鄱陽(yáng)湖平原區(qū)農(nóng)村門塘夏季水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查分析

蘇 甜，劉方平*，姜成名，時(shí) 紅，廖 偉

(1.江西省灌溉試驗(yàn)中心站，江西 南昌 330201；2.江西省高效節(jié)水與農(nóng)業(yè)面源污染重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330201)

江西省水資源豐富，建在鄱陽(yáng)湖外沿區(qū)域的很多村鎮(zhèn)的農(nóng)村生產(chǎn)生活產(chǎn)生的污染物，通過(guò)地表徑流、滲透等方式流向村中門塘及湖泊，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題。農(nóng)村生產(chǎn)生活中，農(nóng)業(yè)污染是造成水污染的主要原因，陸珊等[1]調(diào)查了廣西南流江的污染源，結(jié)果顯示這些污染物來(lái)源于農(nóng)業(yè)污染。除農(nóng)業(yè)污染外，畜禽養(yǎng)殖污染也是造成水環(huán)境污染的主因之一。馮倩等[2]2011年調(diào)查了江西省畜禽養(yǎng)殖情況，推算出畜禽排泄出的糞便、尿液超過(guò)了耕地的負(fù)荷能力，對(duì)撫州、宜春和新余3個(gè)市的環(huán)境構(gòu)成了污染威脅。

農(nóng)村門塘在村民生產(chǎn)生活中占據(jù)重要地位，農(nóng)田灌溉用水、蓄水甚至洗衣洗菜均會(huì)在門塘中進(jìn)行，門塘水環(huán)境的優(yōu)劣關(guān)系著村民生活品質(zhì)的好壞。目前，關(guān)于河流、湖泊、水庫(kù)等水環(huán)境研究很多，但研究與村民生活息息相關(guān)的門塘水環(huán)境卻不多見(jiàn)，現(xiàn)有的一些研究也只是對(duì)門塘水體的理化性質(zhì)做了調(diào)查[3]。陳寅暄等[3]2013年調(diào)查鄱陽(yáng)湖濱湖區(qū)下屬村莊時(shí)發(fā)現(xiàn)，采樣區(qū)域的門塘水體均達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化，夏季近50%的門塘水質(zhì)已達(dá)到劣Ⅴ類，而這些農(nóng)村三級(jí)化糞池的改造尚不足50%。

為進(jìn)一步探明影響門塘水環(huán)境質(zhì)量狀況的主要因素，此次調(diào)查從污染源、沉積物、水體理化性質(zhì)和水生生物等幾個(gè)方面著手，以期能夠較為準(zhǔn)確、全面地評(píng)價(jià)農(nóng)村門塘的水環(huán)境質(zhì)量和預(yù)測(cè)變化趨勢(shì)。

1 調(diào)查內(nèi)容與方法

1.1 調(diào)查區(qū)域

所調(diào)查區(qū)域?yàn)檑蛾?yáng)湖平原區(qū)，屬于亞熱帶濕潤(rùn)氣候，是長(zhǎng)江和鄱陽(yáng)湖支流水系贛江、撫河、信江、修河、饒河等水沖積而成的湖濱平原，為長(zhǎng)江中下游平原的一部分，位于江西省北部及安徽省西南邊境；區(qū)內(nèi)地勢(shì)平緩，海拔多在50 m以下，河網(wǎng)稠密，小湖泊眾多，稻田、菜畦、魚(yú)塘、蓮湖縱橫交錯(cuò)，素有“魚(yú)米之鄉(xiāng)”之美譽(yù)。采樣點(diǎn)詳細(xì)信息見(jiàn)表1。

表1 鄱陽(yáng)湖平原區(qū)夏季門塘信息

1.2 調(diào)查內(nèi)容及方法

對(duì)農(nóng)村門塘水環(huán)境的調(diào)查主要從門塘污染來(lái)源、底泥污染狀況、水體理化性質(zhì)、浮游藻類4個(gè)方面進(jìn)行。具體調(diào)查內(nèi)容和調(diào)查方法如下。

1.2.1 門塘污染來(lái)源 2018年6月至7月對(duì)23個(gè)村莊進(jìn)行了走訪調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括村中人口、農(nóng)副產(chǎn)品種植、畜禽養(yǎng)殖、輕工業(yè)、改水改廁、供水方式、新農(nóng)村建設(shè)等情況。

