少雨季节高尔夫球场周围地表水特征分析

唐少霞，吴 丹，侯璇音，赵志忠，沈有建，朱 平(海南师范大学地理与旅游学院地理科学系，海南 海口 571158)

基层园地

少雨季节高尔夫球场周围地表水特征分析

唐少霞，吴 丹，侯璇音，赵志忠，沈有建，朱 平
(海南师范大学地理与旅游学院地理科学系，海南 海口 571158)

本研究以海口东山地区一家营业近18年的球场作为研究靶点，采用实验法、对比分析法及单因子污染指数法，分析高尔夫球场周围地表水水质特征。结果表明，在少雨季节，球场人工湖水的色度、浊度、余氯、总磷及重金属的浓度高于农田沟渠水，与国家地表水环境质量Ⅲ类水限值相比，球场内湖化学需氧量(COD)、总磷、汞(Hg)、铬(Cr)含量出现超标；球场草坪和内湖的防渗设计能有效地防止雨水和灌溉水往球场外围下渗；球场西侧水库上、中、下游所含的余氯、亚硝酸盐氮、氨氮和总磷的浓度表现为上游>中游>下游；研究区地表水所含的重金属除水库上游的Hg外，其他测点都高于背景值；水库水与国家地表水环境质量Ⅱ类水质限值相比，上游COD和总磷超标，中游总磷和Pb超标，水库下游水质各项指标均在Ⅱ类水质限值内；球场内外水体农药的残留没有超标。

高尔夫球场；少雨季节；地表水；水质；特征

高尔夫球场大多建在透水性良好的砂壤土上，通常球场的球道长度为6 400～7 000 m，占地面积40～60 hm2,由18洞构成。其中草坪和树木占整个球场面积的70%左右，剩余面积由沙坑和水塘构成[1]。为了得到高质量的草坪和良好的击球草坪面，高尔夫球场在种植和养护草坪过程中必然要进行施肥和施用杀虫剂、杀菌剂、除草剂等作业。于是，围绕高尔夫球场的建设会不会使周边环境受到影响的问题，争论越来越激烈，而且争论的焦点主要集中在：1)高尔夫球场修建的位置；2)球场日常养护管理中施用的农药、化肥会不会对周边环境造成影响[2-5]。

高尔夫球场从开始修建到投用过程中，河流中的总磷和其它参数随着时间呈增加趋势，并在使用中的球场河流中发现了汞[6]，而良好的球场沿河植被维护管理可以降低水流中的氮浓度[7]。施入草坪的化学物质以各种形式残留、变化和转移，并主要通过降水、灌溉等形式通过地表径流直接进入水环境，还有一部分通过淋洗进入土壤[8]。高尔夫球场草坪施氮后人工湖中氨氮、总磷季节性超过《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)限定的V类水体的标准值，对周边地表水水质造成影响，而人工湖中亚硝酸盐和硝酸盐则不会对周边地表水水质造成影响[9-11]。高尔夫球场内人工湖水体在试验期内综合营养状态指数(TLI∑)的范围分别为49.47～65.56和52.67～68.39，显示为内湖水体已达到轻度富营养至中度富营养的状态[12]。在高尔夫球草地施药后当天降水，毒死蜱、氯氰菊酯、百菌清随地表径流迁移量为0.014～0.490 kg·hm-2，径流迁移损失率9.79%～20.51%[13]；施药后3 d模拟降水，毒死蜱、氯氰菊酯的径流迁移损失率分别为8.32%和5.58%，减少了50%以上。由于高尔夫球场大多建在砂质土上，因而草坪养护时所施用的化肥和农药对环境及生物多样性所产生的危害更大[14]。

综上所述，目前所研究的成果主要集中在球场内的水源及在亚热带、温带地区球场周边水源，并且主要关注降水量大的季节，本研究针对热带地区少雨季节，调查研究经营期限较长的球场周围地表水受污染的情况，以揭示少雨季节球场周围地表水的水质特征。

