海南省农产品产地灌溉水环境质量评价

海南省农产品产地灌溉水环境质量评价
张永发;邝继云;谢茵;王文斌;王大鹏;罗雪华;吴小平
【摘要】采用单项质量指数与综合质量指数相结合的方法,对海南省农产品产地灌溉水进行了重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni含量的抽样调查分析与评价.结果表明,海南省农产品产地灌溉水重金属的平均含量均低于《HJ 332-2006食用农产品产地环境质量评价标准》规定的限值,灌溉水重金属的单项质量指数均≤0.5,综合质量指数为0.17,灌溉水环境质量均为1级,属于清洁水平,适宜发展无公害农产品.同时发现,部分产地的灌溉水中重金属含量有超标现象,三亚、琼海个别样品Hg超标,东方个别样品Ni超标.重金属含量之间多呈正相关关系,其中Cd与Pb 之间的相关性达到了极显著水平,As与Ni之间的相关性达到了显著水平.
【期刊名称】《广东农业科学》
【年(卷),期】2015(042)014
【总页数】6页(P149-154)
【关键词】灌溉水;重金属;环境质量;评价
【作者】张永发;邝继云;谢茵;王文斌;王大鹏;罗雪华;吴小平
【作者单位】中国热带农业科学院橡胶研究所,海南儋州571737;海南省农村环保能源站,海南海口571100;海南省农村环保能源站,海南海口571100;中国热带农业科学院橡胶研究所,海南儋州571737;中国热带农业科学院橡胶研究所,海南儋州571737;中国热带农业科学院橡胶研究所,海南儋州571737;中国热带农业科学院橡胶研究所,海南儋州571737
【正文语种】中文
【中图分类】X825
农产品产地灌溉水环境质量主要包括用于农产品灌溉的地表水质量（含灌溉用的生活、工业污水）和地下水质量，其质量优劣直接影响农产品的质量安全水平［1-2］。

近年来，由于工业、生活废水的不达标排放和农药、化肥的大量使用，农产品产地灌溉水环境质量恶化严重［3-5］。

农产品产地灌溉水环境的严重污染，不仅制约农业的可持续发展，影响我国农产品的国际竞争力，还危害人体健康和生命安全。

开展农产品产地灌溉水环境质量调查，防止农产品产地灌溉水环境污染已成为当前一项重要而紧迫的工作。

海南是我国重要的无公害瓜果菜生产基地，土地面积约占全国热带土地面积的42.5%，非常适宜发展热带优质高效农业。

本研究通
过对海南省农产品产地灌溉水进行抽样调查分析，得出重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr（Cr6+）、Cu、Zn和Ni的含量情况，计算各质量指数，并分析灌溉水重金属的相关性，从而客观、科学、系统地分析和评价全省农产品产地灌溉水环境质量现状，为海南省无公害农产品的生产及生产基地建设提供理论参考。

1.1 研究区概况
海南省位于我国最南端，地理坐标108°37′～111°05′E、3°30′～20°18′N，陆地
总面积3.54万km2（其中海南岛陆地面积3.39万km2），海域面积约200万km2。

海南岛地处热带北缘，属热带季风气候，素有“天然大温室”的美称。

全
岛年均气温23.8℃，最冷月（1月）平均气温17.2℃，最热月（7月）平均气温28.4℃。

年均日照1 750～2 700 h，年均降雨量1 500～2 000 mm，干湿季分明，光、热、雨资源充足。

全岛独流入海的河流共154条，其中水面超过100
km2的有38条。

南渡江、昌化江、万泉河为海南岛三大河流，其流域面积占全岛面积的47%。

全岛湖泊很少，人工水库居多，著名的有松涛水库、牛路岭水库、
大广坝水库和南丽湖等。

海南省农产品产地主要分布在海口、三亚、儋州、琼海、文昌、东方、澄迈、定安、屯昌等市县，以种植水稻、豇豆、辣椒、茄子、冬瓜、黄瓜、白菜、甘薯等农作物为主，作物种类以水作和蔬菜为主，旱作次之。

1.2 样品采集与分析
1.2.1 样品采集2009—2011年，对海南省农产品主要产地海口、三亚、儋州、
琼海、澄迈5个市县的灌溉水进行了集中取样，对文昌、东方、定安、屯昌4个
市县的农产品产地灌溉水进行了随机取样。

海口市灌溉水样品采集于长流、西秀、海秀、灵山、龙泉、新坡、东山、云龙、红旗、三门坡10个乡镇和红明农场，三亚市灌溉水样品采集于凤凰、崖城、田独、海棠湾、天涯、育才6个乡镇，儋州
市灌溉水样品采集于那大、南丰、东城、光村、新州、中和、白马井、海头8个
乡镇，琼海市灌溉水样品采集于博鳌、中原、嘉积、万泉、大路、塔洋6个乡镇，文昌市灌溉水样品采集于铺前、锦山2个镇，东方市灌溉水样品采集于三家镇，
澄迈县灌溉水样品采集于金江、老城、桥头、瑞溪、永发5个乡镇，定安县灌溉
水样品采集于定城镇，屯昌县灌溉水样品采集于枫木镇和中建农场。

