会宁县典型农村饮用水水质评价分析

常亚红 李 杰 肖举强

（兰州交通大学环境与市政工程学院，甘肃兰州 730070）

1.前言

饮用水的质量与居民健康息息相关。因此，水质信息公开作为必不可少的环节之一至关重要。由于水质指标种类繁多且更新频率相差较大，亟需一种科学合理的水质评价方法。国内外目前有多种水质评价方法，应用较广的有人工神经网络法、内梅罗指数法、综合水质指数法等。

人工神经网络通过模拟复杂系统[1]，实现样本数据与水质标准的映射关系[2]。因其非线性逼近能力强以及处理海量数据的优越性[3]，常用于水质预测。但主要缺陷是无法确定主要污染组分及各指标的污染程度[4]；内梅罗法的缺陷是忽略了最危险因素对于水质评价的影响[5]。综合指数法（WQI）采取“先分类、后综合”，较之于单因子指数法及内梅罗指数法更具综合性和科学性，是一种非常适用的水质评价方法。WQI是一种数学工具，用于将大量的水特征数据转换为一个代表水质水平的数字。当然综合指数法也存在评价等级的划分没有较强的理论支撑等不足，但近年来应用较广，且研究人员从分类、污染物权及等级划分等多方面进行了改良，改良型综合指数法趋于成熟客观[6]。如袁东等从健康意义出发，运用“德尔菲法”重新确定了各分类指标的相对权重值，对后续该法在国内广泛使用有极大意义；王荣昌[7]等在内梅罗指数法与单因子指数法的基础上，提出将水质指标划分为动态项和基准项的改良型水质综合指数，兼顾了水质信息公开和决策者管理两方面的需求，易于水质评价工作的推广。

近年来，饮用水水质评价已经逐渐受到重视。饮用管网末梢水和净水机出水作为饮用水的最主要两类，进行水质评价和健康风险评价的机会较多。而在西北干旱地区，集雨窖水仍是饮用水的主要来源之一。目前对于贫困地区饮用水水质评价方面鲜有关注[8]。本课题以甘肃省会宁县某乡镇为采样点，采用改良型综合指数法对2019年甘肃省会宁县窖水进行初步水质评价与分析。

2.研究方法

2.1 样品来源

本实验采样点主要分布在甘肃省会宁县周边乡镇。该区域乡镇饮用水的类型按水源主要分集雨窖水和浅层井水，按贮存材质不同又可划分为红土窖水和水泥窖水。于2019年2月、4月、6月采集会宁县周边乡镇5个检测点，共计15份水样。其中红土窖水水样5份，水泥窖水水样10份。

2.2 样品采集与分析

2019年2～12月采集会宁周边乡镇的15份水样，严格按照国家生活饮用水卫生标准检验方法（GB / T 5750-2006）进行样品的采集、保存、检测，检测方法参照《水和废水监测分析方法》（第4版），共计检测23种常规水质指标。

其中23种窖水水质指标如色度、浊度、pH等按照《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）及《农村实行小型集中式供水和分散式供水卫生规范》，运用改良型综合指数法进行水质评价与分析。

2.3 改良综合指数法的组成

2.3.1 单项指标分指数

Ii=Ci/Si

其中，Ci表示指标i的实测浓度，Si为《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）中指标i对应的标准限值。

值得注意的是，一些特殊指标的分指数计算。肉眼可见物若检出，则统一定义分指数Ii为1.50；臭和味以检出级数作为分指数Ii的值；对于pH值，由于有上下两个限值，因而其分指数的计算：

Ii=实测pH-[（标准上限+标准下限）/2]/[（标准上限-标准下限）/2]

