寧夏吳忠市農(nóng)村地下飲用水源水質(zhì)特征與評(píng)價(jià)

摘要：為了解寧夏回族自治區(qū)吳忠市農(nóng)村地區(qū)生活飲用水的水質(zhì)狀況，以及為農(nóng)村居民安全使用飲用水提供參考，因此選取了吳忠市的7 個(gè)典型農(nóng)村集中式地下飲用水水源地為研究對(duì)象，按照《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 第1 部分：總則》（GB/T 5750.1-2023） 進(jìn)行水樣檢測(cè)，并開展水質(zhì)特征調(diào)查分析，以及結(jié)合綜合評(píng)價(jià)法的水質(zhì)評(píng)價(jià)模型對(duì)水源進(jìn)行水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)?？傮w檢測(cè)結(jié)果顯示，研究區(qū)地下飲用水溶解性總固體含量超標(biāo)明顯，硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽等含量次之。因此，吳忠市農(nóng)村地下飲用水水源地水質(zhì)改善和監(jiān)管工作仍需加強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村集中式地下飲用水水源；水質(zhì)特征；綜合評(píng)價(jià)

基金項(xiàng)目：寧夏回族自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（引才專項(xiàng)）項(xiàng)目“膜- 菌共生滲濾系統(tǒng)對(duì)紅寺堡區(qū)甜水河村面源污染生態(tài)治理應(yīng)用研究”（2021BEB04044）；寧夏自然科學(xué)基金“滲透力- 復(fù)雜應(yīng)力作用下含裂縫防滲體優(yōu)勢(shì)流特征及其滲透侵蝕”（2022AAC03640）

課題項(xiàng)目：大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“復(fù)合型暗管外包濾料防於堵產(chǎn)品”；寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院博士科研啟動(dòng)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目

地下水是我國北部農(nóng)村地區(qū)最主要的飲用水源之一，其水質(zhì)好壞不僅關(guān)乎當(dāng)?shù)厝嗣竦纳踩€與新農(nóng)村的發(fā)展密切相關(guān)，因此地下飲用水源水質(zhì)評(píng)估是反映該地區(qū)地下水源地環(huán)境狀況、推動(dòng)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)與管理等方面的一項(xiàng)重大研究課題。近年來，國內(nèi)外對(duì)地下水的水化學(xué)特性的深入研究[1] ，不僅推動(dòng)了地下水學(xué)科的發(fā)展，也為完善地下水環(huán)境理論與水安全研究提供了重要支撐。本文以寧夏回族自治區(qū)（簡稱“寧夏”）吳忠市7 個(gè)典型的農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地為研究對(duì)象，通過實(shí)地調(diào)研開展水質(zhì)評(píng)價(jià)，分析原因并提出相應(yīng)的防治措施，旨在為吳忠市農(nóng)村地下飲用水源安全管理工作的深入開展奠定堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況及采樣點(diǎn)布設(shè)

1.1 研究區(qū)位置

吳忠市地處寧夏中心地帶，其地理坐標(biāo)為東經(jīng)105 ° 17 ′～107 ° 47 ′、北緯36° 34′～38° 15′之間，與銀川市、中衛(wèi)市、固原市、定邊縣接壤。

1.2 采樣點(diǎn)布設(shè)

以吳忠市7 個(gè)典型農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地為研究對(duì)象，根據(jù)《吳忠市建制鄉(xiāng)鎮(zhèn)飲用水水源地保護(hù)區(qū)劃分監(jiān)測(cè)方案》的要求，在該市紅寺堡區(qū)設(shè)置7 個(gè)地下飲用水源地監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別是小壩水源地（D1）、大壩水源地（D2）、金積水源地（D3）、青銅峽水源地（D4）、沙泉水源地（D5）、小洪溝水源地（D6）和駱駝井水源地（D7）。

