易 霞,欧阳珺,蒿承智,张子嘉,陈德豪

(海南省生态环境监测中心,海口 571101)

农村作为第一产业重要载体和农民生活的主要空间,是生产力发展到现阶段的重要产物,具有不可替代的战略地位。我国是农业大国,农村覆盖面积辽阔,但传统农村生产生活方式粗犷、农民保护意识淡薄,农村生态环境破坏严重、农业点源和面源污染加剧、工业污染向农村转移等环境污染问题日益突出[1]。海南省地处我国最南端,属热带季风气候,农业为主要经济来源,是中国南繁育种理想基地。但面对复杂的农村环境问题,农村保护工作却较为薄弱,监管监测能力尚显不足,区域和谐发展受到极大限制。为贯彻落实生态文明思想,实现乡村振兴发展战略目标,自“十五”时期开始,农村环境问题得到逐步重视[2],党中央、国务院推行了一系列农村环境整治行动[3]。农村环境质量监测作为农村环境管理的主要数据保障和重要决策依据,通过阶段性监测工作可及时掌握农村环境状况,正确、全面把握农村环境变化过程,为系统推进农村环境整治、全面支撑乡村绿色发展提供科学有力的数据支撑及监测手段[4]。

目前农村环境质量监测与评价研究尚处探索阶段,研究方向主要为监测内容确定及指标体系构建[5]。监测内容涵盖农村环境空气、水环境、土壤环境质量等各环境要素监测。指标体系构建以层次分析法、污染指数法等构建农村环境质量[6]、农业面源污染监测等[7]综合评价[8]方法技术研究。本文依据中国环境监测总站《农村环境质量综合评价技术规定(试行)》[9-10]开展2015～2020年海南省典型农村环境质量监测与评价,以从点至面客观反映全省农村环境质量状况。

1 材料与方法

1.1 监测点位

“十三五期间”农村环境质量评价以县域为基本单位,监测点位涵盖县域和村庄。在县域层次,海南省18个市县(不含三沙市)开展地表水水质监测,每个市县设置2～4个监测点位,合计52个点位,每个季度监测1次,全年监测4次。开展生境质量指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地胁迫指数、人类干扰指数监测,全年监测1次。在村庄层次,海南省18个市县各选择1个静态村庄(即每年都开展监测的定点村庄)和3个动态村庄(即每年选测不同的村庄),每年监测72个村庄,研究期间监测村庄累计288个,每个村庄均开展环境空气质量、饮用水源地水质、土壤环境质量监测。其中环境空气质量、饮用水源地水质每个村庄各设置1个点位,合计72个点位,每个季度监测1次,全年监测4次。土壤环境质量每个村庄设置3～5个监测点位,合计354个点位,全年监测1次。

1.2 评价方法

农村环境质量评价采用综合指数法[11],即将评价单元分解为农村环境状况评价和农村生态状况评价子系统,通过子系统内各评价指标加权求和,得出该子系统指数值,再将各子系统指数加权求和得出农村环境质量综合指数。其中,权重系数确定采用专家评估法,由一定数量专家直接根据经验并考虑反映特定评价观点后定出权重值。

1.2.1 农村环境状况 农村环境空气质量评价参照《环境空气质量标准》(GB3095-2012)和《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》(HJ633-2012),达标率为空气质量有效监测天数中AQI在0～100的天数所占百分比。地表型、地下型饮用水源水质评价分别参照《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)、《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017);地表水水质评价参照《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002),饮用水源地水质、地表水水质采用单因子评价法[12],达标率为所有监测断面(点位)全年监测的总频次中达到或优于Ⅲ类水质的频次所占百分比。2015～2017年土壤环境质量评价参照《土壤环境质量标准》(GB15618-1995),采用单项污染指数法,2018～2020年参照《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB15618-2018),采用单因子评价法,达标率为土壤有效监测点位中土壤环境质量达到一级标准的监测点位所占百分比。各指标指数值采用专家评估法确定[13-14],见表1。

