興寧市農村飲用水水源地的鐵與錳本底分析

摘要：以興寧市農村飲用水水源地為研究對象，收集歷史例行監測數據，篩選有代表性的水源地，制定監測方案開展序列月度監測，形成本底值數據庫，通過正態檢驗、異常值剔除等數理統計方法計算最小值、最大值、5%分位數、95%分位數和中位數，對水源地的鐵與錳本底值進行表征?；诒镜字笛芯砍晒?，水源地達標考核時剔除本底影響，達到客觀評價水源地水環境質量的目的，為后續優化水源地水環境管理和評價提供技術支撐。

關鍵詞：農村飲用水水源地；鐵；錳；環境本底值；興寧市

中圖分類號：X523 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）06-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.06.056

Analysis of Iron and Manganese Background in Rural Drinking Water Source Areas of Xingning City

GENG Xue

（Guangzhou Xunfeng Environmental Protection Technology Co.， Ltd.， Guangzhou 510030， China）

Abstract： Taking rural drinking water source areas in Xingning city as the research object， historical routine monitoring data is collected， representative water source areas are screened， monitoring plans are formulated to carry out sequential monthly monitoring， and a background value database is formed， and by using mathematical statistical methods such as normality testing and outlier removal， the minimum， maximum， 5% quantile， 95% quantile， and median values are calculated to characterize the background values of iron and manganese in the water source area. Based on the research results of background values， the impact of background is removed during the assessment of water source compliance， achieving the objective evaluation of water environment quality in the water source area， and providing technical support for optimizing water environment management and evaluation in the future.

Keywords： rural drinking water source areas; iron; manganese; environmental background value; Xingning city

鐵、錳在自然環境中分布廣泛，是人體不可或缺的元素，但攝入過量會對身體產生不利影響。興寧市的礦產資源豐富，尤其是鐵礦，代表性礦山有鐵山嶂鐵礦、蘭排鐵礦和霞嵐釩鈦磁鐵礦。受水文地質、地形地貌和氣象條件等因素影響，興寧市農村飲用水水源地存在鐵、錳超標現象，影響飲用水水質安全。興寧市依法劃定25個農村飲用水水源地（均為地表水型），其中湖庫型有18個，河流型有7個，在保障城鄉居民飲水方面發揮重大作用，歷史例行監測數據顯示，水源地出現鐵、錳經常性超標。為了解水源地鐵與錳的環境背景值，興寧市組織開展飲用水水源地鐵與錳本底調查。

1 數據與方法

1.1 數據來源

收集水源地歷史例行監測數據、水源地保護區土地利用類型和礦產資源分布等資料，選擇有代表性的水源地開展水溫、pH、溶解氧、鐵與錳月度監測（連續6個月）。其中，水源地2019年第四季度至2023年第四季度例行監測數據由梅州市生態環境局興寧分局提供，水源地保護區范圍內土地利用類型和興寧市礦產資源資料由興寧市自然資源局提供，降水量數據由興寧市氣象局提供。

1.2 評價方法

根據生態環境部制定的《地表水和地下水環境本底判定技術規定（暫行）》和《地下水環境背景值統計表征技術指南（試行）》進行本底值判定。對本底值數據庫內樣本數據進行正態檢驗，采用格魯布斯檢驗法（樣本數量不大于100個）或均值加減三倍標準差法（樣本數量大于100個）進行異常值的識別和剔除，計算剩余樣本數據中的最小值、最大值、5%分位數、95%分位數和中位數來表征環境本底值[1]。

2 結果分析

2.1 水源地超標情況

根據水源地歷史例行監測數據，歷史上出現鐵、錳超標的水源地有13個，超標水源地在空間上未呈現明顯的分布規律，分布在興寧市北部和中南部。水源地水環境中，鐵、錳的歷史超標次數如表1所示。從時間分布上看，湖庫型水源地超標情況主要出現在第一季度和第四季度，第二季度和第三季度未出現超標；河流型水源地超標情況主要出現在第二季度和第三季度，第一季度和第四季度未出現超標。水源地水環境中，鐵、錳歷史監測數據如表2所示。其中，鐵超標次數為10次，超標值介于0.380～1.250 mg/L，平均值為0.646 mg/L，超標倍數介于0.267～3.167，最大超標倍數出現在第一季度；錳超標次數為13次，超標值介于0.105～0.320 mg/L，平均值為0.210 mg/L，超標倍數介于0.050～2.200，最大超標倍數出現在第一季度。水源地鐵、錳濃度受季節影響明顯，不同水源地受區域地質環境影響，鐵、錳濃度不同[2]。

