張孝存, 唐菲

(商洛學(xué)院 城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑工程學(xué)院， 商洛 726000)

0 引言

截至2015年底，全國農(nóng)村分散式供水人口比例仍接近20%，農(nóng)村自來水未普及到的人口仍占農(nóng)村總?cè)丝诘?4%[1-2]，這些人口飲用水存在嚴(yán)重的安全隱患，因此迫切需要開展鄉(xiāng)村飲用水水源質(zhì)量調(diào)查與評估。國內(nèi)學(xué)者從不同角度對飲用水安全問題進(jìn)行研究[3-8]。羅大成等對藍(lán)田縣西北地區(qū)地下飲用水進(jìn)行評價(jià)[9]。龍睿對湖南省118個(gè)典型鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中式飲用水水源地水質(zhì)狀況和綜合環(huán)境問題進(jìn)行分析[10]。趙新峰等研究發(fā)現(xiàn)地下水硝態(tài)氮污染與化肥施用量以及家禽牲畜排泄量呈一定的正相關(guān)關(guān)系[11]。孫宏麗分析了生活飲用水中氨氮產(chǎn)生的主要原因[12]。陜西省商洛市商州區(qū)近年建成各類供水工程505處，農(nóng)村自來水普及率和供水保證率有了極大提高，但商州區(qū)有相當(dāng)一部分農(nóng)村人口仍使用分散式飲用水，這些水質(zhì)是否達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，還沒有相關(guān)的研究報(bào)告。因此，筆者以商州區(qū)農(nóng)村此類飲用水的水質(zhì)問題為研究對象，以期為商州區(qū)農(nóng)村飲用水安全管理提供幫助。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

商州區(qū)地處陜西省東南部秦嶺南麓(108°34′20″～111°1′25″E，33°2′30″～34°24′40″N)，總面積2672km2，為“八山一水一分田”的土石山區(qū)。地勢由西北向東南傾斜，嶺谷相間排列，呈掌狀分布，丹江水系鑲嵌其中。按地形特點(diǎn)，商州區(qū)可分為中高山地、川塬區(qū)和低山丘陵區(qū)。其氣候?qū)儆谂瘻貛Ъ撅L(fēng)性半濕潤山地氣候，多年平均氣溫7.8～13.9℃，年平均降水量710～930mm，四季分明，雨熱同季，冬干夏濕。截止2016年底，商州區(qū)總?cè)丝跒?5萬，轄14個(gè)鎮(zhèn)和4個(gè)街道辦事處，253個(gè)行政村。商州區(qū)是商洛市政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心，也是國家級生態(tài)建設(shè)示范區(qū)和國家南水北調(diào)中線水源涵養(yǎng)區(qū)。丹江水系橫貫東西，是當(dāng)?shù)剞r(nóng)村居民生產(chǎn)生活的主要水源。

1.2 水樣采集和分析方法

1.2.1 水樣采集

于2017年4月在商州區(qū)進(jìn)行水樣采集。采樣前對采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度、海拔及周邊環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，使用被采水樣將水樣瓶清洗3遍。打開水管讓水緩慢自然暢流10 min左右，然后采集滿瓶水樣。觀察各采樣點(diǎn)水樣的色度、渾濁度、肉眼可見物及氣味等感官指標(biāo)。采完樣后密封瓶口，帶回實(shí)驗(yàn)室及時(shí)分析。在取水樣時(shí)進(jìn)行訪談?wù){(diào)查，盡可能詳盡地掌握取樣點(diǎn)的環(huán)境情況。共采集37份水樣，利用ArcGIS軟件生成采樣點(diǎn)分布如圖1所示。

圖1 采樣點(diǎn)空間分布

采樣點(diǎn)情況如表1所示。

表1 水樣的類型及分布情況

1.2.2 分析方法

飲用水的pH值利用PHS-3C型pH計(jì)測定，濁度采用JC16-2100P便攜式濁度儀測定，溶解氧含量利用550A-12 溶解氧測量儀測定，銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和COD含量均采用紫外分光光度法，鐵、銅、錳和鋅利用火焰原子吸收分光光度法測定。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2007進(jìn)行方差分析，應(yīng)用Spss17.0最小顯著性差異(LSD)方法檢驗(yàn)同一水質(zhì)指標(biāo)之間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 水源類型的空間分布特征