1 研究区和研究方法

1.1 研究区域

项目所选择的球场位于海南省海口市秀英区东山镇，研究区所在流域内没有工厂，主要的农业类型为水稻(Oryzasativa)种植及家庭养殖，球场建在沿海台地依山傍水的砂质砖红壤地区，球场于1997年建成开业，占地124 hm2，球道总长6 446.5 m，为18洞72杆国际标准高尔夫球场，属山地型球场，在对草坪养护过程中主要使用的杀菌剂有：拜威夏斑净(含氯苯嘧啶醇)，霜尿·锰锌(含霜脲氰)，多福溴菌腈(含多菌灵)，杀虫剂有草虫净(含阿维菌素)。据草坪养护负责人介绍，2013年上述农药分别使用过4轮，基本上每季度使用一次。

海南岛属于热带海岛季风气候，海口市属于该气候区北部边缘热带湿润区[15]，1997-2011年，海口市年平均降水量为1 693.7 mm，每年11月至翌年6月，8个月的多年平均降水量为705.3 mm，为少雨季节。采样点具体情况及位置见表1和图1，高尔夫球场草坪铺设见图2。

球场草坪下的细沙、粗砂、碎石和防护网等能有效减缓雨水和灌溉水等水体的下渗，下渗的水经过层层过滤净化，先流入球场内设置的承水井，然后再由承水井流入人工湖。东山地区球场人工湖一和人工湖二的湖底均辅设防渗漏的隔离膜，当人工湖一的水满时会排到人工湖二，而人工湖二内的水只有在雨季时才有可能满，当人工湖二水满时则往球场外面排放。

表1 东山地区高尔夫球场采样点Table 1 The sampling point in the golf course on Dongshan

1.2 采样时间

2014年3月9日第1次采样，距此次采样最近的一次施肥时间在2013年10月中旬，并于2014年3月5-7日对果岭和发球台施用了草虫净和力克两种杀虫剂；5月21日第2次采样，球场在采样的前一天即5月20日刚施氮磷钾复合肥和霜脲锰锌农药，施肥和农药后未下雨；7月1日第3次采样，采样的前五天即6月25日球场施了氮磷钾复合肥，且在发球台上施用了多福溴菌腈农药，施肥和农药后降过一场中雨，降雨量为21 mm。采样点所采集的水样，放在4 ℃冰箱内保存待测，并在3 d内完成了水样的检测，大部分样品指标在学校环境评价实验室进行检测，第2次采样的部分样品农药指标送往海南省出入境质量检验检疫局检验检疫技术中心检测。

图1 东山高尔夫球场采样点示意图Fig.1 Schematic of sampling points at Dongshan Golf Course

1.3 研究方法

用XZ-0142型水质多参数测定仪检测水样中的亚硝酸盐氮、总氯以及浊度和色度，该仪器是采用光电子比色检测离子法，用H5B-6C智能型多参数COD测试仪测定水样中氨氮、总磷及COD，该仪器的原理是采用快速消解法，并在强酸、加热条件下，用重酸铬钾作为氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量。使用ICP-MS电感耦合等离子质谱仪检测水样中的重金属浓度，该仪器的原理是原子获得能量失去电子，变成带正电荷的离子，离子被提取出来，进而通过质量过滤器，直接测定待测元素浓度。用YD300A型水硬度测试仪检测水样的水硬度。水样中的农药残留则送到专业检测单位进行检测。用HQ30D型哈希多参数分析仪检测水中的pH值。

项目采用实验检测数据来对比分析球场内外地表水水质的差异，并将球场内外水质的检测值与国标[16-17]中水质的各参数浓度限定值进行对比，采用单因子污染指数法评价水质中的有机污染物、营养盐及重金属是否超标。

