晉城地區農村飲水水質安全評價體系研究

郭 寧 王曉靜 王衛華

(晉城市供水保障中心，山西 晉城 048000)

農業在我國具有重要地位，2020年我國農村常住人口超過5億，保障農村飲水安全，是維護社會穩定發展和全面實現鄉村振興戰略的重要條件。農村飲水水質健康風險評價與農村特定的自然地理條件和經濟社會條件關系密切，與城市飲水存在明顯區別，其水質安全評價不宜完全參照城市體系。本文以晉城地區為例，對25處具有代表性的農村供水工程進行研究，采集50個水樣進行檢測，通過對檢測結果進行指標評價、地域分布分析和健康風險評估，為探索適宜農村實際情況的農村飲水安全評價體系提供了新思路。

1 材料和方法

1.1 樣品來源

晉城市位于山西省東南部，是典型的北方城市。本次研究對象為當地25處農村集中供水工程的水質，采集2021年10—11月的水樣進行檢測，包括出廠水和管網末梢水，共采集50個水樣，涉及供水人口35.77萬，各供水工程均以地下水為水源。

1.2 方法

1.2.1 檢測方法

水樣的采集、保存、運輸、檢測、質量控制均依據《生活飲用水標準檢驗方法》(GB/T 5750—2006)。

1.2.2 檢測項目

結合當地實際情況，確定檢測指標為生活飲用水常規指標23項，其中感官性狀和一般化學指標14項：色度、渾濁度、臭和味、肉眼可見物、pH值、銅、鐵、錳、鋅、氯化物、硫酸鹽、溶解性總固體、總硬度、耗氧量；毒理指標8項：砷、汞、硒、鎘、鉻(六價)、鉛、氟化物、硝酸鹽(N)；微生物指標1項：總大腸菌群。

1.2.3 指標評價標準

指標評價標準為《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)，其中色度、渾濁度、pH值、耗氧量、鐵、錳、砷、氟化物、硝酸鹽、總硬度、溶解性總固體、氯化物、硫酸鹽根據表4進行評價，其余指標根據表1進行評價。

1.2.4 地域分布分析

篩選水樣中硫酸鹽超過250mg/L、氟化物超過1mg/L、硝酸鹽(N)超過10mg/L的監測數據，利用地理信息系統QGIS(3.16)進行聚類分析，分析晉城市農村飲水超標地區分布特點。

1.2.5 健康風險評估方法

健康風險評估過程主要分為毒性評估、劑量-反應關系、暴露評估、風險表征等階段[1]。非致癌性物質通過飲水途徑所致的健康風險計算模型[2]為

(1)

非致癌性物質i通過飲水途徑的單位體重日均暴露劑量計算模型為

(2)

式中：IR為每人每日平均飲水量，L/d；Ci為物質i的質量濃度，mg/L；BW為平均體重,kg。

2 結果與討論

2.1 總體水質

本次研究的25處農村集中供水工程中采集的50個水樣，共有14個不達標，總體達標率為72%。其中，25個出廠水中有5個水樣不達標，達標率為80%；25個管網末梢水中有9個水樣不達標，達標率為64%。末梢水達標率低于出廠水達標率，說明導致農村飲用水超標的主要原因可能是農村供水設施和管網老化以及儲水池和輸水管網老化、滲漏，導致供水管線殘損腐蝕，管內壁生銹、脫落，造成微生物超標等現象，從而影響飲用水水質。

不達標指標情況以及不符合指標類型分析情況見表1、表2。

表1 不達標指標情況

表2 不符合指標類型分析情況

由表1和表2可知，該地區農村飲水存在的不符合指標類型主要是感官性狀和一般化學指標，其中硫酸鹽超標是影響飲水水質不達標的主要原因；其次為微生物指標，總大腸菌群不達標率為12%；此外少部分樣品毒理指標不達標，主要是氟化物和硝酸鹽(N)。

渾濁度、總硬度、溶解性總固體及硝酸鹽(N)超標水樣較少，無特定分布規律?？偞竽c菌群為隨機散布，是該地區農村飲水水質的重要影響因素，不達標率為12%，涉及總大腸菌群超標的供水工程共5處，其中80%都是管網末梢水總大腸菌群超標。造成微生物指標超標的原因主要有歷史原因以及農村地區客觀條件的限制，如管網分布比城市分散，難以集中維護保養等，但最主要的原因是農村飲水消毒設施的配備情況和運行條件與城市相比相差較多。有條件的農村地區一般是通過建設集中聯片供水工程的方式解決飲水問題，規模較大的集中聯片供水工程一般具有完善的飲用水消毒設施和工藝，但由于管網限制，距離較遠、較分散的供水末端地區不得不采用二次供水的方式解決飲水問題，這些地區存在管網末梢管理不合理、放水頻次過低、水體流動性差，有的儲水池和輸水管網未做到定期清洗，消毒設施的配備和運行工藝存在潛在風險等問題。