經(jīng)調(diào)查，商州區(qū)鄉(xiāng)村飲用水水源類型主要分為井水、泉水和河水三種類型。所采水樣中井水、泉水和河水分別占總數(shù)的51.4%， 21.6%和27.0%，表明井水是商州區(qū)最主要的飲用水源類型。由圖1可見，其中63.2%的井水分布在川塬地區(qū)，受丹江河谷地形影響，呈西北東南方向的條帶狀分布，相對集中；62.5%的泉水分布在低山丘陵地區(qū)，呈散狀分布；70.0%的河水分布在西部中高山地區(qū)，分布十分分散。

2.2 水源理化指標(biāo)分析

2.2.1 濁度分析

濁度是反映天然水和飲用水清澈或渾濁程度的的物理指標(biāo)，是衡量水質(zhì)良好程度的重要指標(biāo)之一。濁度主要與水中顆粒的數(shù)目、大小和折光率及入射光的波長有關(guān)。如表2所示，研究區(qū)飲用水的濁度總體平均值為1.19 mg/L，超過國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[13]，超標(biāo)率為62%。濁度超標(biāo)的主要原因在于研究區(qū)農(nóng)村飲用水水源基本來自未經(jīng)人工處理的天然水，農(nóng)村飲用水的粘土、泥沙、有機(jī)物等懸浮狀態(tài)的膠體物質(zhì)含量過高，導(dǎo)致飲用水水源濁度較差。

2.2.2 化學(xué)指標(biāo)分析

pH值是飲用水健康評價(jià)的重要化學(xué)指標(biāo)，微堿性飲用水對人體健康是有益的。由表2可知，研究區(qū)村鎮(zhèn)飲用水PH平均值為7.6，介于7.68-7.35之間，處于國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)值6.5-8.5范圍之內(nèi)[13]，水質(zhì)總體呈中性偏弱堿性。水體微堿性的主要原因在于研究區(qū)的飲用水主要來自地表水，降水又是該地區(qū)地表水的主要來源，降雨呈現(xiàn)弱堿性；在入滲土壤后，由于土壤也呈堿性，因此，未顯著改變水體酸堿性[14]。

溶解氧是優(yōu)質(zhì)水體的資本，它可以反映水體的有機(jī)物污染程度，是衡量水體自凈能力的重要指標(biāo)。由表2可見，在19℃條件下，商州區(qū)農(nóng)村飲用水溶解氧的平均值為13.4 mg/L，是國家水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的2倍[13]；飲用水溶解氧變化于7.50-17.80 mg/L，合格率為100%，表明商州區(qū)農(nóng)村飲用水的有機(jī)物污染現(xiàn)象較輕，水體自凈能力較高。

水體中的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是評價(jià)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的重要指標(biāo)之一。從銨態(tài)氮含量來看，商州區(qū)飲用水中的銨態(tài)氮含量在1.07-1.44 mg/L之間，平均含量為1.16mg/L(表2)，超過國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)1.3倍[13]，銨態(tài)氮含量超標(biāo)率達(dá)100%，說明商州區(qū)農(nóng)村飲用水銨態(tài)氮污染相當(dāng)嚴(yán)重。產(chǎn)生銨態(tài)氮污染的原因主要在于商州區(qū)農(nóng)村生活污水、工業(yè)廢水未經(jīng)處理直接排放，以及作物種植中過量使用氮肥，導(dǎo)致水體中的銨態(tài)氮濃度較高，意味著水體遭到有機(jī)物污染，易導(dǎo)致亞硝酸鹽含量的增大，危害人體健康。因此急需采取措施降低商州區(qū)農(nóng)村飲用水的銨態(tài)氮含量。商州區(qū)農(nóng)村飲用水中硝態(tài)氮含量在0.03-2.84 mg/L之間，平均值為0.91 mg/L符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)(表2)；但由于丹江河谷的部分井水水樣的硝態(tài)氮含量超標(biāo)，總體超標(biāo)率為11%，表明商州區(qū)飲用水存在一定程度的硝態(tài)氮污染。商州區(qū)丹江河谷井水硝態(tài)氮含量超標(biāo)的原因主要在于農(nóng)村飲用水源基本來自未凈化的水體，同時(shí)商州區(qū)丹江河谷為主要農(nóng)耕區(qū)，主要種植玉米和小麥，農(nóng)民全部使用化學(xué)肥料，尤其是氮肥使用量較大，頻次較高；周邊農(nóng)田作物吸收剩余的氮肥，經(jīng)過雨水的淋洗匯集滲入到井水中，使個(gè)別井水水源受到硝態(tài)氮污染。雖然目前污染范圍較小，但是卻不能忽視，如果不及時(shí)采取措施改善這種狀況，污染可能會(huì)進(jìn)一步加重。

