湖南省農村老家飲用水質的一次課外調查

黃楚洋 吳 圣 劉彥昕

1.湖南師大第二附屬中學 湖南 長沙 410000;2.湖南師大附中博才實驗中學 湖南 長沙 410000

水，與我們的生活息息相關。2017年12月，學校組織去湘西研學，我們團隊選擇了《德夯農村生活飲用水調查研究報告》的研學課題，主要分析了水中有害細菌是否超標問題，獲得了高一年級組研究性學習課題成果特等獎。2018年5月，我們團隊完成了《洗車污水循環利用調查研究》的主題報告，參加第11屆湖南省青少年機器人競賽榮獲一等獎，并參加了同年7月份的國家賽，獲得了40個參賽組的第2名。2019年暑期回到湖南郴州臨武和桂陽老家，看到很多村民仍然在飲用井水，我開始關注了農村老家飲用井水的健康情況，在化學老師指導下，從水井周圍環境和水體外觀、井水中大腸桿菌和重金屬含量兩個維度開展了實地調查和實驗室分析研究，形成了此次調查報告。

1 水井周圍環境的調查

通過實地走訪和村民長輩們交流，我發現爺爺家所在的村子主要有兩口水井，隔壁縣城(桂陽縣)外公所在的村子也主要有兩口水井，所以我后續的調查就圍繞這四個水井展開。

首先對水井周圍環境進行調查。郴州是我們國家的有色金屬之鄉，有色金屬礦山和加工企業眾多，村民們也確實有過擔心井水中重金屬含量是否超標的問題，鎮里也組織定期檢查。經過實地查看，我發現所有水井周圍5公里以內都沒有加工生產企業。圖1為所調查四口水井的實地照片，其中，1#為桂陽縣外公所在村的“自家水井”，2#為桂陽縣外公所在村的“7-8組水井”，3#為臨武縣爺爺所在村的“舊井”，4#為臨武縣爺爺所在村的“新井”。

圖1 所調查四口水井實地照片

2 井水的采集

選用超市購買的礦泉水瓶作為取水容器，直接從水井中采集水樣，取水后確保密封狀態，避免水樣在保存過程受到污染。圖2所示為從四口井所采集水樣照片。

圖2 所采集4個井水樣品照片

肉眼觀察水樣外觀，發現4個水樣均為無色透明，未呈現出其他顏色，且均無異味。1#、3#、4#水樣較為清澈，2#水樣中有少量棕色懸浮物，放置2h后可沉掉，推測可能是因為2#水井壁未進行水泥硬化處理，取樣過程帶入少量泥土所致。用酸堿p H試紙測試發現4個水樣p H值均在7-8的范圍。

3 水樣的檢測

(1)水樣中大腸桿菌含量的檢測。由于大腸桿菌是許多胃腸炎的發病源頭，因此對于大腸桿菌的檢測十分重要。本次調查對水樣中大腸桿菌含量的檢測在學校生物學課外研學實驗室進行。具體方法如下:

取10 mL水樣接種到10 mL雙料乳糖蛋白胨培養液中，取1 mL水樣接種到10 mL單料乳糖蛋白胨培養液中，另取1 mL水樣注入到9 mL滅菌生理鹽水中，混勻后吸取1 mL(即0.1 mL水樣)注入到10 mL單料乳糖蛋白胨培養液中，每一稀釋度接種5管。36℃±1℃培養24 h±2h，觀察倒管內是否有氣泡產生，24 h±2h產氣者進行證實試驗，如所有乳糖蛋白胨培養管都不產氣產酸，則可報告為總大腸菌群陰性。

檢測結果如表1所示。由表1可知，1#和3#水樣中未檢出大腸桿菌，2#水樣大腸桿菌含量為2 MPN/100 mL，4#水樣大腸桿菌含量為5 MPN/100 mL。參照國家頒布的《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)，生活飲用水中不得檢出有大腸桿菌。因此，2#和4#井水是不適宜飲用的。結合實地對水井周圍環境調查，可能的原因是2#和4#水井周圍衛生環境保護不夠所導致。

表1 所采集4個井水樣品大腸桿菌檢測結果

(2)水樣中金屬離子含量的檢測。水體中的金屬離子，尤其是砷(As)、鎘(Cd)等重金屬離子是對人體健康有較大影響的。此外，考慮到郴州地區有鋅、銅礦等現狀，因此，本調查重點測試了所采集水樣中的砷(As)、鎘(Cd)、銅(Cu)、鋅(Zn)、錳(Mn)和鎂(Mg)等金屬離子，在學校化學課外研學實驗室進行檢測。

具體測試方法為:取水樣20 mL，通過注射器(裝有0.45 μm的過濾器)注射入電感耦合等離子光譜儀(ICP，熱電公司，ICAP6300)進行金屬離子含量測試。通過與不同元素的標準曲線對比，得到金屬離子的實際含量，如表2所示。

表2 所采集4個水樣中不同金屬離子的含量

由表2分析可得，所采集4個水樣中的As、Cd、Cu、Zn和Mn這5種重金屬離子的含量都遠遠低于國家對生活飲用水的標準，從這個角度看，4個水井的水均是健康和安全的。同時也發現，4個水樣中Mg離子的含量均在2200～3600μg/L的范圍，遠遠高于其他金屬離子的含量。Mg離子主要會影響水的硬度，這是與實際觀察到的現象——井水多次燒開后在熱水壺會有白色水垢相吻合。

4 調查后記

歷時約兩個月，在獲得了上述調查和實驗結果后，我第一時間聯系了爺爺，把村子里井水的水質情況告訴了他，也反復念叨他響應政府號召盡量飲用自來水。而我自己也對水有了更深刻的認識!