鄂西南煙區(qū)空氣和灌溉水質(zhì)量初探

佀國涵，饒雄飛，趙書軍，徐大兵，向必坤，上官力，任曉紅

摘要：通過對利川市煙區(qū)空氣和灌溉水進行采樣、監(jiān)測和分析，并采用綜合污染指數(shù)法進行評價，結(jié)果表明，利川市煙區(qū)空氣綜合質(zhì)量狀況達到Ⅰ級標準，且隨著距利川市城區(qū)距離的縮短，空氣的綜合污染指數(shù)呈逐漸升高的趨勢，且9月份的環(huán)境空氣綜合污染指數(shù)較5月份和7月份均呈不同程度的升高趨勢;灌溉水綜合質(zhì)量狀況達到Ⅰ級標準，灌溉水中重金屬種類主要為砷和鉻，但其含量均低于《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》（GB5084-2005）所規(guī)定限值。

關(guān)鍵詞：鄂西南煙區(qū);空氣;灌溉水;質(zhì)量

中圖分類號：X823;X824 ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：0439-8114（2014）23-5701-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.23.020

隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展、人們生活水平的提高和公眾生態(tài)環(huán)境意識的增強，全社會對農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)要求越來越高[1]。煙草是一種嗜好品，其安全性也愈來愈引起關(guān)注。煙葉產(chǎn)地環(huán)境生態(tài)不僅是決定煙葉特色和內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵因子，而且是關(guān)系煙葉安全性的控制因子[2]。空氣、水、土壤等環(huán)境中的外來有害物質(zhì)或者背景有害物質(zhì)通過吸收、轉(zhuǎn)化進入煙株體內(nèi)，對成品煙葉的安全性造成影響，因此對煙葉產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境進行評價，對煙葉產(chǎn)區(qū)科學區(qū)劃是生產(chǎn)低危害安全性煙葉的基礎(chǔ)。

以往對產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境的評價多集中在糧食作物、蔬菜和水果等農(nóng)產(chǎn)品上[3-5]，而對煙葉的產(chǎn)地環(huán)境尤其是對產(chǎn)地空氣和灌溉水進行系統(tǒng)分析和評價卻較少，本研究以鄂西南煙區(qū)具有代表性的區(qū)域——恩施自治州利川市作為研究對象，對煙區(qū)空氣和灌溉水的質(zhì)量進行初步分析和評價，為制定湖北省煙葉產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境標準及無公害煙葉生產(chǎn)技術(shù)提供理論支撐。

1 ?材料與方法

1.1 ?研究區(qū)域概況

利川市位于湖北省西南部，地跨東經(jīng)108°21′-109°18′，北緯29°42′-30°39′，屬云貴高原東北的延伸部分，地處巫山流脈與武陵山北上余脈的交匯部，平均海拔1 100 m。屬亞熱帶季風性濕潤氣候，全年平均氣溫12.8 ℃、活動積溫3 641 ℃、無霜期234 d、降雨量1 300 mm左右。利川市自 1963 年開始試種烤煙至今，已有近50余年的烤煙種植歷史。全市常年種植烤煙面積達 7 000 hm2左右，是湖北省最大的烤煙種植縣（市）。利川市的煙葉具有“甜雅香”品質(zhì)特征，以濃透清香型和濃偏中香型為主，香氣質(zhì)好，工業(yè)可用性較強，是“清江源”特色品牌山地煙葉的重要組成部分，是浙江中煙、湖北中煙、山東中煙等知名卷煙品牌的主要原料基地之一[6]。

1.2 ?樣品采集

空氣樣和灌溉水樣的采集按照同心圓布點法布置采樣點，以利川市城區(qū)為中心，向主要煙區(qū)的方向輻射，以5 km的間距設(shè)置采樣點;采樣點分別設(shè)置于利川市城區(qū)、元堡鄉(xiāng)煙草站、元堡鄉(xiāng)瑞坪村和元堡鄉(xiāng)東曹村。采樣時間分別選擇在2013年的5月中旬、7月中旬和9月中旬進行。

空氣樣利用KC-6120型大氣綜合采樣器進行采集，每天采樣分3個時段進行，分別為8：00-10：00，12：00-14：00，15：00-17：00。

灌溉水樣主要采集煙葉主產(chǎn)區(qū)（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）內(nèi)較大的河流、水庫或者池塘（包括水窖），另外河流水源的取樣應在流經(jīng)主產(chǎn)煙區(qū)的河流段取樣。

