郭鋒,馮兩蕊

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,山西太谷 030801)

生活飲用水是人類(lèi)生存不可缺少的要素,與人們的日常生活密切相關(guān),生活飲用水的衛(wèi)生質(zhì)量好壞,直接影響到人們的身體健康[1,2],因此,人們?cè)絹?lái)越關(guān)注日常生活飲用水的水質(zhì)衛(wèi)生。但是高校的水環(huán)境質(zhì)量還沒(méi)有得到足夠的重視,人們把重點(diǎn)往往放在了如何提高教學(xué)質(zhì)量而忽視了水污染對(duì)廣大師生的健康危害,因此對(duì)高校生活用水的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。為了加強(qiáng)高校生活飲用水管理,確保生活飲用水的衛(wèi)生安全,本試驗(yàn)對(duì)山西某高校南北兩校區(qū)3個(gè)水塔的管網(wǎng)末梢水部分水質(zhì)指標(biāo)如硝酸鹽氮、砷、p H 值、細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群、六價(jià)鉻、氟化物進(jìn)行分析評(píng)價(jià),為正確評(píng)價(jià)該高校生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生狀況,進(jìn)一步加強(qiáng)生活飲用水的衛(wèi)生監(jiān)督管理,提高飲用水衛(wèi)生質(zhì)量提供依據(jù),對(duì)保證該高校的生活飲用水安全具有重要的意義,為掌握該高校生活飲用水水質(zhì),及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的衛(wèi)生問(wèn)題,有針對(duì)性地提出處理措施提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集與保存

水樣的采集、保存與檢驗(yàn)方法按GB/T5750-2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法-水樣的采集與保存》[3]中的有關(guān)規(guī)定要求進(jìn)行,隨機(jī)抽取山西某高校南北兩校區(qū)3個(gè)水塔的管網(wǎng)末梢水和地下水水樣共38個(gè)。

1.2 檢測(cè)項(xiàng)目及方法

一般理化指標(biāo):渾濁度采用目視比色法、p H采用玻璃電極法、總硬度采用乙二胺四乙酸二鈉滴定法[4,5];

非金屬污染指標(biāo):氟化物采用離子選擇電極、硝酸鹽氮采用紫外光度法[4,5];

毒理學(xué)指標(biāo):砷采用二乙基二硫代甲酸銀分光光度法、六價(jià)鉻采用二苯碳酰二肼分光光度法[4,5];

細(xì)菌學(xué)指標(biāo):細(xì)菌總數(shù)采用營(yíng)養(yǎng)瓊脂平皿培養(yǎng)法、總大腸菌群采用多管發(fā)酵法[4,5]

1.3 評(píng)價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)

水質(zhì)評(píng)價(jià)方法:管網(wǎng)末梢水水質(zhì)評(píng)價(jià)采用內(nèi)梅羅指數(shù)綜合評(píng)價(jià)方法[6];地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)采用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)方法[7]。主要以《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-2006[4]、《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》CJ94-19991[8]、《飲用天然礦泉水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》GB 8537-1995[9]和《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14848-93[10]為評(píng)價(jià)依據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 管網(wǎng)末梢水水質(zhì)評(píng)價(jià)

內(nèi)梅羅指數(shù)的計(jì)算模式中以各個(gè)水質(zhì)參數(shù)的分指數(shù)為基本構(gòu)成單元。分指數(shù)的賦值是按某水質(zhì)參數(shù)的實(shí)測(cè)平均濃度與該參數(shù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的比值計(jì)算得出,即

式中:Pi-該水質(zhì)參數(shù)的分指數(shù);Ci-該水質(zhì)參數(shù)的實(shí)測(cè)平均濃度;Si-該水質(zhì)參數(shù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn))。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定容許水質(zhì)參數(shù)有一定變化幅度,如p H值評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)容許變化于6.5～8.5之間,這種水質(zhì)指數(shù)的污染分指數(shù)則按如下方法計(jì)算:

