喀什農(nóng)田灌溉水重金屬污染特征分析

喀什農(nóng)田灌溉水重金屬污染特征分析

張勝楠,王晶

(喀什師范學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系，新疆 喀什 844006)

摘要：為了解喀什農(nóng)田灌溉水重金屬的的污染特征，通過(guò)單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)喀什農(nóng)田灌溉水重金屬污染水平，為喀什農(nóng)田土壤的安全利用及污染防治提供科學(xué)依據(jù).結(jié)果表明：喀什農(nóng)田灌溉水Pb、Cr、Zn、Cu的平均含量分別為0.120 5 mg/L、0.096 0 mg/L、0.153 2 mg/L和0.071 7 mg/L，其中鉛含量超過(guò)農(nóng)田灌溉水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，鉻、鋅、銅含量均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).喀什農(nóng)田灌溉水鉛的單因子污染評(píng)價(jià)指數(shù)較高，為污染等級(jí)，鉻、鋅、銅的污染等級(jí)分別為尚清潔、清潔、清潔.喀什農(nóng)田灌溉水七里橋、八里橋、流向肖爾巴格村的克孜勒蘇河等為污染等級(jí)，疏勒縣的融雪性徑流的污染水平為清潔，多米特巴格鄉(xiāng)科史布拉克村的的污染水平為尚清潔，整體狀況良好.

關(guān)鍵詞：喀什地區(qū)；農(nóng)田灌溉水；重金屬污染；單因子污染指數(shù)法；內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法

中圖分類(lèi)號(hào)：X53文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1008-5564(2015)03-0094-05

收稿日期：2015-01-10

基金項(xiàng)目：陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)課題資助項(xiàng)目(YJ12004)；陜西省高等職業(yè)教育和繼續(xù)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(13J27)

作者簡(jiǎn)介：崔杰(1980—)，女，陜西西安人，陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院基礎(chǔ)部講師，碩士，主要從事旅游資源評(píng)價(jià)及旅游產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的教學(xué)與研究.

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世紀(jì)末以來(lái)，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由數(shù)量型向質(zhì)量型、效益型的轉(zhuǎn)變以及人民生活水平的逐步提高，發(fā)展無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品和全面提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，己成為新時(shí)期農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然選擇[1].近年來(lái)我國(guó)學(xué)者對(duì)許多城市的灌溉水中重金屬分布的特征研究取得了一定的成果，表明農(nóng)田土壤及農(nóng)作物中重金屬含量與污水灌溉有一定的相關(guān)性[2-4].近年來(lái)喀什經(jīng)濟(jì)特區(qū)快速發(fā)展，城市人口和工業(yè)高度集中，給水環(huán)境帶來(lái)了巨大的危害，大量污染物包括重金屬進(jìn)入水體，使水質(zhì)惡化，進(jìn)而危害人類(lèi)健康[5].本文對(duì)喀什農(nóng)田灌溉水中幾種主要重金屬的含量進(jìn)行對(duì)比分析，并分別采用單項(xiàng)指數(shù)法和綜合指數(shù)法及灌溉水質(zhì)分級(jí)對(duì)水質(zhì)樣品進(jìn)行灌溉水質(zhì)量的分析和評(píng)價(jià)，分析其重金屬的含量特征，從而進(jìn)行有效的控制.

1材料與方法

1.1采樣點(diǎn)的布設(shè)

喀什地區(qū)灌溉水主要來(lái)自于喀什市的周邊水渠和灌溉水河流.選取喀什地區(qū)具有代表性的七里橋、八里橋、流向肖爾巴格村的克孜勒蘇河、疏勒縣的融雪性徑流、流向多米特巴格鄉(xiāng)科瑞克貝希村的蓋孜河、多米特巴格鄉(xiāng)科史布拉克村的井水還有喀什市的吐曼河等水體，對(duì)以上水體中Pb、Cr、Cu、Zn重金屬的含量進(jìn)行測(cè)定，對(duì)水質(zhì)樣品進(jìn)行灌溉水質(zhì)量的分析和評(píng)價(jià).

用采水器分別在七里橋、疏勒縣、肖爾巴格村、八里橋、多米特巴格鄉(xiāng)科瑞克貝希村、多米特巴格鄉(xiāng)科史布拉克村、吐曼河等農(nóng)田灌溉水體各布設(shè)3個(gè)樣點(diǎn)，均取3個(gè)水樣，共計(jì)21個(gè)樣品.樣品的采集及保存按照環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量保證體系進(jìn)行[6].

