高爾夫球場(chǎng)水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)

汪婭茜 沈國(guó)清

（上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院資源與環(huán)境系，上海 200240）

水環(huán)境不僅是高爾夫球場(chǎng)中的重要景觀，也是高爾夫球場(chǎng)設(shè)計(jì)中增加打球難度的障礙之一，更是高爾夫球場(chǎng)灌溉取水的來源。因此，水環(huán)境對(duì)高爾夫球場(chǎng)至關(guān)重要[1]，保護(hù)高爾夫球場(chǎng)的水環(huán)境，不僅能保證水障礙的良好狀態(tài)，而且能提高整個(gè)高爾夫球場(chǎng)的景觀表現(xiàn)，對(duì)高爾夫球場(chǎng)的聲譽(yù)也十分重要[2]。同時(shí)，草坪是高爾夫球場(chǎng)的主要植被，在其種植和養(yǎng)護(hù)過程中，需定期施用不同的農(nóng)藥和化肥，這些農(nóng)藥、化肥除了被土壤吸附和草木吸收外，大部分隨雨水地表徑流遷移，進(jìn)入附近地表水體，或淋溶至地下，進(jìn)而造成地下水污染[3]，因此高爾夫球場(chǎng)施用農(nóng)藥、化肥對(duì)環(huán)境的污染一直是各界爭(zhēng)議的熱點(diǎn)問題[4]。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于高爾夫球場(chǎng)水環(huán)境質(zhì)量的研究大多集中在地表水環(huán)境質(zhì)量，而對(duì)地下水環(huán)境的研究較少，事實(shí)上，地表水和地下水是不可分割的整體，通常情況下二者之間互相轉(zhuǎn)化、互相作用[5]。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)水環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法主要包括指數(shù)評(píng)價(jià)法、灰色關(guān)聯(lián)分析法、模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法、水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法、主成分分析法等。其中，指數(shù)評(píng)價(jià)法應(yīng)用較廣，主要分為單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法[6]。在此背景下，筆者擬通過分別運(yùn)用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3838-2002和GB/T 14848-2017，對(duì)華東地區(qū)某高爾夫球場(chǎng)（以下簡(jiǎn)稱該球場(chǎng)）地表水和地下的水質(zhì)量狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為我國(guó)高爾夫球場(chǎng)的水環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 球場(chǎng)概況

該球場(chǎng)位于安徽省中部、江淮流域之間，占地面積約為80 hm2。該球場(chǎng)建有5個(gè)彼此貫通的人工湖泊、76個(gè)形態(tài)各異的人造沙坑。該球場(chǎng)包括球場(chǎng)區(qū)和附屬設(shè)施區(qū)，球場(chǎng)區(qū)占地面積為77.72 hm2，包括草坪、人工湖水面、球車道、沙坑、景觀帶、高草區(qū)等。其中，草坪面積為50 hm2，草種為“本特草”（喜涼怕熱，除冬季外，其他季節(jié)對(duì)水分補(bǔ)充的要求均較高）和“百慕大419”（對(duì)養(yǎng)護(hù)和灌溉用水的需求都較低）；景觀帶位于球場(chǎng)球車道外側(cè)或山丘處，占地面積約為球場(chǎng)區(qū)的5%，樹木種類有香樟、桂花樹、合歡樹、雪松、棕樹等；人工湖依地形變化而建設(shè)，5個(gè)小型人工湖的面積合計(jì)約為8 hm2；按照排水標(biāo)準(zhǔn)，在球場(chǎng)草坪下從上到下鋪有細(xì)砂、粗砂、碎石、盲排、防護(hù)網(wǎng)，下滲水先流入球場(chǎng)內(nèi)設(shè)置的承水井，再由承水井流入人工湖[7]。附屬設(shè)施區(qū)占地面積為2.29 hm2，包括會(huì)所、停車場(chǎng)、休息廳和泵房等。

