喀什农田灌溉水重金属污染特征分析

2016-01-12张胜楠,王晶

西安文理学院学报（自然科学版） 2015年3期

喀什农田灌溉水重金属污染特征分析

张胜楠,王晶

(喀什师范学院化学与环境科学系，新疆喀什 844006)

摘要：为了解喀什农田灌溉水重金属的的污染特征，通过单因子污染指数法和内梅罗综合指数法评价喀什农田灌溉水重金属污染水平，为喀什农田土壤的安全利用及污染防治提供科学依据.结果表明：喀什农田灌溉水Pb、Cr、Zn、Cu的平均含量分别为0.120 5 mg/L、0.096 0 mg/L、0.153 2 mg/L和0.071 7 mg/L，其中铅含量超过农田灌溉水国家标准，铬、锌、铜含量均符合国家标准.喀什农田灌溉水铅的单因子污染评价指数较高，为污染等级，铬、锌、铜的污染等级分别为尚清洁、清洁、清洁.喀什农田灌溉水七里桥、八里桥、流向肖尔巴格村的克孜勒苏河等为污染等级，疏勒县的融雪性径流的污染水平为清洁，多米特巴格乡科史布拉克村的的污染水平为尚清洁，整体状况良好.

关键词：喀什地区；农田灌溉水；重金属污染；单因子污染指数法；内梅罗综合指数法

中图分类号：X53文献标志码：A

文章编号：1008-5564(2015)03-0094-05

收稿日期：2015-01-10

基金项目：陕西交通职业技术学院院级课题资助项目(YJ12004)；陕西省高等职业教育和继续教育教学改革研究项目(13J27)

作者简介：崔杰(1980—)，女，陕西西安人，陕西交通职业技术学院基础部讲师，硕士，主要从事旅游资源评价及旅游产品开发的教学与研究.

AnalysisontheCharacterofHeavyMetalPollutioninIrrigationWaterinKashgar

ZhANGSheng-nan,WANGJing

(DepartmentofChemicalandEnvironmentScience,KashgarNormalCollege,Kashgar844006,China)

Abstract：In order to understand the pollution character of heavy metal in irrigation water in Kashgar, the pollution level of heavy metal in irrigation water was evaluated by using of the method of single factor pollution index and Nemero synthetic index, and scientific basis was provided for safe utilization and pollution control of farmland soil in Kashgar. The result show that the average content of Pb, Cr, Zn, and Cu in irrigation water are 0.120 5 mg/L、0.096 0 mg/L、0.153 2 mg/L and 0.071 7 mg/L respectively, the content of lead exceeds the national standard of irrigation water and the contents of Cr, Zn and Cu are all according with the national standard. The single factor pollution assessment index of lead in irrigation water in Kashgar is higher, which belongs to the pollution grade. The pollution levels of chromium, zinc and copper are relatively clean, clean and clean respectively. Irrigation water from the seven mile bridge, eight mile bridge to the Kezilesu river nearby the Schorbagg village in Kashgar belongs to the pollution grade. The pollution level of the snow melting runoff in Shule county is clean, the pollution level of irrigation water in Keshiburak village of Dommitbagh town is relatively clean, the overall situation of heavy metal pollution in irrigation water in Shule county is good.

Keywords：Kashgararea;irrigationwater;heavymetalpollution;singlefactorpollutionindexmethod;Nemerosyntheticindexmethod

20世纪末以来，随着我国农业生产由数量型向质量型、效益型的转变以及人民生活水平的逐步提高，发展无公害农产品和全面提高农产品质量，己成为新时期农业发展的必然选择[1].近年来我国学者对许多城市的灌溉水中重金属分布的特征研究取得了一定的成果，表明农田土壤及农作物中重金属含量与污水灌溉有一定的相关性[2-4].近年来喀什经济特区快速发展，城市人口和工业高度集中，给水环境带来了巨大的危害，大量污染物包括重金属进入水体，使水质恶化，进而危害人类健康[5].本文对喀什农田灌溉水中几种主要重金属的含量进行对比分析，并分别采用单项指数法和综合指数法及灌溉水质分级对水质样品进行灌溉水质量的分析和评价，分析其重金属的含量特征，从而进行有效的控制.

