摘 要:利用大沽河流域7個地表水監(jiān)測點2006年監(jiān)測數(shù)據(jù)，引用綜合污染指數(shù)法分析了地表水狀況，得到各污染指標排序:氟化物>化學需氧量>五日生化需氧量>高錳酸鹽指數(shù)>硝酸鹽氮>氨氮>總磷>石油類>揮發(fā)酚。運用灰色關聯(lián)分析法，結合水質監(jiān)測點對應的蔬菜種植區(qū)的種植面積及人口等調查數(shù)據(jù)，分析了9個水質指標與蔬菜種植方式及人口數(shù)量之間的關系。結果表明，設施栽培和露地栽培對地表水質硝酸鹽氮的影響差異較大，表現(xiàn)在設施栽培面積與硝酸鹽氮指標關聯(lián)性最大，而露地栽培面積與硝酸鹽氮指標關聯(lián)性較小。設施栽培面積、習慣種蔬菜村莊數(shù)和鄉(xiāng)村人口數(shù)對地表水質揮發(fā)酚指標影響較大。

關鍵詞:灰色關聯(lián);露地栽培;設施栽培;水質污染指數(shù)

中圖分類號:S11+7 文獻標識號:A 文章編號:1001-4942(2010)05-0078-05

中國是世界最大的蔬菜生產國。蔬菜地是我國重要的農業(yè)用地，種植面積約1600×104 hm²，占世界蔬菜種植面積的 35%[1]。20世紀80年代，塑料大棚蔬菜在我國東北、華北、西北地區(qū)大規(guī)模發(fā)展起來。2000年全國蔬菜設施種植面積達到170×104 hm² ，為我國“菜籃子工程”做出了巨大貢獻。據(jù)測算，我國目前的設施栽培面積尚不到適宜推廣面積的1/3，在未來的10年內，蔬菜設施栽培將在我國廣大農村得到大面積推廣應用[2，3]。這些變化必然會給蔬菜基地環(huán)境帶來不可忽視的影響，引起的水環(huán)境風險越來越引起人們的關注。章明奎等[4]在浙江省選擇了33個代表性蔬菜地，采集和分析了土壤、地表水和地下水樣，研究了浙江省主要蔬菜地土壤磷積累狀況及其對地表和地下水水質和土壤磷釋放潛力的影響。黃東風等[5]對福州市郊蔬菜基地的16個地表水樣和 11個地下水樣進行檢測，分析了福州市郊菜地氮磷面源污染現(xiàn)狀。張慶利等[6]對南京東郊典型蔬菜基地地表水質量進行了調查分析。高懷友等[2]進行了設施蔬菜產地灌溉水質評價指標及標準值的研究。

本文嘗試利用灰色關聯(lián)分析法研究了2006年青島優(yōu)質安全蔬菜示范區(qū)的9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)蔬菜種植方式、人口數(shù)量、習慣種植蔬菜村莊數(shù)與對應的地表水質之間的關系，闡明蔬菜種植區(qū)地表水質污染的主要原因，并為調整蔬菜種植方式，改善地表水環(huán)境質量提供理論依據(jù)。

1 水質的污染指數(shù)評價

青島市環(huán)境監(jiān)測站2006年全年水質監(jiān)測數(shù)據(jù)平均，反映2006年這些監(jiān)測點地表水質總體狀況。根據(jù)監(jiān)測點水質，篩選出高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、揮發(fā)酚、石油類、總磷、化學需氧量、硝酸鹽氮、氟化物9項指標作為地表水綜合污染指數(shù)的評價指標。綜合污染指數(shù)[7]的計算方法如下:

式中:Pj指j斷面水污染綜合指數(shù);Pij 指j斷面i項污染指標的污染指數(shù);Cij 指j斷面i項污染指標的年平均值;Cio指i項污染指標的評價標準，采用《地表水環(huán)境質量標準》(GB 3838-2002)Ⅲ類標準。

所選擇監(jiān)測點(圖1)水質基本保持穩(wěn)定，9項污染指標綜合污染指數(shù)的平均值為4.65，其中早朝、江家莊、后沙灣莊綜合污染指數(shù)大于平均值，分別為7.67、6.35和5.32，其余斷面污染指數(shù)均小于平均值。按污染指標排序氟化物、化學需氧量、五日生化需氧量為前三位污染物。

2 蔬菜種植與地表水環(huán)境關系的灰關聯(lián)分析

灰色關聯(lián)度分析法[8]有效克服了污染單項比較分析的缺點，全面、準確地對各主要污染指標與露地蔬菜種植面積、設施栽培面積、習慣種蔬菜村莊數(shù)以及鄉(xiāng)村人口數(shù)之間的關系進行綜合評價。