1.3.2 分类水质指数

不同的饮用水水质指标具有不同的卫生学意义。据此，参照袁东等人关于改良型综合指数法的研究，采取“先分类、后综合”，将饮用水水质指标分为两大类：

（1）感官和一般化学指标

感官和一般化学指标对居民健康无显著危害，采用内梅罗指数法评价，计算公式为：

其中Ii,ave表示该类指标分指数的平均值，Ii,max表示该类指标单项分指数的最大值。

（2）有机污染类指标、一般毒性指标和致癌性指标

有机污染类指标及一般毒性指标对人体健康危害较大，采用最差因子判别法，WQIi=Ii,max。

2.3.3 水质综合指数

其中wi表示分类指标的相对权重，WQIi表示分类水质指数。

水质指标分类及相对权重如表1所示。

表1 指标分类及权重

2.3.4 五色分级法

水质分级如表2所示。

表2 综合指数五色分级法

3.结果

3.1 各指标超标情况

不同水质指标合格率如表3所示。

表3 不同水质指标合格率比较

对会宁县5个采样点全年30份水样进行统计，窖水浑浊度和肉眼可见物两类指标合格率最低，肉眼可见物合格率为43.4%，浑浊度合格率为56.7%，其余13类常规指标均未超标。

3.2 水质综合指数

计算出2～12月份各类别窖水的综合指数，如表4所示。

表4 月度综合水质指数

表4显示，2019全年窖水平均水质综合指数值在1.0～1.5之间。整体水质分级为3级，属于轻度污染但短期对人体健康无害。

3.3 水质分析

研究表明，贮存窖水水质与水窖材质密切相关。表4显示，2019年全年除8月份以外，红土窖水质综合指数均稍大于混凝土窖，一定程度上说明红土窖贮存窖水水质稍差，混凝土材质效果更优。

对水质综合指数计算结果影响最大的水质分类指标是感官和一般化学指标。而在感官和一般化学指标里，混凝土窖与红土窖有明显差别的水质指标主要有：肉眼可见物、浊度、铝及pH 3类。

两类窖水pH的变化情况。2019全年整体窖水偏碱性。混凝土水窖的pH值普遍高于红土窖，最高达9.84，平均pH为8.33，稍高于红土窖全年均值8.06，且波动幅度大。分析原因主要是混凝土窖和红土窖表面层材料差异所致，混凝土窖表面为水泥砂浆抹面，水泥水解水化过程中又析出氢氧化钙等碱性物质[9]；pH又会影响生物和化学过程，许多微生物只能在一定pH范围内生存，推测混凝土窖和红土窖因表面材料的差异进而会造成微生物种群差异，使得不同材质水窖具有不同“微环境”水质效果有所差异。

两类水窖浊度及色度差异。混凝土窖全年平均浊度2.184，除8月份以外，全年达到农村小型集中式供水和分散式供水水质标准，合格率为88.89%。红黏土窖全年平均浊度为13.70，最高可达24.00，合格率为0；2019年全年混凝土窖共计18份水样色度均未超标，合格率为100%。红黏土窖全年共计12份水样，有2份超标，合格率83.3%。

从各季度的水质综合指数来看，水质由优到劣月份排名依次为：6月份＞2月份＞4月份＞10月份＞12月份＞8月份；6月份混凝土窖水质达到了2级评价标准，效果最优。其他月份窖水水质均为3级，属轻度污染。

从水窖材质来看，混凝土窖贮水效果稍优于红黏土窖。

4.结论

通过该县5口不同类型窖水进行为期一年的水质检测，发现窖水感官指标合格率普遍较低，尤其是肉眼可见物及浑浊度超标严重。考虑到农村经济条件落后等，粗滤慢滤设备[10]的使用受限。建议以窖水作为饮用水源时，长时间沉淀蓄水以缓解该情况[11]，并且水质浊度居高不下时可投加一定量的明矾[12]。超滤及强化混凝13等物化方法也是不错的选择，但是可能会受到经济条件的限制。

基于改良型水质综合评价指数，2019年会宁县周边某农村窖水水质指数多分布在1.0～1.5之间，水质较差，按照五色分级法属于轻度污染，但短期内对人体健康无害；水窖贮水普遍在枯水期尤其是6月份，被污染程度最低，水质较好可饮用。