研究期間，對歷史出現鐵錳超標的13個水源地開展連續6個月的月度監測，監測要素包括水源地水環境、底泥和周邊土壤環境中鐵、錳含量，如表3、表4所示。監測結果表明，月度監測期間，每個月水源地水環境中鐵、錳均有超標。其中，鐵超標值介于0.31～31.20 mg/L，平均值為1.407 mg/L，最大超標倍數為103倍；錳超標值介于0.11～0.56 mg/L，平均值為0.242 mg/L，最大超標倍數為4.6倍。水源地周邊土壤中，鐵含量為1.32%～5.72%，平均值為3.21%；水源地底泥中，鐵含量為1.24%～8.01%，平均值為4.13%。水源地周邊土壤中，錳含量為0.24～1.22 g/kg，平均值為0.51 g/kg；水源地底泥中，錳含量為0.13～1.53 g/kg，平均值為0.69 g/kg。經對比分析，湖庫型水源地底泥中鐵、錳含量普遍較水源地周邊土壤中鐵、錳含量高，說明地質環境中的鐵、錳在湖庫型水源地底泥中有明顯的沉淀富集，河流型水源地底泥中鐵、錳含量普遍較水源地周邊土壤中鐵、錳含量低，說明地質環境中的鐵、錳未在河流型水源地底泥中有明顯的沉淀富集。

2.2 超標原因分析

根據土地利用類型和礦產資源分布，結合現場踏勘、人員訪談等多種途徑論證，證實超標水源地受人類活動影響較小，不存在鐵、錳人為污染源，水源地鐵、錳濃度主要受自然環境影響，這是水源地本底值的真實反映。

2.3 正態檢驗

因歷史例行監測數據檢測范圍、檢測標準方法、檢出限等均不相同，選用連續6個月的檢出數據進行正態檢驗。經檢驗，鐵、猛檢出數據經對數轉換后符合正態分布。

2.4 異常值識別與剔除

鐵、錳樣本數據匯總及處理分析結果如表5所示。鐵、錳總樣本數均為110個。其中，鐵檢出樣本為98個，檢出率為89.1%，未檢出數據用0.5倍的檢出限替代后，使用均值加減三倍標準差法進行異常值識別和剔除；錳檢出樣本為49個，檢出率為44.5%，只統計檢出數據，采用格魯布斯檢驗法進行異常值識別和剔除。經篩選，鐵樣本數據中有12個異常值予以剔除，剩余樣本數為98個；錳樣本數據中有8個異常值予以剔除，剩余樣本數為41個。

2.5 本底值表征

地表水環境影響因素眾多，其本底值的確定存在較多不確定性因素，因此采用數理統計方法確定環境本底值的表征范圍[3]。一般采用樣本數據中的最小值、最大值、5%分位數、95%分位數和中位數來表征，以順序統計量的95%分位數作為本底值上限。鐵、錳環境本底值的表征結果如表6所示。

2.6 應用

根據研究結果，鐵、錳本底值表征范圍的上限均超出《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）的集中式生活飲用水地表水源地補充項目標準限值，說明鐵、錳本底情況對興寧市農村飲用水水源地水環境管理和評價有較大的負面影響。我國水環境質量標準與評價方法未充分考慮環境背景的空間差異性，環境本底值問題突出，水質達標率長期處于較低水平[4]。因此，達標考核時要剔除本底值影響，為后續水源地替換和自來水廠工藝改進等提供技術支撐，保障供水安全。

3 結論

受水文地質、氣象條件等因素影響，興寧市農村飲用水水源地中，鐵、錳的環境本底值較高，二者屬于背景污染物，嚴重影響水源地水質達標考核結果。水源地水質達標考核時，剔除本底值有助于客觀地反映水源地水環境質量。后續應在農村飲用水水源地建立環境本底值監測站，完善水源地本底值數據庫，根據實際情況對水源地本底值表征范圍進行動態調整，若國家出臺確定地表水型飲用水水源地環境背景值的具體規定，則執行國家有關要求。

參考文獻

1 于秋穎，高 冰.包頭市達茂旗飲用水水源地氟化物本底調查研究[J].包頭醫學院學報，2021（2）：65-67.

2 傅德黔，王曉慧，劉 京，等.長江河源水環境背景值調查及分析[J].中國環境監測，1998（1）：9-11.

3 段茂慶，杜 霞，彭文啟，等.特殊區域地表水環境背景值表征技術方法研究與應用[J].中國環境科學，2020（11）：5092-5104.

4 段茂慶，杜 霞，彭文啟，等.黑龍江省源頭水保護區水環境特征分析及背景問題識別[J].環境化學，2021（6）：1763-1774.

作者簡介：耿雪（1990—），女，安徽滁州人，工程師。研究方向：生態環境管理與咨詢。