1材料与方法

1.1采样点的布设

喀什地区灌溉水主要来自于喀什市的周边水渠和灌溉水河流.选取喀什地区具有代表性的七里桥、八里桥、流向肖尔巴格村的克孜勒苏河、疏勒县的融雪性径流、流向多米特巴格乡科瑞克贝希村的盖孜河、多米特巴格乡科史布拉克村的井水还有喀什市的吐曼河等水体，对以上水体中Pb、Cr、Cu、Zn重金属的含量进行测定，对水质样品进行灌溉水质量的分析和评价.

用采水器分别在七里桥、疏勒县、肖尔巴格村、八里桥、多米特巴格乡科瑞克贝希村、多米特巴格乡科史布拉克村、吐曼河等农田灌溉水体各布设3个样点，均取3个水样，共计21个样品.样品的采集及保存按照环境监测质量保证体系进行[6].

1.2测定分析方法

采样点数据的平均值作为本次采样的结果.采样点测定项目为：Pb、Cr、Cu、Zn.各项目的监测分析方法均采用火焰原子吸收光谱法测定.

1.3数据分析与评价方法

灌溉水质量评价依据农田灌溉水质量标准(GB5084-92)，其中Pb、Cr、Cu、Zn4种元素的标准限值[7]为：Pb—0.1mg/L，六价Cr—0.1mg/L，Cu—1mg/L，Zn—2mg/L.

采用单因子污染评价指数计算灌溉水各单项质量指数(如表1)和尼梅罗综合评价指数计算综合污染指数(如表2)进行评价.数据整理用Excel软件进行分析.

(1)单项污染指数法计算公式[8]:

Pi=Ci/Si

式中：Pi为灌溉水水质环境中污染物i 项的污染指数；Ci为灌溉水水质环境中污染物i项的实测值；Si为灌溉水水质污染物i项的评价标准.

当Pi≤1时，即未超标；当Pi>1时,表示水体受到污染.Pi越大,受污染程度越严重.

(2)综合污染指数计算公式[9]：

式中：P综为综合污染指数；Pmax为单项污染指数中的最大值；Pave为单项污染指数的平均值.

表1　灌溉水环境质量等级划定 [10]

表2　灌溉水质分级标准 [11]

2结果与分析

2.1喀什农田灌溉水重金属含量分析

喀什农田灌溉水重金属含量检测结果见表3.结果表明，喀什农田灌溉水中Pb、Cr、Zn、Cu的含量范围分别为0.051 8～0.188 3、0.061 3～0.124 3、0.020 0～0.147 3、0.020 0～0.124 0mg/L，平均值分别为0.120 5、0.096 0、0.153 2、0.071 7mg/L.将喀什市不同采样点之间灌溉水中重金属含量与农田灌溉水国家标准进行对比，得出采样点中Cu、Zn的平均含量和最大含量均低于国家农田灌溉水质标准，而Cr的平均含量虽低于国家农田灌溉水标准，但最大值却超过国家标准，Pb的平均含量都已超过国家标准，但最小值仍是低于国家标准，表明在喀什市部分水样中重金属含量是达到国家标准的，但在局部地区仍存在Pb和Cr的污染.

喀什农田灌溉水重金属不同采样点差异较大.这是由于七里桥、八里桥处近年来广州新城的建设，一些建筑物的施工和车流量的增加导致Pb含量的数据较高；采样时正值初春，农户取暖的煤的燃烧导致了七里桥、八里桥、科瑞克贝希村等采样点的污染指数偏高，还有喀什的一些小手工作坊的皮革鞣制的污水排放也导致了Cr的污染指数的偏高；喀什农田灌溉中Cu含量均低于限值1.0mg/L，喀什农田灌溉水中Zn含量均低于限值2.0mg/L，符合农田灌溉水国家标准.

表3　喀什农田灌溉水重金属含量统计　单位： mg/ L

表4　喀什农田灌溉水不同采样点重金属污染等级

2.2喀什农田灌溉水重金属含量分析评价

2.2.1重金属单因子污染指数评价

图1　喀什农田灌溉水重金属单因子污染指数

采用单因子污染指数评价喀什农田灌溉水重金属污染水平，评价指数Pi越大说明污染越严重.结果表明,喀什农田灌溉水铅、铬、锌、铜的单因子污染评价指数分别为1.205、0.959、0.076、0.071，其中Pb的单因子污染评价指数大于1，说明灌溉水中Pb超标，水体受到污染，为污染等级；Cr的污染指数小于1，属于尚清洁等级，但与各采样点的监测结果存在矛盾，其中有些采样点的Cr含量是超过农田灌溉水国家标准，属于污染水体，说明Cr总体上属于尚清洁等级，但局部存在污染；Cu、Zn的污染评价指数均远远小于1，说明水体中这两种重金属未超标，等级均为清洁.农田灌溉水中Cr的污染程度比其余3种金属污染严重.

