飲用水源地臍橙園面源污染監(jiān)測與評價

王學(xué)雄，薛 珺，朱欽娟，王星梅(.贛南師范大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，江西 贛州 000；.贛南師范大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，江西 贛州 000；.贛州市水土保持局，江西 贛州 000；.江蘇國蘇檢測有限公司，江蘇 南京 0000)

飲用水源地臍橙園面源污染監(jiān)測與評價

王學(xué)雄1，薛 珺2，朱欽娟3，王星梅4
(1.贛南師范大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，江西 贛州 341000；2.贛南師范大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，江西 贛州 341000；3.贛州市水土保持局，江西 贛州 341000；4.江蘇國蘇檢測有限公司，江蘇 南京 210000)

水源地；臍橙園；面源污染；水土流失；污染物監(jiān)測

于2015—2016年臍橙不同生長期，在禮亨水庫及其周圍的臍橙園分別采集水樣和土樣，分析水、土樣中農(nóng)藥殘留，化學(xué)需氧量(COD)，重金屬和總氮、總磷含量。結(jié)果顯示：農(nóng)藥殘留僅阿維菌素被檢出；水樣和土樣中總汞、總鉛未超標(biāo)，水樣中總砷未超標(biāo)，但土壤中總砷超標(biāo)；水樣中總氮未超標(biāo)，部分總磷超標(biāo)；部分水樣中COD存在超標(biāo)現(xiàn)象。降雨容易誘發(fā)果園水土流失及面源污染，造成飲用水水源受污染。因此，水源地周圍區(qū)域應(yīng)嚴(yán)禁從事果園開發(fā)和生產(chǎn)活動，建議現(xiàn)有水源地周圍果園采取退果還林措施，以確保飲用水水源的安全。

水源地的安全關(guān)系到人民生活、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定。受人類活動影響，近年來水源地面源污染問題愈發(fā)嚴(yán)重[1]，而水土流失則是面源污染發(fā)生的重要途徑[2]。贛南是我國乃至全世界著名的臍橙產(chǎn)地，但臍橙園現(xiàn)行的傳統(tǒng)清耕及粗放式管理模式造成地表植被覆蓋度低甚至完全裸露，導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重[3-4]。現(xiàn)有研究也表明，在強(qiáng)降雨條件下，臍橙園容易發(fā)生水土流失，并伴隨氮、磷和重金屬污染等[5]。本研究基于2015年10月至2016年9月的實(shí)地調(diào)查，通過采樣測定禮亨水庫周邊臍橙園面源污染對水源地的影響，以期為禮亨水庫水源地安全與保護(hù)，以及贛南臍橙園水土流失防治提供參考。

1 研究區(qū)概況

定南縣為江西省贛州市市轄縣，氣候溫和，四季分明，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，年均降水量1 549.9 mm，年均氣溫18.8 ℃。禮亨水庫位于北緯24°08′、東經(jīng)115°15′，距定南縣城3.5 km，建成于1964年，壩址以上控制流域面積34.9 km2，總庫容3 910萬m3。水庫于2001年被確定為縣城主要飲用水水源地，為縣城7萬余居民供應(yīng)飲用水。1995年，水庫周邊山地開始大規(guī)模開發(fā)種植臍橙，至1999年已形成幾十公頃的臍橙種植區(qū)。2014年，黃龍病流行，水庫周邊果園砍伐了大量病樹。經(jīng)勘查，水庫流域范圍內(nèi)除臍橙園外，無其他生產(chǎn)性經(jīng)營項(xiàng)目。

2 材料與方法

2.1 水樣采集

禮亨水庫水面大致呈長方形。沿水流自上而下，大致在水庫中線上等距、均勻布設(shè)了5～6個水樣采集點(diǎn)。采集時間分別為2015年11月27日、2016年1月11日和4月26日，即分別在臍橙的采果期、萌芽期和現(xiàn)蕾期進(jìn)行采集。在采集點(diǎn)用水樣采集瓶分別采集水面下1、5 m處水樣，每個樣品采集水樣量2 L，放入專用樣品瓶和專用冷儲箱，帶回實(shí)驗(yàn)室待測。