式中:PpH-分指數(shù);Ci-實(shí)測(cè)值;Csd-評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值;Csu-評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上限值,各水質(zhì)分指數(shù)確定后,將各分指數(shù)綜合而成內(nèi)梅羅指數(shù)。

式中:I內(nèi)-內(nèi)梅羅指數(shù);Pi-某水質(zhì)參數(shù)的分指數(shù);n-選用水質(zhì)參數(shù)個(gè)數(shù);Pimax-分指數(shù)最大值。

從表1可以看出,3個(gè)水塔管網(wǎng)末梢水的p H、氟化物、硝酸鹽氮、砷、六價(jià)鉻和總大腸菌群均佳,滿(mǎn)足《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》以及《飲用天然礦泉水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》的要求;3個(gè)水塔水的渾濁度和總硬度低于《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》,雖然高于《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》,但滿(mǎn)足《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》可放心飲用;3個(gè)水塔水中細(xì)菌總數(shù)除二號(hào)水塔的超過(guò)《飲用天然礦泉水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》外,均滿(mǎn)足《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》以及《飲用天然礦泉水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

表1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分析結(jié)果Table1 Evaluation Standards and Analytical results

從表1還可以看出,2號(hào)水塔水的渾濁度和細(xì)菌總數(shù)是3個(gè)水塔中最高的,pH、總硬度和硝酸鹽氮的值在3號(hào)水塔中最高,3個(gè)水塔氟化物含量相同,均為0.55 mg·L-1,且3個(gè)水塔水均未檢出砷、六價(jià)鉻和總大腸菌群。

由表1可知,3個(gè)水塔的內(nèi)梅羅指數(shù)均小于1.00,指數(shù)不高,水質(zhì)較好。根據(jù)表1和表2進(jìn)行評(píng)價(jià),3個(gè)水塔的水均達(dá)到Ⅱ級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),符合飲用水要求,基本符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

表2 飲用水質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Classification Standards of drinking water quality

2.2 地下水模糊綜合評(píng)價(jià)

2.2.1 選擇參數(shù),規(guī)定水質(zhì)分級(jí)

選擇渾濁度、總硬度、硝酸鹽氮、氟化物、細(xì)菌總數(shù)5個(gè)監(jiān)測(cè)因子作為參數(shù)。設(shè)μ為參與評(píng)價(jià)指標(biāo)的集合,A為5個(gè)水級(jí)的集合,地下水質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),見(jiàn)表3。

表3 地下水質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[10]Table3 Classification standards of groundwater quality

2.2.2 污染程度的刻劃

這里用隸屬度來(lái)刻劃污染程度。通過(guò)分析和經(jīng)驗(yàn)確定5個(gè)參數(shù)不同級(jí)別的隸屬度函數(shù),然后將5個(gè)參數(shù)的實(shí)測(cè)值代入相應(yīng)函數(shù)式,求得相應(yīng)的隸屬度,見(jiàn)表4 。

表4 5個(gè)參數(shù)的隸屬度Table4 Membership degree of five parameters

由此組成一個(gè)5×5的矩陣R:

2.2.3 計(jì)算權(quán)重

單項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算公式采用:

式中:Ci-某水質(zhì)參數(shù)的實(shí)測(cè)值;Si-為某水質(zhì)參數(shù)5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的加權(quán)平均值。因單項(xiàng)指標(biāo)在總體中的權(quán)重大小與污染程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)關(guān),所以

故矩陣A=(0.342,0.270,0.328,0.056,0.004)。

2.2.4 模糊矩陣復(fù)合運(yùn)算

反映隸屬度的R矩陣和反映權(quán)重的A矩陣確定后,即進(jìn)行模糊矩陣的復(fù)合運(yùn)算A·R。

2.2.5 校正

從結(jié)果上看,5個(gè)級(jí)別的隸屬度之和不等于1,故需對(duì)結(jié)果進(jìn)行校正,校正后的結(jié)果為:

由運(yùn)算結(jié)果可知:Ⅰ級(jí)隸屬度為0.062,Ⅱ級(jí)隸屬度為0.297,Ⅲ級(jí)隸屬度為0.377,Ⅳ級(jí)隸屬度為0.264,Ⅴ級(jí)隸屬度為0。故山西省某高校地下水通過(guò)上述綜合評(píng)判可以認(rèn)為該地下水水質(zhì)為Ⅲ級(jí),可用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。

3 結(jié)論與討論

3.1 管網(wǎng)末梢水水質(zhì)評(píng)價(jià)

從以上的監(jiān)測(cè)指標(biāo)來(lái)看,3個(gè)水塔管網(wǎng)末梢水的、p H、氟化物、硝酸鹽氮、砷、六價(jià)鉻和總大腸菌群均滿(mǎn)足《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》以及《飲用天然礦泉水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》的要求;3個(gè)水塔管網(wǎng)末梢水的渾濁度均滿(mǎn)足《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》,但與標(biāo)準(zhǔn)限值非常接近,可能是管道老化,3個(gè)水塔管網(wǎng)末梢水的總硬度較大,超出《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》,(以碳酸鈣計(jì))﹥300 mg·L-1,但在《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》許可范圍內(nèi),總硬度(以碳酸鈣計(jì))﹤450 mg·L-1,說(shuō)明水塔水中鈣、鎂離子含量豐富;一號(hào)和三號(hào)2個(gè)水塔水的細(xì)菌總數(shù)均滿(mǎn)足《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》以及《飲用天然礦泉水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》的要求,二號(hào)水塔水的細(xì)菌總數(shù)超過(guò)《飲用天然礦泉水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》,建議水煮沸后飲用,以免危害健康。同時(shí)加強(qiáng)輸水管網(wǎng)建設(shè)和管理,因?yàn)楣艿涝陂L(zhǎng)期輸配水的過(guò)程中存在管底、管壁附著沉淀物的問(wèn)題,因此需對(duì)管道定期沖排,特別是對(duì)于管道末端實(shí)行周期排水定期沖洗能夠去除管線(xiàn)中的老化積垢和沉淀物[2],防止“死水”管段的產(chǎn)生,從而抑制微生物的生長(zhǎng),有助于維持管道的輸水能力,防止二次污染,提高水質(zhì)。

總之,通過(guò)內(nèi)梅羅水質(zhì)綜合評(píng)價(jià),3個(gè)水塔的水均達(dá)到Ⅱ級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),符合飲用水要求。

3.2 地下水模糊綜合評(píng)價(jià)

通過(guò)上述綜合評(píng)判可以認(rèn)為山西某高校地下水水質(zhì)為Ⅲ級(jí),可用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。比較評(píng)判結(jié)果可以看出,Ⅲ級(jí)隸屬度與Ⅱ級(jí)和Ⅳ級(jí)隸屬度的數(shù)值接近,說(shuō)明應(yīng)采取有效措施保護(hù)地下水,控制污染,否則將發(fā)展成為Ⅳ級(jí),威脅到居民的飲用水安全。

水質(zhì)污染受到多種因素影響,且每種污染因子對(duì)水體污染的貢獻(xiàn)率并不相同,本文運(yùn)用模糊綜合評(píng)判的方法,對(duì)不同的污染因子賦予不同的權(quán)重,保證了評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性。運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)方法進(jìn)行水質(zhì)的綜合評(píng)價(jià),雖然在計(jì)算方法上較為復(fù)雜,但由于方法本身定性與定量相結(jié)合的特點(diǎn),很好地解決了精確數(shù)學(xué)方法難于解決的復(fù)雜問(wèn)題,尤其適用于對(duì)水質(zhì)污染這樣的模糊概念進(jìn)行評(píng)定,值得重視并做深入探討。

由于本文的水質(zhì)指標(biāo)選擇不夠全面,因此還有待完善,以增加其科學(xué)性。

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[4]中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部和中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB5479-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007:1-5.

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