湖北省洪湖市小港-黄家口镇一带灌溉水分布特征研究

郑雄伟

(湖北省地质局地球物理勘探大队,武汉 430056)

研究区位于湖北省洪湖市小港-黄家口一带。研究区地层属扬子地层区，以第四系地层为主，具有类型多、相变大、物质成分复杂的特点。按成因类型划分：冲积、湖积、湖冲积、沼泽沉积等四种成因类型。全市土壤环境质量好，酸碱度适中，种类较齐全，适宜多种作物、林木、果树生长。其土壤类型主要淹育型水稻土、潜育型水稻土、沼泽型水稻田、灰潮土。土地利用类型主要是水田、旱地、池塘[1]。

1 材料与方法

1.1 样品采集

本次调查共采集了19件水样，灌溉水网自灌溉水源始分段向下枝状取样，不同的灌溉系统区别表示。在1∶5万的地形图上按每16 km2采集一个灌溉水样，在灌溉水取水口或其上游位置取样，采用GPS定点，进行水样采集，水样采集时间为农作物的灌溉期，见图1[2-4]。

装入水样前，容器用该采样点水样冲洗三次，采样器口部面对水流方向，在自然水流状态下进行，不扰动水流以及底部沉积物，保证样品代表性。装入水样后，加入相应的保护剂，之后摇匀，及时填写水样标签，每个采样点分别采集四瓶水样并且添加不同的保护剂，以防止氧化、还原、吸附等物理化学变化的发生。

原水样：测定pH值、K、NO3-、高锰酸钾指数、凯氏N、Cl-。用聚乙烯塑料壶采集1.5 L水样，取澄清水样后，注满，瓶盖拧紧，不留空隙。防振动，存放在阴凉处。

图1 研究区灌溉水采样点分布图

硝酸酸化水：测定总As、总Pb、总Zn、总Cu、Cd、总P。用聚乙烯塑料瓶或玻璃瓶采样1.5 L，取澄清后的1 L水样贮存于干净的聚乙烯塑料瓶或玻璃瓶中，立即加入10 mL HNO3摇匀，石蜡封口。

硝酸重铬酸钾水：测定Hg。先在塑料瓶中加入50 mL浓HNO3及10 mL 5%K2Cr2O7溶液，再注入采取的1 L水样，摇匀密封保存。

硫酸水：测定总氮。取水样1 L，加入硫酸1.5 mL，摇匀后密封保存。

1.2 样品分析

样品送样检测，在24 h内送检，委托给具有全国多目标区域地球化学调查样品分析测试资质的武汉综合岩矿测试中心测试，分析项目及测定元素见表1。

2 灌溉水地球化学特征

2.1 区域地表水总体特征

研究区的灌溉水主要来自洪湖、内荆河、洪排河等。在区内共采集灌溉水样19件。实验室对每个元素(指标)化验两次，最终值为两次化验数据的平均值。研究区灌溉水是地表水的一种，其在农田滞留或缓慢移动下与农田发生着较稳定的物质交换作用。表2是研究区灌溉水样元素含量地球化学特征统计表。通过数据可以看出这种变化非常显著：全区灌溉水体内组分分布极不均匀，从变异系数来看，最高的是Fe达到了86%，最低的是F为7.7%，表明农田灌溉水水体组分复杂多变是其基本的特征[5-7]。

2.2 空间分布特征

2.2.1一般化学指标分布特征

不同指标的地球化学特征反映了不同地区灌溉水受区域地质环境、工业和人为活动等影响的具体表现：农田灌溉水pH值区间为7.04～7.45，其平均值为7.22，全部呈现中性特征，适宜农作物灌溉；总硬度平均值为197.9 mg·L-1，最大值为233 mg·L-1，最小值为148.5 mg·L-1，总体来看，研究区均处于中国生活饮用水国家标准(450 mg·L-1)范围之内；农田灌溉水中溶解性总固体均值为254.4 mg·L-1，最大值为276 mg·L-1，高值区分布于内荆河、洪排河等靠近村民居住用地的支渠中，低值区位于远离居住区和主干道的沟渠中如里湖渔场、形斗湖渔场等，反映了水体中溶解性总固体受人为活动影响较大；总氮的平均值为1.55 mg·L-1，一般为0.98～2.47 mg·L-1。区内总氮没有明显的分布规律，高值点位于小港管理区、湘口村，低值点位于陈坊村、作才村。

P的平均含量为0.11 mg·L-1，最大值为0.17 mg·L-1，最小值为0.03 mg·L-1。高值区主要分布于研究区东南部，最高点位于长河村、沿湖村附近，低值点位于西池村、作才村。

Mo离子平均含量为0.82 μg·L-1，最大值为1.41 μg·L-1，总体变化不大。高值区位于研究区南部双河村、小港农场，低值区没有显著的区域特征。

Ba离子平均含量为0.093 mg·L-1，含量区间为0.067～0.124 mg·L-1。空间分布上，Ba的低值区主要分布于十河村至永宁湖村的北西向一带，高值区主要分布于西池村、天潭村一带。

Fe离子平均含量为0.55 mg·L-1，含量区间为0.14～2.32 mg·L-1。区内Fe离子有一个相对巨高值点，位于形斗湖渔场东北部长河村附近，含量为2.32 mg·L-1；其余区域没有明显的低值区，分布相对均匀。

Mn离子含量平均含量0.42 mg·L-1，含量区间0.10～0.82 mg·L-1。高值点位于西池村附近，低值点位于双河村附近。

K离子平均含量3.58 mg·L-1，含量区间为1.91～4.95 mg·L-1。空间分布上，高值区分布在黄家口西部，以姚河村、十河村、五丰村为中心的大片区域；低值区主要分布在形斗湖渔场北部长河村、作才村一带。

灌溉水中Cl-平均含量为22.52 mg·L-1，含量范围15.15～27.54 mg·L-1。氯化物的高值区主要分布在研究区东部，包括十河村、五爱村、作才村；低值区主要分布在双河村和杨墩村至白林村、湘口村一带。

注：计量单位：As～Pb(μg·L-1)，Ba～总N(mg·L-1).

