甘肅省某市城鄉(xiāng)飲用水水質(zhì)狀況分析*

韓 瑩，魏巧珍，李 雪，樊玉芳 ，田曉靜

（1.甘肅省疾病預(yù)防控制中心，甘肅 蘭州 730099；2.西北民族大學(xué)，甘肅 蘭州 730124）

生活飲用水的衛(wèi)生狀況至關(guān)重要，關(guān)系到廣大人民群眾的健康。目前，水污染問題備受關(guān)注[1]。飲用水中的重金屬、化學(xué)物質(zhì)和微生物污染物已被證明對人類健康構(gòu)成許多風(fēng)險。水體中金屬種類繁多，且易通過食物鏈富集，轉(zhuǎn)化為毒性更強的金屬-有機化合物，對動植物生理機能和健康危害尤為嚴(yán)重[2]；水中有機污染物污染也是當(dāng)今較嚴(yán)重的環(huán)境問題之一，嚴(yán)重危害人類健康[3]。因此，針對飲用水中污染物的監(jiān)測對維護公眾健康十分必要。在保障飲用水水質(zhì)安全的研究中，目前研究主要集中在飲水安全工程建設(shè)、水質(zhì)凈化和處理工藝、水污染防治源頭控制等關(guān)鍵技術(shù)與保障體系完善上[4]。

論文研究城鄉(xiāng)飲用水水質(zhì)狀況，通過監(jiān)測某市城市和農(nóng)村出廠水、末梢水和二次供水的生活飲用水水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)和各縣區(qū)的出廠水及對應(yīng)末梢水非常規(guī)指標(biāo)，結(jié)合主成分分析判別不同地區(qū)及水樣類型間的差異，對保障城鄉(xiāng)飲用水安全、水質(zhì)水樣快速檢測和判別具有一定的現(xiàn)實意義。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗樣品

2021 年7—9 月，項目組對某市城鄉(xiāng)62 個監(jiān)測點（包括所轄各縣區(qū)14個監(jiān)測點）進行多點采樣，涵蓋市政供水、自建設(shè)施供水、農(nóng)村飲水安全工程、農(nóng)村非飲水安全工程以及學(xué)校供水，共包括出廠水、末梢水和二次供水3種水樣類型。共采水樣558份，如表1所示。水樣的采集、保存和運輸遵守《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法水樣的采集與保存》（GB∕T 5750.2—2023）[5]要求。

表1 城鄉(xiāng)生活飲用水不同水樣類型檢測結(jié)果

1.2 試驗方法與評價

1.2.1 水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)檢測

按照生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法對62 個監(jiān)測點出廠水、末梢水和二次供水3 種類型水樣水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)（放射指標(biāo)除外）進行檢測。

1.2.2 水質(zhì)非常規(guī)指標(biāo)檢測

對14個監(jiān)測點出廠水及對應(yīng)末梢水，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法[7]，測水樣中重金屬指標(biāo)；采用吹掃捕集∕氣相色譜-質(zhì)譜法[8]，測水樣中苯系物指標(biāo)；采用納氏試劑分光光度法[9]，測水樣中氨氮指標(biāo)。

1.2.3 評價標(biāo)準(zhǔn)

按照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749—2022）[10]中規(guī)定，飲用水水質(zhì)達標(biāo)情況按照單指標(biāo)飲用水水質(zhì)達標(biāo)率、綜合飲用水水質(zhì)達標(biāo)率等指標(biāo)進行評價。

公式如下：

注：計算農(nóng)村水綜合飲用水水質(zhì)達標(biāo)率時，分母為31項指標(biāo)（常規(guī)指標(biāo)中30 項必測指標(biāo)加氨氮）均檢測的水樣數(shù)；計算城市水綜合飲用水水質(zhì)達標(biāo)率時，分母為32項指標(biāo)（常規(guī)指標(biāo)中30 項必測指標(biāo)、1 項消毒劑余量指標(biāo)加氨氮）均檢測的水樣數(shù)，二者分子為各指標(biāo)均達標(biāo)的水樣數(shù)。

1.3 統(tǒng)計分析

采用SPSS 26.0軟件進行χ2檢驗或Fisher確切概率法統(tǒng)計分析；采用SAS 9.4軟件進行PCA 分析，綜合判別不同地區(qū)及不同水樣類型（出廠水及對應(yīng)末梢水）間的差異。試驗結(jié)果圖用Origin 2021軟件繪圖。