2 采樣、檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法介紹

2.1 樣品采集

于2023 年對(duì)7 個(gè)農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地的水質(zhì)地進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)，并按照《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法 第1 部分：總則》（GB/T 5750.1-2023）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。取水檢測(cè)的頻率為每月1 次，水樣的采集、儲(chǔ)運(yùn)按農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地水質(zhì)檢測(cè)的技術(shù)方法及有關(guān)規(guī)定執(zhí)行[2]。為了保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)和準(zhǔn)確，采樣及化驗(yàn)都進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制。取樣時(shí)，取數(shù)量不低于10% 的平行樣品；實(shí)驗(yàn)室分析時(shí)，收集不少于10% 的平行樣品和質(zhì)控樣品[3]。研究的樣品均從居民使用的供水井采集，采樣深度在4～12 m 之間；采樣容器采用聚乙烯塑料瓶裝，但在采樣之前需將聚乙烯塑料瓶用蒸餾水清洗3～5 遍；采樣完畢后用石蠟包好瓶蓋，貼上標(biāo)識(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.2 檢測(cè)指標(biāo)

通過對(duì)渾濁度、pH、總硬度、溶解性總固體、耗氧量、總大腸菌群、菌落總數(shù)、鐵、錳、銅、鋅、鋁、鈉、鉛、鉻（六價(jià)）、汞、鎘、砷、硒、苯、甲苯、硫酸鹽、氯化物、氨氮、硫化物、亞硝酸鹽、硝酸鹽、總α 放射性、總β 放射性共29 項(xiàng)含量最多的指標(biāo)進(jìn)行分析測(cè)定。

2.3 評(píng)價(jià)方法

國內(nèi)典型的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法有 F 值法、單因素污染指數(shù)法、綜合評(píng)價(jià)法[4]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、灰色聚類法、物元可拓法等[5]。研究在全面分析了各種評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上，認(rèn)為評(píng)價(jià)集中式地下水飲用水水源地水質(zhì)的方法應(yīng)該在基于人類健康的同時(shí)，還應(yīng)具有原理簡單、計(jì)算簡便、物理意義清晰等3 個(gè)特征。研究評(píng)價(jià)因素按照GB/T5750.1-2023 進(jìn)行，運(yùn)用內(nèi)插法計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位水質(zhì)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的評(píng)分值。根據(jù)各項(xiàng)目的水質(zhì)評(píng)分值，取最高評(píng)分值為該監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的綜合水質(zhì)評(píng)分值[6]，水質(zhì)達(dá)到或優(yōu)于如表1所示的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，即表明監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的水源水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

水質(zhì)綜合分值計(jì)算如式（1）、式（2）、式（3）所示。

3 水質(zhì)特性分析

3.1 主要常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)

根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析，吳忠市7 個(gè)典型農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地水質(zhì)的渾濁度、PH、耗氧量、總大腸桿菌均達(dá)到Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。其中，總大腸菌群能夠提示腸道感染性疾病的傳播，并非專一的菌屬，在外部環(huán)境中的存活期與其他病原菌相當(dāng)，甚至稍有延長[8]，而且與水的濁度、余氯、COD、pH 和溫度有直接關(guān)系[9]，假如大腸菌群被摧毀，共存致病菌的風(fēng)險(xiǎn)便會(huì)隨之消失。菌落總數(shù)除了小壩水源地（D1）和金積水源地（D3）為Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)外，其他均為Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)，水源井水菌落總數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)。水源地采樣點(diǎn)水質(zhì)總硬度普遍超標(biāo)較高，青銅峽水源地（D4）、沙泉水源地（D5）、小洪溝水源地（D6）水質(zhì)總硬度為Ⅳ類，且不同地區(qū)間存在差異，如沙泉水源地（D5）、小洪溝水源地（D6）水質(zhì)總硬度和溶解性總固體最高，可能是由于當(dāng)?shù)睾畮r的成分特性所決定，以及人為行為會(huì)對(duì)水質(zhì)硬度增加起到的某種作用。小洪溝水源地（D6）水質(zhì)溶解性總固體最高為劣Ⅴ類。

3.2 金屬指標(biāo)

