常亞紅 李 杰 肖舉強

（蘭州交通大學環(huán)境與市政工程學院，甘肅蘭州 730070）

1.前言

飲用水的質(zhì)量與居民健康息息相關(guān)。因此，水質(zhì)信息公開作為必不可少的環(huán)節(jié)之一至關(guān)重要。由于水質(zhì)指標種類繁多且更新頻率相差較大，亟需一種科學合理的水質(zhì)評價方法。國內(nèi)外目前有多種水質(zhì)評價方法，應(yīng)用較廣的有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、內(nèi)梅羅指數(shù)法、綜合水質(zhì)指數(shù)法等。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過模擬復(fù)雜系統(tǒng)[1]，實現(xiàn)樣本數(shù)據(jù)與水質(zhì)標準的映射關(guān)系[2]。因其非線性逼近能力強以及處理海量數(shù)據(jù)的優(yōu)越性[3]，常用于水質(zhì)預(yù)測。但主要缺陷是無法確定主要污染組分及各指標的污染程度[4]；內(nèi)梅羅法的缺陷是忽略了最危險因素對于水質(zhì)評價的影響[5]。綜合指數(shù)法（WQI）采取“先分類、后綜合”，較之于單因子指數(shù)法及內(nèi)梅羅指數(shù)法更具綜合性和科學性，是一種非常適用的水質(zhì)評價方法。WQI是一種數(shù)學工具，用于將大量的水特征數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一個代表水質(zhì)水平的數(shù)字。當然綜合指數(shù)法也存在評價等級的劃分沒有較強的理論支撐等不足，但近年來應(yīng)用較廣，且研究人員從分類、污染物權(quán)及等級劃分等多方面進行了改良，改良型綜合指數(shù)法趨于成熟客觀[6]。如袁東等從健康意義出發(fā)，運用“德爾菲法”重新確定了各分類指標的相對權(quán)重值，對后續(xù)該法在國內(nèi)廣泛使用有極大意義；王榮昌[7]等在內(nèi)梅羅指數(shù)法與單因子指數(shù)法的基礎(chǔ)上，提出將水質(zhì)指標劃分為動態(tài)項和基準項的改良型水質(zhì)綜合指數(shù)，兼顧了水質(zhì)信息公開和決策者管理兩方面的需求，易于水質(zhì)評價工作的推廣。

近年來，飲用水水質(zhì)評價已經(jīng)逐漸受到重視。飲用管網(wǎng)末梢水和凈水機出水作為飲用水的最主要兩類，進行水質(zhì)評價和健康風險評價的機會較多。而在西北干旱地區(qū)，集雨窖水仍是飲用水的主要來源之一。目前對于貧困地區(qū)飲用水水質(zhì)評價方面鮮有關(guān)注[8]。本課題以甘肅省會寧縣某鄉(xiāng)鎮(zhèn)為采樣點，采用改良型綜合指數(shù)法對2019年甘肅省會寧縣窖水進行初步水質(zhì)評價與分析。

2.研究方法

2.1 樣品來源

本實驗采樣點主要分布在甘肅省會寧縣周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)。該區(qū)域鄉(xiāng)鎮(zhèn)飲用水的類型按水源主要分集雨窖水和淺層井水，按貯存材質(zhì)不同又可劃分為紅土窖水和水泥窖水。于2019年2月、4月、6月采集會寧縣周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)5個檢測點，共計15份水樣。其中紅土窖水水樣5份，水泥窖水水樣10份。

2.2 樣品采集與分析

2019年2～12月采集會寧周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的15份水樣，嚴格按照國家生活飲用水衛(wèi)生標準檢驗方法（GB / T 5750-2006）進行樣品的采集、保存、檢測，檢測方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第4版），共計檢測23種常規(guī)水質(zhì)指標。

其中23種窖水水質(zhì)指標如色度、濁度、pH等按照《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）及《農(nóng)村實行小型集中式供水和分散式供水衛(wèi)生規(guī)范》，運用改良型綜合指數(shù)法進行水質(zhì)評價與分析。

2.3 改良綜合指數(shù)法的組成

2.3.1 單項指標分指數(shù)

Ii=Ci/Si

其中，Ci表示指標i的實測濃度，Si為《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749—2006）中指標i對應(yīng)的標準限值。

值得注意的是，一些特殊指標的分指數(shù)計算。肉眼可見物若檢出，則統(tǒng)一定義分指數(shù)Ii為1.50；臭和味以檢出級數(shù)作為分指數(shù)Ii的值；對于pH值，由于有上下兩個限值，因而其分指數(shù)的計算：

Ii=實測pH-[（標準上限+標準下限）/2]/[（標準上限-標準下限）/2]

1.3.2 分類水質(zhì)指數(shù)

不同的飲用水水質(zhì)指標具有不同的衛(wèi)生學意義。據(jù)此，參照袁東等人關(guān)于改良型綜合指數(shù)法的研究，采取“先分類、后綜合”，將飲用水水質(zhì)指標分為兩大類：