表1 评价指标指数值

在农村环境空气质量、饮用水源地水质、地表水水质、土壤环境质量的基础上,采用农村环境状况指数(Ienv),反映农村环境状况所处水平。计算公式如下：

式中,Ienv为农村环境状况指数;Ai分别为空气质量指数、饮用水源地水质指数、地表水水质指数、土壤环境质量指数,Xi则为各指数对应的权重,分别为0.35、0.20、0.2、0.25。

1.2.2 农村生态状况 生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地胁迫指数参考《生态环境状况评价技术规范》(HJ 192-2015),人类干扰指数参考《国家重点生态功能区县域生态环境质量考核办法》评价办法确定。采用农村生态状况指数(Ieco),反映农村环境状况所处水平。计算公式如下：

式中：Ieco为农村生态状况指数;Aj分别为生境质量指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地胁迫指数和人类干扰指数;Xj为各指数对应权重,分别为0.25、0.2、0.2、0.2、0.15。

1.2.3 农村环境质量 农村环境质量综合指数(RQI)计算公式如下：

RQI=Cenv·Ienv+Ceco·Ieco

其中：RQI为农村环境质量综合指数;Cenv为农村环境状况指标权重,值为0.6;Ienv为农村环境状况指标值;Ceco为农村生态状况指标权重,值为0.4;Ieco为农村生态状况指标。

根据农村环境质量综合指数值,将农村环境质量综合状况分为五级,即优(RQI≥85)、良(70≤RQI<85)、一般(50≤RQI<70)、较差(35≤RQI<50)和差(RQI<35)。

2 结果与分析

2.1 农村环境状况分析

研究期间海南省农村环境状况较好,五指山、白沙和保亭等中部山区农村环境状况均保持较高水平,琼海、万宁、琼中、三亚、昌江、东方等东、南、西南部沿海地区农村环境状况次之,海口、澄迈、乐东、临高、陵水、屯昌等农村环境状况相对一般,儋州、文昌和定安等北、西北部地区农村环境状况相对较差。农村环境状况明显变好的市县为东方,略微变好的市县分布在海南省中南、东南、西南部地区,分别为琼中、陵水、乐东。略微变差的市县分布在海南省北、东部沿海地区,分别为海口、澄迈、琼海、临高。为进一步厘清海南省农村环境状况,以下就各监测要素开展分析。环境空气质量方面,农村环境空气质量优,达标率均为100%,且优级天数比例波动上升,与2015年(90.6%)相比,2020年优级天数比例(96.6%)上升6%,全省农村环境空气质量逐步变好。其中东方、五指山、琼中和临高农村环境空气质量均保持优级,昌江和陵水农村环境空气质量明显变好。海南省为热带海洋性季风气候,农村空气环境质量状况与全省空气环境质量状况相同,易受季节变化影响,且具有典型的区域特征,北部、东部污染情况严重于南部、中部。饮用水源地水质方面,农村饮用水源地水质一般,达标率波动上升,与2015年(46.9%)相比,2020年达标率(53.5%)上升6.6%,全省饮用水源地水质逐步变好,其中白沙、保亭、昌江、东方、乐东、琼海、琼中、万宁等7个市县的农村饮用水源地水质明显变好,但澄迈农村饮用水源地水质明显下降,全省地下水饮用水源地水质显著低于地表水饮用水源地水质。由于部分农村尚未配套污水处理设施,人畜粪便未经处理直排周边土壤,雨水淋溶可污染浅层地下水,农村地下水饮用水源通常为村民自打水井,井深较浅、设施简陋、无防护措施、卫生状况差,总大肠菌群和菌落总数已成为农村地下水饮用水源地主要超标项目。此外,海南岛成土母岩主要为岩浆岩,土壤pH偏酸,并发育热带典型代表性土壤—砖红壤,铁、锰等元素及其氧化物含量丰富,经地下淋溶作用,存在pH、铁、锰等项目超标。一方面,研究期间地下水饮用水源地水质达标率持续降低,超标项目中总大肠菌群和菌落总数的超标比例远高于其他指标,另一方面,个别地表水饮用水源地水质监测村庄的高猛酸盐指数常年超标。