2.2.2毒性重金属指标分布特征

As离子的平均浓度为6.83 μg·L-1，最大值为10.41 μg·L-1。其空间分布特征不明显，高值区主要分布在十河村、沿湖村、作才村附近，低值区主要分布在晏访村、新湾村、杨墩村、长河村附近。

Cd离子数据均低于检出限0.025 μg·L-1，Hg离子数据均低于检出限0.015 μg·L-1，Pb离子数据均低于检出限0.05 μg·L-1，说明研究区灌溉水Cd、Hg、Pb含量很低，不存在任何Cd、Hg、Pb污染。

Se的检出率为73.7%，以检出样统计，平均含量0.098 μg·L-1，含量范围0.075～0.135 μg·L-1。其空间分布规律明显，高值区仅在双河村、新杨村、甘寺村分布，其余区域均为低值区。

Cu离子含量均值0.52 μg·L-1，含量范围0.38～0.71 μg·L-1。全区地表水中Cu含量总体偏低，高值区仅分布于红三村、新湾村、十河村、双河村、五爱村、作才村东部一带，没有明显的低值区。

Zn离子含量均值0.80 μg·L-1，含量范围0.35～1.6 μg·L-1。空间分布上，主要表现为红三村、沿湖村为高含量区，其余地区为低值区。

2.2.3无机毒理性指标分布特征

区内氟化物含量均值为0.36 mg·L-1，最大值0.51 mg·L-1。高值区分布位于小港北部、里湖渔场北部和形斗湖渔场北部，低值区主要位于杨墩村附近。硝酸盐NO3-平均值为1.47 mg·L-1，最大值3.16 mg·L-1。高值区主要分布在小港南部、里湖渔场的西南部和形斗湖渔场北部，低值区主要分布在晏访村附近和里湖渔场北部。

3 灌溉水质量地球化学等级划分

3.1 评价标准

评价标准采用2005年重新修订的中华人民共和国国家标准《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)中规定的评价指标。

3.2 灌溉水图斑划分

根据生态地质调查填图及遥感影像图，对研究区灌溉水进行分区，每个样品控制一个分区域，将研究区分为19块灌溉区，分区原则为：洪湖地区为平原地区，自然水系及人工沟渠分布较平均，根据行政分区、地块利用、沟渠分布综合考虑分区。

3.3 评价方法

按照中华人民共和国农业行业标准《农用水资源质量监测技术规范》(NY/T396-2000)中的评价方法进行评价：农用水资源环境质量评价，包括监测项目即监测元素评价和监测区域评价两方面。评价参数有污染累积指数、污染指数(包括单项和综合污染指数)、质量分级、污染物分担率、检出率和超标率等。在农田灌溉过程中评价水质，一般以单项污染指数为主，但以区域内灌溉水质作为一个整体与外区域灌溉水质比较，或一个区域内灌溉水质在不同历史时段的比较是应用综合污染指数。

对每一小块区域，按前述评价方法进行评价，若全部指标均合格，则本区块灌溉水合格。在灌溉水单指标环境地球化学等级划分基础上，每个评价单元的灌溉水环境地球化学等级等同于单指标划分出的环境地球化学等级最差的等别。

3.4 评价结果

3.4.1单一指标评价

单一指标评价采用地表水质量标准限值直接确定等级方法进行。地表水中各项指标的含量分布，是水质评价标准的基础，一般情况下，当地表水环境指标超过标准Ⅲ类标准时，表征该水不适于集中式生活用水地表水水源地，也可以认为地表水环境已受到外来物质的影响，即有了污染。

(1)重金属指标：本次调查选取砷、镉、铬、铜、铅、锌、汞7项指标进行评价。结果显示，全区灌溉水(水源)中重金属含量均符合标准GB5084-2005，其中19块灌溉区水样重金属含量均远低于标准限定值或未检出。

(2)氟化物、氯化物及pH：根据标准GB5084-2005，本次19组灌溉水中氟化物(F-)、氯化物及pH均符合标准。

3.4.2综合质量评价

采用上述原理和方法，选取As、Hg、Cu、Zn、Cd、Pb、Cr6+、pH作为评价指标，区内灌溉水质量全部达到合格标准[8]。

从19件灌溉水的质量评价结果分析，均达国家《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)和其他水环境质量评价标准的要求。灌溉水的环境质量相当清洁，具备了发展富硒水稻的环境质量与条件要求。

参考文献：

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[2] 马逸麟，汪凡，何伟相，等.江西鄱阳湖地区不同酸度土壤的重金属元素和有益元素化学形态分布特征研究[J].资源调查与环境，2015,36(1)：62-72.

[3] 郦逸根，徐静，李琰，等. 浙江富硒土壤中硒赋存形态特征[J].物探与化探, 2007, 31(2): 95-98.

[4] 郑雄伟，王俊锋，魏凌霄，等.洪湖市某地区大气干湿沉降重金属及pH值[J].城市环境与城市生态，2016,29(1)：18-20.

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[8] 郑雄伟，王俊锋，郑国权，等.洪湖市某地区农水产品重金属含量特征及其安全性分析[J].华东地质，2016,37(4)：300-305.