湖南省农村老家饮用水质的一次课外调查

黄楚洋 吴 圣 刘彦昕

1.湖南师大第二附属中学 湖南 长沙 410000;2.湖南师大附中博才实验中学 湖南 长沙 410000

水，与我们的生活息息相关。2017年12月，学校组织去湘西研学，我们团队选择了《德夯农村生活饮用水调查研究报告》的研学课题，主要分析了水中有害细菌是否超标问题，获得了高一年级组研究性学习课题成果特等奖。2018年5月，我们团队完成了《洗车污水循环利用调查研究》的主题报告，参加第11届湖南省青少年机器人竞赛荣获一等奖，并参加了同年7月份的国家赛，获得了40个参赛组的第2名。2019年暑期回到湖南郴州临武和桂阳老家，看到很多村民仍然在饮用井水，我开始关注了农村老家饮用井水的健康情况，在化学老师指导下，从水井周围环境和水体外观、井水中大肠杆菌和重金属含量两个维度开展了实地调查和实验室分析研究，形成了此次调查报告。

1 水井周围环境的调查

通过实地走访和村民长辈们交流，我发现爷爷家所在的村子主要有两口水井，隔壁县城(桂阳县)外公所在的村子也主要有两口水井，所以我后续的调查就围绕这四个水井展开。

首先对水井周围环境进行调查。郴州是我们国家的有色金属之乡，有色金属矿山和加工企业众多，村民们也确实有过担心井水中重金属含量是否超标的问题，镇里也组织定期检查。经过实地查看，我发现所有水井周围5公里以内都没有加工生产企业。图1为所调查四口水井的实地照片，其中，1#为桂阳县外公所在村的“自家水井”，2#为桂阳县外公所在村的“7-8组水井”，3#为临武县爷爷所在村的“旧井”，4#为临武县爷爷所在村的“新井”。

图1 所调查四口水井实地照片

2 井水的采集

选用超市购买的矿泉水瓶作为取水容器，直接从水井中采集水样，取水后确保密封状态，避免水样在保存过程受到污染。图2所示为从四口井所采集水样照片。

图2 所采集4个井水样品照片

肉眼观察水样外观，发现4个水样均为无色透明，未呈现出其他颜色，且均无异味。1#、3#、4#水样较为清澈，2#水样中有少量棕色悬浮物，放置2h后可沉掉，推测可能是因为2#水井壁未进行水泥硬化处理，取样过程带入少量泥土所致。用酸碱p H试纸测试发现4个水样p H值均在7-8的范围。

3 水样的检测

(1)水样中大肠杆菌含量的检测。由于大肠杆菌是许多胃肠炎的发病源头，因此对于大肠杆菌的检测十分重要。本次调查对水样中大肠杆菌含量的检测在学校生物学课外研学实验室进行。具体方法如下:

取10 mL水样接种到10 mL双料乳糖蛋白胨培养液中，取1 mL水样接种到10 mL单料乳糖蛋白胨培养液中，另取1 mL水样注入到9 mL灭菌生理盐水中，混匀后吸取1 mL(即0.1 mL水样)注入到10 mL单料乳糖蛋白胨培养液中，每一稀释度接种5管。36℃±1℃培养24 h±2h，观察倒管内是否有气泡产生，24 h±2h产气者进行证实试验，如所有乳糖蛋白胨培养管都不产气产酸，则可报告为总大肠菌群阴性。

检测结果如表1所示。由表1可知，1#和3#水样中未检出大肠杆菌，2#水样大肠杆菌含量为2 MPN/100 mL，4#水样大肠杆菌含量为5 MPN/100 mL。参照国家颁布的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，生活饮用水中不得检出有大肠杆菌。因此，2#和4#井水是不适宜饮用的。结合实地对水井周围环境调查，可能的原因是2#和4#水井周围卫生环境保护不够所导致。

表1 所采集4个井水样品大肠杆菌检测结果

(2)水样中金属离子含量的检测。水体中的金属离子，尤其是砷(As)、镉(Cd)等重金属离子是对人体健康有较大影响的。此外，考虑到郴州地区有锌、铜矿等现状，因此，本调查重点测试了所采集水样中的砷(As)、镉(Cd)、铜(Cu)、锌(Zn)、锰(Mn)和镁(Mg)等金属离子，在学校化学课外研学实验室进行检测。

具体测试方法为:取水样20 mL，通过注射器(装有0.45 μm的过滤器)注射入电感耦合等离子光谱仪(ICP，热电公司，ICAP6300)进行金属离子含量测试。通过与不同元素的标准曲线对比，得到金属离子的实际含量，如表2所示。

表2 所采集4个水样中不同金属离子的含量

由表2分析可得，所采集4个水样中的As、Cd、Cu、Zn和Mn这5种重金属离子的含量都远远低于国家对生活饮用水的标准，从这个角度看，4个水井的水均是健康和安全的。同时也发现，4个水样中Mg离子的含量均在2200～3600μg/L的范围，远远高于其他金属离子的含量。Mg离子主要会影响水的硬度，这是与实际观察到的现象——井水多次烧开后在热水壶会有白色水垢相吻合。

4 调查后记

历时约两个月，在获得了上述调查和实验结果后，我第一时间联系了爷爷，把村子里井水的水质情况告诉了他，也反复念叨他响应政府号召尽量饮用自来水。而我自己也对水有了更深刻的认识!