关注・ＦＯＣＵＳ 摘要：对常规种植的长兴、昆山和有机种植的溧阳、溧水农田灌溉水进行了采样监测，并参照农田灌溉水质 标准（ＧＢ ５０８４－－２００５）和地表水环境质量标准（ＧＢ ３８３８－－２００２），分别采用单项指数法（ ）和综合指数法（ ） 对常规种植和有机种植的７个农田灌溉区２４个水质样品进行灌溉水质量的分析与评价。结果表明：灌溉区的 水质总体良好，其中常规种植的长兴样点 中Ｚｎ元素严重超标，Ｐ抻为９．５２９，属重度污染，昆山样点 为 ０．２７７，尚清洁；有机种植的溧阳、溧水（ＬＩ、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）样点 处于安全等级，综合评价为清洁。相关分析显示， 水质ｐＨ、ＥＣ 化学物质和重金属元素之间呈正相关，且锌与铬、镉与砷有其同源性。 关键词：常规种植；有机种植；灌溉水；重金属；评价 常规种植和有机种植农田灌溉水质量分析与评价 以长兴、昆山、溧阳、溧水为例 陈铭达，栾日娜，陈婧，封 雪，和文龙，秦怡雯 （南京农业大学资源与环境科学学院，江苏南京２１００９５） 陈铭达 ■ Ｉ＝Ｉ激增和科技的巨大进步，使 崇明岛有机与常规种植水稻进行了比较 分析发现，常规水稻重金属含量普遍高 副研究员，主要从事资源环境可持续 发展研究。 人 生产、交通运输、城镇建设等导致大气及 水体环境恶化，森林被破坏，土地被沙漠 化、酸化，陆地生物多样性下降、物种濒 于有机水稻。目前我国有机种植的作物 主要有茶叶、大豆、芝麻、养麦、中药材等 上百个品种。有机种植的产品比常规种 植的产品健康优质，但也存在客观问题， 如在有机种植模式下病虫害控制见效 危灭绝，人类健康与生存安全受到严重 威胁”】。２０世纪７０年代以来，以化学合 成物质为特点的常规农业取得长足且辉 煌的发展，得益于能源、化肥、农药的投 入。与此同时，大量使用化肥、农药带来 一慢、作物产量低等，多种原因决定了我国 的农业生产以常规种植为主。对于农田 灌溉水源地水质的研究诸有报道，如张 薇等网在河北平原地区，郝达平等Ｉ７１对苏 北地区，董爱平等 寸奉化江流域的灌溉 水质监测，研究的水质中除个别指标存 系列问题，如环境和食品污染、化肥农 药残留、土壤质量和生产力下降等［２－３１。近 年，全球性环境公害问题引起广泛关 注，常规种植中使用的化学合成物质，通 在单项指数超标外，水质的总体情况良 好。近年来，由于水产养殖、农业面源污 染、工企排污等因素，使得江、湖、库的水 质污染较为突出，水质的污染对农业生产 及发展产生诸多负面影响，并极大威胁 过食物链的作用对人类和动物产生影响， 最典型的是有机氯农药及其降解产物 基金项目：南京农业大学ＳＲＴ项目（１００７Ａ１９） 文章编号：１００５－４９４４（２０１２）０２—０ＯＯ４—０６ 等 。有机种植在生产过程中不使用化学 合成的农药、化肥、生长调节剂等物质， 人体健康。因此，监测农田灌溉水质，分 收稿日期：２０１１－０９—０４ 通讯作者：和文龙，副教授，主要从事有机农 有机方式生产的产品通过的第三方 认证机构的认证，以一种优质、安全、口 感好的印象为大众所接受。席运官等 对 析与评价水质中主要的化学物质及重金 属含量，对于预防和降低水源地灌溉水 业与有机食品研究，Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｅｗｌ＠ｎｊａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ ４农业环境与发展２０１２年第２期 质中的有害物质、提高农产品质量、保障 关注・ＦＯＣＵＳ 食品安全具有重要意义。 