屈道村,項義考
(臺州市環(huán)境監(jiān)測中心站,浙江 臺州 318000)
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農(nóng)村飲用井水鐵錳含量升高調(diào)查與探討
屈道村,項義考
(臺州市環(huán)境監(jiān)測中心站,浙江 臺州 318000)
飲用水質(zhì)量與人體健康密切相關(guān)。水中所含的鐵、錳是人體必需的微量元素,但其含量過多或過少都會對人類的機體代謝產(chǎn)生不利影響。隨著經(jīng)濟社會的高速發(fā)展,環(huán)境污染日益嚴(yán)重,水體污染事件不斷出現(xiàn)。從區(qū)域地質(zhì)環(huán)境、周邊生產(chǎn)狀況等方面分析了該地區(qū)地下水污染成因,并對飲用井水中鐵、錳元素含量過高提出了簡易的處理方法。
井水;鐵;錳
鐵、錳是人體生理代謝中不可或缺的元素,鐵是血紅蛋白的重要成分之一,錳也是許多蛋白質(zhì)和酶的組成成分。這2種元素的含量過多或過少都會對人體代謝不利,久而久之會導(dǎo)致人體代謝紊亂,誘發(fā)各種疾病。特別是長期飲用重金屬錳含量過高的水,會導(dǎo)致人體多種系統(tǒng)及器官的毒性損害[1]。所以《國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)》對飲用水中鐵、錳等重金屬含量有一定的限值。
浙江省某市的區(qū)域農(nóng)村,長期以從村莊或附近的地表水或地下水源地直接取水為主,這種取、用水方式在部分地區(qū)已有幾百年、甚至上千年的歷史。對于農(nóng)村居民而言,這種原始的供水方式經(jīng)濟、便利。此外,在周邊環(huán)境未受到明顯破壞的情況下,地表水及地下水水質(zhì)較為穩(wěn)定,肉眼所見清澈透明,口感也較好,除大腸菌群外,有機物、金屬含量相對較低,基本符合飲用水源水的要求。但是從20世紀(jì)90年代開始,該市幾個村莊的井水相繼發(fā)生異常:井水取出放置一定時間后出現(xiàn)黑色絮狀沉淀;用井水煮沸沖茶,茶水呈藍(lán)紫色。以上異?,F(xiàn)象也引起了村民的擔(dān)憂與恐慌,致使村民不敢飲用井水。許多村民猜測是周邊企業(yè)污染所致,由此也引發(fā)了一些矛盾。該區(qū)域農(nóng)村井水水質(zhì)出現(xiàn)異常后,當(dāng)?shù)卣叨戎匾?組織相關(guān)單位、人員進(jìn)行調(diào)研分析。筆者等通過實地考察、化驗水樣、調(diào)研相關(guān)地質(zhì)資料及環(huán)境污染情況等幾方面進(jìn)行綜合分析,得出井水水質(zhì)異常的幾方面原因,并提出相應(yīng)的科學(xué)、簡易的解決方法。
該區(qū)域位于某市西部,地處浙江中東部,地勢南低北高 ,界于東經(jīng) 120°17′16″至 120°55′31″,北緯28°28′24″至 28°59′48″之間。當(dāng)?shù)貙偕焦鹊孛?,一條主溪流從中部自西向東穿過。氣候溫和,雨量充沛,年平均降雨量1 644 mm。主溪流蓄滲能力較強,洪流產(chǎn)生時間快,匯聚迅速、集中,流量大,漲落時間短,徑流較豐沛,常年平均水質(zhì)在Ⅱ類左右。該區(qū)域的幾個村莊分布在主溪流南北兩岸,位于洪水沖積形成的山谷平原上。田地多數(shù)為河流沖積土,呈粉砂粘壤質(zhì)地,耕層土壤含有機質(zhì)較豐富。該區(qū)域以種植糧食與其他經(jīng)濟作物為主,村民以農(nóng)副業(yè)為生。20世紀(jì)80年代以來區(qū)域內(nèi)建有少數(shù)中小型企業(yè)。
該地區(qū)水資源相對比較充沛,水質(zhì)穩(wěn)定,地下潛水層有一定的蓄水量,而且流動性較好,村民家庭用水一般都取自當(dāng)?shù)毓么笏?井口徑多為1~1.5 m,深度約在3~5 m之間。20世紀(jì)90年代開始,該地區(qū)農(nóng)村取水出現(xiàn)新方式,多數(shù)家庭在房前屋后建造了家庭小水井或深井,深度一般在4 m以上,井口徑多為0.1~0.2 m,并相對密封,通常用小水泵抽水直接使用或暫存于儲水容器中。