1.2 樣品采集與分析

1.2.1 地表水樣品采集

根據(jù)該球場(chǎng)水域功能區(qū)的不同，選取5個(gè)有代表性的地表水采樣點(diǎn)（1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于球場(chǎng)區(qū)與附屬設(shè)施區(qū)之間水域的退水口，2#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于球場(chǎng)區(qū)前九洞的第二退水口，3#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于球場(chǎng)區(qū)外圍的退水口，4#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于水庫東灣上，5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于水庫壩上）進(jìn)行取樣，連續(xù)2 d監(jiān)測(cè)研究區(qū)地表水環(huán)境現(xiàn)狀，每天采樣1次，在水下0.5 m水深處與距庫底0.5 m處，各取1個(gè)水樣，然后將2個(gè)水樣混合為1個(gè)水樣。

1.2.2 地下水樣品采集

考慮到該球場(chǎng)草坪施用的部分化肥、農(nóng)藥可能會(huì)受淋溶而進(jìn)入地下水系統(tǒng)，從而對(duì)地下水造成影響，故在該球場(chǎng)所在區(qū)域布置1個(gè)地下水采樣點(diǎn)，連續(xù)監(jiān)測(cè)2 d，每天采樣1次。

1.2.3 水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

地表水監(jiān)測(cè)pH、CODcr、五日生化需氧量（BOD5）、總磷、氨氮、總氮、石油類、硫化物、LAS、Cu、Pb、Zn、Cd、As、Cr6+、揮發(fā)酚、百菌清含量。地下水監(jiān)測(cè)pH、濁度、色度、總大腸菌群、總硬度、溶解性總固體、氨氮、硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯化物、揮發(fā)性酚類、百菌清含量。

1.2.4 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和分析方法

水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：地表水執(zhí)行GB 3838-2002，地下水執(zhí)行GB/T 14848-2017。

水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的分析方法為：BOD5采用稀釋和接種法（HJ 505-2009），CODcr采用重鉻酸鹽法（GB/T 11914-1989），氨氮采用納氏試劑分光光度法（HJ 535-2009），總氮采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ 636-2012），總磷采用鉬酸銨分光光度法（GB/T 1893-1989），LAS采用亞甲藍(lán)分光光度法（GB/T 7494-1987），石油類采用紅外分光光度法（HJ 637-2012），其他項(xiàng)目的分析方法均參照地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（HJ/T 91-2002）。樣品在分析時(shí)均按照10%范圍進(jìn)行平行樣分析，并采用質(zhì)控樣作為質(zhì)量控制手段[6]。

1.3 評(píng)價(jià)方法

1.3.1 單因子指數(shù)法

單因子指數(shù)法是污染指數(shù)法的基礎(chǔ)，用來表示某單項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)是否達(dá)到規(guī)定的水體功能類別以及相對(duì)于水體功能類別的達(dá)標(biāo)或超標(biāo)程度，單因子污染指數(shù)為監(jiān)測(cè)項(xiàng)目實(shí)測(cè)值與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值之比[8]，計(jì)算公式為Pi=Ci/Cs，其中，Pi為單因子污染指數(shù)，Ci為第i項(xiàng)因子的實(shí)測(cè)值，CS為第i項(xiàng)因子的標(biāo)準(zhǔn)值。

1.3.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

2 結(jié)果與分析

2.1 地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.1.1 單因子指數(shù)法

由表1可知，研究區(qū)內(nèi)pH為7.22～7.47，符合地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值，CODcr、BOD5、總磷、氨氮、總氮、石油類、As均有檢出，濃度分別為11.50～17.05 mg/L、2.80～5.00 mg/L、0.04～0.16 mg/L、0.14～0.44 mg/L、0.42～0.97 mg/L、0.04 mg/L、0.35～0.85 μg/L，其他因子均為未檢出。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，研究區(qū)主要超標(biāo)因子為總磷和BOD5，其中，1#、2#、3#、5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總磷單因子污染指數(shù)分別為3.2、2.0、1.6、1.2，1#、2#、4#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的BOD5單因子污染指數(shù)分別為1.05、1.07、1.26。

表1 地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)與單因子評(píng)價(jià)

