摘要：為了解寧夏回族自治區(qū)吳忠市農(nóng)村地區(qū)生活飲用水的水質(zhì)狀況，以及為農(nóng)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(nóng)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(zhì)特征調(diào)查分析，以及結(jié)合綜合評價法的水質(zhì)評價模型對水源進行水質(zhì)綜合評價?？傮w檢測結(jié)果顯示，研究區(qū)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(nóng)村地下飲用水水源地水質(zhì)改善和監(jiān)管工作仍需加強。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村集中式地下飲用水水源；水質(zhì)特征；綜合評價

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

課題項目：大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目“復(fù)合型暗管外包濾料防於堵產(chǎn)品”；寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院博士科研啟動專項經(jīng)費資助項目

地下水是我國北部農(nóng)村地區(qū)最主要的飲用水源之一，其水質(zhì)好壞不僅關(guān)乎當?shù)厝嗣竦纳踩?，還與新農(nóng)村的發(fā)展密切相關(guān)，因此地下飲用水源水質(zhì)評估是反映該地區(qū)地下水源地環(huán)境狀況、推動當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護與管理等方面的一項重大研究課題。近年來，國內(nèi)外對地下水的水化學(xué)特性的深入研究[1] ，不僅推動了地下水學(xué)科的發(fā)展，也為完善地下水環(huán)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(qū)（簡稱“寧夏”）吳忠市7 個典型的農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地為研究對象，通過實地調(diào)研開展水質(zhì)評價，分析原因并提出相應(yīng)的防治措施，旨在為吳忠市農(nóng)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(xué)基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況及采樣點布設(shè)

1.1 研究區(qū)位置

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

1.2 采樣點布設(shè)

以吳忠市7 個典型農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地為研究對象，根據(jù)《吳忠市建制鄉(xiāng)鎮(zhèn)飲用水水源地保護區(qū)劃分監(jiān)測方案》的要求，在該市紅寺堡區(qū)設(shè)置7 個地下飲用水源地監(jiān)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(nóng)村集中式地下水飲用水水源地的水質(zhì)地進行采樣監(jiān)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(nóng)村集中式地下水飲用水水源地水質(zhì)檢測的技術(shù)方法及有關(guān)規(guī)定執(zhí)行[2]。為了保證檢測數(shù)據(jù)的真實和準確，采樣及化驗都進行了嚴格的質(zhì)量控制。取樣時，取數(shù)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(zhì)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(shù)、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(nèi)典型的水質(zhì)評價方法有 F 值法、單因素污染指數(shù)法、綜合評價法[4]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)上，認為評價集中式地下水飲用水水源地水質(zhì)的方法應(yīng)該在基于人類健康的同時，還應(yīng)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(nèi)插法計算各監(jiān)測點位水質(zhì)評價項目的評分值。根據(jù)各項目的水質(zhì)評分值，取最高評分值為該監(jiān)測點位的綜合水質(zhì)評分值[6]，水質(zhì)達到或優(yōu)于如表1所示的Ⅲ類標準，即表明監(jiān)測點位的水源水質(zhì)達標。

水質(zhì)綜合分值計算如式（1）、式（2）、式（3）所示。

3 水質(zhì)特性分析

3.1 主要常規(guī)水質(zhì)指標

根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析，吳忠市7 個典型農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地水質(zhì)的渾濁度、PH、耗氧量、總大腸桿菌均達到Ⅰ類水質(zhì)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(huán)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(guān)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(shù)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(shù)符合標準。水源地采樣點水質(zhì)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(zhì)總硬度為Ⅳ類，且不同地區(qū)間存在差異，如沙泉水源地（D5）、小洪溝水源地（D6）水質(zhì)總硬度和溶解性總固體最高，可能是由于當?shù)睾畮r的成分特性所決定，以及人為行為會對水質(zhì)硬度增加起到的某種作用。小洪溝水源地（D6）水質(zhì)溶解性總固體最高為劣Ⅴ類。