1.3 ?分析方法

空氣中各項指標的分析方法：

二氧化硫采用甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法（HJ482-2009）測定;氮氧化物采用鹽酸萘乙二胺分光光度法（HJ 479-2009）測定;總懸浮顆粒物采用重量法（GB/T 15432-1995）測定;氟化物采用氟離子選擇電極法（HJ 480-2009）測定;鉛及其化合物采用石墨爐原子吸收分光光度法（HJ 539-2009）測定。

灌溉用水各項指標的分析方法參照GB/T 5750.4-2006進行：

pH采用玻璃電極法測定;高錳酸鹽指數(shù)采用酸性高錳酸鉀法測定;汞采用雙硫腙分光光度法測定;砷采用二乙氨基二硫化甲酸銀分光光度法測定;鎘采用無火焰原子吸收分光光度法測定;鉛采用無火焰原子吸收分光光度法測定;氰化物采用異煙酸-吡唑酮比色法測定;揮發(fā)酚類采用4-氨基安替比林分光光度法測定。

1.4 ?評價標準與方法

1.4.1 ?環(huán)境質(zhì)量評價標準 ?空氣評價標準采用《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB 3095-2012），空氣各項污染物濃度限值及其檢出限見表1;灌溉水的評價標準采用《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》（GB 5084-2005），灌溉水各項監(jiān)測指標濃度限值及其檢出限見表2。

1.4.2 ?評價方法

1）單項污染指數(shù)法。適用于嚴格指標和一般控制指標。計算公式為Pi=Ci/Si，式中，Pi為環(huán)境中污染物i的單項污染指數(shù);Ci為環(huán)境中污染物i的實測濃度;Si為污染物i的評價標準。Pi≤1時，判斷為合格，Pi>1時，判斷為不合格。

2）綜合污染指數(shù)法。大氣綜合污染指數(shù)：

P綜=■

式中，max（Pij）為參與評價的最大單因子指數(shù);ave（Pij）為參與評價的單因子指數(shù)平均值。P綜≤0.6表明清潔、劃分為Ⅰ級，0.62.8表明極重污染、劃分為Ⅴ級[7，8]。

水綜合污染指數(shù)：

P綜=■

式中，（Ci/Si）max為參與評價的單項污染指數(shù)最大值;（Ci/Si）ave為參與評價的單項污染指數(shù)平均值。P綜≤0.7表明清潔、劃分為Ⅰ級，0.73.0表明為重污染、劃分為Ⅴ級[9，10]。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?利川市煙區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量評價

2.1.1 ?采樣時間對環(huán)境空氣質(zhì)量的影響 ?從環(huán)境空氣監(jiān)測結(jié)果（表3）來看，根據(jù)采樣時間的不同，利川市煙區(qū)空氣的監(jiān)測結(jié)果有所不同。在不同監(jiān)測點中，9月份采集的空氣中總懸浮顆粒物、二氧化硫和氮氧化物的濃度均高于5月份和7月份，9月份空氣中總懸浮顆粒物和氮氧化物的濃度較5月份分別提高了2.0%～56.9%和0%～45.7%，較7月份分別提高了10.9%-38.8%和5.3%～59.5%;除元堡煙草站監(jiān)測點外，9月份的空氣中二氧化硫含量較5月份和7月份分別提高了23.8%～45.0%和65.0%～83.9%。這可能與后期煙葉烘烤燃燒煤炭或其他燃料后向空氣中排放出相應的污染物質(zhì)有關(guān)。在三次取樣時間中，空氣中的氟化物含量均在0.9 μg/m3的檢出限以下;而鉛及其化合物除利川市區(qū)監(jiān)測點外，均以7月份采集的空氣樣品中含量最高，其次為9月份，而以5月份的最低。