2.2 地域分布分析

2.2.1 硫酸鹽

農村飲水中硫酸鹽地域分布情況見圖1。由圖1可知，硫酸鹽含量偏高的地區主要是市域西部(下村、大東溝、李寨、南村、大箕、犁川)和陽城縣東部(東冶)，總體位于沁水煤田南部邊緣地帶[3]，為城區盆地和陽城盆地接壤地區，是由南北走向的山脈擠壓形成的褶皺地帶，有利于煤炭聚集，是晉城市主要的產煤區，成莊煤礦、寺河煤礦等均位于此。該區域煤層多伴生硫鐵礦等礦產資源，導致地下水中硫酸鹽含量偏高，這可能是該地區飲水中硫酸鹽偏高的主要原因。

圖1 農村飲水中硫酸鹽地域分布情況

2.2.2 氟化物

農村飲水中氟化物地域分布情況見圖2。由圖2可知，農村飲水中氟化物含量偏高的地區主要是澤州縣西北部下村、陳溝一帶，這里同樣是主要的產煤區，加之正處于長河等河流上游地區，地下水層較淺，蒸發作用較強，煤炭的開采導致太行山含氟較高的巖石和土壤中的氟極易進入地下水進行濃縮富集[4]，這可能是該地區飲水中氟化物偏高的主要原因。

2.3 健康風險評估

2.3.1 評估指標

本次研究的化學指標中，所有水樣檢測數據全部低于檢出限的有銅、錳、砷、汞、硒、鉻(六價)，討論其導致的健康風險無統計學意義，故不對其進行健康風險評估；硫酸鹽、氯化物、鐵在IRIS系統中查詢不到飲食途徑的毒理學數據，故也不對其進行健康風險評估。綜合各方面信息，確定硝酸鹽(N)、氟化物、鎘、鉛、鋅為本次研究的健康風險評估指標。

2.3.2 毒性評估

硝酸鹽(N)可轉化為亞硝酸鹽或亞硝胺類物質，具有一定的致癌、致畸、致突變風險；氟是人體需要的微量元素，可以降低齲齒患病率，但是攝入過高劑量的氟，則會對牙齒、骨骼發育造成影響，出現氟斑牙、氟骨?。绘k對腸胃黏膜具有刺激作用，還會導致肝、腎癥狀；鉛會對消化、神經、免疫和呼吸等系統產生急性或慢性毒性影響，特別是對兒童智力發育造成危害；鋅是人體必需的微量元素，一般來說毒性較低，但攝入過高會刺激腸胃和產生惡心嘔吐。

2.3.3 暴露評估

本次研究的暴露人群為農村供水工程所覆蓋的農村常住人口，考慮到暴露途徑為飲水，因此只取末梢水檢測數據進行健康風險評估。每人每日平均飲水量參考滿足正常生理需要的平均值3L，平均體重則參考一般成人平均體重60kg，人均平均壽命取2019年我國居民人均預期壽命77.3年，參考劑量則參考美國EPA發布的資料以及IRIS系統查詢信息，見表3。

表3 參考劑量

2.3.4 風險表征

根據式(1)、式(2)計算非致癌物的平均健康風險度，結果見表4。

由表4可以看出，所有指標的健康風險均低于最大可接受健康風險水平(1×10-6a-1)，說明該地區農村飲水雖部分存在氟化物、硝酸鹽(N)等指標超標情況，但總體上不存在明顯的健康風險，水質安全水平較高。其中，陳溝村的氟化物(1.54×10-8a-1)、下村的氟化物(1.33×10-8a-1)和南村的硝酸鹽(N)(1.26×10-8a-1)的健康風險超過了可忽略健康風險水平(1×10-8a-1)[5]，說明這3處的農村飲水水質存在引起健康風險的可能性，即使風險較低，也不能忽略，應注意飲用水中有毒物質長期積累的總體風險，積極采取相關的治理措施，降低健康風險。其余指標健康風險均低于1×10-8a-1，這個數量級可能引起的健康風險可以忽略，一般不需要采取特定的應對措施。

表4 非致癌物飲水途徑的年健康風險 單位：a-1

3 結 語

由于特殊的自然地理條件和經濟社會條件，農村地區飲水與城市飲水往往存在較大的差異性，如何科學合理有效地管理農村飲水水質，一直是農村供水安全的重要課題。本次研究以晉城地區農村飲水水質監測為例，針對農村飲水進行指標評價、地域分布分析和健康風險評估，構建符合農村實際的評價體系，可為農村供水管理政策的制定提供可量化的參考標準。目前國內農村飲水安全評價體系研究還不夠完善，未來有必要結合實際情況開展體系研究，以此提高我國農村飲水水質安全保障的能力和管理水平，實現農村供水可持續發展。