商洛市商州區農村飲用水的水質評價

張孝存, 唐菲

(商洛學院 城鄉規劃與建筑工程學院， 商洛 726000)

0 引言

截至2015年底，全國農村分散式供水人口比例仍接近20%，農村自來水未普及到的人口仍占農村總人口的24%[1-2]，這些人口飲用水存在嚴重的安全隱患，因此迫切需要開展鄉村飲用水水源質量調查與評估。國內學者從不同角度對飲用水安全問題進行研究[3-8]。羅大成等對藍田縣西北地區地下飲用水進行評價[9]。龍睿對湖南省118個典型鄉鎮集中式飲用水水源地水質狀況和綜合環境問題進行分析[10]。趙新峰等研究發現地下水硝態氮污染與化肥施用量以及家禽牲畜排泄量呈一定的正相關關系[11]。孫宏麗分析了生活飲用水中氨氮產生的主要原因[12]。陜西省商洛市商州區近年建成各類供水工程505處，農村自來水普及率和供水保證率有了極大提高，但商州區有相當一部分農村人口仍使用分散式飲用水，這些水質是否達到衛生標準，還沒有相關的研究報告。因此，筆者以商州區農村此類飲用水的水質問題為研究對象，以期為商州區農村飲用水安全管理提供幫助。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

商州區地處陜西省東南部秦嶺南麓(108°34′20″～111°1′25″E，33°2′30″～34°24′40″N)，總面積2672km2，為“八山一水一分田”的土石山區。地勢由西北向東南傾斜，嶺谷相間排列，呈掌狀分布，丹江水系鑲嵌其中。按地形特點，商州區可分為中高山地、川塬區和低山丘陵區。其氣候屬于暖溫帶季風性半濕潤山地氣候，多年平均氣溫7.8～13.9℃，年平均降水量710～930mm，四季分明，雨熱同季，冬干夏濕。截止2016年底，商州區總人口為55萬，轄14個鎮和4個街道辦事處，253個行政村。商州區是商洛市政治、經濟和文化中心，也是國家級生態建設示范區和國家南水北調中線水源涵養區。丹江水系橫貫東西，是當地農村居民生產生活的主要水源。

1.2 水樣采集和分析方法

1.2.1 水樣采集

于2017年4月在商州區進行水樣采集。采樣前對采樣點的經緯度、海拔及周邊環境進行調查，使用被采水樣將水樣瓶清洗3遍。打開水管讓水緩慢自然暢流10 min左右，然后采集滿瓶水樣。觀察各采樣點水樣的色度、渾濁度、肉眼可見物及氣味等感官指標。采完樣后密封瓶口，帶回實驗室及時分析。在取水樣時進行訪談調查，盡可能詳盡地掌握取樣點的環境情況。共采集37份水樣，利用ArcGIS軟件生成采樣點分布如圖1所示。

圖1 采樣點空間分布

采樣點情況如表1所示。

表1 水樣的類型及分布情況

1.2.2 分析方法

飲用水的pH值利用PHS-3C型pH計測定，濁度采用JC16-2100P便攜式濁度儀測定，溶解氧含量利用550A-12 溶解氧測量儀測定，銨態氮、硝態氮和COD含量均采用紫外分光光度法，鐵、銅、錳和鋅利用火焰原子吸收分光光度法測定。實驗數據采用Excel2007進行方差分析，應用Spss17.0最小顯著性差異(LSD)方法檢驗同一水質指標之間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 水源類型的空間分布特征

經調查，商州區鄉村飲用水水源類型主要分為井水、泉水和河水三種類型。所采水樣中井水、泉水和河水分別占總數的51.4%， 21.6%和27.0%，表明井水是商州區最主要的飲用水源類型。由圖1可見，其中63.2%的井水分布在川塬地區，受丹江河谷地形影響，呈西北東南方向的條帶狀分布，相對集中；62.5%的泉水分布在低山丘陵地區，呈散狀分布；70.0%的河水分布在西部中高山地區，分布十分分散。

2.2 水源理化指標分析

2.2.1 濁度分析

濁度是反映天然水和飲用水清澈或渾濁程度的的物理指標，是衡量水質良好程度的重要指標之一。濁度主要與水中顆粒的數目、大小和折光率及入射光的波長有關。如表2所示，研究區飲用水的濁度總體平均值為1.19 mg/L，超過國家飲用水衛生標準[13]，超標率為62%。濁度超標的主要原因在于研究區農村飲用水水源基本來自未經人工處理的天然水，農村飲用水的粘土、泥沙、有機物等懸浮狀態的膠體物質含量過高，導致飲用水水源濁度較差。

2.2.2 化學指標分析

pH值是飲用水健康評價的重要化學指標，微堿性飲用水對人體健康是有益的。由表2可知，研究區村鎮飲用水PH平均值為7.6，介于7.68-7.35之間，處于國家飲用水標準值6.5-8.5范圍之內[13]，水質總體呈中性偏弱堿性。水體微堿性的主要原因在于研究區的飲用水主要來自地表水，降水又是該地區地表水的主要來源，降雨呈現弱堿性；在入滲土壤后，由于土壤也呈堿性，因此，未顯著改變水體酸堿性[14]。

