山西某高校生活用水中常规指标的分析与评价

郭锋,冯两蕊

(山西农业大学资源环境学院,山西太谷 030801)

生活饮用水是人类生存不可缺少的要素,与人们的日常生活密切相关,生活饮用水的卫生质量好坏,直接影响到人们的身体健康[1,2],因此,人们越来越关注日常生活饮用水的水质卫生。但是高校的水环境质量还没有得到足够的重视,人们把重点往往放在了如何提高教学质量而忽视了水污染对广大师生的健康危害,因此对高校生活用水的研究鲜见报道。为了加强高校生活饮用水管理,确保生活饮用水的卫生安全,本试验对山西某高校南北两校区3个水塔的管网末梢水部分水质指标如硝酸盐氮、砷、p H 值、细菌总数、总大肠菌群、六价铬、氟化物进行分析评价,为正确评价该高校生活饮用水水质卫生状况,进一步加强生活饮用水的卫生监督管理,提高饮用水卫生质量提供依据,对保证该高校的生活饮用水安全具有重要的意义,为掌握该高校生活饮用水水质,及时发现存在的卫生问题,有针对性地提出处理措施提供依据。

1 材料与方法

1.1 样品的采集与保存

水样的采集、保存与检验方法按GB/T5750-2006《生活饮用水标准检验方法-水样的采集与保存》[3]中的有关规定要求进行,随机抽取山西某高校南北两校区3个水塔的管网末梢水和地下水水样共38个。

1.2 检测项目及方法

一般理化指标:浑浊度采用目视比色法、p H采用玻璃电极法、总硬度采用乙二胺四乙酸二钠滴定法[4,5];

非金属污染指标:氟化物采用离子选择电极、硝酸盐氮采用紫外光度法[4,5];

毒理学指标:砷采用二乙基二硫代甲酸银分光光度法、六价铬采用二苯碳酰二肼分光光度法[4,5];

细菌学指标:细菌总数采用营养琼脂平皿培养法、总大肠菌群采用多管发酵法[4,5]

1.3 评价方法及标准

水质评价方法:管网末梢水水质评价采用内梅罗指数综合评价方法[6];地下水水质评价采用模糊数学综合评价方法[7]。主要以《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006[4]、《饮用净水水质标准》CJ94-19991[8]、《饮用天然矿泉水国家标准》GB 8537-1995[9]和《地下水环境质量标准》GB/T14848-93[10]为评价依据。

2 结果与分析

2.1 管网末梢水水质评价

内梅罗指数的计算模式中以各个水质参数的分指数为基本构成单元。分指数的赋值是按某水质参数的实测平均浓度与该参数的评价标准的比值计算得出,即

式中:Pi-该水质参数的分指数;Ci-该水质参数的实测平均浓度;Si-该水质参数的评价标准(生活饮用水卫生标准)。

评价标准规定容许水质参数有一定变化幅度,如p H值评价标准容许变化于6.5～8.5之间,这种水质指数的污染分指数则按如下方法计算:

式中:PpH-分指数;Ci-实测值;Csd-评价标准规定的下限值;Csu-评价标准规定的上限值,各水质分指数确定后,将各分指数综合而成内梅罗指数。

式中:I内-内梅罗指数;Pi-某水质参数的分指数;n-选用水质参数个数;Pimax-分指数最大值。

从表1可以看出,3个水塔管网末梢水的p H、氟化物、硝酸盐氮、砷、六价铬和总大肠菌群均佳,满足《生活饮用水水质标准》、《饮用净水水质标准》以及《饮用天然矿泉水国家标准》的要求;3个水塔水的浑浊度和总硬度低于《生活饮用水标准》,虽然高于《饮用净水水质标准》,但满足《生活饮用水标准》可放心饮用;3个水塔水中细菌总数除二号水塔的超过《饮用天然矿泉水国家标准》外,均满足《生活饮用水水质标准》、《饮用净水水质标准》以及《饮用天然矿泉水国家标准》的要求。

表1 评价标准及分析结果Table1 Evaluation Standards and Analytical results

从表1还可以看出,2号水塔水的浑浊度和细菌总数是3个水塔中最高的,pH、总硬度和硝酸盐氮的值在3号水塔中最高,3个水塔氟化物含量相同,均为0.55 mg·L-1,且3个水塔水均未检出砷、六价铬和总大肠菌群。

由表1可知,3个水塔的内梅罗指数均小于1.00,指数不高,水质较好。根据表1和表2进行评价,3个水塔的水均达到Ⅱ级水质标准,符合饮用水要求,基本符合国家标准。

表2 饮用水质量分级标准Table 2 Classification Standards of drinking water quality

2.2 地下水模糊综合评价

2.2.1 选择参数,规定水质分级

选择浑浊度、总硬度、硝酸盐氮、氟化物、细菌总数5个监测因子作为参数。设μ为参与评价指标的集合,A为5个水级的集合,地下水质量分级标准,见表3。

表3 地下水质量分级标准[10]Table3 Classification standards of groundwater quality

2.2.2 污染程度的刻划

这里用隶属度来刻划污染程度。通过分析和经验确定5个参数不同级别的隶属度函数,然后将5个参数的实测值代入相应函数式,求得相应的隶属度,见表4 。

表4 5个参数的隶属度Table4 Membership degree of five parameters

由此组成一个5×5的矩阵R:

2.2.3 计算权重

单项指标的权重计算公式采用:

式中:Ci-某水质参数的实测值;Si-为某水质参数5个标准级的加权平均值。因单项指标在总体中的权重大小与污染程度分级标准无关,所以

故矩阵A=(0.342,0.270,0.328,0.056,0.004)。

2.2.4 模糊矩阵复合运算

反映隶属度的R矩阵和反映权重的A矩阵确定后,即进行模糊矩阵的复合运算A·R。

2.2.5 校正

从结果上看,5个级别的隶属度之和不等于1,故需对结果进行校正,校正后的结果为:

由运算结果可知:Ⅰ级隶属度为0.062,Ⅱ级隶属度为0.297,Ⅲ级隶属度为0.377,Ⅳ级隶属度为0.264,Ⅴ级隶属度为0。故山西省某高校地下水通过上述综合评判可以认为该地下水水质为Ⅲ级,可用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。

3 结论与讨论

3.1 管网末梢水水质评价

从以上的监测指标来看,3个水塔管网末梢水的、p H、氟化物、硝酸盐氮、砷、六价铬和总大肠菌群均满足《生活饮用水水质标准》、《饮用净水水质标准》以及《饮用天然矿泉水国家标准》的要求;3个水塔管网末梢水的浑浊度均满足《生活饮用水水质标准》,但与标准限值非常接近,可能是管道老化,3个水塔管网末梢水的总硬度较大,超出《饮用净水水质标准》,(以碳酸钙计)﹥300 mg·L-1,但在《生活饮用水水质标准》许可范围内,总硬度(以碳酸钙计)﹤450 mg·L-1,说明水塔水中钙、镁离子含量丰富;一号和三号2个水塔水的细菌总数均满足《生活饮用水水质标准》、《饮用净水水质标准》以及《饮用天然矿泉水国家标准》的要求,二号水塔水的细菌总数超过《饮用天然矿泉水国家标准》,建议水煮沸后饮用,以免危害健康。同时加强输水管网建设和管理,因为管道在长期输配水的过程中存在管底、管壁附着沉淀物的问题,因此需对管道定期冲排,特别是对于管道末端实行周期排水定期冲洗能够去除管线中的老化积垢和沉淀物[2],防止“死水”管段的产生,从而抑制微生物的生长,有助于维持管道的输水能力,防止二次污染,提高水质。

总之,通过内梅罗水质综合评价,3个水塔的水均达到Ⅱ级水质标准,符合饮用水要求。

3.2 地下水模糊综合评价

通过上述综合评判可以认为山西某高校地下水水质为Ⅲ级,可用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。比较评判结果可以看出,Ⅲ级隶属度与Ⅱ级和Ⅳ级隶属度的数值接近,说明应采取有效措施保护地下水,控制污染,否则将发展成为Ⅳ级,威胁到居民的饮用水安全。

水质污染受到多种因素影响,且每种污染因子对水体污染的贡献率并不相同,本文运用模糊综合评判的方法,对不同的污染因子赋予不同的权重,保证了评价结果的可靠性。运用模糊数学方法进行水质的综合评价,虽然在计算方法上较为复杂,但由于方法本身定性与定量相结合的特点,很好地解决了精确数学方法难于解决的复杂问题,尤其适用于对水质污染这样的模糊概念进行评定,值得重视并做深入探讨。

由于本文的水质指标选择不够全面,因此还有待完善,以增加其科学性。

[1]吴茂江.饮用水与人体健康[J].河北师范大学学报:自然科学版,2002,26(3):314-318.

[2]邓小红.重庆某高校2002～2006年生活饮用水水质监测分析[J].现代预防医学.2007,23(6):1185-1187.

[3]中华人民共和国卫生部和中国国家标准化管理委员会.GB/T 5750-2006《生活饮用水标准检验方法》[S].北京:中国标准出版社,2007:1-5.

[4]中华人民共和国卫生部和中国国家标准化管理委员会.GB5479-2006《生活饮用水卫生标准》[S].北京:中国标准出版社,2007:1-5.

[5]中华人民共和国卫生部.2001《生活饮用水卫生规范》[S].北京:中国标准出版社,2001:1-5.

[6]徐新阳,于庆波.环境评价教程[M].北京:化学工业出版社,2004:64-65.

[7]张征.环境评价学[M].北京:高等教育出版社,2004:400-405.

[8]中华人民共和国建设部.CJ94-1999《饮用净水水质标准》[S].北京:中国标准出版社,2000:1-5.

[9]国家技术监督局.GB 8537-1995《饮用天然矿泉水国家标准》[S].北京:中国标准出版社,1996:1-5.

[10]国家技术监督局.GB/T14848-93《地下水环境质量标准》[S].北京:中国标准出版社,1994:1-5.

[11]陆庸森.环境评价[M].上海:同济大学出版社,2005:138.