2.1.2 ?采樣地點對環(huán)境空氣的影響 ?以利川市城區(qū)為中心，向主要煙區(qū)輻射的方向設(shè)置監(jiān)測點，其中元堡鄉(xiāng)煙草站監(jiān)測點距利川市區(qū)約5 km，瑞坪村監(jiān)測點距利川市區(qū)約10 km，東槽村監(jiān)測點距利川市區(qū)約10 km，但與瑞坪村監(jiān)測點相距3 km。從表3可知，利川市城區(qū)空氣中總懸浮顆粒物、鉛及其化合物、二氧化硫和氮氧化物的濃度總體上均最高，利川市城區(qū)空氣中的二氧化硫和氮氧化物的濃度值較元堡鄉(xiāng)煙草站監(jiān)測點分別提高了11.1%～87.5%和6.1%～36.4%，較距利川市區(qū)約10 km的監(jiān)測點（瑞坪村和東槽村）分別提高了22.2%～71.8%和14.3%～61.2%。除5月份的空氣中鉛及其化合物和9月份空氣中總懸浮顆粒物外，利川市區(qū)的空氣中總懸浮顆粒物和鉛及其化合物較元堡鄉(xiāng)煙草站監(jiān)測點分別提高了21.1%～27.3%和12.1%～93.7%，較距利川市區(qū)約10 km的監(jiān)測點（瑞坪村和東槽村）分別提高了3.0%～68.7%、11.2%～94.2%。由此可見，環(huán)境空氣的質(zhì)量主要跟人口密集程度以及車輛的多寡有關(guān)。

2.1.3 ?環(huán)境空氣質(zhì)量的綜合評價 ?由表3可知，利川市的空氣質(zhì)量的綜合污染指數(shù)為0.084～0.330，均小于0.6，這表明該地區(qū)的空氣質(zhì)量等級可劃定為Ⅰ級，達到了清潔水平。隨著距利川市城區(qū)距離的縮短，環(huán)境空氣的綜合污染指數(shù)呈逐漸升高的趨勢，其中以利川城區(qū)的空氣綜合污染指數(shù)最高;9月份空氣的綜合污染指數(shù)較5月份和7月份均有不同程度的升高趨勢。

2.2 ?利川市煙區(qū)灌溉水質(zhì)量評價

從利川市煙區(qū)灌溉水監(jiān)測結(jié)果（表4）可知，利川市煙區(qū)灌溉水的綜合污染指數(shù)為0.118～0.230，均小于0.7，這表明該地區(qū)灌溉水質(zhì)量等級可劃定為Ⅰ級，達到了清潔水平。從5月份、7月份和9月份的灌溉水的監(jiān)測結(jié)果可知，環(huán)境水中的各項監(jiān)測指標的濃度均低于GB 5084-2005所規(guī)定相應限值。灌溉水中的鉛、鎘、汞、氰化物和揮發(fā)酚的含量均低于最低檢出限;而砷和總鉻在5月份、7月份和9月份的取樣中均有檢出，利川清江河水中5月份和7月份的總鉻含量分別為8.00 μg/L和10.00 μg/L，而砷的含量僅在7月份的取樣中檢出，為3.74 μg/L;利川元堡鄉(xiāng)河水中總鉻的含量僅5月份有檢出，其含量為11.00 μg/L，而總砷于7月份有檢出，其含量為1.63 μg/L。在瑞坪村和東槽村的池水中僅9月檢出砷的含量，分別為3.74 μg/L和1.66 μg/L。由此可知，在利川市煙區(qū)灌溉水中的重金屬主要為砷和鉻，但其含量總體上低于《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》（GB5084-2005）所規(guī)定限值。利川市煙區(qū)灌溉水的pH均呈弱堿性（>7.5），河流水中的高錳酸鉀指數(shù)和全鹽量在不同取樣時間均大于池水，這可能與河流水受有機物及還原性無機物的污染程度大于池水有關(guān)。

3 ?結(jié)論

1）利川市煙區(qū)空氣的綜合污染指數(shù)為0.084～0.330，空氣質(zhì)量達到了Ⅰ級標準。空氣的綜合污染指數(shù)隨著距利川市城區(qū)距離的縮短呈逐漸升高的趨勢，且9月份的環(huán)境空氣綜合污染指數(shù)較5月份和7月份均有不同程度的升高趨勢，其中主要表現(xiàn)在空氣中總懸浮顆粒物、二氧化硫和氮氧化物的濃度的升高。

2）利川市的煙區(qū)灌溉水的綜合污染指數(shù)為0.118～0.230，灌溉水質(zhì)達到了Ⅰ級標準。灌溉水的pH呈弱堿性，且水質(zhì)中重金屬主要為砷和鉻，但其含量總體上仍在《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》（GB5084-2005）所規(guī)定限值范圍內(nèi);河水中的高錳酸鉀指數(shù)和全鹽量在不同取樣時間均高于池水。

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