綠色農產品灌溉水質分析
——以榆林市境內無定河流域為例

張艷玲，席志軍，李豐玉

（榆林職業技術學院，陜西榆林 719000）

無定河流域是黃河的一級支流，位于中國陜西省北部，是榆林市最大的河流，發源于定邊縣白于山北麓，流經內蒙古自治區伊克昭盟的部分縣（旗）和陜西省榆林市、延安市的11個縣（市），于清澗縣河口村匯入黃河，全流域面積30 261km2，榆林市境內流域面積20 302km2，占榆林市地表水80%以上的面積，該流域是沿線農業灌溉用水的重要水源。該流域的水質對兩岸農田作物有著重要的影響。

1 材料與方法

1.1 數據采集

以無定河流域為研究對象，利用榆林市環境監測站水樣和分析化驗數據，進行評價研究。先后采集2012—2018年廟畔、紅石峽、劉官寨、魚河、官莊和辛店6個斷面，各斷面每月采集一次。

1.2 分析項目

按照《綠色食品產地環境質量》（NYT 391—2013）標準的規定，對灌溉水的分析化驗項目包括：pH、CODcr、氟化物、As、Hg、Cd、Cr6+、Pb 和石油類共9項。水樣的采樣和分析方法嚴格按照《農田灌溉水質標準》（GB 5084—2005）中的規定執行，如表1所示。

表1 水樣分析測試方法

1.3 評價方法

本論文采用單因子指數法和綜合污染指數法進行評價。

1.3.1 單因子指數法

單因子指數法[1]是國內進行單項水質污染評價普遍采用的方法，是將某一評價參數的實測結果與評價標準進行對比，反映出該污染物的超標倍數和程度，計算公式為：

式中：Pi為灌溉水中污染物i的污染指數；Ci為灌溉水中污染物i的實測濃度；Si為綠色食品灌溉水中污染物i的評價標準值。

Pi值越大，則表示污染越嚴重。當Pi＞1時，即超過標準規定值，灌溉水水中存在污染物i的污染，當Pi=1時，即灌溉水中污染物i已達到標準規定的最高濃度容許值，不加控制即會造成污染物i的污染；當Pi＜1時，即灌溉水中污染物i在標準規定值以下，不構成污染物i的污染。

1.3.2 綜合污染指數法

綜合污染指數法也稱為羅梅綜合污染指數法[2]。該評價方法在求出河流各個單一污染物污染指數的基礎上，經過數學運算得到河流水質綜合污染指數，據此評價河流水質，并對河流水質進行分類的方法。水質綜合污染指數計算公式：

式中：P綜合為水質綜合污染指數。

具體劃分等級，如表2所示。

表2 灌溉水綜合污染指數分級標準

2 結果和分析

2.1 水質測量結果與分析

2.1.1 單因子指數法

如表3所示，無定河流域的6個斷面水質的主要污染因子是pH，每個斷面pH 的單因子指數在均有不同程度得＞1，最大可達1.20（辛店）。其余8個項目Hg、Cd、As、Pb、氟化物、Cr6+、CODcr 和石油類的單因子指數均介于0～0.75，符合綠色農產品灌溉水的評價標準。其中廟畔和官莊斷面上沒有檢測出As；廟畔、紅石峽和官莊三個斷面上沒有檢測出Cr6+。

表3 2012—2018年灌溉水單因子指數統計表（mg/L）

通過對無定河流域內各河流的超標項目pH 超標占比和最大超標倍數進行統計（表4）可得出：6個斷面都有不同程度的超標，各斷面的超標占比為辛店＞官莊＞廟畔=魚河＞紅石峽=劉官寨，分別為：57.1%、28.6%、16.7%、16.7%、14.3%、14.3%；即辛店的水質有一半以上點位pH 處于超標狀態。pH的最大超標倍數均介于0.01～0.04，分別為辛店（0.04）＞劉官寨（0.03）=官莊（0.03）＞紅石峽（0.02）＞廟畔（0.01）=魚河（0.01），說明6 個斷面水質pH雖然均有不同程度的超標，但是最大超標倍數為0.03，屬于輕微超標。

表4 地表水最大值超標率統計結果

2.1.2 綜合污染指數法

應用綜合污染指數法對無定河流域水質進行評價，結果表明：2012—2018年，6個河流斷面的綜合污染指數均在0.63～0.86，水質均為尚清潔水平，也就是基本適宜綠色農產品生產，如表4所示。從表5可以看出：各斷面的綜合污染指數從2012年開始螺旋上升至2016年，于2016年出現最大值，廟畔（0.68）、紅石峽（0.82）、劉官寨（0.82）、魚河（0.71）、官莊（0.85）、辛店（0.86），2017年出現下降趨勢，2018年又出現回旋上升。

表5 河流斷面綜合污染指數評價表

2.2 歷年變化趨勢分析

通過前述單因子指數法分析得知，pH 超出綠色農產品灌溉水標準限值，所以對2012—2018年無定河流域6個斷面pH 的平均值進行歷年變化趨勢分析，如圖1所示。結果表明：廟畔、紅石峽、劉官寨、魚河、官莊、辛店6個斷面的pH 均介于7.87～8.45，歷年來各斷面水質pH 上下波動范圍不大，整體變化趨于穩定，辛店2014年pH 降為7.87，其他年份也趨于穩定。

圖1 不同年份無定河各斷面pH變化

3 結論

3.1 水質測量結果

依據單因子指數法分析得出，除pH 是綠色農產品灌溉用水主要影響因素；結合無定河流域各斷面pH 的平均值變化趨勢可知，歷年來各斷面水質pH上下波動范圍不大，整體變化基本趨于穩定。而綜合污染指數法結果則表明：6個斷面的水質均為尚清潔水平，基本適宜綠色農產品生產。

兩種評價方法出現少許差異，主要表現在pH上，因為單因子指數法能夠反映出每種污染物的超標情況（即反映出pH 超出標準限值），但是不能對無定河流域整體水質狀況給出一個總體概括性的結論[3]，而綜合污染指數則彌補了單因子指數法的不足[4]，綜合污染指數考慮斷面水質的單元素污染指數平均值和最大值，能反映出9種污染物對河流水質的作用，可以更加客觀地評價無定河流域水質現狀。

3.2 歷年變化趨勢分析

通過對2012—2018年無定河流域的廟畔、紅石峽、劉官寨、魚河、官莊、辛店6個監測斷面歷年pH 進行分析，得知，榆林市境內無定河流域的水質整體偏堿性，隨著時間變化雖有波動性變化，但長期而言趨于穩定，后期還需定期監測，隨時關注流域內水質pH 變化情況。

3.3 水質成因分析與建議

通過對榆林市內無定河流域兩岸沿河調查，結合榆林市氣候，初步分析造成水質pH 偏高的原因為：

（1）榆林市屬于中溫帶半干旱大陸性季風氣候，屬較為干燥的地區，且地表有鹽堿地。降雨時造成地下積累的鹽堿溶解度增大，隨著地面徑流流入地表水，從而使得流域內地表水中pH 值增高。

（2）經過沿河調查，沿河兩岸養殖場較多，養殖場中污染物進入河流，容易造成水體富營養化，水體中藻類光合作用是引起pH 升高的重要因素。

（3）結合水質成因，建議無定河流域沿河區域內殖場加強管理，避免污染物流入河流內，同時，農業灌溉時，應注意水質是否符合灌溉標準，加大水環境監測力度，避免個別單項污染物長期超標，對作物產生影響[5]。后期需要對流域內水值進行全面調查和監測，及時掌握水質，研究發展趨勢，進行預測與防治，制定合理的水資源管理措施。