江、浙自古是重要的农业生产地域， 研究区域的浙江长兴、江苏昆山和溧阳 溧水县４个有机田园均以农业区内山间 时，在塑料桶底部绑紧下沉重器，系绳外 抛采水工具，离水库、集水塘、灌排渠、河 岸边１－３ ｍ内采集水样。样品当１３到实 小型水库提水，作为农田灌溉水源。 水质样品的采集与预处理 依靠太湖水系，江苏溧水通过长江分流 支河而灌溉农业生产。本文通过对长兴、 昆山常规种植的灌溉地和溧阳、溧水有 机种植的灌溉地水环境质量进行分析与 评价，为长江流域、太湖区域农业的安全 生产提供科学依据，为有效改善农业灌 溉地的水质提供切实可行的途径。 （１）采样点的设定。根据调查区农田 验室后，立即用定量滤纸将试样分别过 滤于２５０ｍＬ三角瓶中，按照测定项目分 灌溉水系的分布现状，依据中华人民共 和国行业标准《农用水源环境质量监测 技术规范》（ＮＹ，ｌ１ ３９６－－２０００）要求［９１，于 ２００９年４月中旬，在常规种植方式的水 别在试样内添加保存剂及调节ｐＨ值， 封口冷藏备用，剩余水样暂时保存，未加 保护剂的１份试样迅速测定水质ｐＨ 值。 测定项目与数据处理 田镇沉其林村和淀山湖镇旺家厍村分别 设点；２０１０年４月上旬，对有机种植方 式的天目湖镇桂林村和溧水县镇村的４ （１）测定项目与方法。磷酸盐测定用 材料与方法 农业区的地理位置及利用情况 个有机田园分别设点，共采集２４个样 品，农灌区采样位置及样点数见表２。 （２）样品的采集方法和预处理。采集 钼蓝比色法；硫酸盐测定采用铬酸钡分 光光度法；氨氮测定采用纳氏试剂比色 法 ；氯化物测定采用银滴定法（ＧＢ 选择拟具备可持续发展农业特点的 长兴、昆山、溧阳、溧水镇村，即以农业公 司运作且在３年转换期后，经认证可以 成为有机农业生产和已经认证许可生产 表２水样采集点位置及各点样品数 的有机田园作为研究区域。农田灌溉区 的地貌类型、面积、气候特点、利用情况 见表１。四地农田灌溉水系基本情况：长 兴水田镇以自然降水和山间坡岗地侧渗 水汇流小型水库的积水，昆山淀山湖镇 是淀山湖自流内河水，溧阳天目湖镇以 天目湖水引渠和自然降水汇集蓄水塘， 表１农田灌溉区气候特点及利用情况 注：溧阳、溧水经转换期后均获ＯＦＤＣ机构认证。 Ａｇｒｏ—Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ５ 关注・ＦＯＣＵＳ １ １ ８９６＿＿８９）；氟化物测定用氟试剂分光光 最高允许标准值；当 ＜１时，即未超标， 点ＥＣ 值为Ｏ．８８７ ｍｓ・ｃｍ～，其电解质浓 度法（ＧＢ７４８３－－８７）；ｐＨ值测定用玻璃电 当 ＞１时，表示水体受到污染； 越大， 度最高，长兴样点的ＥＣ ℃值为最低；有 极法（ＧＢ／Ｔ ６９２１）－－－８６）［９］；水质ＥＣ２５ 采 受污染程度越严重。单项指数法只能评 机种植的溧阳、溧水（ＴＪｌ、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）各 用ＬＦ９１型电导仪㈣，检测限 ｓ・ｃｍ～～ 价水体中某污染物的危害程度，不能给 样点ＥＣ２５℃值范围在０．２０－０．３５ ｍｓ・ｃｍ ｍｓ・ｃｍ～，现场直接测定。重金属元素用 出对水体中各种污染物的综合评价。 之间，均值为０．２４￣０．０６ ｍｓ・ｃｍ一。