3.2 金屬指標

研究區(qū)采樣點均為農(nóng)村居民飲水井。金屬指標檢測研究結(jié)果顯示，7 個農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地的水質(zhì)中鐵、錳、銅、鋅、鉛元素均達到Ⅰ類水質(zhì)標準。鐵、錳的含量和天然背景有關(guān)，不同土壤母質(zhì)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(zhì)為Ⅳ類外，其他水質(zhì)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(guān)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(zhì)為Ⅳ類外，其他水源地水質(zhì)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(qū)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(qū)域土壤母質(zhì)、土壤類型、人類活動等有關(guān)。汞除了大壩水源地（D2）和沙泉水源地（D5）水質(zhì)為Ⅳ類外，其他地區(qū)水質(zhì)均為Ⅱ類、Ⅲ類標準，符合飲用水質(zhì)標準。因此，地下水飲用水源污染會嚴重危害社會經(jīng)濟及人類健康，有關(guān)部門的應(yīng)對其高度重視[10]。

3.3 非金屬指標

研究區(qū)地下飲用水源非金屬指標檢測和評價結(jié)果如表2 所示，7 個農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地水質(zhì)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(huán)境中，皮膚、肝臟、大腦、神經(jīng)系統(tǒng)等均會受到損傷，甚至?xí)l(fā)肺癌、腺癌等疾病[11]。

3.4 水化學(xué)特性

研究區(qū)地下飲用水源水化學(xué)特征指標檢測結(jié)果顯示，沙泉水源地（D5）和小洪溝水源地（D6）水質(zhì)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的影響區(qū)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(dǎo)致土壤中硫酸鹽濃度升高，從而對地下水水質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。最后，人類生產(chǎn)活動產(chǎn)生的污染源也會導(dǎo)致地下水水質(zhì)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(dǎo)致腹瀉及其他癥狀[12]。

沙泉水源地（D5）水質(zhì)中氯化物為劣Ⅴ類標準，小洪溝水源地（D6）水質(zhì)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(chǎn)生的一些副產(chǎn)物混入水流中所導(dǎo)致的。沙泉水源地（D5）、小洪溝水源地（D6）和小壩水源地（D1）水質(zhì)中亞硝酸鹽為Ⅳ類標準；青銅峽水源地（D4）水質(zhì)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(guān)，以及該地區(qū)水文地質(zhì)條件或其他因素對其水質(zhì)的影響，如地下水與土壤巖石相互作用、農(nóng)業(yè)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(tài)，其來源主要有化學(xué)肥料（尿素、復(fù)合肥等）、土壤中的有機氮、人類和畜禽糞尿，以及農(nóng)村和城市生產(chǎn)、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(zhì)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(tǒng)產(chǎn)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(chǎn)生嚴重的污染，因此硝態(tài)氮和氨態(tài)氮雖不會直接對人體造成危害，但硝態(tài)氮會與人體內(nèi)的硝酸還原菌發(fā)生反應(yīng)生成亞硝態(tài)氮，以及氨氮經(jīng)過硝化作用后也能形成亞硝態(tài)氮，與血紅蛋白發(fā)生一系列反應(yīng)，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(tǒng)疾病、癌癥等。RAHMATI O等[14] 的 研究結(jié)果表明，施用氮肥的量與地下水中硝酸鹽的濃度呈正相關(guān)。

其他檢測地區(qū)水質(zhì)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(zhì)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(zhì)通過氣體、液體、巖石等各種介質(zhì)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(tài)或液態(tài)物質(zhì)可通過裂隙進入到地下水中，而大多數(shù)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(zhì)的類型及濃度直接影響著地下飲水水源地的水質(zhì)[16]。研究區(qū)7 個農(nóng)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(qū)域地下飲用水源地水質(zhì)污染；另一方面是區(qū)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(zhì)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(zhì)滲透到地下水中，對地下飲用水水源地的水質(zhì)產(chǎn)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(zhuǎn)化過程控制和末端治理3 個方面，加強農(nóng)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(yè)的管理組織及相應(yīng)的應(yīng)急計劃，并對其進行定期的水質(zhì)監(jiān)測。二是，研究區(qū)的農(nóng)業(yè)用地規(guī)模較大，合理施用化肥農(nóng)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(nóng)村飲水涉及民生福利，對吳忠市農(nóng)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(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。