溶解氧是優質水體的資本，它可以反映水體的有機物污染程度，是衡量水體自凈能力的重要指標。由表2可見，在19℃條件下，商州區農村飲用水溶解氧的平均值為13.4 mg/L，是國家水質衛生標準的2倍[13]；飲用水溶解氧變化于7.50-17.80 mg/L，合格率為100%，表明商州區農村飲用水的有機物污染現象較輕，水體自凈能力較高。

水體中的銨態氮和硝態氮是評價飲用水水質標準的重要指標之一。從銨態氮含量來看，商州區飲用水中的銨態氮含量在1.07-1.44 mg/L之間，平均含量為1.16mg/L(表2)，超過國家飲用水標準1.3倍[13]，銨態氮含量超標率達100%，說明商州區農村飲用水銨態氮污染相當嚴重。產生銨態氮污染的原因主要在于商州區農村生活污水、工業廢水未經處理直接排放，以及作物種植中過量使用氮肥，導致水體中的銨態氮濃度較高，意味著水體遭到有機物污染，易導致亞硝酸鹽含量的增大，危害人體健康。因此急需采取措施降低商州區農村飲用水的銨態氮含量。商州區農村飲用水中硝態氮含量在0.03-2.84 mg/L之間，平均值為0.91 mg/L符合國家飲用水標準(表2)；但由于丹江河谷的部分井水水樣的硝態氮含量超標，總體超標率為11%，表明商州區飲用水存在一定程度的硝態氮污染。商州區丹江河谷井水硝態氮含量超標的原因主要在于農村飲用水源基本來自未凈化的水體，同時商州區丹江河谷為主要農耕區，主要種植玉米和小麥，農民全部使用化學肥料，尤其是氮肥使用量較大，頻次較高；周邊農田作物吸收剩余的氮肥，經過雨水的淋洗匯集滲入到井水中，使個別井水水源受到硝態氮污染。雖然目前污染范圍較小，但是卻不能忽視，如果不及時采取措施改善這種狀況，污染可能會進一步加重。

COD可作為反映有機物質相對含量的一項綜合性指標，能夠表明水體的污染程度。從表2可見，商州區農村飲用水中COD值介于2.00-7.00 mg/L之間，平均值為4.08 mg/L，是國家飲用水標準的1.36倍[13]，COD值超標率達84%。這說明商州區飲用水中有機物的污染程度比較嚴重。主要原因在于商州區水環境監管體系不完善，管理人員、資金和技術缺乏，管理不力，導致居民生產生活污水亂排，污染飲用水源；加之，研究區地處暖溫帶濕潤區，年降水量較大，農業耕作制度為兩年三熟，化肥農藥使用頻率較高，加劇了農業面源污染程度。

鐵錳銅鋅等重金屬也是近年飲用水污染的主要罪魁禍首。從表2可見，商州區農村飲用水所有水樣的鐵錳銅鋅離子含量很低；經檢驗，不存在顯著性差異，均符合國家飲用水標準。

2.3 不同水源類型水質分析

由表3分析可見，商州區農村分散式飲用水泉水、河水、井水濁度平均值均超過國家飲用水衛生標準，3類水源中泉水的濁度平均值最大，但三者的濁度間不存在顯著性差異；泉水、河水和井水濁度超標率分別為75%，69%， 53%。主要是因為沉淀、過濾等處理設施簡陋，甚至處理環節缺失。

表2 商州區生活飲用水的10種指標總體情況

表3 3種水源類型水質的指標情況

由表3可見，商州區農村3種類型飲用水的銨態氮含量均超標。從硝態氮含量來看，河水和泉水的平均含量分別為0.5 mg/L，0.47 mg/L，均達到國家水質衛生標準，樣品合格率為100%；井水中的平均含量為1.31mg/L，符合國家水質衛生標準，但是其中21%的水樣硝態氮含量超標，主要是因為這些井分布在人口聚集點密集的川塬地區，農田面積較大，農田氮肥淋溶，使井水中的硝態氮濃度偏高。

從COD含量來看，商州區農村飲用水河水水源平均值最大，與泉水和井水水源含量存在顯著性差異，三者均超標，分別是國家水質衛生標準的1.76倍，1.37倍和1.16倍(表3)；河水超標率為100%，泉水和井水不合格率分別為87%，74%。水體中的化學耗氧量主要與水體中的有機物含量有關，說明商州區3種類型飲用水中有機物的污染程度均比較嚴重。

由于研究區飲用水的pH值、溶解氧含量、鐵、錳、銅和鋅離子含量均符合國家飲用水衛生標準，不存在超標水樣，故不再分析。

3 總結

(1) 商州區農村分散式飲用水水源類型最主要的是井水，比例高達50%以上。3種水源類型空間分布特征表現為：井水水源類型呈條帶狀集中分布在丹江河谷川塬地區，河水水源類型分散分布在低山丘陵地區，泉水水源類型分散分布在西部中高山地地區。

(2) 商州區農村飲用水銨態氮和COD平均含量分別為1.16mg/L和4.08mg/L，濁度平均值為1.19mg/L，均超標；銨態氮含量超標率為100%，COD超標率為84%，濁度和硝態氮含量超標率分別為62%和11%，表明商州區農村飲用水質量亟待改善。

(3) 商州區農村飲用水的pH值、DO含量、鐵、錳、銅、鋅離子含量合格率為100%，但仍需要采取措施進一步鞏固。