常规种 电感耦合高频等离子发射光谱分析仪 综合指数法采用尼梅罗Ｎｅｍｅｒｏｗ） 植中昆山样点的ｐＨ、ＥＣ 值与长兴样 （ＩＣＰ—ＡＥＳ）测定Ⅲ】。 指数法，可表示水体中各种污染物质的 点和有机种植的溧阳、溧水（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、 （２）数据处理。利用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ 综合污染程度，以Ｐ 表示：即Ｐ练＝ Ｌ４）样点相比显得较高，是因为其地处河 软件进行数据的统计及相关性分析。 ［（ ＋尸 ）／２ ，式中： 为水质各污染 网交错的太湖北偏东约６０ ｋｍ的淀山湖 评价标准及方法 物单项指数（ ）的平均值；尸ｌ眦为各污染 镇旺家厍村，属低洼湖相沉积湖荡平原 （１）评价标准。依据有机产品ＧＢ／Ｔ 物单项指数的最大值。综合指数法计算 区，地面高程（吴淞零点）在１．２～１．６ ｉｎ， １９６３０有关条款的规定旧，根据中华人民 简便，反映多种污染物影响下水质的污 农耕垦种的历史悠久，均为稻、麦（油）二 共和国国家标准中《农田灌溉水质标准 染情况。农田灌溉水质分级标准 划分 熟制，农田灌溉水为淀山湖及农耕地河 （ＧＢ ５０８４－－２００５）》 ３１作物种类中的水作 中，当综合污染指数Ｐ综≤０．５ ｍｇ・Ｌ－ 时 网水源，且处于农宅腹地，河道上游的工 和蔬菜两类准限值含量，ｐＨ为５．５～８．５， 为１级，等级为清洁水平；０．５≤Ｐ ≤ 企废水内排，生活污水及农业面源污染 氟化物（Ｆ一）≤２．０ ｍｇ－Ｌ一，氯化物（Ｃｌ一）≤ １．０ ｍｇ・Ｌ－ 时为２级，等级为尚清洁，在 较为严重，导致水体中ｐＨ、ＥＣ 值较 ３５０ ｍｇ・Ｌ－ ；金属元素Ｈｇ￣＜０．００１ ｍｇ・Ｌ－ ， 标准限量内；Ｐ综≥１．０ ｍｇ・Ｌ。时为３ 高；其他６个农田灌溉区则远离村宅，且 Ｃｄ￣＜０．０ｌ ｍｇ・Ｌ－ ，Ａｓ￣＜０．１ ｍｇ・Ｌ－ ，Ｃｒｙ＜０．１ 级，等级为污染，已超出警戒水平。 以水库、自然降雨的塘蓄水为灌溉水源， ｍｇ。Ｌ～，Ｐｂ≤０．２ ｍｇ。Ｌ～，Ｃｕ≤１．０ ｍｇ・Ｌ～， 水质清。 ｚｎ≤２．０ ｍｇ・Ｌ ；参照《地表水环境质量 结果与分析 （２）化学物质。由表３可以看出，常 标准（ＧＢ ３８３８－－２００２）》㈣含量值，氨氮 常规种植和有机种植农田灌溉水的ｐＨ 规种植的长兴和有机种植的溧阳、溧水 （ＮＨ３一Ｎ）≤０．５ ｍｇ・Ｌ～，硫酸盐（ｓｏ２一）≤ 值、ＥＣ 值及化学物质含量 （Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）各样点的氨氮、磷酸盐、 ２５０ ｍｇ・Ｌ ；磷酸盐（ＰＯ４－３）暂无准限值。 （１）ｐＨ值和ＥＣ ℃。由表３可以看 硫酸盐、氯化物、氟化物的含量均符合标 （２）评价方法。水环境质量评价采用 出，常规种植的昆山样点ｐＨ值较高，达 准的要求。特别指出的是，地处淀山湖 单项指数法和综合指数法 。单项指数 ７．９０４－０．Ｏ１，偏微碱性，而长兴样点较低， 腹地河网区的昆山样点磷酸盐（０．０２９ 法计算公式为：Ｐｉ＝Ｃｉ／ｃ０，式中： 为某 ｐＨ值为６．４８￣０．０１；有机种植的溧阳、溧 ｍｇ・Ｌ ）、氨氮（０．１０５ ｍｇ・Ｌ ）和氯化物 一评价指数的相对污染值，Ｇ为某一评 水（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）样点ｐＨ值均在７．１８— （１３３．