土壤环境质量方面,农村土壤环境质量较好,达标率波动下降,与2015年(96.0%)相比,2020年(77.1%)下降18.9%。其中临高、海口、定安的2020年农村土壤环境质量达标率均下降40%以上,其余市县的农村土壤环境质量达标率保持稳定。全省农村土壤超标点位集中在北部,该区域成土母岩为玄武岩,铬、铜、镍等多污染项目复合重金属本底含量偏高,并伴随人为活动的叠加影响导致超标。此外,农村地区废弃电池、塑料薄膜、生活垃圾等随意丢弃也可能增加土壤污染风险。

地表水水质方面,全省农村地表水水质优,达标率轻微上升,与2015年(93.5%)相比,2020年达标率(95.5%)上升2%。其中白沙、保亭、定安、海口、琼海、三亚、万宁和五指山地表水水质均达标,昌江、东方、陵水、屯昌和澄迈地表水水质个别年份出现超标,文昌和儋州地表水水质明显下降,主要污染指标为化学需氧量、高猛酸盐指数、总磷。全省地表水超标点位集中在东北部和西北部,一方面超标断面通常存在大面积水产养殖、畜禽散养等情况,农村传统养殖模式缺乏相应的污染治理设施,环境监管困难,文昌和儋州为全省畜禽养殖大县,养殖尾水污染物排放压力极大,农业面源污染问题突出,另一方面,全省污水设施建设进程缓慢、历史欠账较多、已建设施处理效果不佳等问题加剧水体污染。

2.2 农村生态状况分析

海南省农村生态状况优良,琼中、五指山、保亭、白沙等中部山区农村生态状况均保持领先水平,万宁和琼海等东部沿海地区农村生态状况均保持较高水平,屯昌和定安等北部内陆地区农村生态状况次之,儋州、乐东、东方等西部沿海地区农村生态状况相对一般,临高和海口等北部沿海地区农村生态状况相对较差。农村生态状况明显变好的市县分布海南省东部沿海地区,分别为万宁和琼海。明显变差的市县分布在海南省西部,分别为儋州、东方、乐东、昌江。此外,中部山区的白沙、北部的临高轻微下降,海口轻微上升。为进一步厘清海南省农村生态状况,以下就各监测指标开展分析。

2.2.1 生境质量指数 生境质量指数5年平均值为74.03,全省各地区差异较大,呈现中部山区高、东南部沿海地区较高、西部和北部沿海地区低的空间分布,与2015年(74.48)相比,2020年生境质量指数(73.75)下降0.73,生境质量最高的市县为五指山、保亭和琼中,最低的为东方、临高和海口,各市县生境质量较稳定,变化幅度小。生境质量与生态系统和土地覆被类型相关,中部山区涵盖多个国家森林公园、生态保护红线、自然保护区,多为林地、湿地等自然生态系统,生境质量高,而西部沿海多工业聚集区、北部沿海多发展农业用地导致生境质量低。

2.2.2 植被覆盖指数 植被覆盖指数五年平均值为95.60,全省各地区存在一定差异,呈现中部山区高、北部内陆较高、北部沿海地区低的空间分布,与2015年(96.44)相比,2020年植被覆盖指数(94.00)下降2.44,植被覆盖最高的市县为白沙、琼中和五指山,最低的为海口、文昌和东方,各市县植被覆盖指数存在一定波动,其中东方植被覆盖明显下降。植被覆盖与城镇化发展相关,中部山区多为热带雨林,植被覆盖密集,西部、北部沿海地区人土地利用开发建设活动多,植被覆盖相对较低。

