寧夏吳忠市農村地下飲用水源水質特征與評價

摘要：為了解寧夏回族自治區吳忠市農村地區生活飲用水的水質狀況，以及為農村居民安全使用飲用水提供參考，因此選取了吳忠市的7 個典型農村集中式地下飲用水水源地為研究對象，按照《生活飲用水標準檢驗方法 第1 部分：總則》（GB/T 5750.1-2023） 進行水樣檢測，并開展水質特征調查分析，以及結合綜合評價法的水質評價模型對水源進行水質綜合評價。總體檢測結果顯示，研究區地下飲用水溶解性總固體含量超標明顯，硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽等含量次之。因此，吳忠市農村地下飲用水水源地水質改善和監管工作仍需加強。

關鍵詞：農村集中式地下飲用水水源；水質特征；綜合評價

基金項目：寧夏回族自治區重點研發計劃（引才專項）項目“膜- 菌共生滲濾系統對紅寺堡區甜水河村面源污染生態治理應用研究”（2021BEB04044）；寧夏自然科學基金“滲透力- 復雜應力作用下含裂縫防滲體優勢流特征及其滲透侵蝕”（2022AAC03640）

課題項目：大學生創新創業訓練計劃項目“復合型暗管外包濾料防於堵產品”；寧夏工商職業技術學院博士科研啟動專項經費資助項目

地下水是我國北部農村地區最主要的飲用水源之一，其水質好壞不僅關乎當地人民的生命安全，還與新農村的發展密切相關，因此地下飲用水源水質評估是反映該地區地下水源地環境狀況、推動當地社會經濟發展、生態環境保護與管理等方面的一項重大研究課題。近年來，國內外對地下水的水化學特性的深入研究[1] ，不僅推動了地下水學科的發展，也為完善地下水環境理論與水安全研究提供了重要支撐。本文以寧夏回族自治區（簡稱“寧夏”）吳忠市7 個典型的農村集中式地下水飲用水水源地為研究對象，通過實地調研開展水質評價，分析原因并提出相應的防治措施，旨在為吳忠市農村地下飲用水源安全管理工作的深入開展奠定堅實的科學基礎。

1 研究區概況及采樣點布設

1.1 研究區位置

吳忠市地處寧夏中心地帶，其地理坐標為東經105 ° 17 ′～107 ° 47 ′、北緯36° 34′～38° 15′之間，與銀川市、中衛市、固原市、定邊縣接壤。

1.2 采樣點布設

以吳忠市7 個典型農村集中式地下水飲用水水源地為研究對象，根據《吳忠市建制鄉鎮飲用水水源地保護區劃分監測方案》的要求，在該市紅寺堡區設置7 個地下飲用水源地監測點，分別是小壩水源地（D1）、大壩水源地（D2）、金積水源地（D3）、青銅峽水源地（D4）、沙泉水源地（D5）、小洪溝水源地（D6）和駱駝井水源地（D7）。

2 采樣、檢測與評價方法介紹

2.1 樣品采集

于2023 年對7 個農村集中式地下水飲用水水源地的水質地進行采樣監測，并按照《生活飲用水標準試驗方法 第1 部分：總則》（GB/T 5750.1-2023）標準進行檢測。取水檢測的頻率為每月1 次，水樣的采集、儲運按農村集中式地下水飲用水水源地水質檢測的技術方法及有關規定執行[2]。為了保證檢測數據的真實和準確，采樣及化驗都進行了嚴格的質量控制。取樣時，取數量不低于10% 的平行樣品；實驗室分析時，收集不少于10% 的平行樣品和質控樣品[3]。研究的樣品均從居民使用的供水井采集，采樣深度在4～12 m 之間；采樣容器采用聚乙烯塑料瓶裝，但在采樣之前需將聚乙烯塑料瓶用蒸餾水清洗3～5 遍；采樣完畢后用石蠟包好瓶蓋，貼上標識進行存儲。

2.2 檢測指標

通過對渾濁度、pH、總硬度、溶解性總固體、耗氧量、總大腸菌群、菌落總數、鐵、錳、銅、鋅、鋁、鈉、鉛、鉻（六價）、汞、鎘、砷、硒、苯、甲苯、硫酸鹽、氯化物、氨氮、硫化物、亞硝酸鹽、硝酸鹽、總α 放射性、總β 放射性共29 項含量最多的指標進行分析測定。