2 结果与分析

2.1 水的理化指标

2.1.1 球场内外水体理化指标的差异 6个采样点水体的pH值在7.50～9.10(表2)，水质偏碱性；3次采样数据统计结果显示：2#的硬度平均值分别是3#、4#、5#、6#、7#的1.79倍、2.55倍、2.01倍、1.87倍、1.75倍，表明农田沟渠水中含有的钙镁离子较多。从色度和浊度来看，3#的色度平均值分别是2#、5#、6#、7#的1.65倍，1.23倍，2.56倍，3.66倍，4#的色度平均值分别是2#、5#、6#、7#的1.98倍、1.49倍、3.09倍、4.42倍；3#的浊度平均值分别是2#、5#、6#、7#的2.20倍、1.89倍、3.82倍、6.04倍，4#的浊度平均值分别是2#、5#、6#、7#的1.98倍、1.70倍、3.43倍、5.43倍，由此可见，内湖3#和4#的色度和浊度均比流动水体2#、5#、6#、7#的高。而2#和5#色度的平均值分别是6#的1.56倍、2.08倍；2#、5#浊度的平均值分别是6#的1.74倍、2.02倍，可见对于流动的水体来说，受农田耕作影响的2#、5#的色度和浊度又比受球场草坪养护影响的6#的大。

图2 高尔夫球场草坪铺设图Fig.2 Golf course turflaying figure

表2 采样点水质理化指标差异对比表Table 2 The difference of physical and chemical indicators of water quality at sampling points

注： Ci为检测值，△d为检测值与标准值之差(总硬度的限值为550 mg·L-1，色度为20 CU，浊度为3 NTU)。

Note： Ci,the readings，△d,the difference between the values and standard values (Total hardness limits： 550 mg·L-1, Chroma: 20 CU, Turbidity： 3 NTU).

2.1.2 球场外水体理化指标与国家标准值的差异 我国地表水环境质量标准中并没有对水体的理化指标做出规定，但是在我国农村小型集中式和分散式供水部分指标及限值中，总硬度的限值是550 mg·L-1，色度为20 CU，浊度为3 NTU，6.5≤pH<9.5[17]。将球场外围5#、6#、7#水体及农田沟渠水2#的理化指标值与上述饮用水标准限值对比发现，硬度和pH在限值范围内，色度和浊度的检测值与标准值之差均<0的，只有7#水体，说明岭北水库只有下游水的色度和浊度在限值范围内，基本符合生活饮用水的要求。

2.2 有机污染物与营养盐指标

2.2.1 球场内外水体有机污染物与营养盐指标的差异 从3次采样的检测值看，球场人工湖3#、4#中所含余氯的平均值是农田沟渠水2#的1.74倍，说明球场在对草坪养护过程中施加含氯农药较多(表3)。2#、3#、4#采样点3次检测的亚硝酸盐氮平均值分别只有氨氮平均值的7.98%、10.12%、8.40%，说明水体受含氮有机物污染后，污染物处在分解中，但水体尚未完全自净。从总磷看，3#、4#采样点3次检测值的平均值分别是2#的4.16倍、1.92倍，而3#采样点的检测值的平均值是4#的2.16倍，这主要是由于球场草坪在养护过程中施用的化肥量较大，而4#的水是由3#排入的，可见3#对化肥残留物有过滤作用(表3)。

2.2.2 球场西侧水库上中下游有机污染物与营养盐指标的差异 球场西侧岭北水库上、中、下流采样点检测值的对比见表4，由于3次采样时间均属于少雨季节，球场内湖水并没有往水库中排放。少雨季节，水库中有机污染物和营养盐主要来源于农田耕作和球场草坪养护时的灌溉水及雨水的地表径流。余氯、氨氮、亚硝酸盐氮和总磷3次检测平均值的环比，6#采样点比5#环比下降22.86%、43.18%、57.14%和14.71%；7#采样点比6#环比下降45.83%、75.00%、68.75%和40.00%。可见水库上、中、下游有机污染物与营养盐指标指标呈现：上游>中游>下游，表明球场灌溉水、雨水地表径流对水库产生的影响小于附近农田的影响，由此可见，球场草坪和内湖的防渗漏设计能有效地防止雨水和灌溉水往球场外围下渗，此外，水库对农药、化肥的残留物还有稀释和净化作用。

表3 农田沟渠水与人工湖中有机物与营养盐指标的对比Table 3 The difference of organics and nutrients between ditch water and artificial lake water

表4 水库上、中、下游有机物与营养盐指标的对比Table 4 The organics and nutrients of the upstream reservoir water compare with the downstream value’s