1.2測(cè)定分析方法

采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的平均值作為本次采樣的結(jié)果.采樣點(diǎn)測(cè)定項(xiàng)目為：Pb、Cr、Cu、Zn.各項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)分析方法均采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定.

1.3數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)方法

灌溉水質(zhì)量評(píng)價(jià)依據(jù)農(nóng)田灌溉水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB5084-92)，其中Pb、Cr、Cu、Zn4種元素的標(biāo)準(zhǔn)限值[7]為：Pb—0.1mg/L，六價(jià)Cr—0.1mg/L，Cu—1mg/L，Zn—2mg/L.

采用單因子污染評(píng)價(jià)指數(shù)計(jì)算灌溉水各單項(xiàng)質(zhì)量指數(shù)(如表1)和尼梅羅綜合評(píng)價(jià)指數(shù)計(jì)算綜合污染指數(shù)(如表2)進(jìn)行評(píng)價(jià).數(shù)據(jù)整理用Excel軟件進(jìn)行分析.

(1)單項(xiàng)污染指數(shù)法計(jì)算公式[8]:

Pi=Ci/Si

式中：Pi為灌溉水水質(zhì)環(huán)境中污染物i 項(xiàng)的污染指數(shù)；Ci為灌溉水水質(zhì)環(huán)境中污染物i項(xiàng)的實(shí)測(cè)值；Si為灌溉水水質(zhì)污染物i項(xiàng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn).

當(dāng)Pi≤1時(shí)，即未超標(biāo)；當(dāng)Pi>1時(shí),表示水體受到污染.Pi越大,受污染程度越嚴(yán)重.

(2)綜合污染指數(shù)計(jì)算公式[9]：

式中：P綜為綜合污染指數(shù)；Pmax為單項(xiàng)污染指數(shù)中的最大值；Pave為單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值.

表1　灌溉水環(huán)境質(zhì)量等級(jí)劃定 [10]

表2　灌溉水質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) [11]

2結(jié)果與分析

2.1喀什農(nóng)田灌溉水重金屬含量分析

喀什農(nóng)田灌溉水重金屬含量檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3.結(jié)果表明，喀什農(nóng)田灌溉水中Pb、Cr、Zn、Cu的含量范圍分別為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，平均值分別為0.120 5、0.096 0、0.153 2、0.071 7mg/L.將喀什市不同采樣點(diǎn)之間灌溉水中重金屬含量與農(nóng)田灌溉水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，得出采樣點(diǎn)中Cu、Zn的平均含量和最大含量均低于國(guó)家農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而Cr的平均含量雖低于國(guó)家農(nóng)田灌溉水標(biāo)準(zhǔn)，但最大值卻超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，Pb的平均含量都已超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但最小值仍是低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，表明在喀什市部分水樣中重金屬含量是達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的，但在局部地區(qū)仍存在Pb和Cr的污染.

喀什農(nóng)田灌溉水重金屬不同采樣點(diǎn)差異較大.這是由于七里橋、八里橋處近年來(lái)廣州新城的建設(shè)，一些建筑物的施工和車(chē)流量的增加導(dǎo)致Pb含量的數(shù)據(jù)較高；采樣時(shí)正值初春，農(nóng)戶(hù)取暖的煤的燃燒導(dǎo)致了七里橋、八里橋、科瑞克貝希村等采樣點(diǎn)的污染指數(shù)偏高，還有喀什的一些小手工作坊的皮革鞣制的污水排放也導(dǎo)致了Cr的污染指數(shù)的偏高；喀什農(nóng)田灌溉中Cu含量均低于限值1.0mg/L，喀什農(nóng)田灌溉水中Zn含量均低于限值2.0mg/L，符合農(nóng)田灌溉水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).

