砀山县灌溉水环境质量评价

鲍 微

(安徽省地质矿产勘查局325地质队,安徽 淮北 235000)

灌溉水质量优劣直接影响农产品的质量安全水平[1]。近年来，由于工业、生活废水的不达标排放和农药、化肥的大量使用，全国部分地方灌溉水环境质量恶化严重[2]。砀山县是国家商品粮基地和黄淮海农业综合开发区，农产品主要有小麦、玉米、大豆、薯类、油类、棉花、蔬菜、瓜类等，盛产梨、苹果、葡萄、桃等水果，名优特产砀山酥梨驰名中外。果林覆盖率达70%以上，拥有100万亩连片果园，是全世界最大的连片果园产区，也是世界上最优质的黄桃生产基地之一。本研究通过对砀山县农产品产地灌溉水进行抽样调查分析，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关性，从而客观、科学、系统地分析和评价全县灌溉水环境质量现状。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

砀山县位于安徽省最北端，地处皖、苏、鲁、豫四省七县交界处，东南连本省萧县，由南到西部分别与河南省永城市、夏邑县、虞城县毗邻；西北部与山东省单县相连，东北部与江苏省丰县接壤。县境处于北纬34°16′～34°39′，东经116°29′～116°38′之间，南北长42.8 km，东西宽44 km，是安徽省连接欧亚大陆桥的唯一通道，百里黄河故道横卧其间。砀山气候介于暖温带和北亚热带之间，属于季风半湿润气候区，处于北亚热带和暖温带的过渡带，气候温和、四季分明。春季很短，气候适宜，空气比较潮湿；夏季雨量充沛，光热雨同季，利于多种作物尤其是水果的生长(酥梨是该地区主要的水果种植品种)；秋季光照充足，日暖夜凉，温差较大；冬季十分寒冷，处于冬季的时间较长，有四个月之久。砀山县是以酥梨生产为龙头、多种水果并存的综合水果大区，各类水果种植面积分别为：梨50万亩，桃35万亩，杂果15万亩。年产各类水果30多亿斤，其中砀山酥梨约20亿斤。全县有5个农产品获绿色食品标志，分别是：果园场“翡翠” 牌酥梨、县园艺场“砀园”牌酥梨、“树王”牌酥梨、“丰原”牌果汁、“科技”牌黄桃罐头。近年来，砀山县先后被命名为国家级生态示范区、国家级出口果蔬质量安全示范区、100个无公害农产品(水果)生产示范基地达标县、全省农业产业化示范县、林业产业发展十强县。梨树王树龄近300年(280余年)，100年以上老梨树6万余棵。

1.2 样品采集

灌溉水样品布设密度为1个点16 km2，共采集86组(包含8组平行样)，均采自当地水井。采集水样的方法是抽取井水样，用抽水机械抽取井水约30 min，将水井中原有的死水抽取干净，保证水井中的水都是地下活水，然后取活水样品[3]。先把取样容器用待采水样冲洗3次，根据分析指标分别采集原水样2 500 mL；酸化水样1 010 mL:取1 000 mL水加入10 mL(1+1)HCl；测汞水样采集1 060 mL：先加入50 mL浓HNO3和10 mL5%K2Cr2O7，再注入1 000 mL水样。样品编号采用DSXGGS+顺序号的方法，如DSXGGS002表示砀山县灌溉水2号样品。

1.3 评价标准与方法

采用国家质量监督检验检疫总局颁布的《农田灌溉水质标准》(GB5084—2005)进行评价，评价指标分为基本控制项目(pH、As、Hg、Cd、Cr、Pb)和选择性控制项目(Cu、Zn、Se、B)两类，镍参照《GB/T19772—2005城市污水再生利用 地下水回灌水质》，作物种类按旱作算。基本控制项目和选择性控制项目指标依据各项质量指数进行评价，农产品灌溉水质量评价指标限值见表1。

表1 灌溉水重金属含量评价标准(μg/L)

单项质量指数=单项实测值/单项标准值

样本超标率(%)=(超标样本总数/监测样本总数)×100

当灌溉水中评价指标的含量小于或等于标准值时为一等，数字代码为1，表示灌溉水环境质量符合标准；当灌溉水中评价指标的含量大于标准值时为二等，数字代码为2，表示灌溉水环境质量不符合标准；当该评价单元未采集灌溉水样品时，数字代码为0。在灌溉水单指标环境地球化学等级划分基础上，每个评价单元的灌溉水环境地球化学综合等级等同于单指标划分出的环境地球化学等级最差的等级[6]。

2 结果与分析

2.1 灌溉水环境地球化学特征

通过对灌溉水中As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B等10项元素及pH值化验结果分析，表明全县灌溉水pH值整体在正常范围内，仅砀城镇内1个采样点pH值为8.92，超过标准范围(5.5～8.5)，占总采样数的1.28%；全县灌溉水10项元素含量均未超标，超标率为0，其中As元素部分地区值偏高，含量超过50 μg/L的采样点有9个，其中8个在砀山县北部酥梨种植区。全县灌溉水均值由高到低排列顺序为B>Zn>As>Ni>Cr>Cu>Pb>Se>Cd>Hg。

全县各地灌溉水中As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B元素变异系数分别为1.26、0.13、1.46、2.51、0.74、1.10、0.62、0.35、1.64、0.38，变异系数由高到低排列顺序为Cr>Pb>Se>As>Cu>Ni>Zn>B>Cd>Hg,其中Cr、Pb、Se、As、Cu变异系数较大，说明这4种元素在全区灌溉水中含量变化较大(但均未超过标准值)。

2.2 灌溉水元素含量相关分析

为探讨砀山县农产品产地灌溉水重金属之间的相互关系，对As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B十个元素的相关性及pH值进行分析(见表2)[7]。

表2 砀山县灌溉水元素含量的相关分析

从表2中可以看出，灌溉水中pH值及各元素的相关性较简单，其中pH值与各元素之间无显著相关性，Ni与Cu、Pb之间相关性呈极显著水平，Cu与Pb之间相关性呈显著水平，Cd与Pb之间相关性呈极显著水平，其他元素之间无显著的相关性。

2.3 灌溉水环境质量评价

根据灌溉水环境地球化学等级划分标准(GB 5084—2005)，灌溉水As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B十个元素单项质量指数均小于1，单项环境地球化学等级一等。

2.4 灌溉水环境地球化学等级

根据灌溉水环境地球化学等级划分标准(GB 5084—2005)，本次就10项指标进行评价。评价结果显示，灌溉水中As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B的综合质量指数均小于1，综合环境地球化学等级均为一等(见图1)，故砀山县灌溉水环境整体质量较好，属于清洁水平。

图1 砀山县灌溉水环境地球化学综合等级图

3 结论

本研究结果表明，砀山县灌溉水中As、Hg、Se、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、B的含量均低于《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2005)和《城市污水再生利用地下水回灌水质》(GB/T 19772—2005)规定的限制，结合元素的单项与综合质量指数对灌溉水的环境质量进行综合评价，综合环境地球化学等级均为一等，故砀山县灌溉水环境整体质量较好，属于清洁水平，适合发展绿色和无公害农产品。但是As元素部分地区值偏高，主要在砀山县北部酥梨种植区，可能与农用化学品常年使用有关，建议控制和合理使用含砷农药。

通过对灌溉水中重金属含量的相关性分析发现，Ni与Cu、Pb之间相关性呈极显著水平，Cu与Pb之间相关性呈显著水平，Cd与Pb之间相关性呈极显著水平，说明重金属之间存在一定的相互作用，在含量上存在间接或者直接的相互关系。