2.2 土樣采集

根據(jù)采集范圍和數(shù)量，結(jié)合水樣采集點(diǎn)位置，選取水庫周邊5個果園，在每個果園按坡向以“品”字形均勻布設(shè)采集點(diǎn)。采集時間同水樣采集時間一致。在每個采集點(diǎn)，沿果樹周圍用專用土鉆采集3～4個20 cm深土層土樣，混勻后裝入封口塑料袋，每個點(diǎn)取土樣1 000 g。

2.3 樣品檢測

通過實(shí)地調(diào)查了解果園常用農(nóng)藥種類，并以此為依據(jù)，確定所要檢測的主要農(nóng)藥殘留種類。委托江蘇國蘇檢測有限公司檢測，農(nóng)藥殘留重金屬等檢測項(xiàng)由贛南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室研究人員檢測。所有檢測分析方法均采用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：水、土樣中有機(jī)磷農(nóng)藥測定采用氣相色譜法；水樣中阿維菌素測定采用原藥的液相色譜分析法，土樣中阿維菌素測定采用氣相色譜分析法；水、土樣中菊酯類測定采用氣相色譜分析法；草甘膦和啶蟲脒測定采用液質(zhì)聯(lián)用法；揮發(fā)性芳香烴測定采用頂空氣色譜分析法；COD測定采用重鉻酸鉀法；重金屬汞、砷和鉛測定采用微波消解-原子熒光光譜法；總氮和總磷測定采用分光光度法。

2.4 評價標(biāo)準(zhǔn)與方法

依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)(以下簡稱《地表水評價標(biāo)準(zhǔn)》)評價水樣測定結(jié)果，依據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618—2008)(以下簡稱《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》)評價土樣中重金屬測定結(jié)果。此外，依據(jù)“全國第二次土壤普查土壤分類(1978—1979)”[6](以下簡稱“土壤普查土壤分類”)評價土樣中總氮和總磷含量測定結(jié)果。對照上述標(biāo)準(zhǔn)，采用單因子評價法予以評價[7]。

3 結(jié)果與分析

3.1 觀測期間降雨特征

降雨是我國南方水土流失面源污染的主要驅(qū)動因子。觀測期間(2015年10月至2016年9月)總降水量和降水日數(shù)分別為2 312 mm、119 天，而多年平均降水量和降水日數(shù)分別為1 658 mm、106 天(降水觀測數(shù)據(jù)由禮亨水庫管理委員會提供)，即觀測期間降水量和降水日數(shù)分別比多年平均值多出39.4%和12.3%。從圖1可以看出，觀測期間降水量大，主要是因?yàn)?016年1、3、4月降水量分別是對應(yīng)月份多年平均月降水量的3.6、2.2、2.2倍。由此推論，理論上而言，觀測期間因降雨引發(fā)的水土流失面源污染應(yīng)較平常年份更為嚴(yán)重。

圖1 觀測期間研究區(qū)降水特征

3.2 農(nóng)藥殘留量

檢測分析農(nóng)藥殘留共12項(xiàng)，即阿維菌素、毒死蜱、水胺硫磷、殺撲磷、樂果、聯(lián)苯菊酯、高效氟氯氰菊酯、氯氟菊酯、苯、草甘膦、啶蟲脒和三唑酮。經(jīng)檢測，在所有的水樣和土樣中，上述12項(xiàng)農(nóng)藥殘留僅阿維菌素被檢出(表1)。阿維菌素是十六元大環(huán)內(nèi)酯化合物，在臍橙園被廣泛用于殺菌、殺蟲。目前，國家尚無水質(zhì)中阿維菌素殘留的評價標(biāo)準(zhǔn)。本研究參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》(GB 2763—2014)，測定結(jié)果顯示，水中阿維菌素殘留平均值為0.001 2 mg/L，≤0.002 mg/L，即未超出規(guī)定范圍。

表1 水樣和土樣中的農(nóng)藥殘留測定結(jié)果(2016年1月11日和2016年4月26日)

3.3 總氮和總磷含量

表2為觀測期間兩次測定的水樣(1、5 m深)和土樣中的總氮、總磷含量。依據(jù)地表水評價標(biāo)準(zhǔn)，各次的水樣平均值總氮≤1.0 mg/L，符合地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)(0.5～1.0 mg/L)；總磷≥0.05 mg/L，超出地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)(0.05～0.1 mg/L)。依據(jù)土壤普查土壤分類，各次的土樣平均值總氮在1 000～1 500 mg/kg (三級范圍)，未超出土壤總氮的高量范圍(一級，>2 000 mg/kg)；總磷在800～1 000 mg/kg，接近但未超出土壤總磷的高量范圍(一級，>1 000 mg/kg )。圖2為不同采樣點(diǎn)水樣總磷測定值散點(diǎn)分布，從圖中可以看出，兩次取樣各有60%的采集點(diǎn)的測定值超過評價標(biāo)準(zhǔn)線(地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，0.05 mg/L)。

