤、冬季溫和干燥的特性，非常適宜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，如水稻、茶葉、水果等農(nóng)作物。其中，水稻田占據(jù)了相當大的面積，農(nóng)田面積廣闊，糧食作物種植廣泛，使得化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)投入物質(zhì)使用較多。部分化肥和農(nóng)藥等化學物質(zhì)在土壤中生物降解不完全，殘留時間較長。這些化學物質(zhì)會隨著土壤中的水分遷移到地下水中，導致地下水中的化學物質(zhì)濃度升高，進而引起地下水有機污染。

1.2樣品采集

初步選定7采樣點，選定的采樣點覆蓋了研究區(qū)域內(nèi)的不同類型農(nóng)田，周邊有著不同的潛在污染源。進一步核實了采樣點的代表性和可操作性，考察周邊土壤性質(zhì)、潛在污染源等關鍵因素。確定每個采樣點的具體位置和特征，并進行了詳細記錄。記錄結(jié)果如下：

采樣點編號：S1

（1）周邊農(nóng)田：水稻田。

（2）污染源情況：周邊無潛在有機污染源。

采樣點編號：S2

（1）周邊農(nóng)田：水稻田。

（2）污染源情況：周邊存在化肥廠，存在潛在的有機污染源。

采樣點編號：S3

（1）周邊農(nóng)田：水稻田。

（2）污染源情況：周邊存在造紙廠，存在潛在的有機污染源。

采樣點編號：S4

（1）周邊農(nóng)田：主要為果園地，種植的果樹包括柑橘、荔枝、龍眼等水果。

（2）污染源情況：周邊無潛在有機污染源。

采樣點編號：S5

（1）周邊農(nóng)田：茶園地，主要種植烏龍茶、普洱茶等茶葉。

（2）污染源情況：周邊存在居民區(qū)，存在潛在的有機污染源。

采樣點編號：S6

（1）周邊農(nóng)田：旱地，主要種植蔬菜、花生等作物。

（2）污染源情況：周邊存在化工廠，存在潛在的有機污染源。

采樣點編號：S7

（1）周邊農(nóng)田：旱地，主要種植甘蔗、煙草等作物。

（2）污染源情況：周邊存在垃圾場。

7個采樣點的平面圖見圖1。

在2022年5月到10月期間，在各采樣點每個月實施一次采樣，并計算各月均值。

通過鉆孔可以確定地下水位的深度，從而提供有關污染物在垂直方向上的分布特征。對采樣點精確標定，確保鉆孔位置的準確性。最后實施鉆探，鉆探直徑為10cm。

通過采樣管與水泵構(gòu)成的采樣裝置將地下水緩慢抽出，并立即轉(zhuǎn)移到棕色窄口玻璃瓶的采樣器中。為確保采樣器清潔，在采樣前用地下水清洗采樣器。記錄采樣的時間、深度、水位等信息，并妥善保存樣品。當?shù)竭_實驗室，立即將樣品轉(zhuǎn)移至冰箱中，繼續(xù)在低溫條件下保存。

1.3有機污染分析

對于采集的水樣，實施有機污染物含量測試。VOCs具有高度揮發(fā)性，在地下水中的存在往往是暴露時間較短，然而毒性較高，對人體健康有潛在風險；SVOCs來自于農(nóng)藥、有機肥料的分解產(chǎn)物、工業(yè)廢水等。由于其相對較低的揮發(fā)性，SVOCs在土壤中可以長期存在并垂直遷移至淺層地下水；由于農(nóng)藥一般用于土壤表面或噴灑農(nóng)作物，存在滲透和遷移至地下水的風險。因此，對以上三種有機污染物含量展開測試，揭示這些有機污染物的遷移與積累情況。

具體的測試組分、儀器以及預處理技術(shù)如下：

VOCs：

（1）測試組分：氯乙烯、二氯甲烷、三氯甲烷、溴氯甲烷、四氯化碳、苯、三氯乙烯、二溴甲烷、二氯丁二烯、五氯苯、間二甲苯、苯乙烯、溴苯；

（2）儀器：氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）；

（3）預處理技術(shù)：吹掃捕集（Pamp;T）。

SVOCs：

（1）測試組分：六氯丁二烯、六氯苯、萘、苊烯、芴、菲、蒽、治螟磷、非那西丁、甲基對硫磷、對氨基聯(lián)苯；

（2）儀器：氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）；

（3）預處理技術(shù)：吹掃捕集（Pamp;T）。

農(nóng)藥：

（1）測試組分：二嗪農(nóng)、甲基對硫磷、莠去津、內(nèi)吸磷-O、樂果、馬拉硫磷、環(huán)氧七氯、硫磷嗪；

（2）儀器：氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC - MS）；

（3）預處理技術(shù)：液液萃?。↙SC）。

2有機污染分布特征分析

為了建立一個基準，用以評估和對比實際研究區(qū)域的有機污染水平，收集沒有人為活動干擾的自然狀態(tài)下區(qū)域的淺層地下水樣品，作為背景值數(shù)。背景值代表了在沒有人為活動干擾的自然狀態(tài)下，地下水中有機物質(zhì)的天然含量。背景值數(shù)據(jù)見表1。