5 結(jié)論

通過對吳忠市的7 個典型的農(nóng)村集中式地下水飲用水水源地進行取樣分析檢測，同時結(jié)合綜合評價法的水質(zhì)評價模型對其水源進水質(zhì)綜合評價，發(fā)現(xiàn)要想精確地體現(xiàn)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(huán)境污染，以及為吳忠市乃至寧夏其他地區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量評估提供科學(xué)、嚴謹?shù)睦碚摶A(chǔ)，還應(yīng)適時加大對可能導(dǎo)致水體污染危害的重要污染物的檢測頻次及水質(zhì)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(zhì)動態(tài)的目標。

參考文獻

[1] 甘秀海，萬玉，吳恒艷，等.貴陽市烏當區(qū)農(nóng)村飲用水源水質(zhì)調(diào)查與評價[J].貴州師范學(xué)院學(xué)報，2014，30（9）：20-23.

[2] HJ 494—2009，水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)[S].

[3] HJ 774—2015，集中式飲用水水源地環(huán)境保護狀況評估技術(shù)規(guī)范[S].

[4] 寧陽明，尹發(fā)能，李香波.幾種水質(zhì)評價方法在長江干流中的應(yīng)用[J].西南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2020，42（12）：126-133.

[5] 喬雨，梁秀娟，王宇博，等.組合權(quán)重模糊數(shù)學(xué)法在水質(zhì)評價中的應(yīng)用[J].人民黃河，2015，37（5）：77-79.

[6] 鐘秀，馬騰，劉林，等.地下水飲用水源地污染源風險等級評價方法研究[J].安全與環(huán)境工程，2014，21（2）：104-108.

[7] 溫國明，李翔，馬紅霞，等.洛陽市飲用水源地水質(zhì)安全研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報，2007，17（3）：15-20，2.

[8] 高繼軍，張力平，黃圣彪，等.北京市飲用水源水重金屬污染物健康風險的初步評價[J]. 環(huán)境科學(xué)，2004，25（2）：47-50.

[9] 張艷.大同礦區(qū)地下飲用水源的生化特性分析與水質(zhì)評價（碩士論文）[D].上海：上海師范大學(xué)，2013.

[10] 王夔.生命科學(xué)中的微量元素（下卷）[M].北京：中國計量出版社，1992.

[11] 張思強，徐承香，楊惠瑛，等.銅仁礦區(qū)農(nóng)村地下飲用水重金屬含量與健康風險評價[J].中國農(nóng)村水利水電，2019（3）：41-49.

[12] 楊瀟劍，韓南南，劉朱鵬，等.豫南山區(qū)農(nóng)村地下飲用水中氮素含量情況研究[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2021，29（12）： 17-20.

[13] 王松松，于桂梅，劉磊，等.煙臺農(nóng)村地區(qū)地下水硝酸鹽污染狀況與健康風險評估[J].公共衛(wèi)生與預(yù)防醫(yī)學(xué)，2019，30（1）：46-50.

[14] RAHMATI O， SAMANI A N， MAHMOODIN， et al. Assessment of the Contribution of N-Fertilizers to Nitrate Pollution of Groundwater in Western Iran （Case Study： Ghorveh–Dehgelan Aquifer）[J]. Water Quality， Exposure and Health，2015，7（2）：143-151.

[15] 周湘婷，黃丹丹，陳貝貝，等.2020年湖南省農(nóng)村千噸萬人飲用水水源地水質(zhì)狀況研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2021，46（11）：81-85.

[16] 程珺煜.焙燒態(tài)Zn/Al類水滑石的制備及吸附地下水中硫酸鹽的研究（碩士論文）[D].太原：太原理工大學(xué)，2013.

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(jié)構(gòu)工程、農(nóng)田水利。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-08-09