５５ ｍｇ・Ｌ ）含量均偏高，其原因是 价指数的实测值，ｃ０为某一评价指数的 ７．４７之间，差异不大。常规种植的昆山样 与农田灌溉区上游的工企废水、农宅生 表３各样点水质ｐＨ、ＥＣ 馆及其化学物质含量 ６农业环境与发展２０Ｉ２年第２期 关注・ＦＯＣＵＳ 活污水和农田沟渠的直接排放有关。梁 舸江等 在描述富含磷酸盐和某些形态 氮素的水在光照和其他环境条件适宜的 情况下使藻类过量生长，随后藻类死亡 中大洪林水库为２９．５４ ｍｇ・Ｌ～，沉其林村 集水塘的流动水为３．７１ ｍｇ・Ｌ－ ，而田间 排水沟达４６．９７ ｍｇ・Ｌ～，３个监测样点值 相差较大。从现场所调查的区域地貌以 及水质来源分析，样品均采集自然降水 长兴、昆山和有机种植的溧阳、溧水的７ 个灌溉区均符合农田灌溉水质标准（ＧＢ ５０８４－－２００５）的重金属含量。 常规种植和有机种植农田灌溉水各指标 的相关分析 并伴随着异养微生物的代谢，使水体中 的溶解氧很快被耗尽，造成水体质量恶 化和水生态环境结构破坏，引起水体富 营养化，严重破坏水质，且磷酸盐难以治 和山间坡岗地的侧渗水汇流岗坡边小型 水库、集水塘和排水沟，水库和集水塘面 积分别约２．５ ｈｍ 和１．５ ｈｍ ，库容量约 ７．５万ｍ 和３．５万ｍ。，雨季蓄积库水。调 从表５可见，农田灌溉水的ｐＨ值、 ＥＣ 化学物质、重金属元素之间呈正 相关关系，且氯化物与ＥＣ 氨氮、磷酸 盐、硫酸盐呈极显著相关，与ｐＨ呈显著 理，造成在水体中的长久滞留。２００７年５ 月２９日太湖流域无锡段发生的大面积 蓝藻爆发事件旧，主要是太湖水体氮磷 含量严重超标【ｌ８１。要从根源上杜绝此类 污染物，必须从源头着手，切断河流人口 上游区域工企污水源，减少农业面源污 染，使得长江、太湖两大水系中氮磷含量 得到有效控制。农田灌溉水源地中氯化 物含量过高，导致土壤发生盐化，妨碍植 物生长，在植物体内积累，从而危害食物 链的安全㈣。 查区地处大坞岭与平峰山腹地，两山峰 东北是太湖，位居太湖西岸，山体岩性以 沉积岩（凝灰岩）为主，矿藏资源丰富①， 相关；硫酸盐与ｐＨ、氨氮呈极显著相关， 与磷酸盐呈显著相关；磷酸盐、氨氮与 ＥＣ ｔ呈极显著相关。同样，水质中镉元 素与磷酸盐、氟化物呈显著相关，这与农 业生产大量使用化学物质所引起的非点 源污染有关；而金属元素锌与铬，镉与砷 呈极显著相关，除了可以推测其金属元 素与山区原生矿物有关联外，矿物间的 物质组成还有其同源性。 化学物质及重金属的评价 且伴生有硼、锌等矿产，经自然降雨水入 渗风化而侧渗流Ａ，＿ｚｋ库蓄积；且地处岗坡 地的黄棕壤呈强酸性（ｐＨ值４．７４± ０．５２），水质偏弱酸（ｐＨ值６．４８￣０．０１），降 水随山坡径流和土体下渗并形成侧渗， 下渗的水质ｐＨ相应酸化，矿物、岩石或 土壤中的金属元素酸化溶解于水体中， 随着坡降流入水库。 表４中常规种植的昆山和有机种植 常规种植和有机种植农田灌溉水的重金 属含量 根据７个农田灌溉区灌溉水质的实 测结果，采用单项指数法和综合指数法 的评价模式，分别计算得到 和Ｐ 。由 表６可知，除了常规种植的长兴样点锌 元素的单项指数 超标达８５．Ｏ％外，其 他各农田灌溉区的灌溉水水质单项指数 由表４可以看出，常规种植长兴水质 中的ｚｎ含量达到２６．７４￣１５．３５ ｍｇ・Ｌ～， 差异值为５７．４％，与控制标准值≤２．０ ｍｇ・Ｌ 相比，单项指数属于严重超标。其 的溧阳、溧水（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）各样点水 质重金属含量均为标准值的１／１００～１／１０ 倍内。