20世紀(jì)90年代前,在用的公用大水井一般水質(zhì)較好,井水取出后存放一兩天沉淀物較少,清澈透明,口感較好,該類井水長期用于飲用,未出現(xiàn)異常。但從20世紀(jì)90年代開始,一些村莊的部分井水相繼在使用過程中出現(xiàn)了異常現(xiàn)象,主要有以下幾種情況:一是井水放置一定時間后會出現(xiàn)黑色絮狀沉淀;二是用井水煮沸沖茶,茶水呈藍(lán)紫色;三是井水煮沸后出現(xiàn)較多紅棕色絮狀沉淀;四是用井水煮稀飯有時出現(xiàn)黑色飯湯。但井水取出時肉眼觀察與以往無明顯區(qū)別。
為了解水質(zhì)變化的原因,筆者采集了多個點位的異常井水和對照井水樣,進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測分析,分析項目為 TFe、TMn、Cr6+、Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、F、Cl、總硬度、氰化物、硫酸鹽、揮發(fā)酚等 20多項飲用水常規(guī)監(jiān)測項目。為尋找井水放置一定時間后會出現(xiàn)黑色絮狀沉淀的原因,實驗還對大水井中不同層次的水樣進(jìn)行分析,并對比小水井井水放置前后的變化。結(jié)果表明,少數(shù)深井井水硬度偏高,多數(shù)井水 Fe、Mn含量超標(biāo),Fe含量最高達(dá)到3.02 mg/L,Mn最高達(dá)到0.36 mg/L,其他項目均在飲用水標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),部分異常及對照井水分析項目結(jié)果見表1。
表1 部分異常及對照井水分析結(jié)果
通過查閱相關(guān)地質(zhì)資料,發(fā)現(xiàn)該區(qū)域農(nóng)村處于Qpl3s——上更新統(tǒng)山門街組出露區(qū)。根據(jù)《浙江省區(qū)域地質(zhì)志》記載:Qpl3s地層以洪沖積為主,分別組成沖積錐和堆積階地,該組物質(zhì)呈灰黃灰褐色,富含鐵錳質(zhì),主要由礫石組成,間夾亞粘土透鏡層,局部底部見富有機質(zhì)粘土和泥炭層;中下部為礫石層,上部為亞粘土。錳含量為新生界其余各組的數(shù)倍,厚度一般4~6 m,部分大于13 m[2]。這正好與上文所提及的大水井深度3~5 m,小水井水井深度4 m以上相符。綜上所述,引起地下水異?,F(xiàn)象的物質(zhì)主要為二價鐵離子(Fe2+)和二價錳離子(Mn2+)。
Fe和Mn這兩種元素,為何之前能穩(wěn)定于地層中,而現(xiàn)在卻大量地溶于水體呢?經(jīng)過調(diào)研、查閱資料和分析井水樣,推斷可能主要由以下幾種因素導(dǎo)致。
Fe和Mn的化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定,只有在一定的環(huán)境條件下才能活躍起來。從目前調(diào)研情況分析,導(dǎo)致酸性活躍性環(huán)境的原因主要有2個:一是直接人為因素——即人類生產(chǎn)活動,這一點從時間上分析是合理的。20世紀(jì)80、90年代開始,該區(qū)域新建了一批中小型企業(yè),有些村莊興起家庭式企業(yè)。上述企業(yè)“三同時”原則落實不到位,在生產(chǎn)過程中,大量酸性物質(zhì)排放,并且大部分都滲入地層。二是間接人為因素——大氣污染(酸雨)所致,據(jù)統(tǒng)計,該區(qū)域酸雨較嚴(yán)重,年均p H值為4.37,酸雨率超過70%。以上兩種因素都會引發(fā)酸性介質(zhì)滲入地層,導(dǎo)致 Fe、Mn兩種元素以可溶性的狀態(tài)進(jìn)入水體。
相關(guān)研究表明,自然界的物理、化學(xué)、地質(zhì)及生物等因子可使環(huán)境發(fā)生金屬遷移轉(zhuǎn)化。微生物是土壤組成的一個重要部分,他們能使土壤中的有機物和無機物發(fā)生明顯變化,在重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化過程中起著重要作用。眾所周知,只要有人類活動的地方就存在污染,人類活動時間越長,則該區(qū)域污染程度越高。原來地層營養(yǎng)物質(zhì)較少,所以生物種類、數(shù)量并不多,特別是能影響重金屬形態(tài)變化的生物少,代謝也不旺盛,因此地下環(huán)境不會受到此方面因素的影響。然而由于環(huán)境的改變,地層營養(yǎng)物質(zhì)逐漸豐富,給微小生物提供了生存的必要條件。地下微小生物的豐富自然影響到地層環(huán)境,生物越多,影響越大。但他們的影響并非躍增式的,而是逐漸積累,只是在此之前被人們所忽視。