2 結(jié)果

2.1 水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果

2.1.1 水質(zhì)基本情況

常規(guī)指標(biāo)能反映生活飲用水水質(zhì)基本狀況。所檢測558 份水樣常規(guī)指標(biāo)結(jié)果見表1。其中城市飲用水合格率為89.7%（165∕184），農(nóng)村飲用水合格率為61.8%（231∕374），城鄉(xiāng)水質(zhì)合格率存在著統(tǒng)計差異（χ2=46.624，P＜0.001）。CC、CM 和CE 的合格率分別為60.0%（15∕25）、93.5%（116∕124）和97.1%（34∕35），3 種不同水樣類型合格率存在著統(tǒng)計差異（χ2=19.702，P＜0.001）；NC 和NM 的合格率分別為55.6%（69∕124）和64.8%（162∕250），2 種水樣類型合格率差異無統(tǒng)計學(xué)意義（χ2=2.942，P=0.086）。城市飲用水出廠水合格率高于農(nóng)村飲用水出廠水合格率，但合格率差異無統(tǒng)計學(xué)意義（χ2=0.160，P=0.689），城市飲用水末梢水合格率高于農(nóng)村飲用水末梢水合格率，且合格率存在著統(tǒng)計差異（χ2=35.904，P＜0.001）?？傮w而言，城市飲用水質(zhì)量極顯著優(yōu)于農(nóng)村飲用水質(zhì)量；城市末梢水質(zhì)量極顯著優(yōu)于農(nóng)村末梢水；城市末梢水和二次供水質(zhì)量極顯著優(yōu)于出廠水。

2.1.2 水質(zhì)單項指標(biāo)檢測結(jié)果

單項指標(biāo)可直接顯示水質(zhì)存在的具體問題，其結(jié)果見表2。其中，砷、鎘、鉛、汞、硒、氰化物、三氯甲烷、四氯化碳、鉻（六價）、硝酸鹽（以N計）10項毒理指標(biāo)，色度、臭和味、pH、鋁、鐵、錳、銅、鋅、耗氧量、揮發(fā)酚、陰離子合成洗滌劑和氨氮12 項感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)，共22項指標(biāo)達標(biāo)率均為100%；其余9 項指標(biāo)中，以微生物指標(biāo)中的總大腸菌群（82.45%）和感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)中的硫酸鹽（93.96%）和總硬度（93.15%）達標(biāo)率較低。

表2 城鄉(xiāng)生活飲用水31單項指標(biāo)檢測結(jié)果

2.2 水質(zhì)非常規(guī)指標(biāo)檢測結(jié)果

2.2.1 重金屬殘留

重金屬經(jīng)飲用水?dāng)z入是其進入人體導(dǎo)致長期慢性健康影響的重要途徑。14個監(jiān)測點水樣中鎳、鉬、銀、銻、鋇和鉈6種重金屬檢測結(jié)果見表3。

表3 14個監(jiān)測點出廠水及對應(yīng)末梢水中重金屬含量

由表3 可知，某市轄區(qū)各縣區(qū)出廠水及對應(yīng)末梢水中的重金屬含量均未超標(biāo)。

為綜合6種重金屬指標(biāo)判別不同生活飲用水的差異，以14 個監(jiān)測點中6 種重金屬元素含量為輸入，利用SAS 軟件進行PCA 分析，并對出廠水及對應(yīng)末梢水間的差異性進行研究，其結(jié)果見圖1。

圖1 基于6種重金屬元素的水源（出廠水及對應(yīng)末梢水）PC A 結(jié)果

由圖1 可知，主成分分析結(jié)果中第一主成分占47.41%，第二主成分占29.42%，累積貢獻率達76.83%，可以解釋原始數(shù)據(jù)大部分信息。對于某市生活飲用水的地區(qū)特征規(guī)律而言：圖1 中同一地區(qū)出廠水和末梢水的數(shù)據(jù)點聚為一類，差異較??；不同地區(qū)各數(shù)據(jù)點沒有重疊，且不同地區(qū)之間的差異大于同一地區(qū)的出廠水和末梢水的差異。6種重金屬元素結(jié)合PCA可以進行飲用水來源的判別。

2.2.2 農(nóng)藥殘留

統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)我國每年的農(nóng)藥廢水排放量約為3 億m3，飲用受農(nóng)藥殘留污染的水可能對接觸人群的健康構(gòu)成風(fēng)險。14 個監(jiān)測點出廠水及對應(yīng)末梢水水樣中敵敵畏、六六六（總量）、六氯苯、五氯酚、百菌清、林丹和樂果等20項物質(zhì)的檢測結(jié)果見表4。由表4可知各水樣中農(nóng)藥殘留量均未超標(biāo)。