1.2.2 底泥污染狀況 底泥使用彼得森采泥器進(jìn)行采集。樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后陰干研磨，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)底泥的有機(jī)氮、總磷和有機(jī)質(zhì)。底泥污染評(píng)價(jià)采用有機(jī)污染指數(shù)評(píng)價(jià)法和底泥總磷污染單因子評(píng)價(jià)法[4]。

1.2.3 水體理化性質(zhì) pH值、濁度、透明度等在現(xiàn)場(chǎng)使用YSI、哈希濁度儀和賽氏透明度盤(pán)進(jìn)行原位測(cè)定，總氮、總磷、CODcr等理化指標(biāo)按照國(guó)家規(guī)定檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。水質(zhì)評(píng)價(jià)采用單因素評(píng)價(jià)法，水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)參考湖泊的綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)(TLI)評(píng)價(jià)法[5]。

1.2.4 浮游藻類現(xiàn)狀 現(xiàn)場(chǎng)采集門塘浮游藻類樣品，使用魯哥試劑固定，帶回實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行沉降，后鏡檢種類及密度。水體狀況采用浮游藻類細(xì)胞密度、浮游藻類多樣性指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 污染源調(diào)查分析

通過(guò)對(duì)2018年夏季調(diào)查的23個(gè)村莊門塘污染源排放進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明：鄱陽(yáng)湖平原區(qū)農(nóng)村門塘污染源主要有村民生活污水(廚房用水、洗滌用水、清潔沖廁水等)、農(nóng)業(yè)排水及畜禽養(yǎng)殖廢水等，這些污水主要通過(guò)地表徑流排放至村前的門塘中。調(diào)查門塘中，65%的門塘屬于死塘，無(wú)活水流入，且只有22%的門塘進(jìn)行了清淤(表2)。

通過(guò)對(duì)門塘污染源排放進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)65%的村莊都會(huì)將生活污水排入門塘中，其余村莊的生活污水有些排入農(nóng)田中，有些散排，個(gè)別村莊會(huì)將生活污水排放到附近的湖或者渠道里。調(diào)查村莊中有超過(guò)70%的村莊進(jìn)行了改水改廁，安裝了化糞池；其中，南昌縣和星子縣所調(diào)查村莊全部進(jìn)行了改水改廁，進(jìn)賢縣所調(diào)查村莊有70%進(jìn)行了改水改廁，新建區(qū)所調(diào)查村莊僅有33%進(jìn)行了改水改廁，為調(diào)查村莊中改水改廁比率較低的縣區(qū)。

通過(guò)對(duì)各村莊的走訪調(diào)查，發(fā)現(xiàn)22%的村莊會(huì)抽取門塘中的水對(duì)農(nóng)田進(jìn)行灌溉，17%的村莊使用河水、湖水、井水等進(jìn)行農(nóng)田灌溉，17%的村莊使用水庫(kù)中的水進(jìn)行灌溉，其他村莊的農(nóng)田用水還會(huì)使用渠道水、地表徑流水等。

調(diào)查村莊中，作物種植以水稻為主，村莊的門塘多建立在農(nóng)田附近，方便取水灌溉；而61%的村莊其農(nóng)業(yè)灌溉排水也都通過(guò)地表徑流進(jìn)入門塘中。

另外，調(diào)查村莊中，有約50%的村莊附近建有小型及大型的養(yǎng)豬場(chǎng)，并且有25%的養(yǎng)豬場(chǎng)養(yǎng)殖污水通過(guò)地表徑流流入排水溝，最后流入門塘中，造成了門塘嚴(yán)重污染。除養(yǎng)豬外，個(gè)別村莊有養(yǎng)魚(yú)、養(yǎng)鴨等產(chǎn)業(yè)，也直接或者間接對(duì)水環(huán)境造成了污染。

表2 鄱陽(yáng)湖平原區(qū)農(nóng)村門塘現(xiàn)狀及其污染來(lái)源調(diào)查分析結(jié)果

2.2 門塘底泥調(diào)查分析及污染評(píng)價(jià)