COD可作為反映有機(jī)物質(zhì)相對含量的一項(xiàng)綜合性指標(biāo)，能夠表明水體的污染程度。從表2可見，商州區(qū)農(nóng)村飲用水中COD值介于2.00-7.00 mg/L之間，平均值為4.08 mg/L，是國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)的1.36倍[13]，COD值超標(biāo)率達(dá)84%。這說明商州區(qū)飲用水中有機(jī)物的污染程度比較嚴(yán)重。主要原因在于商州區(qū)水環(huán)境監(jiān)管體系不完善，管理人員、資金和技術(shù)缺乏，管理不力，導(dǎo)致居民生產(chǎn)生活污水亂排，污染飲用水源；加之，研究區(qū)地處暖溫帶濕潤區(qū)，年降水量較大，農(nóng)業(yè)耕作制度為兩年三熟，化肥農(nóng)藥使用頻率較高，加劇了農(nóng)業(yè)面源污染程度。

鐵錳銅鋅等重金屬也是近年飲用水污染的主要罪魁禍?zhǔn)?。從?可見，商州區(qū)農(nóng)村飲用水所有水樣的鐵錳銅鋅離子含量很低；經(jīng)檢驗(yàn)，不存在顯著性差異，均符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 不同水源類型水質(zhì)分析

由表3分析可見，商州區(qū)農(nóng)村分散式飲用水泉水、河水、井水濁度平均值均超過國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，3類水源中泉水的濁度平均值最大，但三者的濁度間不存在顯著性差異；泉水、河水和井水濁度超標(biāo)率分別為75%，69%， 53%。主要是因?yàn)槌恋?、過濾等處理設(shè)施簡陋，甚至處理環(huán)節(jié)缺失。

表2 商州區(qū)生活飲用水的10種指標(biāo)總體情況

表3 3種水源類型水質(zhì)的指標(biāo)情況

由表3可見，商州區(qū)農(nóng)村3種類型飲用水的銨態(tài)氮含量均超標(biāo)。從硝態(tài)氮含量來看，河水和泉水的平均含量分別為0.5 mg/L，0.47 mg/L，均達(dá)到國家水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，樣品合格率為100%；井水中的平均含量為1.31mg/L，符合國家水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，但是其中21%的水樣硝態(tài)氮含量超標(biāo)，主要是因?yàn)檫@些井分布在人口聚集點(diǎn)密集的川塬地區(qū)，農(nóng)田面積較大，農(nóng)田氮肥淋溶，使井水中的硝態(tài)氮濃度偏高。

從COD含量來看，商州區(qū)農(nóng)村飲用水河水水源平均值最大，與泉水和井水水源含量存在顯著性差異，三者均超標(biāo)，分別是國家水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的1.76倍，1.37倍和1.16倍(表3)；河水超標(biāo)率為100%，泉水和井水不合格率分別為87%，74%。水體中的化學(xué)耗氧量主要與水體中的有機(jī)物含量有關(guān)，說明商州區(qū)3種類型飲用水中有機(jī)物的污染程度均比較嚴(yán)重。

由于研究區(qū)飲用水的pH值、溶解氧含量、鐵、錳、銅和鋅離子含量均符合國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，不存在超標(biāo)水樣，故不再分析。

3 總結(jié)

(1) 商州區(qū)農(nóng)村分散式飲用水水源類型最主要的是井水，比例高達(dá)50%以上。3種水源類型空間分布特征表現(xiàn)為：井水水源類型呈條帶狀集中分布在丹江河谷川塬地區(qū)，河水水源類型分散分布在低山丘陵地區(qū)，泉水水源類型分散分布在西部中高山地地區(qū)。

(2) 商州區(qū)農(nóng)村飲用水銨態(tài)氮和COD平均含量分別為1.16mg/L和4.08mg/L，濁度平均值為1.19mg/L，均超標(biāo)；銨態(tài)氮含量超標(biāo)率為100%，COD超標(biāo)率為84%，濁度和硝態(tài)氮含量超標(biāo)率分別為62%和11%，表明商州區(qū)農(nóng)村飲用水質(zhì)量亟待改善。

(3) 商州區(qū)農(nóng)村飲用水的pH值、DO含量、鐵、錳、銅、鋅離子含量合格率為100%，但仍需要采取措施進(jìn)一步鞏固。