乳源县石灰岩山区农村水源地水质健康风险评价

2020-10-23万端极张庭荣

山东化工 2020年17期

万端极，张庭荣

(1.湖北工业大学土木建筑与环境学院，湖北武汉 430064；2.河湖生态修复及藻类利用湖北省重点实验室，湖北武汉 430064；3.广东省水利水电科学研究院，广东广州 510610)

近年来，农村经济虽然发展了起来，农村居民生活水平普遍提高，但农村饮用水设施建设一直处于较低水平，远远落后于农村其他基础设施的建设，大部分饮用水项目都非常简单，没有饮用水处理设施，饮用水质量不符合国家标准[1-4]。

粤北石灰岩山区群山林立，岩石裸露，土层薄, 难以涵养水源,素有“雨中水汪汪, 雨停水跑光”之说[5]。这一地质特征导致粤北石灰岩地区的水质硬度较大，是造成该地区结石病比例高的可能原因之一[6-7]。如何保障当地群众的饮水和健康安全，是一个迫切需要考虑和解决的问题。

本研究以乳源瑶族自治县大桥镇为研究区域，采集了3类分散式供水方式的农村居民生活饮用水，检测了12项各类指标，并通过综合评价指数对水质安全风险进行了评价，期望为该地区农村居民供水工程改造提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 监测点选择

表1 采样位点分布表

图1 采样位点分布图

以乳源县大桥镇为监测对象，共选择了13个监测位点，监测水样来源分为3类：水管引水-密封水泥池、水渠引水-密封水泥池和水渠引水-敞开水泥池，具体见表1。

1.2 监测指标与评价方法

现场记录采样点经纬度、海拔、气温等情况，水温、pH值、色度、电导率、溶氧等指标利用便携式水质分析仪现场检测，同时采集水样冷藏运输回实验室检测的指标包括总菌数、CODMn、硝氮、总硬度、Fe、As、氟化物、浊度、TDS、Mn、氯化物、硫酸盐等。

表2 指标分类、权重系数与评价方法

水质评价方法采用综合评价指数法进行评价。在对评价指标按照健康意义分类的基础上，计算出各类的类综合指数，再根据各类指标对于人体健康的影响程度不同，确定各类类综合指标的权重值，然后将各分类的类综合指数与其相对应的权重值相乘，最后将各分类的权重得分相加所得之和，即为该水源水质的综合指数。指标分类、权重系数与评价方法见表2，具体计算方法参照古玥和Tim Hurley等[8-9]。

根据综合评价指数WQI划分的饮用水评价级别见表3。

表3 生活饮用水评价级别的划分

2 结果与讨论

2.1 主要水质指标检测结果

水质检测结果见图1～12，参照生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)，3组13个采样点的12项检测指标中，细菌总数和浊度2项指标全部超标，水渠引水-敞开水泥池组铁离子超标，其它10项指标在所有组别中都不超标。细菌总数和浊度超标表明水质卫生状况欠佳，存在潜在致病风险，在后期引水工程改造中要引起注意。其他10项指标都不超标，表明调查区域水源水质基本符合饮用水安全标准[10]。虽然调查区域所在的粤北石灰岩地区是泌尿系结石高发区，居民怀疑结石高发率与饮用水硬度有关，但调查结果表明调查区域水质硬度、硫酸盐浓度和氯化物浓度都远低于饮用水卫生标准，因此可以推论地区结石高发率与饮用水水质无关。有研究显示泌尿系结石与饮用水硬度没有关联[11]，同时粤北泌尿系结石病流行病学的调查也表明该区域结石高发率可能与居民生活习惯有关[5]，这些证据都从侧面证明调查区域内饮用水源水质相对安全，与结石病高发率没有关系。

不同组别间检测指标比较可以发现，水管引水-密封水泥池组的细菌丰度、CODMn、硝氮、锰、砷、硫酸盐等6项指标显著低于其他2组，而这6项指标除细菌丰度外，其他5项指标在水渠引水-密封水泥池组与水渠引水-敞开水泥池组间差异不显著；水管引水-密封水泥池组的氟浓度显著高于其他2组，其他2组间没有显著差异；水渠引水-敞开水泥池组的铁离子浓度显著高于其他2组，而其他2组间没有显著差异；3组间硬度、浊度、总溶解固体和氯化物等4项指标没有显著差异。这些组别间程出现的差异表明引水过程中的面源污染可能是导致水质下降的主要原因，其中CODMn、硝氮、锰、砷、硫酸盐污染可能主要发生在引水途中，而微生物污染主要发生在储水环节，这与重庆等地的监测结果类似[12-13]。在农村引水工程中，相对封闭的引水通路对保障引水安全具有重要的意义。

图1 细菌丰度变化图

图2 高锰酸盐指数变化图

图3 硝氮浓度变化图

图4 水质硬度变化图

图5 铁离子浓度变化图

图6 砷浓度变化图

图7 氟浓度变化图

图8 浊度变化图

图9 溶解性总固体浓度变化图

图10 锰浓度变化图

图11 氯化物浓度变化图

图12 硫酸盐浓度变化图

2.2 综合评价指数

表4 各采样点水质综合评价指数及评价等级

图13 不同组别WQI指数图

根据WQI公式计算得到的各采样点水质综合评价指数及其对应等级见表4，13个采样点水样水质达到2级(良)的有8个，占61.5%，其他5个为3级(较差)，占38.5%。分组比较的结果见图13，水管引水-密封水泥池组WQI指数显著低于其他2组，水渠引水-密封水泥池组次之，水渠引水-敞开水泥池组显著高于其他2组。WQI指数的评价结果表明水管引水-密封水泥池和水渠引水-密封水泥池的供水方式在保障饮水水质安全方面明显优于水渠引水-敞开水泥池方式。同时，虽然水管引水-密封水泥池和水渠引水-密封水泥池的供水方式组间没有统计差异，但后者引水途中的污染风险显著高于前者，因此综合来看，水管引水-密封水泥池的供水方式是这3组中最优的选择。这一结果与冯慧芳等的研究结果类似[14]，引水和储水环境与周边污染源的隔离能够显著提高水质，是农村供水安全保障的有效措施。