表3　喀什農(nóng)田灌溉水重金屬含量統(tǒng)計(jì)　單位： mg/ L

表4　喀什農(nóng)田灌溉水不同采樣點(diǎn)重金屬污染等級(jí)

2.2喀什農(nóng)田灌溉水重金屬含量分析評(píng)價(jià)

2.2.1重金屬單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)

圖1　喀什農(nóng)田灌溉水重金屬單因子污染指數(shù)

采用單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)喀什農(nóng)田灌溉水重金屬污染水平，評(píng)價(jià)指數(shù)Pi越大說(shuō)明污染越嚴(yán)重.結(jié)果表明,喀什農(nóng)田灌溉水鉛、鉻、鋅、銅的單因子污染評(píng)價(jià)指數(shù)分別為1.205、0.959、0.076、0.071，其中Pb的單因子污染評(píng)價(jià)指數(shù)大于1，說(shuō)明灌溉水中Pb超標(biāo)，水體受到污染，為污染等級(jí)；Cr的污染指數(shù)小于1，屬于尚清潔等級(jí)，但與各采樣點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果存在矛盾，其中有些采樣點(diǎn)的Cr含量是超過(guò)農(nóng)田灌溉水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，屬于污染水體，說(shuō)明Cr總體上屬于尚清潔等級(jí)，但局部存在污染；Cu、Zn的污染評(píng)價(jià)指數(shù)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，說(shuō)明水體中這兩種重金屬未超標(biāo)，等級(jí)均為清潔.農(nóng)田灌溉水中Cr的污染程度比其余3種金屬污染嚴(yán)重.

不同采樣點(diǎn)農(nóng)田灌溉水中4種重金屬的單因子污染指數(shù)如圖1所示.當(dāng)Pi≤1時(shí)，即未超標(biāo)；當(dāng)Pi>1時(shí),表示水體受到污染.可以看出，各采樣點(diǎn)的Cu和Zn的單因子污染指數(shù)均小于0.5，對(duì)比表1說(shuō)明各采樣點(diǎn)的Cu和Zn的污染等級(jí)均為清潔.Cr的單因子污染指數(shù)小于1，但表3中存在個(gè)別采樣點(diǎn)的Cr含量超標(biāo)，在計(jì)算各采樣點(diǎn)的單因子污染指數(shù)時(shí)，由于采用各采樣點(diǎn)的平均值，因此在計(jì)算平均Cr的單因子污染指數(shù)時(shí)結(jié)果為尚清潔，灌溉水并未受到污染.這說(shuō)明喀什地區(qū)灌溉水中Cr含量整體較低，僅在個(gè)別地區(qū)由于隨機(jī)因素影響而產(chǎn)生污染的情況.

2.2.2重金屬綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)

圖2　喀什農(nóng)田灌溉水重金屬綜合污染指數(shù)

不同采樣點(diǎn)農(nóng)田灌溉水中重金屬的綜合污染指數(shù)如圖2所示.當(dāng)P綜<1時(shí)，即未超標(biāo)；當(dāng)P綜>1時(shí),表示水體受到污染，且P綜越大，說(shuō)明污染越嚴(yán)重.采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)喀什農(nóng)田灌溉水重金屬污染水平，結(jié)果表明，喀什農(nóng)田灌溉水采樣點(diǎn)中肖爾巴格村、八里橋、七里橋、科瑞克貝希村P綜>1，為污染等級(jí)且超出警戒線(xiàn)水平；疏勒縣的融雪性徑流P綜<0.5，污染等級(jí)為清潔；吐曼河以及多米特巴格鄉(xiāng)科史布拉克村0.5

3結(jié)語(yǔ)

喀什農(nóng)田灌溉水重金屬含量檢測(cè)結(jié)果平均值表明，在喀什市部分水樣中重金屬含量是達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的，但在局部地區(qū)仍存在Pb和Cr的污染，并且不同采樣點(diǎn)重金屬含量差異較大.

采用單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)喀什農(nóng)田灌溉水重金屬污染水平，結(jié)果表明，Pb的單因子污染評(píng)價(jià)指數(shù)較高，水體受到污染，為污染等級(jí)，鉻、鋅、銅的污染等級(jí)分別為尚清潔、清潔、清潔；采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)喀什農(nóng)田灌溉水重金屬污染水平，結(jié)果表明，肖爾巴格村、八里橋、七里橋、科瑞克貝希村為污染等級(jí)，疏勒縣的融雪性徑流的污染水平為清潔，多米特巴格鄉(xiāng)科史布拉克村的的污染水平為尚清潔.

因此，整治和控制污染源，減少污水排放量；加強(qiáng)灌溉監(jiān)測(cè)管理，嚴(yán)格執(zhí)行灌溉水標(biāo)準(zhǔn)；切實(shí)做好污水灌區(qū)的組織管理和水質(zhì)監(jiān)測(cè)等措施，有利于保持灌溉水的良好質(zhì)量，可防止蔬菜的重金屬污染，保障人類(lèi)身體健康.

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[責(zé)任編輯馬云彤]

Vol.18No.3Jul.2015