黃楚洋 吳 圣 劉彥昕

1.湖南師大第二附屬中學 湖南 長沙 410000;2.湖南師大附中博才實驗中學 湖南 長沙 410000

水，與我們的生活息息相關(guān)。2017年12月，學校組織去湘西研學，我們團隊選擇了《德夯農(nóng)村生活飲用水調(diào)查研究報告》的研學課題，主要分析了水中有害細菌是否超標問題，獲得了高一年級組研究性學習課題成果特等獎。2018年5月，我們團隊完成了《洗車污水循環(huán)利用調(diào)查研究》的主題報告，參加第11屆湖南省青少年機器人競賽榮獲一等獎，并參加了同年7月份的國家賽，獲得了40個參賽組的第2名。2019年暑期回到湖南郴州臨武和桂陽老家，看到很多村民仍然在飲用井水，我開始關(guān)注了農(nóng)村老家飲用井水的健康情況，在化學老師指導下，從水井周圍環(huán)境和水體外觀、井水中大腸桿菌和重金屬含量兩個維度開展了實地調(diào)查和實驗室分析研究，形成了此次調(diào)查報告。

1 水井周圍環(huán)境的調(diào)查

通過實地走訪和村民長輩們交流，我發(fā)現(xiàn)爺爺家所在的村子主要有兩口水井，隔壁縣城(桂陽縣)外公所在的村子也主要有兩口水井，所以我后續(xù)的調(diào)查就圍繞這四個水井展開。

首先對水井周圍環(huán)境進行調(diào)查。郴州是我們國家的有色金屬之鄉(xiāng)，有色金屬礦山和加工企業(yè)眾多，村民們也確實有過擔心井水中重金屬含量是否超標的問題，鎮(zhèn)里也組織定期檢查。經(jīng)過實地查看，我發(fā)現(xiàn)所有水井周圍5公里以內(nèi)都沒有加工生產(chǎn)企業(yè)。圖1為所調(diào)查四口水井的實地照片，其中，1#為桂陽縣外公所在村的“自家水井”，2#為桂陽縣外公所在村的“7-8組水井”，3#為臨武縣爺爺所在村的“舊井”，4#為臨武縣爺爺所在村的“新井”。

圖1 所調(diào)查四口水井實地照片

2 井水的采集

選用超市購買的礦泉水瓶作為取水容器，直接從水井中采集水樣，取水后確保密封狀態(tài)，避免水樣在保存過程受到污染。圖2所示為從四口井所采集水樣照片。

圖2 所采集4個井水樣品照片

肉眼觀察水樣外觀，發(fā)現(xiàn)4個水樣均為無色透明，未呈現(xiàn)出其他顏色，且均無異味。1#、3#、4#水樣較為清澈，2#水樣中有少量棕色懸浮物，放置2h后可沉掉，推測可能是因為2#水井壁未進行水泥硬化處理，取樣過程帶入少量泥土所致。用酸堿p H試紙測試發(fā)現(xiàn)4個水樣p H值均在7-8的范圍。

3 水樣的檢測

(1)水樣中大腸桿菌含量的檢測。由于大腸桿菌是許多胃腸炎的發(fā)病源頭，因此對于大腸桿菌的檢測十分重要。本次調(diào)查對水樣中大腸桿菌含量的檢測在學校生物學課外研學實驗室進行。具體方法如下:

取10 mL水樣接種到10 mL雙料乳糖蛋白胨培養(yǎng)液中，取1 mL水樣接種到10 mL單料乳糖蛋白胨培養(yǎng)液中，另取1 mL水樣注入到9 mL滅菌生理鹽水中，混勻后吸取1 mL(即0.1 mL水樣)注入到10 mL單料乳糖蛋白胨培養(yǎng)液中，每一稀釋度接種5管。36℃±1℃培養(yǎng)24 h±2h，觀察倒管內(nèi)是否有氣泡產(chǎn)生，24 h±2h產(chǎn)氣者進行證實試驗，如所有乳糖蛋白胨培養(yǎng)管都不產(chǎn)氣產(chǎn)酸，則可報告為總大腸菌群陰性。

檢測結(jié)果如表1所示。由表1可知，1#和3#水樣中未檢出大腸桿菌，2#水樣大腸桿菌含量為2 MPN/100 mL，4#水樣大腸桿菌含量為5 MPN/100 mL。參照國家頒布的《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)，生活飲用水中不得檢出有大腸桿菌。因此，2#和4#井水是不適宜飲用的。結(jié)合實地對水井周圍環(huán)境調(diào)查，可能的原因是2#和4#水井周圍衛(wèi)生環(huán)境保護不夠所導致。

表1 所采集4個井水樣品大腸桿菌檢測結(jié)果

(2)水樣中金屬離子含量的檢測。水體中的金屬離子，尤其是砷(As)、鎘(Cd)等重金屬離子是對人體健康有較大影響的。此外，考慮到郴州地區(qū)有鋅、銅礦等現(xiàn)狀，因此，本調(diào)查重點測試了所采集水樣中的砷(As)、鎘(Cd)、銅(Cu)、鋅(Zn)、錳(Mn)和鎂(Mg)等金屬離子，在學?；瘜W課外研學實驗室進行檢測。

具體測試方法為:取水樣20 mL，通過注射器(裝有0.45 μm的過濾器)注射入電感耦合等離子光譜儀(ICP，熱電公司，ICAP6300)進行金屬離子含量測試。通過與不同元素的標準曲線對比，得到金屬離子的實際含量，如表2所示。

表2 所采集4個水樣中不同金屬離子的含量

由表2分析可得，所采集4個水樣中的As、Cd、Cu、Zn和Mn這5種重金屬離子的含量都遠遠低于國家對生活飲用水的標準，從這個角度看，4個水井的水均是健康和安全的。同時也發(fā)現(xiàn)，4個水樣中Mg離子的含量均在2200～3600μg/L的范圍，遠遠高于其他金屬離子的含量。Mg離子主要會影響水的硬度，這是與實際觀察到的現(xiàn)象——井水多次燒開后在熱水壺會有白色水垢相吻合。

4 調(diào)查后記

歷時約兩個月，在獲得了上述調(diào)查和實驗結(jié)果后，我第一時間聯(lián)系了爺爺，把村子里井水的水質(zhì)情況告訴了他，也反復念叨他響應政府號召盡量飲用自來水。而我自己也對水有了更深刻的認識!