2.2.3 球场内外水体有机污染物和营养盐指标与国家限值的差异 我国现行生活饮用水标准规定：余氯限值为0.3～4 mg·L-1[17-18]，从表4的数据中可看出，球场外围水库上、中、下游3个检测点3次水样余氯的检测值均小于4 mg·L-1，说明球场外水库水余氯含量符合饮用水标准。

以国家地表水环境中标准限值[16]为依据，用单因子污染指数法作为水质污染与否的评价方法，对紧邻球场西侧的水库上、中、下游及球场内两个人工湖3个时间段采集的15个水样的化学需氧量(COD)、氨氮、总磷的现状进行评价(表5)，可以看出球场内湖3#和4#，3次实测值与国家水环境质量Ⅲ类水氨氮限值之比的Pi值均小于1.0，说明球场内湖中氨氮没有超标；但COD的Pi值大于1.0的机率为50%，遇到降雨时，内湖水的COD实测值均为零。总磷的Pi值除3月9日4#小于1.0外其他均大于1.0。

球场西侧水库上、中、下游3次实测值与国家水环境质量Ⅱ类水氨氮限值之比的Pi值也都小于1.0，说明球场西侧水库水中氨氮没有超标。但水库上、中、下游实测值与国家水环境质量Ⅱ类水COD、总磷限值之比的Pi值中，上游出现超标，中游只有7月1日的总磷Pi为2(>1)，主要原因是球场草坪刚施肥便遇到降雨，尚未被吸收的磷随雨水流到湖泊和附近的水库，下游7#的Pi均小于1，说明水库下游水的COD、总磷含量是达标的，符合饮用水的标准。

2.3 重金属指标

2.3.1 农田沟渠水与球场内湖水重金属含量的差异 项目以东山地区距离球场10 km处，位于球场流域上游地区的昌旺村100 m井水中所含的重金属背景值和国家水环境中重金属限值[16]为依据，用单因子污染指数法来评价所采集水样中7种重金属在水体中的含量(表6)，2#、3#、4#这3个采样点3次实测值与背景值之比的Pi值，除Hg金属外，其他金属基本上都大于1.0，井水中的Hg为0，而两个监测点的Hg实测值都出现大于0.01现象，表明东山地区地表水中重金属含量均比井水的高，球场内两个人工湖Hg的Pi值大于农田沟渠水。

表5 不同水样中有机质污染物及营养盐单因子评价(Pi)结果Table 5 The single factor evaluation (Pi) results of organic pollutants and nutrients in different water samples

注：Ci是实测值，SⅡ是地表水环境Ⅱ类水质量标准基本项目标准限值(COD,15;氨氮,0.5；总磷,0.025，单位,mg·L-1)，SⅢ是地表水环境Ⅲ类水质量标准基本项目标准限值(COD,20；氨氮,1；总磷,0.05，单位,mg·L-1)。

Note： Ci represents the measured value, SⅡ represents the Ⅱ level of water quality in national standard (COD, 15; NH3-N, 0.5; TP, 0.025, unit, mg·L-1); SⅢ represents the Ⅲ level of ground water quality in national standard (COD, 20; NH3-N, 1; TP, 0.05, unit, mg·L-1).

表6 球场内外水样重金属元素单因子评价(Pi)结果Table 6 The single factor evaluation(Pi)results of heavy metals in water samples inside and outside the stadium

注：Ci是采样点的实测值；si是研究区昌旺村100 m深井水的重金属限值(As,0.143；Hg,0；Pb,1.237；Cd,0.045；Cr,14.245；Cu,4.912；Zn,7.894，单位是μg·L-1)；表7同。SⅢ是国家水环境质量Ⅲ类水重金限值，(As,50；Hg,0.1；Pb,50；Cd,5；Cr,50；Cu,1 000；Zn,1 000,单位是μg·L-1)。

Note： Ci represents the measured value of sampling point; si represents heavy metal limits of 100 m deep well water in the study area in chang wang village(As, 0.143； Hg, 0； Pb, 1.237； Cd, 0.045； Cr, 14.245； Cu, 4.912； Zn, 7.894， unit, μg·L-1); The same in Table 7. SⅢ represents the threshold value of heavy mental in the water of Ⅲ level in national standard(As, 50； Hg, 0.1； Pb, 50； Cd, 5； Cr, 50； Cu, 1 000； Zn, 1 000, unit, μg·L-1).