根据各产地面积及农产品种植规模来确定采集灌溉水样品的数量。

灌溉水体按灌溉渠道分布和走向，在干渠、支渠和斗渠部分布点，重点放在支渠。

一般每333 hm2左右布设1个采样点，采样量为500 mL左右，于农灌期间进行。

共采集灌溉水样品128个，详见表1。

1.2.2 样品分析pH测定采用玻璃电极法（GB/T6920—1986），Hg含量测定采用冷原子吸收分光光度法（GB/T7468—1987），As含量测定采用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法（GB/ T7485—1987），Cr含量测定采用二苯碳酰二肼分光光度法（GB/T7467—1987），Cd、Pb、Cu、Zn含量测定采用原子吸收分光
光度法（GB/T7475—1987），Ni含量测定采用火焰原子吸收分光光度法（GB/T 11912）。

用软件SPSS 12.0进行数据统计分析。

1.3 重金属环境质量的评价标准与方法
采用国家环境保护局颁布的《HJ 332—2006食用农产品产地环境质量评价标准》进行评价［6］，评价指标分为严格控制指标（pH、Cd、Hg、As、Pb和Cr）和一般控制指标（Cu、Zn和Ni）两类，镍参照《GB/T 19772-2005城市污水再生利用地下水回灌水质》［7］。

严格控制指标依据各单项质量指数进行评价，一般控制指标参与环境要素综合质量指数评定。

农产品产地灌溉水质量评价指标限值和环境质量分级划定见表2、表3。

单项质量指数=单项实测值/单项标准值
2.1 海南省农产品产地灌溉水重金属含量统计
由表1、表4可知，海南省农产品各产地灌溉水pH值均在5.5～8.5之间，符合《HJ 332—2006食用农产品产地环境质量评价标准》。

海口、三亚、儋州、琼海、文昌、东方、澄迈、定安、屯昌9个市县农产品产地灌溉水中重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni的平均含量均低于《HJ 332—2006食用农产品产地环境质量评价标准》规定的限值，海口、儋州、澄迈、文昌、定安、屯昌5个市
县均未发现重金属含量超标现象；三亚市和琼海市的个别取样点出现了Hg含量超标现象，超标率依次为6.25%和4.35%，分别超过限值的10%和20%；东方市个别取样点出现了Ni含量超标现象，超标率为50%，超过限值的28%。

全省农产
品产地灌溉水重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni平均含量依次为0.65、0.04、0.66、5.25、3.31、5.36、7.87、11.70 μg/L，均值由高到低排列顺序为：Ni＞Zn＞Cu＞Pb＞Cr＞As＞Cd＞Hg。

各农产品产地灌溉水重金属含量差异较大，5个集中采样的市县中，海口、三亚产地分别以Zn、Cr的平均含量最大，依次为14.12、7.13 μg/L；儋州、琼海和澄
迈产地均以Cu的平均含量最大，分别为12.80、11.16、12.17 μg/L；海口、琼
海和澄迈产地均以Hg的平均含量最小；儋州产地以Hg和Cr的平均含量最小；
三亚产地以Cd、Pb和Zn的平均含量最小。

海口、三亚、儋州、琼海和澄迈各产地灌溉水重金属的变异系数分别介于83.72%～320.76%、0～164.96%、0～240.96%、27.84%～303.20%、0～148.93%之间，各产地重金属均值由高到低依次为：Zn＞Cr＞Pb＞Ni＞Cu＞As＞Cd＞Hg、Cr＞Ni＞Cu＞Hg＞As＞
Cd=Pb= Zn、Cu＞Zn＞Ni＞Pb＞Cd＞As＞Hg=Cr、Cu＞Pb＞Zn＞Ni＞Cr＞Cd＞As＞Hg、Cu＞Zn＞Pb＞Cr＞Ni＞As＞Cd＞Hg。

4个随机采样的市县中，文昌、东方、定安和屯昌产地灌溉水均以Ni的平均含量最大，分别为16.00、13.00、35.00、21.50 μg/L；重金属平均含量排在前三位均为Ni、Pb和Zn；东方、定安和屯昌产地均以Hg的平均含量（0）最小，文昌产地以Hg和As的平均含量（0）最小。

文昌、屯昌、东方和定安各产地灌溉水重金属的变异系数分别介于0～111.50%、0～117.18%、0～101.95%、0～173.21%之间，各产地重金属均值由高到低依次为：Ni＞Zn＞Pb＞Cr＞Cd＞Cu＞Hg= As、Ni＞Zn＞Pb＞As=Cr＞Cu＞Cd＞Hg、Ni＞Pb＞Zn＞Cr＞Cu＞As＞Cd＞Hg、Ni＞Pb＞Zn＞Cu＞Cr＞Cd＞As＞Hg。