（1）感官和一般化學指標

感官和一般化學指標對居民健康無顯著危害，采用內(nèi)梅羅指數(shù)法評價，計算公式為：

其中Ii,ave表示該類指標分指數(shù)的平均值，Ii,max表示該類指標單項分指數(shù)的最大值。

（2）有機污染類指標、一般毒性指標和致癌性指標

有機污染類指標及一般毒性指標對人體健康危害較大，采用最差因子判別法，WQIi=Ii,max。

2.3.3 水質(zhì)綜合指數(shù)

其中wi表示分類指標的相對權(quán)重，WQIi表示分類水質(zhì)指數(shù)。

水質(zhì)指標分類及相對權(quán)重如表1所示。

表1 指標分類及權(quán)重

2.3.4 五色分級法

水質(zhì)分級如表2所示。

表2 綜合指數(shù)五色分級法

3.結(jié)果

3.1 各指標超標情況

不同水質(zhì)指標合格率如表3所示。

表3 不同水質(zhì)指標合格率比較

對會寧縣5個采樣點全年30份水樣進行統(tǒng)計，窖水渾濁度和肉眼可見物兩類指標合格率最低，肉眼可見物合格率為43.4%，渾濁度合格率為56.7%，其余13類常規(guī)指標均未超標。

3.2 水質(zhì)綜合指數(shù)

計算出2～12月份各類別窖水的綜合指數(shù)，如表4所示。

表4 月度綜合水質(zhì)指數(shù)

表4顯示，2019全年窖水平均水質(zhì)綜合指數(shù)值在1.0～1.5之間。整體水質(zhì)分級為3級，屬于輕度污染但短期對人體健康無害。

3.3 水質(zhì)分析

研究表明，貯存窖水水質(zhì)與水窖材質(zhì)密切相關(guān)。表4顯示，2019年全年除8月份以外，紅土窖水質(zhì)綜合指數(shù)均稍大于混凝土窖，一定程度上說明紅土窖貯存窖水水質(zhì)稍差，混凝土材質(zhì)效果更優(yōu)。

對水質(zhì)綜合指數(shù)計算結(jié)果影響最大的水質(zhì)分類指標是感官和一般化學指標。而在感官和一般化學指標里，混凝土窖與紅土窖有明顯差別的水質(zhì)指標主要有：肉眼可見物、濁度、鋁及pH 3類。

兩類窖水pH的變化情況。2019全年整體窖水偏堿性?；炷了训膒H值普遍高于紅土窖，最高達9.84，平均pH為8.33，稍高于紅土窖全年均值8.06，且波動幅度大。分析原因主要是混凝土窖和紅土窖表面層材料差異所致，混凝土窖表面為水泥砂漿抹面，水泥水解水化過程中又析出氫氧化鈣等堿性物質(zhì)[9]；pH又會影響生物和化學過程，許多微生物只能在一定pH范圍內(nèi)生存，推測混凝土窖和紅土窖因表面材料的差異進而會造成微生物種群差異，使得不同材質(zhì)水窖具有不同“微環(huán)境”水質(zhì)效果有所差異。

兩類水窖濁度及色度差異?；炷两讶昶骄鶟岫?.184，除8月份以外，全年達到農(nóng)村小型集中式供水和分散式供水水質(zhì)標準，合格率為88.89%。紅黏土窖全年平均濁度為13.70，最高可達24.00，合格率為0；2019年全年混凝土窖共計18份水樣色度均未超標，合格率為100%。紅黏土窖全年共計12份水樣，有2份超標，合格率83.3%。

從各季度的水質(zhì)綜合指數(shù)來看，水質(zhì)由優(yōu)到劣月份排名依次為：6月份＞2月份＞4月份＞10月份＞12月份＞8月份；6月份混凝土窖水質(zhì)達到了2級評價標準，效果最優(yōu)。其他月份窖水水質(zhì)均為3級，屬輕度污染。

從水窖材質(zhì)來看，混凝土窖貯水效果稍優(yōu)于紅黏土窖。

4.結(jié)論

通過該縣5口不同類型窖水進行為期一年的水質(zhì)檢測，發(fā)現(xiàn)窖水感官指標合格率普遍較低，尤其是肉眼可見物及渾濁度超標嚴重。考慮到農(nóng)村經(jīng)濟條件落后等，粗濾慢濾設(shè)備[10]的使用受限。建議以窖水作為飲用水源時，長時間沉淀蓄水以緩解該情況[11]，并且水質(zhì)濁度居高不下時可投加一定量的明礬[12]。超濾及強化混凝13等物化方法也是不錯的選擇，但是可能會受到經(jīng)濟條件的限制。

基于改良型水質(zhì)綜合評價指數(shù)，2019年會寧縣周邊某農(nóng)村窖水水質(zhì)指數(shù)多分布在1.0～1.5之間，水質(zhì)較差，按照五色分級法屬于輕度污染，但短期內(nèi)對人體健康無害；水窖貯水普遍在枯水期尤其是6月份，被污染程度最低，水質(zhì)較好可飲用。