2021 年某市城鄉飲用水水質狀況分析

韓 瑩，魏巧珍，李 雪，樊玉芳，田曉靜

（1. 甘肅省疾病預防控制中心,甘肅 蘭州 730030；2.西北民族大學,甘肅 蘭州 730030）

近年來水污染事件頻發,尤其以重金屬以及有機污染物等問題備受關注[1]。對飲用水而言,微生物、重金屬、揮發性鹵代烴、苯系物以及農藥殘留等物質是水質合格率較低的主要因子[2]。其中,微生物會導致人類腹瀉和痢疾等疾病[3]；重金屬的累積攝入會造成慢性危害[4]；揮發性鹵代烴具有細胞毒性和致突變性[5]；苯及苯系物具有致癌致畸性[6]；農藥可以殺滅病蟲害,但其會在人體內蓄積,產生毒性[7]。因此,檢測生活飲用水水質狀況對促進人類健康和社會發展具有重大意義。

本文對全市城鄉出廠水、末梢水和傳統水箱式二次供水的生活飲用水水質常規指標和各區縣14 個監測點出廠水及對應末梢水非常規指標進行檢測,且結合主成分分析(PCA)判別不同轄區水源及不同水樣類型間的差異,對保障某市城鄉飲用水安全以及水質水樣快速檢測和判別具有非常重要的現實意義。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗樣品

某市監測點（包括14 個監測點）的設置涵蓋全市內全部的市政供水和部分自建設施供水,共包括出廠水（CC 和NC）、末梢水（CM 和NM）和傳統水箱式二次供水（CE）3 種水樣類型,共50 個監測點。本研究采樣份數見表1。

1.2 試驗方法與評價

1.2.1 水質常規指標的檢測

792 份水樣的31 項水質常規指標（放射指標除外）：按照《生活飲用水標準檢驗方法》（GB/T 5750-2006）進行。

1.2.2 水質非常規指標的檢測

從50 個監測點中,重點考察各區縣14 個監測點出廠水及對應末梢水48 項水質非常規指標。水樣中鎳、鉬等6 種重金屬指標；敵敵畏、六氯苯等20 種農藥殘留指標；一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷等13 種鹵代烴和乙苯、二甲苯等9種苯系物指標。氨氮指標（必測）。

1.2.3 評價標準

按照《生活飲用水衛生標準》（GB 5749-2006）中規定限值進行評價,檢測指標選用檢驗方法的最低檢出限應小于該指標的標準限值。公式如下：

1.3 統計分析

采用SPSS 26.0 軟件進行統計分析,組間率的比較采用χ2或Fisher 法檢驗；采用SAS 9.4 軟件進行PCA 分析綜合判別不同轄區水源及不同水樣類型間的差異。試驗結果圖用Origin 2021 繪圖。

2 結果

2.1 水質常規指標檢測結果

2.1.1 水質基本情況

由表1 可知,城市飲用水末梢水合格率高于出廠水合格率；農村飲用水出廠水合格率高于末梢水合格率,且合格率均存在著統計差異（P<0.05）?？傮w而言,城市飲用水質量優于農村飲用水質量,且城市的二次供水合格率已達到100%。

為將城鄉不同水樣間的差異可視化,以某市城鄉5 種水樣類型的31 項指標含量為輸入,利用SAS 軟件進行PCA分析,并對不同采水樣類型間的差異性進行研究,其結果見圖1。

圖1 PCA 結果（31 項指標）

由圖1 可知,主成分分析結果中第一主成分占48.37%,第二主成分占17.78%,累積貢獻率達66.15%,可以解釋原始數據大部分信息。圖1 反映了某市城鄉不同采水樣類型特征規律,各水樣類型數據點重復性較好,且同類水樣類型聚集性較強,基本沒有水樣的交叉與重疊,城鄉的出廠水、末梢水和二次供水在主成分2 水平上有明顯的距離差。31 項指標結合PCA 很好地實現了城鄉不同水樣類型的區分。

2.1.2 水質單項指標檢測結果

本次檢測的單項指標的結果見表2。其中共21 項指標達標率均為100%；其余10 項指標中,以微生物指標中總大腸菌群和菌落總數及感官性狀和一般化學指標中總硬度指標達標率較低。

表2 31 項指標檢測結果

2.2 水質非常規指標檢測結果

2.2.1 重金屬殘留

含有重金屬物質的飲用水會對人體的消化系統、神經系統等造成嚴重損傷[8]。本次14 個監測點水樣中6 種重金屬結果見表3,其水中的重金屬含量均未超標。

為綜合6 種重金屬指標判別不同生活飲用水的差異,以14 個監測點出廠水及對應末梢水中6 種重金屬元素含量為輸入,利用SAS 軟件進行PCA 分析,其結果見圖2。

圖2 PCA 結果（6 種重金屬元素）

由圖2 可知,主成分分析結果中第一主成分占39.94%,第二主成分占23.63%,累積貢獻率達63.57%,可以解釋原始數據大部分信息。對于某市生活飲用水, C1、C3 和C5 分別到M1、M3 和M5 沿著主成分2 減大的方向規律性分布,而C2、C4、C6 和C7 分別到M2、M4、M6 和M7 與之相反；圖2 中同一地區出廠水和末梢水的數據點聚為一類,差異較??；不同地區各數據點沒有重疊,且不同地區之間的差異大于同一地區的出廠水和末梢水的差異。6 種重金屬元素結合PCA可以進行飲用水轄區來源的判別。

2.2.2 鹵代烴殘留

高揮發性和穿透性的揮發性鹵代烴是造成河流和地下水污染的主要來源[9]。對14 個監測點水樣中13 種鹵代烴的結果見表4,其殘留量均小于國標的標準限值。

表4 水中鹵代烴含量

2.2.3 苯系物殘留

苯系物對水環境以及水源可造成污染,14 個監測點水樣中9 種苯系物殘留量見表5,其殘留量均未超標。

表5 水中苯系物含量

2.2.4 農藥殘留

農藥可以滅殺危害農作物生長的生物,但對水源造成了污染。14 個監測點水樣中20 種農殘結果由表6 可知,各水樣中農藥殘留量均未超標。

表6 水中農藥物質含量

3 結論

本文對某市城鄉不同水樣類型水質檢測結果為：城市飲用水質量優于農村飲用水質量；城市末梢水顯著優于出廠水；農村出廠水顯著優于末梢水；共21 項水質常規指標達標率均為100%,其余10 項指標中,以總大腸菌群、菌落總數和總硬度指標達標率較低；重金屬、鹵代烴留等水質非常規指標均未超標；31 項指標及6 種重金屬元素結合PCA 可以進行不同水樣類型及飲用水轄區來源的判別。應該對農村飲用水潛在的健康風險引起重視,從源頭上解決問題；加強供水管網管理；引入先進水處理工藝；加強水廠管理。讓廣大居民喝上安全衛生的飲用水,保證居民的身體鍵康。