研究區(qū)采樣點(diǎn)均為農(nóng)村居民飲水井。金屬指標(biāo)檢測(cè)研究結(jié)果顯示，7 個(gè)農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地的水質(zhì)中鐵、錳、銅、鋅、鉛元素均達(dá)到Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。鐵、錳的含量和天然背景有關(guān)，不同土壤母質(zhì)和土壤類型的地下水中鐵、錳元素含量不同，地下水中鐵、錳元素含量不高，土壤呈堿性且地下水pH 也呈堿性。鉻（六價(jià)）除了沙泉水源地（D5）水質(zhì)為Ⅳ類外，其他水質(zhì)均達(dá)到Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)。鉻是一種重要的微量元素，與脂肪的代謝有很大關(guān)系，可以幫助分解和排出機(jī)體中的膽固醇，但如果食用了過多的鉻，也會(huì)引起健康問題。鈉除了沙泉水源地（D5）、小洪溝水源地（D6）水質(zhì)為Ⅳ類外，其他水源地水質(zhì)均為Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)；沙泉水源地（D5）、小洪溝水源地（D6）鈉元素超標(biāo)，其原因可能是受該區(qū)域土地鹽堿化的影響。淺層地下水鐵、錳元素的分布特點(diǎn)與區(qū)域土壤母質(zhì)、土壤類型、人類活動(dòng)等有關(guān)。汞除了大壩水源地（D2）和沙泉水源地（D5）水質(zhì)為Ⅳ類外，其他地區(qū)水質(zhì)均為Ⅱ類、Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，符合飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。因此，地下水飲用水源污染會(huì)嚴(yán)重危害社會(huì)經(jīng)濟(jì)及人類健康，有關(guān)部門的應(yīng)對(duì)其高度重視[10]。

3.3 非金屬指標(biāo)

研究區(qū)地下飲用水源非金屬指標(biāo)檢測(cè)和評(píng)價(jià)結(jié)果如表2 所示，7 個(gè)農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地水質(zhì)中的重金屬元素砷、硒、苯、甲苯均達(dá)到Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)人體而言，長期暴露于鉻、鎘、砷、汞等低劑量重金屬的環(huán)境中，皮膚、肝臟、大腦、神經(jīng)系統(tǒng)等均會(huì)受到損傷，甚至?xí)l(fā)肺癌、腺癌等疾病[11]。

3.4 水化學(xué)特性

研究區(qū)地下飲用水源水化學(xué)特征指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果顯示，沙泉水源地（D5）和小洪溝水源地（D6）水質(zhì)中硫酸鹽超標(biāo)為劣Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)、亞硝酸鹽為Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。首先，受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的影響區(qū)域，灌溉尾水可能是造成其地下水體污染的重要因素之一，且污染以硝酸鹽和硫酸鹽為主。其次，隨著大氣降雨的垂直入滲，土壤中的氧化物通過淋濾作用進(jìn)入地下水體，導(dǎo)致土壤中硫酸鹽濃度升高，從而對(duì)地下水水質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。最后，人類生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的污染源也會(huì)導(dǎo)致地下水水質(zhì)的惡化。因此，如果人們長期飲用硫酸鹽濃度高的水，水中的硫酸鹽不僅會(huì)降低胃液的酸度，而且會(huì)導(dǎo)致腹瀉及其他癥狀[12]。

沙泉水源地（D5）水質(zhì)中氯化物為劣Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，小洪溝水源地（D6）水質(zhì)中氯化物為Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，其原因可能是由于供水消毒處理使用二氧化氯產(chǎn)生的一些副產(chǎn)物混入水流中所導(dǎo)致的。沙泉水源地（D5）、小洪溝水源地（D6）和小壩水源地（D1）水質(zhì)中亞硝酸鹽為Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)；青銅峽水源地（D4）水質(zhì)中硝酸鹽為劣Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，其主要原因可能與污水灌溉、水資源短缺等因素有關(guān)，以及該地區(qū)水文地質(zhì)條件或其他因素對(duì)其水質(zhì)的影響，如地下水與土壤巖石相互作用、農(nóng)業(yè)化肥施用等因素影響造成的。

氨氮是地下水中氮的主要形態(tài)，其來源主要有化學(xué)肥料（尿素、復(fù)合肥等）、土壤中的有機(jī)氮、人類和畜禽糞尿，以及農(nóng)村和城市生產(chǎn)、生活排污等。地下水中氨氮含量的變化通常受多種因素的共同影響。在地下水氨氮污染研究過程中，自然和人為因素共同決定了地下水氨氮的空間分布狀況[13]。沙泉水源地（D5）和駱駝井水源地（D7）水質(zhì)中氨氮為Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，由于高濃度的氨氮會(huì)對(duì)污水生物處理系統(tǒng)產(chǎn)生一定的干擾，使土壤中的有毒污染物無法得到有效的降解，從而對(duì)地下水產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，因此硝態(tài)氮和氨態(tài)氮雖不會(huì)直接對(duì)人體造成危害，但硝態(tài)氮會(huì)與人體內(nèi)的硝酸還原菌發(fā)生反應(yīng)生成亞硝態(tài)氮，以及氨氮經(jīng)過硝化作用后也能形成亞硝態(tài)氮，與血紅蛋白發(fā)生一系列反應(yīng)，使其無法攜帶氧氣形成高鐵血蛋白，長此以往就會(huì)引起呼吸系統(tǒng)疾病、癌癥等。RAHMATI O等[14] 的 研究結(jié)果表明，施用氮肥的量與地下水中硝酸鹽的濃度呈正相關(guān)。