2.1 確定母數(shù)列

為了從宏觀上探討蔬菜種植與地表水環(huán)境的關系，減少對面源污染各要素進行定位觀測的工作量，這里不考慮農業(yè)面源污染的全部組成要素，只選取了露地蔬菜種植面積、設施栽培面積、習慣種蔬菜村莊數(shù)和鄉(xiāng)村人口數(shù)四個因素，從而確定母數(shù)列為Ym(m=1，2，3，4)，見表2。

2.2 確定子數(shù)列

選取地表水質監(jiān)測指標9個，從而確定子數(shù)列為9個，記為Xi(i=1，2，…，9)，見表3。

2.3 無量綱化處理

由于母數(shù)列及子數(shù)列各因素的單位不一致，需進行無量綱化處理，得各數(shù)列如下:

2.4 求對應差數(shù)序列

2.6 求灰關聯(lián)度矩陣及關聯(lián)序

由公式(5)計算灰關聯(lián)度，得到子數(shù)列各因子與母數(shù)列各因子之間的灰關聯(lián)矩陣(見表4)，從而得到灰關聯(lián)序(見表5)。

rmi=1N∑Nk=1ξmi(k)(5)

從灰關聯(lián)序(表5)不難看出，高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、化學需氧量、硝酸鹽氮、揮發(fā)酚、氟化物、石油類、總磷這9個因子中，受露地菜種植面積影響最大的是氟化物，其它依次是高錳酸鹽指數(shù)、化學需氧量、五日生化需氧量、揮發(fā)酚、石油類，氮磷污染物(硝酸鹽氮、氨氮、總磷)受其影響較小。各因子受設施栽培面積和習慣種蔬菜村莊數(shù)的影響順序基本一致:硝酸鹽氮、揮發(fā)酚>石油類>高錳酸鹽指數(shù)>五日生化需氧量>氟化物>化學需氧量>氨氮>總磷。受鄉(xiāng)村人口數(shù)影響的順序是:氟化物>揮發(fā)酚>氟化物>化學需氧量>高錳酸鹽指數(shù)>石油類>五日生化需氧量>硝酸鹽氮>氨氮>總磷?？梢姡跛猁}氮、揮發(fā)酚、氟化物與蔬菜種植面積、習慣種蔬菜村莊數(shù)和鄉(xiāng)村人口數(shù)的關聯(lián)度較高，而總磷和氨氮與之的關聯(lián)程度較低。

3 結論與討論

監(jiān)測點水質基本保持穩(wěn)定，利用綜合污染指數(shù)法分析表明污染指標排序:氟化物>化學需氧量>五日生化需氧量>高錳酸鹽指數(shù)>硝酸鹽氮>氨氮>總磷>石油類>揮發(fā)酚?；疑P聯(lián)分析表明，露地菜種植面積、設施蔬菜栽培面積、習慣種蔬菜村莊數(shù)和鄉(xiāng)村人口數(shù)對地表水質指標氨氮和總磷的影響比其他指標小。設施栽培和露地栽培對地表水質硝酸鹽氮的影響差異較大，表現(xiàn)在設施栽培面積與硝酸鹽氮指標關聯(lián)性最大，而露地栽培面積與硝酸鹽氮指標關聯(lián)性較小。原因主要是設施栽培在封閉或半封閉條件下進行，其光照、溫度、濕度、CO2濃度、栽培基質性質等發(fā)生了很大的變化，使作物的各種代謝規(guī)律、CO2同化、硝酸鹽積累，以及土壤生物與生物化學性質、微生物區(qū)系、水分運動規(guī)律及化學與生化過程等，都發(fā)生了根本性的改變。在設施栽培中，由于土壤沒有雨水淋洗、施肥量高，特別是氮肥，其用量遠高于露地栽培，在土壤強烈的硝化作用下，其硝酸鹽的積累常大大超過露地栽培的蔬菜[9]。設施栽培面積、習慣種蔬菜村莊數(shù)和鄉(xiāng)村人口數(shù)對地表水質指標揮發(fā)酚的影響較大，原因主要是用煉油、煤氣洗滌、煉焦、造紙、合成氨、木材防腐和化工等工業(yè)企業(yè)排放的含酚廢水灌溉以及農藥和有機物的分解，由于設施內空氣的流動性相對較差，較易產生酚的累積毒害。硝酸鹽氮和總磷指標主要是由于化肥中營養(yǎng)元素氮、磷等流失到水域中造成;氨氮和高錳酸鹽指數(shù)主要是由于畜禽養(yǎng)殖或者農肥造成的。

參 考 文 獻:

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