乳源縣石灰?guī)r山區(qū)農(nóng)村水源地水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

萬端極，張庭榮

(1.湖北工業(yè)大學(xué) 土木建筑與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430064；2.河湖生態(tài)修復(fù)及藻類利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430064；3.廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣東 廣州 510610)

近年來，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)雖然發(fā)展了起來，農(nóng)村居民生活水平普遍提高，但農(nóng)村飲用水設(shè)施建設(shè)一直處于較低水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于農(nóng)村其他基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，大部分飲用水項(xiàng)目都非常簡單，沒有飲用水處理設(shè)施，飲用水質(zhì)量不符合國家標(biāo)準(zhǔn)[1-4]。

粵北石灰?guī)r山區(qū)群山林立，巖石裸露，土層薄, 難以涵養(yǎng)水源,素有“雨中水汪汪, 雨停水跑光”之說[5]。這一地質(zhì)特征導(dǎo)致粵北石灰?guī)r地區(qū)的水質(zhì)硬度較大，是造成該地區(qū)結(jié)石病比例高的可能原因之一[6-7]。如何保障當(dāng)?shù)厝罕姷娘嬎徒】蛋踩?，是一個(gè)迫切需要考慮和解決的問題。

本研究以乳源瑤族自治縣大橋鎮(zhèn)為研究區(qū)域，采集了3類分散式供水方式的農(nóng)村居民生活飲用水，檢測了12項(xiàng)各類指標(biāo)，并通過綜合評價(jià)指數(shù)對水質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評價(jià)，期望為該地區(qū)農(nóng)村居民供水工程改造提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測點(diǎn)選擇

表1 采樣位點(diǎn)分布表

圖1 采樣位點(diǎn)分布圖

以乳源縣大橋鎮(zhèn)為監(jiān)測對象，共選擇了13個(gè)監(jiān)測位點(diǎn)，監(jiān)測水樣來源分為3類：水管引水-密封水泥池、水渠引水-密封水泥池和水渠引水-敞開水泥池，具體見表1。

1.2 監(jiān)測指標(biāo)與評價(jià)方法

現(xiàn)場記錄采樣點(diǎn)經(jīng)緯度、海拔、氣溫等情況，水溫、pH值、色度、電導(dǎo)率、溶氧等指標(biāo)利用便攜式水質(zhì)分析儀現(xiàn)場檢測，同時(shí)采集水樣冷藏運(yùn)輸回實(shí)驗(yàn)室檢測的指標(biāo)包括總菌數(shù)、CODMn、硝氮、總硬度、Fe、As、氟化物、濁度、TDS、Mn、氯化物、硫酸鹽等。

表2 指標(biāo)分類、權(quán)重系數(shù)與評價(jià)方法

水質(zhì)評價(jià)方法采用綜合評價(jià)指數(shù)法進(jìn)行評價(jià)。在對評價(jià)指標(biāo)按照健康意義分類的基礎(chǔ)上，計(jì)算出各類的類綜合指數(shù)，再根據(jù)各類指標(biāo)對于人體健康的影響程度不同，確定各類類綜合指標(biāo)的權(quán)重值，然后將各分類的類綜合指數(shù)與其相對應(yīng)的權(quán)重值相乘，最后將各分類的權(quán)重得分相加所得之和，即為該水源水質(zhì)的綜合指數(shù)。指標(biāo)分類、權(quán)重系數(shù)與評價(jià)方法見表2，具體計(jì)算方法參照古玥和Tim Hurley等[8-9]。

根據(jù)綜合評價(jià)指數(shù)WQI劃分的飲用水評價(jià)級別見表3。

表3 生活飲用水評價(jià)級別的劃分

2 結(jié)果與討論

2.1 主要水質(zhì)指標(biāo)檢測結(jié)果

水質(zhì)檢測結(jié)果見圖1～12，參照生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)，3組13個(gè)采樣點(diǎn)的12項(xiàng)檢測指標(biāo)中，細(xì)菌總數(shù)和濁度2項(xiàng)指標(biāo)全部超標(biāo)，水渠引水-敞開水泥池組鐵離子超標(biāo)，其它10項(xiàng)指標(biāo)在所有組別中都不超標(biāo)。細(xì)菌總數(shù)和濁度超標(biāo)表明水質(zhì)衛(wèi)生狀況欠佳，存在潛在致病風(fēng)險(xiǎn)，在后期引水工程改造中要引起注意。其他10項(xiàng)指標(biāo)都不超標(biāo)，表明調(diào)查區(qū)域水源水質(zhì)基本符合飲用水安全標(biāo)準(zhǔn)[10]。雖然調(diào)查區(qū)域所在的粵北石灰?guī)r地區(qū)是泌尿系結(jié)石高發(fā)區(qū)，居民懷疑結(jié)石高發(fā)率與飲用水硬度有關(guān)，但調(diào)查結(jié)果表明調(diào)查區(qū)域水質(zhì)硬度、硫酸鹽濃度和氯化物濃度都遠(yuǎn)低于飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，因此可以推論地區(qū)結(jié)石高發(fā)率與飲用水水質(zhì)無關(guān)。有研究顯示泌尿系結(jié)石與飲用水硬度沒有關(guān)聯(lián)[11]，同時(shí)粵北泌尿系結(jié)石病流行病學(xué)的調(diào)查也表明該區(qū)域結(jié)石高發(fā)率可能與居民生活習(xí)慣有關(guān)[5]，這些證據(jù)都從側(cè)面證明調(diào)查區(qū)域內(nèi)飲用水源水質(zhì)相對安全，與結(jié)石病高發(fā)率沒有關(guān)系。