底泥為底棲生物和水生植物的生長(zhǎng)提供了必要條件，是水體環(huán)境中能量循環(huán)的重要組成部分。底泥狀況的好壞不僅能影響上覆水體的自凈能力，同時(shí)也影響著底棲動(dòng)物的種類分布及其多樣性。因此，在調(diào)查研究門塘水環(huán)境的過(guò)程中，門塘底泥的調(diào)查研究也是重要環(huán)節(jié)。

根據(jù)有機(jī)污染指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和底泥總磷污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)夏季23個(gè)門塘的底泥有機(jī)氮(ON)、有機(jī)物(OI)、總磷(TP)進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)所有調(diào)查門塘均處于有機(jī)氮(ON)污染的狀態(tài)，有83%的門塘處于有機(jī)物(OI)污染狀態(tài)，13%的門塘處于尚清潔狀態(tài)，而只有4%的門塘處于較清潔狀態(tài)。而根據(jù)總磷單因子評(píng)價(jià)體系進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，發(fā)現(xiàn)重度污染的門塘占13%，中度污染的門塘占35%，輕度污染的門塘達(dá)39%，清潔的門塘只有13%。

綜上所述，對(duì)于總磷而言，87%的門塘處于輕度污染及以上的狀態(tài)，而對(duì)于有機(jī)物(OI)和有機(jī)氮(ON)而言，其污染在各個(gè)門塘中也很嚴(yán)重。污水中的氮能夠在物理或生物作用下聚集到底泥中[7-8]，底泥向上覆水中會(huì)釋放大量的磷，易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。具體評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3。

2.3 門塘水質(zhì)理化指標(biāo)分析

采用現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)定和實(shí)驗(yàn)室理化分析相結(jié)合，對(duì)采樣點(diǎn)的水樣進(jìn)行各項(xiàng)理化指標(biāo)的測(cè)定，詳細(xì)結(jié)果見(jiàn)表4。

分析顯示，夏季門塘水體pH值范圍為5.17～7.64，均值為6.60；濁度范圍是4.62～32.60，某些門塘水體濁度過(guò)高，超出儀器檢測(cè)范圍；透明度在0.15～0.77 m；總氮范圍為0.81～16.10 mg/L，均值為3.49 mg/L；總磷范圍是0～1.07 mg/L，均值為0.30 mg/L；氨氮范圍為0.15～1.59 mg/L，均值為0.56 mg/L；CODcr范圍為6.0～64.0 mg/L，均值為25.80 mg/L。

采用單因子評(píng)價(jià)法，以總氮作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[9]對(duì)門塘水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)夏季門塘61%超過(guò)Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，91%的門塘超過(guò)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，其濃度最高超過(guò)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)的16倍。

以總磷作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，夏季門塘22%超過(guò)Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，48%的門塘超過(guò)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。以CODcr作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，13%的門塘超過(guò)Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，65%的門塘超過(guò)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。除個(gè)別門塘外，pH值及氨氮濃度均滿足Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。單因子評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，水體主要污染物是氮，其次是還原性物質(zhì)和有機(jī)污染物。

表3 鄱陽(yáng)湖平原區(qū)夏季門塘底泥污染狀況調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果

使用湖泊綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)(TLI)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)門塘水體營(yíng)養(yǎng)型進(jìn)行等級(jí)評(píng)價(jià)，其中綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)(TLI)<30為貧營(yíng)養(yǎng)，30～50為中營(yíng)養(yǎng)，50～100為富營(yíng)養(yǎng)，其中50～60為輕度營(yíng)養(yǎng)，60～70為中度富營(yíng)養(yǎng)，>70為重度富營(yíng)養(yǎng)。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，總磷綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)45.28～90.98，均值為56.90。結(jié)果顯示87%的門塘水體富營(yíng)養(yǎng)化，其中4%門塘為重度富營(yíng)養(yǎng)，22%為中度富營(yíng)養(yǎng)，61%為輕度富營(yíng)養(yǎng)。總氮綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)48.71～104.09，均值為70.10。92%的門塘水體總氮綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果為富營(yíng)養(yǎng)化，其中43%的門塘為重度富營(yíng)養(yǎng)，39%為中度富營(yíng)養(yǎng)，9%為輕度富營(yíng)養(yǎng)。