2.2.3 水网密度指数 水网密度指数五年平均值为43.43,全省各地区差异极大,呈现东部沿海地区高、北部沿海和内陆地区较高、西部沿海地区低的空间分布,与2015年(38.97)相比,2020年水网密度指数(44.03)上升5.06,水网密度最高的市县为琼海、万宁和琼中,最低的市县为昌江、三亚、儋州,各市县水网密度波动明显,其中琼中、三亚、五指山和万宁明显上升,昌江和东方略微下降。水网密度与河流、湖泊、水库面积及水资源量等要素相关,中部山区为河流发源地,东部水系发达,西部水系贫瘠,此外全岛年均降雨量由东北至西南递减,在一定区间内降雨量与水资源量呈正相关,然而当降雨量超过土地负荷造成洪涝灾害可严重影响水资源量。

2.2.4 土地胁迫 土地胁迫指数五年平均值为96.82,全省各地区差异较小,呈现中部山区高、西部沿海和北部内陆地区较高、北至东线沿海发达市县低的空间分布,与2015年(96.84)相比,2020年土地胁迫指数(96.82)下降0.02,土地胁迫程度最高(指数值最小)的为海口、三亚和陵水,最低(指数值最大)的为琼中、白沙和五指山,各市县土地胁迫保持稳定,变化幅度极小。土地胁迫与土壤侵蚀、建设用地开发等情况有关,中部山区植被覆盖度高,土壤侵蚀程度低,海口、三亚及东部沿海地区建设用地开发利用集中,土地胁迫程度高。

2.2.5 人类干扰 人类干扰指数5年平均值为67.26,全省各地区差异极大,呈现呈现中部山区高、东部沿海地区较高、北部沿海及北部内陆地区低的空间分布,与2015年(67.11)相比,2020年土地胁迫指数(67.35)上升0.24,人类干扰程度最高的为临高、海口和东方,最低的为五指山、琼中和保亭,各市县人类干扰保持稳定,变化幅度小。人类干扰与土地开发利用情况有关,中部山区建设用地、耕地开发程度低,人类干扰程度低,东方、临高耕地开发程度高,海口建设用地开发程度高,人类干扰程度高。

2.3 农村环境质量综合状况分析

海南省农村环境质量综合状况良好,研究期间均保持良级以上,综合指数值稳定,变化幅度较小。海南省中部山区农村环境质量综合状况保持领先水平,除保亭2017年略微低于优级,其余年份五指山、琼中、白沙和保亭均为优级,且琼中呈变好趋势。东、南部沿海地区农村环境质量综合状况次之,琼海和万宁综合指数5年均值达优级,指数值在优级上下浮动,三亚逐步变好,陵水明显低于同地区其他市县。西部沿海地区农村环境质量综合状况明显低于东部沿海地区,昌江略微优于同地区其他市县,乐东逐步变好,而儋州略微变差。北部内陆地区农村环境质量综合状况较为稳定,与西部沿海地区保持同一水平,变化幅度不大。北部沿海地区农村环境质量综合状况相对一般,澄迈略微优于同地区其他市县,但与临高同呈下降趋势。

图1 2015-2020年海南省农村环境质量状况

3 结论与讨论

2015～2020年海南省农村环境质量良好,呈现中部山区高、东南部沿海地区较高、西部沿海地区及北部内陆地区较低、北部沿海地区低的空间分布。中部山区涵盖多个自然保护区、森林公园、生态保护红线,多为林地、湿地等自然生态系统,海南省主要河流均发源于此,中部山区农村人口稀疏、农业面源污染少,农村环境质量优。东、南部沿海地区环境优美,发展乡村旅游业,农业污染较少,但人类干扰多、土地开发利用程度高,农村环境质量良好。西部沿海地区集中发展新型工业、港口资源和能源工业,人类干扰程度高、生境质量差,农村饮用水源地水质较差,农村环境质量良。而北部地区地势平坦、人口聚集,土地开发程度高,水产养殖发达,以规模化以下畜禽养殖为主,农村面源污染问题突出,严重影响饮用水、地表水水质,加之北部受成土母岩影响,铬、铜、镍等项目含量高于其他地区,导致北部区域农村环境质量相对较差。