2#、3#、4#采样点3次实测值与国家水环境质量Ⅲ类水重金限值之比的Pi值，沟渠水所含重金属的Pi值均小于1.0，但球场内湖水中Hg和Cr基本上都大于1.0，表明球场内湖水中Hg和Cr金属超标。

2.3.2 球场西侧水库上中下游水体中重金属的差异 5#、6#、7#采样点3次实测值与背景值之比的Pi值除Hg之外(表7)，基本上大于1.0，水库中、下游Hg的检测值中也有大于0.01的现象，表明球场外围水库水除上游的Hg之外所有的重金属含量均比井水的高。5#、6#、7#采样点3次水样的实测值与国家水环境质量Ⅱ类水重金属限值之比的Pi 值，除6#的Pb大于1.0外，其余采样点的重金属的Pi值均小于1.0，表明东山地区球场外围水库上游和下游的水完全符合国家Ⅱ类水重金属的标准。

2.4 农田沟渠水与球场内外水体中农药的残留

海南省出入境检验疫局检验检疫技术中心对5月21日采集的2#、3#、4#、5#水样中的氯苯嘧啶醇、霜脲氰、多菌灵、阿维菌素4种农药成份检测结果显示(表8)：4份水样中所含的农药成份检测值均小于10.0 μg·kg-1，阿维菌素未检出，表明球场及农田耕作施用的氯苯嘧啶醇、霜脲氰、霜脲氰、阿维菌素，在环境中的降解能力较强，施用半年后球场内外水体中的残留量已达标。

3 讨论与小结

国内外不少研究表明高尔夫球场草坪养护使球场下游河流的碱度升高[6]，使球场周边水体钾和营养盐水平增加[7,13]，高尔夫球场草坪施氮后人工湖中氨氮、总磷出现季节性超标[11]，如果高尔夫球草场施药后当天降雨，会加剧农药流失率[13]。水体中有机污染物与营养盐指标主要有：余氯、化学需氧量(COD)、总磷、氨氮、亚硝酸盐氮，在农田耕作及高尔夫球场草坪的养护过程中，所施用的化肥，氮吸收率一般接近50%，磷吸收率为10%～20%，残留于土壤中的氮、磷则通过径流作用富集于水体中[19]。通常水体中有机物污染物和营养盐是水体中的营养素，可导致水体富营养化现象的产生，因此有机物污染物和营养盐是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害，水中如果氯超标，人饮用后也会对身体有害。而水环境中常见的重金属污染有As、Hg、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn等，在东山地区某球场周围的水体中，这些重金属主要来自于当地矿物、岩石的风化和侵蚀作用及农田耕作、球场草坪养护过程中化肥和农药的污染。重金属在水体中富集到一定程度，会影响水生生物的生长，也会通过食物链影响到人类的身体健康。

表7 球场西侧水库不同水样重金属元素单因子评价(Pi)结果Table 7 The single factor evaluation(Pi)results of heavy metal element in different reservoir water samples which collected in the west side of golf course

注：SⅡ是国家水环境质量Ⅱ类水重金限值，(As,50；Hg,0.05；Pb,10；Cd,5；Cr,50；Cu,1 000；Zn,1 000,单位是μg·L-1)。

Note: SⅡ represents the threshold value of heavy mental in the water of Ⅱ level in national standard,(As, 50； Hg, 0.05； Pb, 10； Cd, 5； Cr, 50； Cu, 1 000； Zn, 1 000, unit, μg·L-1).