有研究報(bào)道，總氮濃度為0.2 mg/L、總磷濃度為0.02 mg/L是湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生的初始濃度。依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，該球場(chǎng)人工湖水體的總氮濃度和總磷濃度均比湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的初始濃度高，表明該球場(chǎng)人工湖水體均已處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。同時(shí)，根據(jù)氮磷比與浮游植物生長(zhǎng)關(guān)系的解釋，藻類細(xì)胞組成的原子比率C∶N∶P=106∶16∶1（由Redfield定律得出）。當(dāng)?shù)妆瘸^16時(shí)，磷被認(rèn)為是限制性因子；反之，當(dāng)?shù)妆刃∮?0時(shí)，氮?jiǎng)t被認(rèn)為是限制性因素；而當(dāng)?shù)妆葹?0～20時(shí)，限制因素則變得不確定[1，11-12]。該球場(chǎng) 1#、2#、3#、4#、5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的N∶P分別為6.06、4.20、8.50、14.75、9.33，可見，除4#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的浮游植物生長(zhǎng)限制因素不確定外，其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)的浮游植物生長(zhǎng)限制因素均是氮。

此外，對(duì)農(nóng)藥百菌清的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在該球場(chǎng)日常草坪管理中施用的百菌清未對(duì)水環(huán)境造成影響。

2.1.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)＜1時(shí)，水質(zhì)等級(jí)為清潔；內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為l～2時(shí)，水質(zhì)等級(jí)為輕污染；內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為2～3時(shí)，水質(zhì)等級(jí)為污染；內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為3～5時(shí)，水質(zhì)等級(jí)為重污染；內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)≥5時(shí)，水質(zhì)等級(jí)為嚴(yán)重污染。由圖1可知，1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為2.35，水質(zhì)等級(jí)為污染；2#、3#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分別為1.50、1.21，水質(zhì)等級(jí)為輕污染；4#、5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分別為0.99、0.94，水質(zhì)等級(jí)為清潔；5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平均內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為1.40，水質(zhì)等級(jí)為輕污染。分析原因，1#、2#、3#監(jiān)測(cè)點(diǎn)處于退水口附近，水域易受域外水質(zhì)的影響，而處于湖內(nèi)的4#、5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)離域外水源較遠(yuǎn)，受域外水質(zhì)的影響較小，故呈清潔狀態(tài)。

圖1 地表水水質(zhì)內(nèi)梅羅指數(shù)

2.2 地下水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.2.1 單因子指數(shù)法

由表2可知，第1天、第2天監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)之間無顯著差異。與地下水水質(zhì)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)相比，除濁度和總大腸菌群兩個(gè)指標(biāo)超標(biāo)外，其他指標(biāo)均未超標(biāo)，濁度和總大腸菌群的檢出值分別為10 NTU和20 CFU/100 mL，單因子污染指數(shù)分別為3.33和6.67，按照單因子指數(shù)法，該球場(chǎng)地下水屬Ⅳ類水。

表2 該球場(chǎng)地下水環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)與單因子評(píng)價(jià)

2.2.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

結(jié)果表明，該球場(chǎng)地下水水質(zhì)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為1.15，按照地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)<0.8，地下水水質(zhì)等級(jí)為優(yōu)良；內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為0.8～2.5，地下水水質(zhì)等級(jí)為良好；內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為2.5～4.25，地下水水質(zhì)等級(jí)為較好；內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為4.25～7.2，地下水水質(zhì)等級(jí)為較差；內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)>7.2，地下水水質(zhì)等級(jí)為極差），該球場(chǎng)地下水水質(zhì)等級(jí)為良好。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié) 論

監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)結(jié)果表明，該球場(chǎng)地表水總磷和BOD5均超過GB 3838-2002中Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值，且人工湖水體中總氮和總磷濃度均比湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的初始濃度高，這可能與該球場(chǎng)草坪施肥量較多有關(guān)；同時(shí)，對(duì)農(nóng)藥百菌清的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，該球場(chǎng)日常草坪管理中施用的百菌清未對(duì)水環(huán)境造成影響；此外，地表水5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平均內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為1.40，水質(zhì)等級(jí)為輕污染，其中，退水口附近水域因易受域外水質(zhì)的影響而呈污染狀態(tài)，人工湖內(nèi)水質(zhì)則呈清潔狀態(tài)。該球場(chǎng)地下水濁度和總大腸菌群檢出值分別為10 NTU和20 CFU/100 mL，均超過地下水質(zhì)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值，其他指標(biāo)均未超標(biāo)。經(jīng)評(píng)價(jià)，該球場(chǎng)地下水屬Ⅳ類水，地下水的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為1.15，水質(zhì)等級(jí)為良好。