不同采样点农田灌溉水中4种重金属的单因子污染指数如图1所示.当Pi≤1时，即未超标；当Pi>1时,表示水体受到污染.可以看出，各采样点的Cu和Zn的单因子污染指数均小于0.5，对比表1说明各采样点的Cu和Zn的污染等级均为清洁.Cr的单因子污染指数小于1，但表3中存在个别采样点的Cr含量超标，在计算各采样点的单因子污染指数时，由于采用各采样点的平均值，因此在计算平均Cr的单因子污染指数时结果为尚清洁，灌溉水并未受到污染.这说明喀什地区灌溉水中Cr含量整体较低，仅在个别地区由于随机因素影响而产生污染的情况.

2.2.2重金属综合污染指数评价

图2　喀什农田灌溉水重金属综合污染指数

不同采样点农田灌溉水中重金属的综合污染指数如图2所示.当P综<1时，即未超标；当P综>1时,表示水体受到污染，且P综越大，说明污染越严重.采用内梅罗综合污染指数评价喀什农田灌溉水重金属污染水平，结果表明，喀什农田灌溉水采样点中肖尔巴格村、八里桥、七里桥、科瑞克贝希村P综>1，为污染等级且超出警戒线水平；疏勒县的融雪性径流P综<0.5，污染等级为清洁；吐曼河以及多米特巴格乡科史布拉克村0.5

3结语

喀什农田灌溉水重金属含量检测结果平均值表明，在喀什市部分水样中重金属含量是达到国家标准的，但在局部地区仍存在Pb和Cr的污染，并且不同采样点重金属含量差异较大.

采用单因子污染指数评价喀什农田灌溉水重金属污染水平，结果表明，Pb的单因子污染评价指数较高，水体受到污染，为污染等级，铬、锌、铜的污染等级分别为尚清洁、清洁、清洁；采用内梅罗综合污染指数评价喀什农田灌溉水重金属污染水平，结果表明，肖尔巴格村、八里桥、七里桥、科瑞克贝希村为污染等级，疏勒县的融雪性径流的污染水平为清洁，多米特巴格乡科史布拉克村的的污染水平为尚清洁.

因此，整治和控制污染源，减少污水排放量；加强灌溉监测管理，严格执行灌溉水标准；切实做好污水灌区的组织管理和水质监测等措施，有利于保持灌溉水的良好质量，可防止蔬菜的重金属污染，保障人类身体健康.

[参考文献]

[1]陈铭达,栾日娜,陈婧,等.常规种植和有机种植农田灌溉水质量分析与评价—以长兴、昆山、溧阳、溧水为例[J].农业环境与发展,2012(2):4-9.

[2]杨军.灌溉水中重金属对土壤和农作物的污染风险[D].重庆:西南农业大学硕士学位论文,2005:1-77.

[3]石卉,黄惠来,文建辉.桂林市某蔬菜种植基地重金属污染调查及分析[J].环境科学与技术,2007,30(7):43-47.

[4]董卫宏.天津市重点地区灌溉水与土壤重金属的环境地球化学研究[D].北京:中国地质大学工程硕士学位论文,2007:1-56.

[5]徐德利,周玲,杜永,等.连云港市水稻主产区土壤和灌溉水重金属含量分析及在稻米中的累积效应[J].中国土壤与肥料,2008(4):60-64.

[6]国家环境保护总局.环境水质监测质量保证手册[S].北京：化学工业出版社，1984.

[7]陈桂芬,黄武杰,张丽明,等.南宁市菜地土壤及蔬菜重金属污染状况调查与评价[J].广西农业科学,2004,35(5):389-392.

[8]张丽娜,魏成熙.贵州北部土壤与灌溉水重金属含量及评价[J].耕作与栽培,2007(6):32-34.

[9]邱孝煊,黄东风,蔡顺香,等.福州蔬菜污染及污染源调查和治理研究[J].福建农业学报,2000,15(1):16-21.

[10]李梅,吴启堂,李锐,等.佛山市郊污灌菜地土壤和蔬菜的重金属污染状况与评价[J].华南农业大学学报,2009,30(2):19-21.