商洛市商州区农村饮用水的水质评价
发布时间：2020-02-17
摘要：采集商洛市商州区18个镇办的37个分散式农村居民饮用水样品，从酸碱度(pH)，化学耗氧量(COD)，溶解氧(DO)，浊度，铵态氮，硝态氮，铁、锰、铜和锌离子含量10项指标进行实验分析。分析结果显示：铵态氮含量超标率为100%，化学耗氧量超标率为84%，浊度和硝态氮含量超标率分别为62%和11%;pH值，DO含量，铁、铜、锰和锌离子含量合格率为100%;说明商州区农村分散式饮用水已经遭受污染，存在进一步恶化的风险，急需采取措施改善农村饮用水安全状况。
关键词：农村饮用水;商州区;水质评价
0引言截至2015年底，全国农村分散式供水人口比例仍接近20%，农村自来水未普及到的人口仍占农村总人口的24%[1-2]，这些人口饮用水存在严重的安全隐患，因此迫切需要开展乡村饮用水水源质量调查与评估。国内学者从不同角度对饮用水安全问题进行研究[3-8]。罗大成等对蓝田县西北地区地下饮用水进行评价[9]。龙睿对湖南省118个典型乡镇集中式饮用水水源地水质状况和综合环境问题进行分析[10]。赵新峰等研究发现地下水硝态氮污染与化肥施用量以及家禽牲畜排泄量呈一定的正相关关系[11]。孙宏丽分析了生活饮用水中氨氮产生的主要原因[12]。陕西省商洛市商州区近年建成各类供水工程505处，农村自来水普及率和供水保证率有了极大提高，但商州区有相当一部分农村人口仍使用分散式饮用水，这些水质是否达到卫生标准，还没有相关的研究报告。因此，笔者以商州区农村此类饮用水的水质问题为研究对象，以期为商州区农村饮用水安全管理提供帮助。
1材料与方法
1.1研究区概况
商州区地处陕西省东南部秦岭南麓(108°34′20″～111°1′25″E，33°2′30″～34°24′40″N)，总面积2672km2，为“八山一水一分田”的土石山区。地势由西北向东南倾斜，岭谷相间排列，呈掌状分布，丹江水系镶嵌其中。按地形特点，商州区可分为中高山地、川塬区和低山丘陵区。其气候属于暖温带季风性半湿润山地气候，多年平均气温7.8～13.9℃，年平均降水量710～930mm，四季分明，雨热同季，冬干夏湿。截止2016年底，商州区总人口为55万，辖14个镇和4个街道办事处，253个行政村。商州区是商洛市政治、经济和文化中心，也是国家级生态建设示范区和国家南水北调中线水源涵养区。丹江水系横贯东西，是当地农村居民生产生活的主要水源。
1.2水样采集和分析方法
1.2.1水样采集
于2017年4月在商州区进行水样采集。采样前对采样点的经纬度、海拔及周边环境进行调查，使用被采水样将水样瓶清洗3遍。打开水管让水缓慢自然畅流10min左右，然后采集满瓶水样。观察各采样点水样的色度、浑浊度、肉眼可见物及气味等感官指标。采完样后密封瓶口，带回实验室及时分析。在取水样时进行访谈调查，尽可能详尽地掌握取样点的环境情况。共采集37份水样，利用ArcGIS软件生成采样点分布如图1所示。
1.2.2分析方法
饮用水的pH值利用PHS-3C型pH计测定，浊度采用JC16-2100P便携式浊度仪测定，溶解氧含量利用550A-12溶解氧测量仪测定，铵态氮、硝态氮和COD含量均采用紫外分光光度法，铁、铜、锰和锌利用火焰原子吸收分光光度法测定。实验数据采用Excel2007进行方差分析，应用Spss17.0最小显著性差异(LSD)方法检验同一水质指标之间的差异显著性。
2结果与分析
2.1水源类型的空间分布特征
经调查，商州区乡村饮用水水源类型主要分为井水、泉水和河水三种类型。所采水样中井水、泉水和河水分别占总数的51.4%，21.6%和27.0%，表明井水是商州区最主要的饮用水源类型。由图1可见，其中63.2%的井水分布在川塬地区，受丹江河谷地形影响，呈西北东南方向的条带状分布，相对集中;62.5%的泉水分布在低山丘陵地区，呈散状分布;70.0%的河水分布在西部中高山地区，分布十分分散。
2.2水源理化指标分析
2.2.1浊度分析
浊度是反映天然水和饮用水清澈或浑浊程度的的物理指标，是衡量水质良好程度的重要指标之一。浊度主要与水中颗粒的数目、大小和折光率及入射光的波长有关。如表2所示，研究区饮用水的浊度总体平均值为1.19mg/L，超过国家饮用水卫生标准[13]，超标率为62%。浊度超标的主要原因在于研究区农村饮用水水源基本来自未经人工处理的天然水，农村饮用水的粘土、泥沙、有机物等悬浮状态的胶体物质含量过高，导致饮用水水源浊度较差。
2.2.2化学指标分析
pH值是饮用水健康评价的重要化学指标，微碱性饮用水对人体健康是有益的。由表2可知，研究区村镇饮用水PH平均值为7.6，介于7.68-7.35之间，处于国家饮用水标准值6.5-8.5范围之内[13]，水质总体呈中性偏弱碱性。水体微碱性的主要原因在于研究区的饮用水主要来自地表水，降水又是该地区地表水的主要来源，降雨呈现弱碱性;在入渗土壤后，由于土壤也呈碱性，因此，未显著改变水体酸碱性[14]。
