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        乳源縣石灰?guī)r山區(qū)農(nóng)村水源地水質(zhì)健康風險評價

        2020-10-23 04:31:44萬端極張庭榮
        山東化工 2020年17期
        關(guān)鍵詞:水泥池水渠水管

        萬端極,張庭榮

        (1.湖北工業(yè)大學 土木建筑與環(huán)境學院,湖北 武漢 430064;2.河湖生態(tài)修復(fù)及藻類利用湖北省重點實驗室,湖北 武漢 430064;3.廣東省水利水電科學研究院,廣東 廣州 510610)

        近年來,農(nóng)村經(jīng)濟雖然發(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,遠遠落后于農(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)量不符合國家標準[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?shù)厝罕姷娘嬎徒】蛋踩且粋€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項各類指標,并通過綜合評價指數(shù)對水質(zhì)安全風險進行了評價,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)測點選擇

        表1 采樣位點分布表

        圖1 采樣位點分布圖

        以乳源縣大橋鎮(zhèn)為監(jiān)測對象,共選擇了13個監(jiān)測位點,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)測指標與評價方法

        現(xiàn)場記錄采樣點經(jīng)緯度、海拔、氣溫等情況,水溫、pH值、色度、電導率、溶氧等指標利用便攜式水質(zhì)分析儀現(xiàn)場檢測,同時采集水樣冷藏運輸回實驗室檢測的指標包括總菌數(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 指標分類、權(quán)重系數(shù)與評價方法

        水質(zhì)評價方法采用綜合評價指數(shù)法進行評價。在對評價指標按照健康意義分類的基礎(chǔ)上,計算出各類的類綜合指數(shù),再根據(jù)各類指標對于人體健康的影響程度不同,確定各類類綜合指標的權(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)。指標分類、權(quán)重系數(shù)與評價方法見表2,具體計算方法參照古玥和Tim Hurley等[8-9]。

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

        表3 生活飲用水評價級別的劃分

        2 結(jié)果與討論

        2.1 主要水質(zhì)指標檢測結(jié)果

        水質(zhì)檢測結(jié)果見圖1~12,參照生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749-2006),3組13個采樣點的12項檢測指標中,細菌總數(shù)和濁度2項指標全部超標,水渠引水-敞開水泥池組鐵離子超標,其它10項指標在所有組別中都不超標。細菌總數(shù)和濁度超標表明水質(zhì)衛(wèi)生狀況欠佳,存在潛在致病風險,在后期引水工程改造中要引起注意。其他10項指標都不超標,表明調(diào)查區(qū)域水源水質(zhì)基本符合飲用水安全標準[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低于飲用水衛(wèi)生標準,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],同時粵北泌尿系結(jié)石病流行病學的調(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比較可以發(fā)現(xiàn),水管引水-密封水泥池組的細菌豐度、CODMn、硝氮、錳、砷、硫酸鹽等6項指標顯著低于其他2組,而這6項指標除細菌豐度外,其他5項指標在水渠引水-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項指標沒有顯著差異。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 綜合評價指數(shù)

        表4 各采樣點水質(zhì)綜合評價指數(shù)及評價等級

        圖13 不同組別WQI指數(shù)圖

        根據(jù)WQI公式計算得到的各采樣點水質(zhì)綜合評價指數(shù)及其對應(yīng)等級見表4,13個采樣點水樣水質(zhì)達到2級(良)的有8個,占61.5%,其他5個為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,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)計差異,但后者引水途中的污染風險顯著高于前者,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)村飲用水總體達到飲用水安全標準,主要污染指標為微生物指標,不合適的供水方式是導致部分采樣點水質(zhì)存在健康安全風險的主要原因。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。

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