2.2.3 鹵代烴殘留

氯以及含氯的某些衍生物由于其去除效率和成本效益，已被廣泛用作飲用水的消毒，但消毒過程因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生各種消毒副產(chǎn)物，從而導(dǎo)致?lián)]發(fā)性鹵代烴的生成，其在細胞毒性、致突變性、致畸性和致癌性方面對人類有害。14個監(jiān)測點出廠水及對應(yīng)末梢水水樣中一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、1，2-二氯乙烷、二氯甲烷和1，1，1-三氯乙烷等13種鹵代烴的檢測結(jié)果見表5，其殘留量均未超標(biāo)。

2.2.4 苯系物殘留

苯系物是苯及其衍生物的總稱，苯是毒性很高的致癌物質(zhì)。對14 個監(jiān)測點的出廠水及對應(yīng)末梢水中的乙苯、二甲苯和1,2-二氯苯等9 種苯系物殘留量的檢測結(jié)果見表6，其殘留量均未超標(biāo)。

3 分析與討論

對62 個監(jiān)測點的558 份水樣，監(jiān)測了其色度、pH 和耗氧量等水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)，并重點考察其中14個監(jiān)測點出廠水及對應(yīng)末梢水水樣中重金屬、農(nóng)藥殘留和鹵代烴等水質(zhì)非常規(guī)指標(biāo)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)城市及末梢水的水質(zhì)顯著優(yōu)于農(nóng)村及其他類型水樣的水質(zhì)；22 項水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)達標(biāo)率為100%；其余9 項指標(biāo)中，以總大腸菌群、硫酸鹽和總硬度指標(biāo)達標(biāo)率較低；重金屬、農(nóng)藥殘留等水質(zhì)非常規(guī)指標(biāo)均未超標(biāo)；6種重金屬元素結(jié)合PCA可以進行不同飲用水來源的判別。

城市飲用水質(zhì)量極顯著優(yōu)于農(nóng)村，這與孟昭偉等[11]在陜西省研究結(jié)果基本一致，這與農(nóng)村水源受糞便物質(zhì)污染，含有病原體有關(guān)；此外大部分村級水廠消毒處理設(shè)施不夠完善，致使飲用水造成二次污染；城市末梢水和二次供水極顯著優(yōu)于出廠水，與張春莉等[12]的研究結(jié)果一致，而和余家麟等[13]的研究結(jié)果不一致，這可能是因為出廠水消毒劑的作用時間不夠長，殺菌不徹底，而到末梢水時已經(jīng)達到消毒劑的作用時間，后續(xù)可進一步檢測分析差異的原因。

雷佩玉等[14]研究結(jié)果顯示，2020 年陜西省農(nóng)村飲用水中重金屬Cr6+和類金屬As 存在不同程度超標(biāo)，而本文所檢水樣重金屬含量均達標(biāo)；羅曉飛等[15]研究的22份水樣中，1份檢出溴氰菊酯0.01 μg∕L,其余21份生活飲用水中均未檢測到農(nóng)藥殘留，即均達標(biāo)，本研究中水樣農(nóng)藥殘留指標(biāo)也均達標(biāo)；曹朝暉[16]對長沙市飲用水氯化消毒副產(chǎn)物的研究及蔣守芳等[17]在唐山市檢測生活飲用水中三氯甲烷、一溴二氯甲烷等8種揮發(fā)性鹵代烴類物質(zhì)的研究結(jié)果均與文中鹵代烴檢測結(jié)果相似；李琰等[18]的研究顯示飲用水中發(fā)生了苯系物污染，而文中的苯系物檢測結(jié)果均達標(biāo)。

某市生活飲用水水質(zhì)非常規(guī)指標(biāo)檢測結(jié)果較好，應(yīng)繼續(xù)保持以期達到更好的效果。水質(zhì)檢測結(jié)合PCA以判別來源于不同地區(qū)及不同水樣類型（出廠水及對應(yīng)末梢水）間的差異，對保障某市城鄉(xiāng)飲用水安全、水質(zhì)水樣快速檢測和判別以及水質(zhì)整體評價具有非常重要的現(xiàn)實意義。

4 結(jié)論

綜上所述，某市農(nóng)村生活飲用水質(zhì)量還有待提高，但某市所轄各縣區(qū)的水質(zhì)非常規(guī)指標(biāo)的檢測結(jié)果均較好。改善建議如下：

（1）應(yīng)該對農(nóng)村飲用水潛在的健康風(fēng)險引起重視，以保障農(nóng)村飲水衛(wèi)生安全，從源頭上防范水體污染。

（2）加強供水管網(wǎng)管理，避免二次污染。

（3）引入先進水處理工藝。

（4）加強水廠管理，加大消毒設(shè)施的配備和使用。