溶解氧是优质水体的资本，它可以反映水体的有机物污染程度，是衡量水体自净能力的重要指标。由表2可见，在19℃条件下，商州区农村饮用水溶解氧的平均值为13.4mg/L，是国家水质卫生标准的2倍[13];饮用水溶解氧变化于7.50-17.80mg/L，合格率为100%，表明商州区农村饮用水的有机物污染现象较轻，水体自净能力较高。
水体中的铵态氮和硝态氮是评价饮用水水质标准的重要指标之一。从铵态氮含量来看，商州区饮用水中的铵态氮含量在1.07-1.44mg/L之间，平均含量为1.16mg/L(表2)，超过国家饮用水标准1.3倍[13]，铵态氮含量超标率达100%，说明商州区农村饮用水铵态氮污染相当严重。产生铵态氮污染的原因主要在于商州区农村生活污水、工业废水未经处理直接排放，以及作物种植中过量使用氮肥，导致水体中的铵态氮浓度较高，意味着水体遭到有机物污染，易导致亚硝酸盐含量的增大，危害人体健康。因此急需采取措施降低商州区农村饮用水的铵态氮含量。商州区农村饮用水中硝态氮含量在0.03-2.84mg/L之间，平均值为0.91mg/L符合国家饮用水标准(表2);但由于丹江河谷的部分井水水样的硝态氮含量超标，总体超标率为11%，表明商州区饮用水存在一定程度的硝态氮污染。商州区丹江河谷井水硝态氮含量超标的原因主要在于农村饮用水源基本来自未净化的水体，同时商州区丹江河谷为主要农耕区，主要种植玉米和小麦，农民全部使用化学肥料，尤其是氮肥使用量较大，频次较高;周边农田作物吸收剩余的氮肥，经过雨水的淋洗汇集渗入到井水中，使个别井水水源受到硝态氮污染。虽然目前污染范围较小，但是却不能忽视，如果不及时采取措施改善这种状况，污染可能会进一步加重。
COD可作为反映有机物质相对含量的一项综合性指标，能够表明水体的污染程度。从表2可见，商州区农村饮用水中COD值介于2.00-7.00mg/L之间，平均值为4.08mg/L，是国家饮用水标准的1.36倍[13]，COD值超标率达84%。这说明商州区饮用水中有机物的污染程度比较严重。主要原因在于商州区水环境监管体系不完善，管理人员、资金和技术缺乏，管理不力，导致居民生产生活污水乱排，污染饮用水源;加之，研究区地处暖温带湿润区，年降水量较大，农业耕作制度为两年三熟，化肥农药使用频率较高，加剧了农业面源污染程度。
铁锰铜锌等重金属也是近年饮用水污染的主要罪魁祸首。从表2可见，商州区农村饮用水所有水样的铁锰铜锌离子含量很低;经检验，不存在显著性差异，均符合国家饮用水标准。
2.3不同水源类型水质分析
由表3分析可见，商州区农村分散式饮用水泉水、河水、井水浊度平均值均超过国家饮用水卫生标准，3类水源中泉水的浊度平均值最大，但三者的浊度间不存在显著性差异;泉水、河水和井水浊度超标率分别为75%，69%，53%。主要是因为沉淀、过滤等处理设施简陋，甚至处理环节缺失。
由表3可见，商州区农村3种类型饮用水的铵态氮含量均超标。从硝态氮含量来看，河水和泉水的平均含量分别为0.5mg/L，0.47mg/L，均达到国家水质卫生标准，样品合格率为100%;井水中的平均含量为1.31mg/L，符合国家水质卫生标准，但是其中21%的水样硝态氮含量超标，主要是因为这些井分布在人口聚集点密集的川塬地区，农田面积较大，农田氮肥淋溶，使井水中的硝态氮浓度偏高。
从COD含量来看，商州区农村饮用水河水水源平均值最大，与泉水和井水水源含量存在显著性差异，三者均超标，分别是国家水质卫生标准的1.76倍，1.37倍和1.16倍(表3);河水超标率为100%，泉水和井水不合格率分别为87%，74%。水体中的化学耗氧量主要与水体中的有机物含量有关，说明商州区3种类型饮用水中有机物的污染程度均比较严重。
由于研究区饮用水的pH值、溶解氧含量、铁、锰、铜和锌离子含量均符合国家饮用水卫生标准，不存在超标水样，故不再分析。
3总结
(1)商州区农村分散式饮用水水源类型最主要的是井水，比例高达50%以上。3种水源类型空间分布特征表现为：井水水源类型呈条带状集中分布在丹江河谷川塬地区，河水水源类型分散分布在低山丘陵地区，泉水水源类型分散分布在西部中高山地地区。
(2)商州区农村饮用水铵态氮和COD平均含量分别为1.16mg/L和4.08mg/L，浊度平均值为1.19mg/L，均超标;铵态氮含量超标率为100%，COD超标率为84%，浊度和硝态氮含量超标率分别为62%和11%，表明商州区农村饮用水质量亟待改善。
(3)商州区农村饮用水的pH值、DO含量、铁、锰、铜、锌离子含量合格率为100%，但仍需要采取措施进一步巩固。
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