往年的一些資料[10]顯示，江西省農(nóng)村生活污水每人每天可產(chǎn)生總氮近2.7 g、總磷0.23 g、CODcr更是達(dá)到29.25 g。種植業(yè)污水產(chǎn)生的總氮每人每天可達(dá)36.18 g，總磷則為4.41 g。這些廢水大多排入門塘，是其水體中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的主要來(lái)源。根據(jù)調(diào)查顯示，門塘是大多數(shù)生活污水和農(nóng)田灌溉排水的最終匯聚地，同時(shí)門塘的底泥也會(huì)向上覆水中釋放大量的營(yíng)養(yǎng)鹽。

水體中氨氮的污染來(lái)源也很多，生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)排水和畜牧業(yè)污水都會(huì)造成周邊水體的氨氮含量增加。氨氮含量較高的門塘周圍，如舒宋村、下坊村和草門村都有養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，養(yǎng)豬、養(yǎng)鴨的飼料及糞便污水容易造成氨氮污染[11]。

2.4 門塘浮游藻類分析

對(duì)夏季調(diào)查的23個(gè)門塘中浮游藻類種類進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)鄱陽(yáng)湖平原區(qū)農(nóng)村門塘夏季的浮游藻類共有6門59種(屬)。通過(guò)對(duì)夏季23個(gè)門塘浮游藻類優(yōu)勢(shì)種的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)夏季門塘主要密度優(yōu)勢(shì)種為藍(lán)藻門和綠藻門，其細(xì)胞密度范圍為8.45×108～1.94×1011個(gè)/L。根據(jù)《水生生物監(jiān)測(cè)手冊(cè)》(國(guó)家環(huán)保局編委會(huì))規(guī)定和湖泊營(yíng)養(yǎng)型的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[12]，夏季門塘全部為富營(yíng)養(yǎng)型。

據(jù)測(cè)算香農(nóng)指數(shù)[13]顯示，夏季門塘中，35%的門塘評(píng)價(jià)結(jié)果為重度污染，43%的門塘為中度污染；豐富度指數(shù)[13]顯示，夏季門塘中91%為重度污染。

統(tǒng)計(jì)分析生物多樣性指數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表5。

氮和磷是浮游藻類生長(zhǎng)過(guò)程中的重要元素，但過(guò)量的氮、磷會(huì)導(dǎo)致水體水華的發(fā)生，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。夏季門塘的浮游藻類細(xì)胞密度普遍達(dá)到湖泊富營(yíng)養(yǎng)型標(biāo)準(zhǔn)，而這些門塘的總氮和總磷綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果也顯示約90%的水體為富營(yíng)養(yǎng)型。2種水體評(píng)價(jià)結(jié)果相近，門塘水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重。

表4 鄱陽(yáng)湖平原區(qū)夏季調(diào)查門塘水質(zhì)分析結(jié)果

表5 鄱陽(yáng)湖平原區(qū)農(nóng)村夏季門塘浮游藻類多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

注：H′評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[13]：大于3，表明水體為清潔，2～3為輕度污染，1～2為中度污染，小于1為重度污染。M評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：0～1為重污染，1～3為中污染，大于3為清潔。

3 結(jié)論

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)鄱陽(yáng)湖平原區(qū)農(nóng)村門塘大部分都是死塘，無(wú)活水流入，且多年未進(jìn)行水環(huán)境整治。夏季門塘水體中的污染物來(lái)源主要有生活污水、農(nóng)田排水、養(yǎng)殖場(chǎng)污水，門塘水多為劣Ⅴ類水，總氮是主要污染物。約90%的門塘總氮總磷綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示水體為富營(yíng)養(yǎng)型。門塘底泥呈現(xiàn)有機(jī)污染狀態(tài)，大部分底泥呈現(xiàn)有機(jī)氮污染，少數(shù)底泥為有機(jī)磷污染。浮游藻類多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示為中度污染至重度污染。浮游藻類細(xì)胞密度對(duì)水體營(yíng)養(yǎng)化程度評(píng)價(jià)結(jié)果為富營(yíng)養(yǎng)型。綜合以上污染源調(diào)查情況和理化性狀、生物多樣性評(píng)價(jià)，結(jié)果表明鄱陽(yáng)湖平原區(qū)農(nóng)村門塘水環(huán)境整體狀況不容樂(lè)觀，水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，水體污染較為嚴(yán)重。