绿色农产品灌溉水质分析——以榆林市境内无定河流域为例

张艳玲，席志军，李丰玉

（榆林职业技术学院，陕西榆林 719000）

无定河流域是黄河的一级支流，位于中国陕西省北部，是榆林市最大的河流，发源于定边县白于山北麓，流经内蒙古自治区伊克昭盟的部分县（旗）和陕西省榆林市、延安市的11个县（市），于清涧县河口村汇入黄河，全流域面积30 261km²，榆林市境内流域面积20 302km²，占榆林市地表水80%以上的面积，该流域是沿线农业灌溉用水的重要水源。该流域的水质对两岸农田作物有着重要的影响。

1 材料与方法

1.1 数据采集

以无定河流域为研究对象，利用榆林市环境监测站水样和分析化验数据，进行评价研究。先后采集2012—2018年庙畔、红石峡、刘官寨、鱼河、官庄和辛店6个断面，各断面每月采集一次。

1.2 分析项目

按照《绿色食品产地环境质量》（NYT 391—2013）标准的规定，对灌溉水的分析化验项目包括：pH、CODcr、氟化物、As、Hg、Cd、Cr6+、Pb 和石油类共9项。水样的采样和分析方法严格按照《农田灌溉水质标准》（GB 5084—2005）中的规定执行，如表1所示。

表1 水样分析测试方法

1.3 评价方法

本论文采用单因子指数法和综合污染指数法进行评价。

1.3.1 单因子指数法

单因子指数法[1]是国内进行单项水质污染评价普遍采用的方法，是将某一评价参数的实测结果与评价标准进行对比，反映出该污染物的超标倍数和程度，计算公式为：

式中：Pi为灌溉水中污染物i的污染指数；Ci为灌溉水中污染物i的实测浓度；Si为绿色食品灌溉水中污染物i的评价标准值。

Pi值越大，则表示污染越严重。当Pi＞1时，即超过标准规定值，灌溉水水中存在污染物i的污染，当Pi=1时，即灌溉水中污染物i已达到标准规定的最高浓度容许值，不加控制即会造成污染物i的污染；当Pi＜1时，即灌溉水中污染物i在标准规定值以下，不构成污染物i的污染。

1.3.2 综合污染指数法

综合污染指数法也称为罗梅综合污染指数法[2]。该评价方法在求出河流各个单一污染物污染指数的基础上，经过数学运算得到河流水质综合污染指数，据此评价河流水质，并对河流水质进行分类的方法。水质综合污染指数计算公式：

式中：P综合为水质综合污染指数。

具体划分等级，如表2所示。

表2 灌溉水综合污染指数分级标准

2 结果和分析

2.1 水质测量结果与分析

2.1.1 单因子指数法

如表3所示，无定河流域的6个断面水质的主要污染因子是pH，每个断面pH 的单因子指数在均有不同程度得＞1，最大可达1.20（辛店）。其余8个项目Hg、Cd、As、Pb、氟化物、Cr6+、CODcr 和石油类的单因子指数均介于0～0.75，符合绿色农产品灌溉水的评价标准。其中庙畔和官庄断面上没有检测出As；庙畔、红石峡和官庄三个断面上没有检测出Cr6+。

表3 2012—2018年灌溉水单因子指数统计表（mg/L）

通过对无定河流域内各河流的超标项目pH 超标占比和最大超标倍数进行统计（表4）可得出：6个断面都有不同程度的超标，各断面的超标占比为辛店＞官庄＞庙畔=鱼河＞红石峡=刘官寨，分别为：57.1%、28.6%、16.7%、16.7%、14.3%、14.3%；即辛店的水质有一半以上点位pH 处于超标状态。pH的最大超标倍数均介于0.01～0.04，分别为辛店（0.04）＞刘官寨（0.03）=官庄（0.03）＞红石峡（0.02）＞庙畔（0.01）=鱼河（0.01），说明6 个断面水质pH虽然均有不同程度的超标，但是最大超标倍数为0.03，属于轻微超标。

表4 地表水最大值超标率统计结果

2.1.2 综合污染指数法

应用综合污染指数法对无定河流域水质进行评价，结果表明：2012—2018年，6个河流断面的综合污染指数均在0.63～0.86，水质均为尚清洁水平，也就是基本适宜绿色农产品生产，如表4所示。从表5可以看出：各断面的综合污染指数从2012年开始螺旋上升至2016年，于2016年出现最大值，庙畔（0.68）、红石峡（0.82）、刘官寨（0.82）、鱼河（0.71）、官庄（0.85）、辛店（0.86），2017年出现下降趋势，2018年又出现回旋上升。

表5 河流断面综合污染指数评价表

2.2 历年变化趋势分析

通过前述单因子指数法分析得知，pH 超出绿色农产品灌溉水标准限值，所以对2012—2018年无定河流域6个断面pH 的平均值进行历年变化趋势分析，如图1所示。结果表明：庙畔、红石峡、刘官寨、鱼河、官庄、辛店6个断面的pH 均介于7.87～8.45，历年来各断面水质pH 上下波动范围不大，整体变化趋于稳定，辛店2014年pH 降为7.87，其他年份也趋于稳定。

图1 不同年份无定河各断面pH变化

3 结论

3.1 水质测量结果

依据单因子指数法分析得出，除pH 是绿色农产品灌溉用水主要影响因素；结合无定河流域各断面pH 的平均值变化趋势可知，历年来各断面水质pH上下波动范围不大，整体变化基本趋于稳定。而综合污染指数法结果则表明：6个断面的水质均为尚清洁水平，基本适宜绿色农产品生产。

两种评价方法出现少许差异，主要表现在pH上，因为单因子指数法能够反映出每种污染物的超标情况（即反映出pH 超出标准限值），但是不能对无定河流域整体水质状况给出一个总体概括性的结论[3]，而综合污染指数则弥补了单因子指数法的不足[4]，综合污染指数考虑断面水质的单元素污染指数平均值和最大值，能反映出9种污染物对河流水质的作用，可以更加客观地评价无定河流域水质现状。

3.2 历年变化趋势分析

通过对2012—2018年无定河流域的庙畔、红石峡、刘官寨、鱼河、官庄、辛店6个监测断面历年pH 进行分析，得知，榆林市境内无定河流域的水质整体偏碱性，随着时间变化虽有波动性变化，但长期而言趋于稳定，后期还需定期监测，随时关注流域内水质pH 变化情况。

3.3 水质成因分析与建议

通过对榆林市内无定河流域两岸沿河调查，结合榆林市气候，初步分析造成水质pH 偏高的原因为：

（1）榆林市属于中温带半干旱大陆性季风气候，属较为干燥的地区，且地表有盐碱地。降雨时造成地下积累的盐碱溶解度增大，随着地面径流流入地表水，从而使得流域内地表水中pH 值增高。

（2）经过沿河调查，沿河两岸养殖场较多，养殖场中污染物进入河流，容易造成水体富营养化，水体中藻类光合作用是引起pH 升高的重要因素。

（3）结合水质成因，建议无定河流域沿河区域内殖场加强管理，避免污染物流入河流内，同时，农业灌溉时，应注意水质是否符合灌溉标准，加大水环境监测力度，避免个别单项污染物长期超标，对作物产生影响[5]。后期需要对流域内水值进行全面调查和监测，及时掌握水质，研究发展趋势，进行预测与防治，制定合理的水资源管理措施。