2.3 評價方法

國內典型的水質評價方法有 F 值法、單因素污染指數法、綜合評價法[4]、人工神經網絡模型法、模糊綜合評價法、灰色聚類法、物元可拓法等[5]。研究在全面分析了各種評價方法的基礎上，認為評價集中式地下水飲用水水源地水質的方法應該在基于人類健康的同時，還應具有原理簡單、計算簡便、物理意義清晰等3 個特征。研究評價因素按照GB/T5750.1-2023 進行，運用內插法計算各監測點位水質評價項目的評分值。根據各項目的水質評分值，取最高評分值為該監測點位的綜合水質評分值[6]，水質達到或優于如表1所示的Ⅲ類標準，即表明監測點位的水源水質達標。

水質綜合分值計算如式（1）、式（2）、式（3）所示。

3 水質特性分析

3.1 主要常規水質指標

根據調查結果分析，吳忠市7 個典型農村集中式地下水飲用水水源地水質的渾濁度、PH、耗氧量、總大腸桿菌均達到Ⅰ類水質標準。其中，總大腸菌群能夠提示腸道感染性疾病的傳播，并非專一的菌屬，在外部環境中的存活期與其他病原菌相當，甚至稍有延長[8]，而且與水的濁度、余氯、COD、pH 和溫度有直接關系[9]，假如大腸菌群被摧毀，共存致病菌的風險便會隨之消失。菌落總數除了小壩水源地（D1）和金積水源地（D3）為Ⅱ類標準外，其他均為Ⅰ類標準，水源井水菌落總數符合標準。水源地采樣點水質總硬度普遍超標較高，青銅峽水源地（D4）、沙泉水源地（D5）、小洪溝水源地（D6）水質總硬度為Ⅳ類，且不同地區間存在差異，如沙泉水源地（D5）、小洪溝水源地（D6）水質總硬度和溶解性總固體最高，可能是由于當地含水巖的成分特性所決定，以及人為行為會對水質硬度增加起到的某種作用。小洪溝水源地（D6）水質溶解性總固體最高為劣Ⅴ類。

3.2 金屬指標

研究區采樣點均為農村居民飲水井。金屬指標檢測研究結果顯示，7 個農村集中式地下水飲用水水源地的水質中鐵、錳、銅、鋅、鉛元素均達到Ⅰ類水質標準。鐵、錳的含量和天然背景有關，不同土壤母質和土壤類型的地下水中鐵、錳元素含量不同，地下水中鐵、錳元素含量不高，土壤呈堿性且地下水pH 也呈堿性。鉻（六價）除了沙泉水源地（D5）水質為Ⅳ類外，其他水質均達到Ⅰ類標準。鉻是一種重要的微量元素，與脂肪的代謝有很大關系，可以幫助分解和排出機體中的膽固醇，但如果食用了過多的鉻，也會引起健康問題。鈉除了沙泉水源地（D5）、小洪溝水源地（D6）水質為Ⅳ類外，其他水源地水質均為Ⅱ類標準；沙泉水源地（D5）、小洪溝水源地（D6）鈉元素超標，其原因可能是受該區域土地鹽堿化的影響。淺層地下水鐵、錳元素的分布特點與區域土壤母質、土壤類型、人類活動等有關。汞除了大壩水源地（D2）和沙泉水源地（D5）水質為Ⅳ類外，其他地區水質均為Ⅱ類、Ⅲ類標準，符合飲用水質標準。因此，地下水飲用水源污染會嚴重危害社會經濟及人類健康，有關部門的應對其高度重視[10]。

3.3 非金屬指標

研究區地下飲用水源非金屬指標檢測和評價結果如表2 所示，7 個農村集中式地下水飲用水水源地水質中的重金屬元素砷、硒、苯、甲苯均達到Ⅰ類標準。對人體而言，長期暴露于鉻、鎘、砷、汞等低劑量重金屬的環境中，皮膚、肝臟、大腦、神經系統等均會受到損傷，甚至會引發肺癌、腺癌等疾病[11]。

3.4 水化學特性

研究區地下飲用水源水化學特征指標檢測結果顯示，沙泉水源地（D5）和小洪溝水源地（D6）水質中硫酸鹽超標為劣Ⅴ類標準、亞硝酸鹽為Ⅳ類標準。首先，受農業生產活動的影響區域，灌溉尾水可能是造成其地下水體污染的重要因素之一，且污染以硝酸鹽和硫酸鹽為主。其次，隨著大氣降雨的垂直入滲，土壤中的氧化物通過淋濾作用進入地下水體，導致土壤中硫酸鹽濃度升高，從而對地下水水質產生一定的影響。最后，人類生產活動產生的污染源也會導致地下水水質的惡化。因此，如果人們長期飲用硫酸鹽濃度高的水，水中的硫酸鹽不僅會降低胃液的酸度，而且會導致腹瀉及其他癥狀[12]。