高強度地震能夠改變地下環(huán)境,2008年汶川大地震已經(jīng)證實[3],震動能夠改變地下水的流向。雖然近年來浙江地區(qū)未發(fā)生過地震,但還是有受到周圍地區(qū)地震的影響,如上海長江口地震及臺灣地震,當(dāng)時該地區(qū)居民都有震感。輕度地殼活動、遠(yuǎn)距離地震是否也能影響到地下Fe、Mn兩種元素的形態(tài)變化,目前尚未見相關(guān)研究報道,所以在此只提出探討。
從不同水井及不同層次、存放時間的水質(zhì)分析情況來看,大口井的上層水、以及提取后放置一段時間后的井水上清水中,Fe、Mn含量相對較低。這是因為在與空氣充分接觸后,Fe2+首先被氧化成 Fe3+沉淀,同時 Mn2+被氧化為 Mn4+與 Fe3+產(chǎn)生共沉淀。其反應(yīng)機理為:
因此經(jīng)過靜置后,上層水中 Fe、Mn含量相應(yīng)降低。根據(jù)這一原理,筆者提出相應(yīng)的解決方法:一是Fe、Mn含量偏高的井水取出后靜置4~6 h,取上清水飲用;二是可在 Fe、Mn含量在一定范圍內(nèi)的井水中加入蘇打或小蘇打,放置一定時間后,上清水中Fe、Mn含量就可以降至標(biāo)準(zhǔn)限值以內(nèi),符合飲用水源水的標(biāo)準(zhǔn)。
影響地下水元素價態(tài)、遷移的因素較多,強烈地震肯定能引起相應(yīng)變化。但在無直接震源地區(qū),使水質(zhì)發(fā)生變化的因素是復(fù)雜的。作者在此只提出以上幾個方面初淺的分析和建議,更多科學(xué)性的分析和對策,望有識之士共同探討,為當(dāng)?shù)孬I(xiàn)計獻(xiàn)策。
[1]吳燕明,賀新紅,張德興,等.亞慢性飲水錳染毒對大鼠血液系統(tǒng)的影響[J].環(huán)境與健康雜志,2008,25(11):973-975.
[2]蔣傳仁,俞國華,馬武平,等.浙江省區(qū)或地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1989:210-211.
[3]張娟,逄波,計融,等.什邡地震災(zāi)區(qū)茶水變黑現(xiàn)象分析及處理方法[J].環(huán)境與健康雜志,2008,25(6):471.
Investigation and Discussion on the Elevated Concentrations of Fe and Mn in Rural Drinking Well Water
QU Dao-cun,XIANG Yi-kao
(Taizhou Environmental Monitoring Central Station,Taizhou,Zhejiang 318000,China)
Quality of drinking water is closely related to human health.Fe and Mn in drinking water are essential trace elements,however,whose contents would produce adverse to human organism metabolism whether it is excessively high or low.Environmental pollution becomes increasingly serious with the rapid development of economy.Water pollution happens frequently.Regional geological environment,surrounding production status and other aspects were analyzed to find the causes of pollution of underground water.Simple methods were also given to treat the well water with high concentration of Fe and Mn.
well water;Fe;Mn
X502
B
1674-6732(2011)-02-0042-03
10.3969/j.issn.1674-6732.2011.02.012
2010-04-20;
2010-04-27
屈道村(1956—),男,工程師,大專,從事環(huán)境保護(hù)工作。
(本欄目編輯 黃 珊)