其他檢測(cè)地區(qū)水質(zhì)中硫酸鹽、氯化物、氨氮、硫化物、亞硝酸鹽、硝酸鹽、總α 放射性、總β 放射性均為Ⅰ類、Ⅱ類或者Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

4 水源地污染原因與保護(hù)措施

4.1 水源地污染原因

地下飲用水水源地水質(zhì)污染途徑是指污染物從污染源進(jìn)入到地下水通道[15]，污染物質(zhì)通過氣體、液體、巖石等各種介質(zhì)滲入到地下水中。但在實(shí)際的污染傳輸過程中，只有很少一部分的氣態(tài)或液態(tài)物質(zhì)可通過裂隙進(jìn)入到地下水中，而大多數(shù)的污染物仍需要通過補(bǔ)給水源才能被引入到地下，因而污染物質(zhì)的類型及濃度直接影響著地下飲水水源地的水質(zhì)[16]。研究區(qū)7 個(gè)農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地染原因有2 個(gè)方面，一方面是污水灌溉、水資源短缺等因素，造成的區(qū)域地下飲用水源地水質(zhì)污染；另一方面是區(qū)域地下水中氨氮、硝酸鹽和亞硝酸鹽含量較高，對(duì)地下飲用水水源地水質(zhì)造成了較大的危害，且水源地周邊都是大片的耕地，耕種方式十分粗放，使得各種污染物質(zhì)滲透到地下水中，對(duì)地下飲用水水源地的水質(zhì)產(chǎn)生了一定的影響。

4.2 水源地保護(hù)措施

可從源頭控制、污染物遷移轉(zhuǎn)化過程控制和末端治理3 個(gè)方面，加強(qiáng)農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地保護(hù)。一是，對(duì)飲用水水源地進(jìn)行劃定，建立專業(yè)的管理組織及相應(yīng)的應(yīng)急計(jì)劃，并對(duì)其進(jìn)行定期的水質(zhì)監(jiān)測(cè)。二是，研究區(qū)的農(nóng)業(yè)用地規(guī)模較大，合理施用化肥農(nóng)藥對(duì)保護(hù)地下飲用水水源地具有重要意義，如控制肥料和殺蟲劑的濫用及過量施用。三是，農(nóng)村飲水涉及民生福利，對(duì)吳忠市農(nóng)村集中式地下水飲水水源地標(biāo)準(zhǔn)化管理，加大對(duì)水源地的治理力度與投資力度，使飲用水與生活用水分離，降低水處理成本；加強(qiáng)對(duì)吳忠市部分非達(dá)標(biāo)飲用水的治理，使其能夠切實(shí)保障飲用水及消毒設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 結(jié)論

通過對(duì)吳忠市的7 個(gè)典型的農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地進(jìn)行取樣分析檢測(cè)，同時(shí)結(jié)合綜合評(píng)價(jià)法的水質(zhì)評(píng)價(jià)模型對(duì)其水源進(jìn)水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)要想精確地體現(xiàn)出地下飲用水體污染物對(duì)人類健康的潛在威脅及其造成的環(huán)境污染，以及為吳忠市乃至寧夏其他地區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量評(píng)估提供科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摶A(chǔ)，還應(yīng)適時(shí)加大對(duì)可能導(dǎo)致水體污染危害的重要污染物的檢測(cè)頻次及水質(zhì)研究深度，才能達(dá)到實(shí)時(shí)全面地了解吳忠市地下飲用水水源地水質(zhì)動(dòng)態(tài)的目標(biāo)。

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作者簡介

周波（1982—），女，漢族，寧夏中寧人，副教授，博士，主要研究方向?yàn)樗そY(jié)構(gòu)工程、農(nóng)田水利。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-08-09