表2 水、土樣中總氮與總磷含量測定結(jié)果

圖2 水樣中總磷含量散點(diǎn)圖

3.4 重金屬含量

表3為觀測期間兩次測定的水樣(1、5 m深)和土樣中重金屬總汞、總砷和總鉛含量。依據(jù)地表水評價標(biāo)準(zhǔn)，各次的水樣中平均值總汞≤0.000 1 mg/L、總砷≤0.05 mg/L、總鉛≤0.05 mg/L，均符合地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。土壤中重金屬含量不僅直接影響土壤的污染程度，而且會隨著降雨引發(fā)的水土流失造成水體污染。從表3可以看出，依據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，各次土樣中平均值總汞≤0.7 mg/kg、總鉛≤80 mg/kg，均未超出Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)，兩次取樣測定的總砷均>30 mg/kg ，超出土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)，分別超標(biāo)6.8%、37.9%，表明有輕度污染。

3.5 化學(xué)需氧量(COD)

COD是反映水體是否被有機(jī)物污染的重要參數(shù)。表4為不同時間、不同深度水樣的COD測定結(jié)果。依據(jù)地表水評價標(biāo)準(zhǔn)，各次、各深度水樣的COD平均值均在規(guī)定范圍內(nèi)(Ⅲ類，15～20 mg/L)。但從圖3來看，2015年11月27日采集的COD測定值有40%超出規(guī)定范圍，2016年4月26日采集(6個采集點(diǎn))的COD測定值均未超出規(guī)定范圍。初步判斷，上述結(jié)果跟臍橙園施肥、打藥通常下半年較上半年多有關(guān)。方差分析結(jié)果表明，1、5 m深水樣之間不存在顯著差異(P>0.05)。

表3 水樣和土樣中重金屬含量測定結(jié)果

表4 不同采樣時間、深度的水樣COD測定結(jié)果 mg/L

4 結(jié) 論

本研究對定南縣禮亨水庫飲用水水源地開展了污染物監(jiān)測和評價，通過采集水庫水體和水庫周圍臍橙園土壤樣品，測定了12種農(nóng)藥殘留，COD和重金屬汞、砷、鉛含量，以及總氮、總磷含量。結(jié)果表明：水樣和土樣中的農(nóng)藥殘留僅阿維菌素被檢出；水樣和土樣中的重金屬總汞和總鉛未超標(biāo)，水樣中的總砷未超標(biāo)，

圖3 不同時間水樣COD散點(diǎn)圖

但土樣中的總砷超標(biāo)，存在輕度污染；水樣中的總氮未超標(biāo)，但有60%的總磷超標(biāo)；部分水樣的COD存在超標(biāo)現(xiàn)象。需要指出的是，觀測期間，受黃龍病影響，大部分果園處于幾近荒廢狀態(tài)，因此可以推論，在正常生產(chǎn)年份，施用的化肥、農(nóng)藥量將大大增加，可能會導(dǎo)致以上測定項(xiàng)目含量提高。此外，在贛南這樣的南方丘陵山區(qū)降雨量大且集中，在水源地區(qū)域開發(fā)臍橙園極易受降雨影響而造成水土流失和面源污染危害。因此，現(xiàn)階段須加強(qiáng)對水庫周邊現(xiàn)有臍橙園的監(jiān)測，嚴(yán)格控制施肥和打藥，將水土流失和面源污染造成的風(fēng)險降到最低水平。同時，建議用2～3年的時間逐步施行退果還林措施，從而保證飲用水水源的長期清潔與安全。

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江西省水利廳科技項(xiàng)目(KT201329，KT201652)

S157

A

1000-0941(2018)01-0047-04

王學(xué)雄(1963—)，男，江西興國縣人，副教授，博士，研究方向?yàn)樗帘３趾土饔蚬芾怼?/p>

2017-06-15

(責(zé)任編輯 李楊楊)