沙泉水源地（D5）水質中氯化物為劣Ⅴ類標準，小洪溝水源地（D6）水質中氯化物為Ⅴ類標準，其原因可能是由于供水消毒處理使用二氧化氯產生的一些副產物混入水流中所導致的。沙泉水源地（D5）、小洪溝水源地（D6）和小壩水源地（D1）水質中亞硝酸鹽為Ⅳ類標準；青銅峽水源地（D4）水質中硝酸鹽為劣Ⅴ類標準，其主要原因可能與污水灌溉、水資源短缺等因素有關，以及該地區水文地質條件或其他因素對其水質的影響，如地下水與土壤巖石相互作用、農業化肥施用等因素影響造成的。

氨氮是地下水中氮的主要形態，其來源主要有化學肥料（尿素、復合肥等）、土壤中的有機氮、人類和畜禽糞尿，以及農村和城市生產、生活排污等。地下水中氨氮含量的變化通常受多種因素的共同影響。在地下水氨氮污染研究過程中，自然和人為因素共同決定了地下水氨氮的空間分布狀況[13]。沙泉水源地（D5）和駱駝井水源地（D7）水質中氨氮為Ⅴ類標準，由于高濃度的氨氮會對污水生物處理系統產生一定的干擾，使土壤中的有毒污染物無法得到有效的降解，從而對地下水產生嚴重的污染，因此硝態氮和氨態氮雖不會直接對人體造成危害，但硝態氮會與人體內的硝酸還原菌發生反應生成亞硝態氮，以及氨氮經過硝化作用后也能形成亞硝態氮，與血紅蛋白發生一系列反應，使其無法攜帶氧氣形成高鐵血蛋白，長此以往就會引起呼吸系統疾病、癌癥等。RAHMATI O等[14] 的 研究結果表明，施用氮肥的量與地下水中硝酸鹽的濃度呈正相關。

其他檢測地區水質中硫酸鹽、氯化物、氨氮、硫化物、亞硝酸鹽、硝酸鹽、總α 放射性、總β 放射性均為Ⅰ類、Ⅱ類或者Ⅲ類標準。

4 水源地污染原因與保護措施

4.1 水源地污染原因

地下飲用水水源地水質污染途徑是指污染物從污染源進入到地下水通道[15]，污染物質通過氣體、液體、巖石等各種介質滲入到地下水中。但在實際的污染傳輸過程中，只有很少一部分的氣態或液態物質可通過裂隙進入到地下水中，而大多數的污染物仍需要通過補給水源才能被引入到地下，因而污染物質的類型及濃度直接影響著地下飲水水源地的水質[16]。研究區7 個農村集中式地下水飲用水水源地染原因有2 個方面，一方面是污水灌溉、水資源短缺等因素，造成的區域地下飲用水源地水質污染；另一方面是區域地下水中氨氮、硝酸鹽和亞硝酸鹽含量較高，對地下飲用水水源地水質造成了較大的危害，且水源地周邊都是大片的耕地，耕種方式十分粗放，使得各種污染物質滲透到地下水中，對地下飲用水水源地的水質產生了一定的影響。

4.2 水源地保護措施

可從源頭控制、污染物遷移轉化過程控制和末端治理3 個方面，加強農村集中式地下水飲用水水源地保護。一是，對飲用水水源地進行劃定，建立專業的管理組織及相應的應急計劃，并對其進行定期的水質監測。二是，研究區的農業用地規模較大，合理施用化肥農藥對保護地下飲用水水源地具有重要意義，如控制肥料和殺蟲劑的濫用及過量施用。三是，農村飲水涉及民生福利，對吳忠市農村集中式地下水飲水水源地標準化管理，加大對水源地的治理力度與投資力度，使飲用水與生活用水分離，降低水處理成本；加強對吳忠市部分非達標飲用水的治理，使其能夠切實保障飲用水及消毒設備的正常運轉。

5 結論

通過對吳忠市的7 個典型的農村集中式地下水飲用水水源地進行取樣分析檢測，同時結合綜合評價法的水質評價模型對其水源進水質綜合評價，發現要想精確地體現出地下飲用水體污染物對人類健康的潛在威脅及其造成的環境污染，以及為吳忠市乃至寧夏其他地區地下水環境質量評估提供科學、嚴謹的理論基礎，還應適時加大對可能導致水體污染危害的重要污染物的檢測頻次及水質研究深度，才能達到實時全面地了解吳忠市地下飲用水水源地水質動態的目標。

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作者簡介

周波（1982—），女，漢族，寧夏中寧人，副教授，博士，主要研究方向為水工結構工程、農田水利。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-08-09