3.2 討 論

國(guó)內(nèi)外已有研究認(rèn)為，高爾夫球場(chǎng)草坪施用農(nóng)藥、化肥對(duì)環(huán)境的潛在影響與氣候條件、草坪管理水平以及草坪管理者的環(huán)保意識(shí)等密切相關(guān)[13]。筆者采用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對(duì)該球場(chǎng)地表水和地下水的水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，在該球場(chǎng)的草坪管理中，施肥對(duì)球場(chǎng)水環(huán)境的各指標(biāo)具有一定影響或存在潛在的負(fù)面效應(yīng)。其中，地表水中BOD5和總磷兩個(gè)指標(biāo)受影響較為明顯，地下水中濁度和總大腸菌群的檢出值也超過GB/T 14848-2017中Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，該球場(chǎng)地表水和地下水水質(zhì)分別處于輕污染和良好等級(jí)。此外，對(duì)農(nóng)藥百菌清的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，該球場(chǎng)日常草坪管理中施用的百菌清未對(duì)水環(huán)境造成影響。

經(jīng)實(shí)地調(diào)查研究該球場(chǎng)地表水環(huán)境，該球場(chǎng)排放的廢水主要為會(huì)所的生活污水，排水實(shí)行雨污分流制，廢水經(jīng)化糞池、隔油池等預(yù)處理，再由附近的污水處理廠處理達(dá)標(biāo)后排入河流中。同時(shí)，該球場(chǎng)在草坪和綠化植物養(yǎng)護(hù)中施用的化肥、農(nóng)藥，也會(huì)隨地表徑流進(jìn)入附近水體。為此，該球場(chǎng)通過專設(shè)管網(wǎng)引導(dǎo)污染雨水進(jìn)入專門的水塘，經(jīng)生物凈化后全部回用于該球場(chǎng)的草坪和植被，非暴雨期不會(huì)對(duì)外排水，只有在暴雨期才可能流入該球場(chǎng)的水庫中。對(duì)照GB 3838-2002，該球場(chǎng)地表水中總磷達(dá)到V類標(biāo)準(zhǔn)，BOD5達(dá)到IV類標(biāo)準(zhǔn)，其他指標(biāo)都達(dá)到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

該球場(chǎng)地下水的各指標(biāo)均達(dá)到GB/T 14848-2017中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，說明該球場(chǎng)地下水質(zhì)量較好，并沒有因?yàn)樵撉驁?chǎng)的存在和運(yùn)營(yíng)而造成地下水污染。同時(shí)，經(jīng)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該球場(chǎng)所在區(qū)域的地下水資源豐富，生活區(qū)的水源來自市政自來水，而該球場(chǎng)的草坪和植被區(qū)供水來自水塘的回用和自凈循環(huán)，對(duì)地下水的影響不大，再加上該球場(chǎng)裝有管道、連接管、化糞池和油水分離器等，并采用了分區(qū)防治等治理方法，從最大程度上防止和減少了地下水污染。

要提高該球場(chǎng)水環(huán)境質(zhì)量，則要在加強(qiáng)對(duì)該球場(chǎng)水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，提高該球場(chǎng)草坪的化肥施用技術(shù)水平。具體為：（1）提高草坪管理人員的環(huán)保意識(shí)和技術(shù)水平，在草坪養(yǎng)護(hù)中運(yùn)用科學(xué)施肥技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)最少的施肥量，避免過量施肥。（2）選用相對(duì)環(huán)保的肥料種類，比如緩釋肥、有機(jī)肥、生物菌肥等。（3）盡量選用低磷或無磷的肥料，避免水環(huán)境中總磷量過高。（4）積極運(yùn)用BMP（Best Management Practice）策略去管理水環(huán)境[1，14]。