表8 东山地区水质农药检测结果(2014-06-03)Table 8 The water quality test results about pesticide at Dongshan area(2014-06-03) μg·kg-1

注：※表示该方法检测低限；氯苯嘧啶醇、霜脲氰、多菌灵3种成份的检测方法参照GB/T20769-2008；阿维菌的检测方法是SOP-SP-1001(LC-MS/MS)。

Notes: ※ means low detection limit of the methods. The test method of Fenarimol and Cymoxanil and Cymoxanil are GB/T20769-2008, the test method of the Avermectin is SOP-SP-1001(LC-MS/MS).

在前人研究的基础上，本研究重点关注了热带季风气候区少雨季节球场内外水质的差异，结果表明,少雨季节，尽管球场人工湖中所含COD、总磷、Hg、Cr与国家水环境质量Ⅲ类水标准相比，出现超标，但球场在设计施工时做了防渗漏设计，球场外围水库水与国家水环境质量Ⅱ类水相比，所含的污染物及重金属指标基本在限值内；如果球场草坪刚施肥便遇到中雨或大雨，尚未被吸收的磷会随雨水的地表径流进入土壤，导致球场外围水体总磷超标；研究区球场施用的生物农药有较强的降解能力，本次水体未检测出农药残留物。由此可见，避免在降雨前施用化肥，选用降解性强的生物农药及球场设计施工时的防渗漏措施，能有效减少草坪养护对球场周围地表水环境的污染。在热带海岛季风区，多雨季节高尔夫球场草坪养护对周围地表水产生影响的程度，需要进一步的跟踪监测。

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(责任编辑 张瑾)

Analysis of ground water quality characteristics in golf course during the dry season

TANG Shao-xia, WU Dan, HOU Xuan-yin, ZHAO Zhi-zhong, SHEN You-jian, ZHU Ping
(School of Geography and Tourism, Hainan Normal University, Haikou 571158, China)

In the present project, the qualities of the ground water in the nearby of the golf course located in Dongshan district in Haikou used for nearly 18 years were analyzed using different methods including experimental method, comparative analysis and single factor pollution index. The results showed that the color degree, turbidity, residual chlorine, total phosphorus and concentration of heavy metals of the sampled water from golf course were higher than the corresponding index of farmland ditches water from same composition during dry season. The contents of phosphorus, mercury, chromium and COD(Chemical Oxygen Demand) of water from the lake in golf course exceeded the standards of the national ground water quality class Ⅲ. The turf and the internal artificial lake in golf course can effectively prevent infiltration of rainwater and irrigation water into the perimeter of the stadium. The concentrations of residual chlorine, nitrite nitrogen, ammonia nitrogen and total phosphorus in the water from reservoir on the west side of the stadium decreased in the following order: upstream>midstream>downstream. Except with the mercury content in the water from the upstream of the reservoir, the heavy metal contents in the water from other research areas were higher than the background level. The concentrations of COD and total phosphorus in water from upstream, total phosphorus and lead in water from midstream and all indices in water from downstream met the standards of the national ground water quality class Ⅱ. The pesticide residue of inner and outer water of the stadium did not exceed the standard level.

golf course； dry season； ground water； water quality； characteristics

SHEN You-jian E-mail:344678226@qq.com

10.11829j.issn.1001-0629.2014-0415

2014-09-15 接受日期：2015-3-26

国家自然科学基金项目(41361108);海南省自然科学基金项目(412102);海南省应用技术研究与示范推广专项(ZDXM2015019);海南省重点扶持学科(地理学)

唐少霞(1964-),女，海南定安人，教授，硕导，本科，主要研究方向为生态环境及资源开发利用。E-mail:519635162@qq.com

沈有建(1964-),男，海南海口人，教授，硕导,博士，主要研究方向为偏微分方程与数值计算。E-mail:344678226@qq.com

S688.4;S273.1

A

1001-0629(2015)05-0837-10*

唐少霞，吴丹，侯璇音，赵志忠，沈有建，朱平.少雨季节高尔夫球场周围地表水特征分析[J].草业科学,2015,32(5):837-846.

TANG Shao-xia,WU Dan,HOU Xuan-yin,ZHAO Zhi-zhong,SHEN You-jian,ZHU Ping.Analysis of ground water qualities characteristics in golf course during the dry season[J].Pratacultural Science，2015,32(5)：837-846.