说明除了常规种植的长兴样点锌 含量超标外，其他各元素在常规种植的 表４各样点水质熏金属含量 ①长兴县．长兴县矿产资源规￣（２００７－－２０２０年），２００７ Ａｇｒｏ—Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ７ 关注・ＦＯＣＵＳ ‰一一一一一 № ０．５７６＊＊ １ ０．３８５ ０．８０８ １ ０．４８３＊０．５２９＊＊０．２６４ １ ０．５７０＊＊０．０７８ ０．８１７ ０．４７４＊ １ ０．４６９＊０．９７０＊＊０．８１０＂＊０．５３２ ０．９２２ １ ０．２６６ ０．２２７ ０．２７２ ０．０１６ ０．２５６ ０．１９７ １ ０．０２０ ０．０９２ ０．２０７ ０．０１０ ０．１３８ ０．１０２ ０．２８７ １ ０．０４３ ０．０３１ ０．０９９ ０．２５２ ０．００５ ０．０４５ ０．０９ ０．１４８ １ ０．０１９ ０．００２ ０．１０５ ０．４５２＊０．０１６ ０．０１８ ０．４９２＊０．２０５ ０．００５ １ ０．５４１＂＊０．２０３ ０．１１１ ０．２１８ ０．１８６ ０．１４１ ０．０４５ ０．１１５ ０．０４５ ０．１７８ １ ０．０４１ ０．１４９ ０．２３８ ０．０４５ ０．１３７ ０．２４８ ０．２５７ ０．２９０ ０．６３４ ０．１６０ ０．０６４ １ ０．０００ ０．０３０ ０．０５３ ０．０２８ ０．０１６ ０．００８ ０．０１９ ０．００１ ０．００２ ０．０１５ ０．０００ ０．０６３ １ ０．００２ ０．０１７ ０．００５ ０．００７ ０．０２３ ０．００３ ０．０１４ ０．１１５ ０．１４ ０．５３１ ０．００６ ０．００２ ０．０１９ 注： 为Ｐ＜Ｏ．０５， 为Ｐ＜０．０１。 表６各样点农用灌溉水的污染指数与评价 均小于１；综合指数Ｐ综均在０．０８５～ 小结 点中磷酸盐含量较高，氨氮和氯化物的 ０．２７７范围内，表明其灌溉水质良好，符 灌溉水源地环境质量评价的主要目 单项指数也相对偏高，农业生产部门应 合农田灌溉水质规定的要求。必须重点 的是保证农产品品质安全。从７个农田 该引起足够的重视。有机种植的溧阳、 提出的是常规种植的昆山样点中氨氮、 灌溉区测试样点的水质综合情况来看， 溧水（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）农田灌溉区各样点 硫酸盐、氯化物的单项指数 均比常规 影响农田灌溉水质中的主要物质是磷酸 水质化学物质及重金属含量与标准值 种植的长兴和有机种植的溧阳、溧水（Ｌ１、 盐、硫酸盐、氯化物和ＥＣ ，且与水体 比较，均低于农田灌溉水质标准 ＩＪ２、Ｌ３、Ｌ４）农田灌溉区各样点的水质高 ｐＨ值均有显著相关关系，而重金属元素 （ＧＢ ５０８４－－２００５）和地表水环境质量标 出１０倍，综合指数 达０．２７７，是Ｐ ≤ 锌与铬、镉与砷有其同源性。除常规种植 准（ＧＢ ３８３８－－２００２）范围的１／１００～１／１０ ０．５清洁范围的４４．６％，应引起农业生产 的长兴样点单项指数ｚｎ含量严重超标， 倍，综合评价为清洁。 部门的重视，在进行灌溉时，特别注意水 综合指数达到严重污染水平外，其余各 源地上游水质的监控和预防。 样点水质均处于安全等级，综合评价为 改良措施与展望 清洁。特别注意的是常规种植的昆山样 对直接用于农田灌溉水体中ｚｎ含 ８农业环境与发展２０Ｉ２年第２期