通過將研究區(qū)域的實際有機污染物濃度與這些背景值進行比較，可以評估研究區(qū)域是否存在有機污染問題，以及污染的程度。

2.1有機污染物空間分布特征分析結(jié)果

不同有機污染物的含量及其空間分布情況反映了地下水的污染狀況，有助于確定受影響區(qū)域和程度。對于7個采樣點，其農(nóng)藥、SVOCs、VOCs的分布特征見圖2。

如圖2所示，采樣點S1，由于周邊農(nóng)田為水稻田，檢測出的農(nóng)藥為二嗪農(nóng)和甲基對硫磷，且由于周圍沒有潛在的有機污染源，因此SVOCs和VOCs污染都較輕，來源于農(nóng)業(yè)活動。在該采樣點S1，僅檢測到一些常見的VOCs。

在采樣點S2，由于周邊農(nóng)田為水稻田，檢測出的農(nóng)藥為二嗪農(nóng)和甲基對硫磷。檢測到的SVOCs有5種，濃度相對較高，檢測到的VOCs有四種，濃度也較高，這是由于采樣點S2周圍存在化肥廠，這些SVOCs與VOCs來源于化肥廠的排放和農(nóng)民施用的化肥。

在采樣點S3，淺層地下水檢測出的農(nóng)藥包括二嗪農(nóng)、甲基對硫磷、馬拉硫磷，檢測到的SVOCs有4種，檢測到的VOCs有6種，濃度均相對較高，這主要是由于采樣點S3周圍存在造紙廠，造成了嚴重的SVOCs與VOCs污染。

在采樣點S4，由于周邊農(nóng)田為果園，因此淺層地下水的有機污染以各種農(nóng)藥為主。

在采樣點S5，由于周邊農(nóng)田為茶園地，因此淺層地下水檢測出的農(nóng)藥有甲基對硫磷、環(huán)氧七氯。該采樣點由于周邊存在居民區(qū)，因此居民生活污染與污水滲漏造成了嚴重的SVOCs與VOCs污染。

在采樣點S6，由于周邊農(nóng)田為種植蔬菜、花生等作物的旱地，因此淺層地下水的有機污染物中存在多種農(nóng)藥。又由于周邊存在化工廠，因此該采樣點的SVOCs與VOCs污染非常嚴重。

在采樣點S7，由于周邊農(nóng)田為種植甘蔗、煙草等作物的旱地，通常需要噴灑農(nóng)藥進行病蟲害的防治，而內(nèi)吸磷-O、樂果、二嗪農(nóng)和甲基對硫磷是常見的農(nóng)藥品種。同時由于周圍存在垃圾場，因此淺層地下水的各種SVOCs與VOCs污染也較為嚴重。

通過圖2的數(shù)據(jù)與表1中地下水有機污染北京數(shù)據(jù)數(shù)值的對比可知，農(nóng)業(yè)種植中廣泛使用的農(nóng)藥和化肥，尤其是那些不易降解的有機化合物，會通過地表徑流和滲漏進入地下水，導致地下水中有機污染物的濃度升高。

2.2典型農(nóng)田農(nóng)藥污染時間分布特征分析結(jié)果

由于采樣點S1周邊無明顯潛在有機污染源，是最具代表性的點。通過對其進行不同生長期的二嗪農(nóng)和甲基對硫磷污染時間分布特征分析，可以更直觀地了解水稻田周邊環(huán)境中這兩種農(nóng)藥的變化情況，為全區(qū)域的污染程度和污染來源提供參考。各生長期時的二嗪農(nóng)和甲基對硫磷污染時間分布特征分析結(jié)果見圖3。

在水稻生長周期中，農(nóng)藥二嗪農(nóng)和甲基對硫磷的濃度隨不同階段而變化。初期，由于未大量施藥，農(nóng)藥濃度較低，可能來自土壤殘留或其他污染源。返青期和分蘗期，隨著農(nóng)藥施用增加，濃度逐漸上升，尤其是在分蘗期，農(nóng)藥施用量大，濃度顯著增加。拔節(jié)期和灌漿期，農(nóng)藥施用減少，濃度隨之下降。抽穗期，為保護稻穗，農(nóng)藥濃度再次上升。成熟期和空閑期，農(nóng)藥施用停止，濃度降至較低水平。

3結(jié)束語

研究中不僅包括農(nóng)藥，還包括半揮發(fā)性有機化合物（SVOCs）和揮發(fā)性有機化合物（VOCs）的含量測試，從多個角度全面了解地下水的有機污染情況，揭示不同類別有機污染物的分布。在完成對南方典型農(nóng)田區(qū)淺層地下水有機污染分布特征分析的研究后，可以得出以下結(jié)論：研究地區(qū)淺層地下水主要有機污染物包括農(nóng)藥、SVOCs、VOCs等。這些污染物主要來源于農(nóng)業(yè)活動、工業(yè)排放、居民活動等。研究地區(qū)淺層地下水有機污染與農(nóng)田種類和周圍污染源相關，同時污染濃度隨著農(nóng)作物生長時期而變化。基于取得的研究成果，能夠了解南方典型農(nóng)田區(qū)地下水環(huán)境狀況，為淺層地下水保護提供科學依據(jù)，也有助于保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的安全。