不同組別間檢測指標(biāo)比較可以發(fā)現(xiàn)，水管引水-密封水泥池組的細(xì)菌豐度、CODMn、硝氮、錳、砷、硫酸鹽等6項(xiàng)指標(biāo)顯著低于其他2組，而這6項(xiàng)指標(biāo)除細(xì)菌豐度外，其他5項(xiàng)指標(biāo)在水渠引水-密封水泥池組與水渠引水-敞開水泥池組間差異不顯著；水管引水-密封水泥池組的氟濃度顯著高于其他2組，其他2組間沒有顯著差異；水渠引水-敞開水泥池組的鐵離子濃度顯著高于其他2組，而其他2組間沒有顯著差異；3組間硬度、濁度、總?cè)芙夤腆w和氯化物等4項(xiàng)指標(biāo)沒有顯著差異。這些組別間程出現(xiàn)的差異表明引水過程中的面源污染可能是導(dǎo)致水質(zhì)下降的主要原因，其中CODMn、硝氮、錳、砷、硫酸鹽污染可能主要發(fā)生在引水途中，而微生物污染主要發(fā)生在儲水環(huán)節(jié)，這與重慶等地的監(jiān)測結(jié)果類似[12-13]。在農(nóng)村引水工程中，相對封閉的引水通路對保障引水安全具有重要的意義。

圖1 細(xì)菌豐度變化圖

圖2 高錳酸鹽指數(shù)變化圖

圖3 硝氮濃度變化圖

圖4 水質(zhì)硬度變化圖

圖5 鐵離子濃度變化圖

圖6 砷濃度變化圖

圖7 氟濃度變化圖

圖8 濁度變化圖

圖9 溶解性總固體濃度變化圖

圖10 錳濃度變化圖

圖11 氯化物濃度變化圖

圖12 硫酸鹽濃度變化圖

2.2 綜合評價(jià)指數(shù)

表4 各采樣點(diǎn)水質(zhì)綜合評價(jià)指數(shù)及評價(jià)等級

圖13 不同組別WQI指數(shù)圖

根據(jù)WQI公式計(jì)算得到的各采樣點(diǎn)水質(zhì)綜合評價(jià)指數(shù)及其對應(yīng)等級見表4，13個(gè)采樣點(diǎn)水樣水質(zhì)達(dá)到2級(良)的有8個(gè)，占61.5%，其他5個(gè)為3級(較差)，占38.5%。分組比較的結(jié)果見圖13，水管引水-密封水泥池組WQI指數(shù)顯著低于其他2組，水渠引水-密封水泥池組次之，水渠引水-敞開水泥池組顯著高于其他2組。WQI指數(shù)的評價(jià)結(jié)果表明水管引水-密封水泥池和水渠引水-密封水泥池的供水方式在保障飲水水質(zhì)安全方面明顯優(yōu)于水渠引水-敞開水泥池方式。同時(shí)，雖然水管引水-密封水泥池和水渠引水-密封水泥池的供水方式組間沒有統(tǒng)計(jì)差異，但后者引水途中的污染風(fēng)險(xiǎn)顯著高于前者，因此綜合來看，水管引水-密封水泥池的供水方式是這3組中最優(yōu)的選擇。這一結(jié)果與馮慧芳等的研究結(jié)果類似[14]，引水和儲水環(huán)境與周邊污染源的隔離能夠顯著提高水質(zhì)，是農(nóng)村供水安全保障的有效措施。

3 結(jié)論

乳源縣石灰?guī)r山區(qū)調(diào)查區(qū)域內(nèi)的農(nóng)村飲用水總體達(dá)到飲用水安全標(biāo)準(zhǔn)，主要污染指標(biāo)為微生物指標(biāo)，不合適的供水方式是導(dǎo)致部分采樣點(diǎn)水質(zhì)存在健康安全風(fēng)險(xiǎn)的主要原因。水管引水-密封水泥池儲水的供水方式是目前相對比較安全的供水方式。