2.2 灌溉水重金属的环境质量评价
由表5可知，以《HJ 332—2006食用农产品产地环境质量评价标准》规定的限值作为评价标准，海南省农产品产地灌溉水重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn 和Ni的单项质量指数均小于0.5，其中Ni的质量指数（0.2339）最高，Zn的质量指数（0.0039）最低，各重金属的质量指数由高到低排列顺序为：Ni＞Cd＞Pb ＞Hg＞Cr＞As＞Cu＞Zn。

结合各重金属的单项与综合质量指数，对海南省农产品产地灌溉水环境质量进行综合评价，定为1级，灌溉水环境质量为清洁。

就各产地而言，东方市产地灌溉水重金属的综合质量指数（0.50）最高，其次是定安县产地（0.46），海口市产地（0.06）最低。

各产地灌溉水重金属的单项质量指数均≤0.5，海口在0.0031～0.0738之间，三亚在0～0.1881之间，儋州在0～
0.1333之间，琼海在0.0034～0.1583之间，澄迈在0～0.0882之间，文昌在
0～0.3667之间，屯昌在0～0.2600之间，东方在0～0.7000之间，定安县在
0～0.4300之间。

海口、三亚均以Hg的单项质量指数最高，儋州、琼海、澄迈和文昌均以Cd最高，屯昌、东方和定安均以Ni最高；海口以Cu的单项质量指数
最低，三亚以Cd、Pb和Zn最低，琼海以Zn最低，儋州以Hg、Cr最低，澄迈、屯昌、东方和定安均以Hg最低，文昌以Hg、As最低。

各产地灌溉水重金属单项质量指数由高到低分别为：海口Hg＞Cr＞Cd＞Ni＞Pb＞As＞Zn＞Cu，三亚Hg ＞Ni＞Cr＞Cu＞As＞Zn=Pb=Cd，儋州Cd＞Ni＞Pb＞Cu＞As＞Zn＞Hg=Cr，琼海Cd＞Ni＞Hg＞Pb＞Cu＞Cr＞As＞Zn，澄迈Cd＞Pb＞Ni＞Cu＞Cr＞As＞Zn＞Hg，文昌Cd＞Ni＞Pb＞Cr＞Zn＞Cu＞Hg=As，屯昌Ni＞Cd＞Pb＞Cr＞As＞Cu＞Zn＞Hg，东方Ni＞Cd＞As＞Pb＞Cr＞Zn＞Cu＞Hg，定安Ni＞Cd＞Pb＞As＞Cr＞Cu＞Zn＞Hg。

海口、三亚、儋州、琼海、澄迈、文昌、屯昌、东方、定安农产品产地灌溉水环境质量均为1级，灌溉水环境质量均为清洁。

2.3 灌溉水重金属含量的相关分析
为探讨海南省农产品产地灌溉水重金属之间的相互关系，对各重金属平均含量进行相关分析（表6）。

分析发现，各重金属之间多呈正相关关系，其中Cd与Pb之
间的相关性达到极显著水平，As与Ni之间的相关性达到显著水平，其余各重金属之间的相关性不显著。

本研究结果表明，海南省农产品产地海口、三亚、儋州、琼海、文昌、东方、澄迈、定安和屯昌灌溉水重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni的平均含量均低于《HJ 332—2006食用农产品产地环境质量评价标准》规定的限制，结合重金属的单项与综合质量指数对农产品产地灌溉水的环境质量进行综合评价，均定为1级，灌溉水环境质量属于清洁，适宜发展无公害农产品。

整体来看，全省农产品产地灌溉水环境质量比较优良，但是部分产地的个别取样点出现了重金属含量超标的
现象，三亚、琼海各有1个取样点灌溉水出现Hg含量超标，东方有1个取样点灌溉水出现Ni含量超标。

据调查，三亚Hg含量超标的取样点灌溉水体主要污染类型为污水灌溉、生活污水及上游河流污染，土壤已受到生活污水、化肥及地膜污染的影响；琼海市Hg含量超标的取样点灌溉水体无污染，但土壤已受农药、化肥污染的影响；东方Ni含量超标的取样点灌溉水体和土壤均无污染。

灌溉水中重金属含量主要受土壤母质、工业“三废”污染、城镇生活排污、交通污染等的影响［8-14］，Hg和Ni含量的超标可能与农用化学品的大量使用、生活污水灌溉有关［15-16］。

通过对全省农产品产地灌溉水重金属含量的相关分析发现，重金属之间多呈正相关关系，As与Ni、Cd与Pb之间的相关性达到了显著和极显著水平，说明重金属之间存在一定的相互作用，在含量上存在直接或间接的相关关系［17］。

综上所述，海南省农产品产地灌溉水重金属的含量已受到农业生产和人类活动的影响，建议采用测土配方施肥、农用化学品污染防治、农业面源污染综合防治等技术措施，以降低农产品产地灌溉水重金属的含量，防止农产品污染。

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