2021 年某市城乡饮用水水质状况分析

韩 莹，魏巧珍，李 雪，樊玉芳，田晓静

（1. 甘肃省疾病预防控制中心,甘肃 兰州 730030；2.西北民族大学,甘肃 兰州 730030）

近年来水污染事件频发,尤其以重金属以及有机污染物等问题备受关注[1]。对饮用水而言,微生物、重金属、挥发性卤代烃、苯系物以及农药残留等物质是水质合格率较低的主要因子[2]。其中,微生物会导致人类腹泻和痢疾等疾病[3]；重金属的累积摄入会造成慢性危害[4]；挥发性卤代烃具有细胞毒性和致突变性[5]；苯及苯系物具有致癌致畸性[6]；农药可以杀灭病虫害,但其会在人体内蓄积,产生毒性[7]。因此,检测生活饮用水水质状况对促进人类健康和社会发展具有重大意义。

本文对全市城乡出厂水、末梢水和传统水箱式二次供水的生活饮用水水质常规指标和各区县14 个监测点出厂水及对应末梢水非常规指标进行检测,且结合主成分分析(PCA)判别不同辖区水源及不同水样类型间的差异,对保障某市城乡饮用水安全以及水质水样快速检测和判别具有非常重要的现实意义。

1 试验材料和方法

1.1 试验样品

某市监测点（包括14 个监测点）的设置涵盖全市内全部的市政供水和部分自建设施供水,共包括出厂水（CC 和NC）、末梢水（CM 和NM）和传统水箱式二次供水（CE）3 种水样类型,共50 个监测点。本研究采样份数见表1。

1.2 试验方法与评价

1.2.1 水质常规指标的检测

792 份水样的31 项水质常规指标（放射指标除外）：按照《生活饮用水标准检验方法》（GB/T 5750-2006）进行。

1.2.2 水质非常规指标的检测

从50 个监测点中,重点考察各区县14 个监测点出厂水及对应末梢水48 项水质非常规指标。水样中镍、钼等6 种重金属指标；敌敌畏、六氯苯等20 种农药残留指标；一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷等13 种卤代烃和乙苯、二甲苯等9种苯系物指标。氨氮指标（必测）。

1.2.3 评价标准

按照《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）中规定限值进行评价,检测指标选用检验方法的最低检出限应小于该指标的标准限值。公式如下：

1.3 统计分析

采用SPSS 26.0 软件进行统计分析,组间率的比较采用χ2或Fisher 法检验；采用SAS 9.4 软件进行PCA 分析综合判别不同辖区水源及不同水样类型间的差异。试验结果图用Origin 2021 绘图。

2 结果

2.1 水质常规指标检测结果

2.1.1 水质基本情况

由表1 可知,城市饮用水末梢水合格率高于出厂水合格率；农村饮用水出厂水合格率高于末梢水合格率,且合格率均存在着统计差异（P<0.05）。总体而言,城市饮用水质量优于农村饮用水质量,且城市的二次供水合格率已达到100%。

为将城乡不同水样间的差异可视化,以某市城乡5 种水样类型的31 项指标含量为输入,利用SAS 软件进行PCA分析,并对不同采水样类型间的差异性进行研究,其结果见图1。

图1 PCA 结果（31 项指标）

由图1 可知,主成分分析结果中第一主成分占48.37%,第二主成分占17.78%,累积贡献率达66.15%,可以解释原始数据大部分信息。图1 反映了某市城乡不同采水样类型特征规律,各水样类型数据点重复性较好,且同类水样类型聚集性较强,基本没有水样的交叉与重叠,城乡的出厂水、末梢水和二次供水在主成分2 水平上有明显的距离差。31 项指标结合PCA 很好地实现了城乡不同水样类型的区分。

2.1.2 水质单项指标检测结果

本次检测的单项指标的结果见表2。其中共21 项指标达标率均为100%；其余10 项指标中,以微生物指标中总大肠菌群和菌落总数及感官性状和一般化学指标中总硬度指标达标率较低。

表2 31 项指标检测结果

2.2 水质非常规指标检测结果

2.2.1 重金属残留

含有重金属物质的饮用水会对人体的消化系统、神经系统等造成严重损伤[8]。本次14 个监测点水样中6 种重金属结果见表3,其水中的重金属含量均未超标。

为综合6 种重金属指标判别不同生活饮用水的差异,以14 个监测点出厂水及对应末梢水中6 种重金属元素含量为输入,利用SAS 软件进行PCA 分析,其结果见图2。

图2 PCA 结果（6 种重金属元素）

由图2 可知,主成分分析结果中第一主成分占39.94%,第二主成分占23.63%,累积贡献率达63.57%,可以解释原始数据大部分信息。对于某市生活饮用水, C1、C3 和C5 分别到M1、M3 和M5 沿着主成分2 减大的方向规律性分布,而C2、C4、C6 和C7 分别到M2、M4、M6 和M7 与之相反；图2 中同一地区出厂水和末梢水的数据点聚为一类,差异较小；不同地区各数据点没有重叠,且不同地区之间的差异大于同一地区的出厂水和末梢水的差异。6 种重金属元素结合PCA可以进行饮用水辖区来源的判别。

2.2.2 卤代烃残留

高挥发性和穿透性的挥发性卤代烃是造成河流和地下水污染的主要来源[9]。对14 个监测点水样中13 种卤代烃的结果见表4,其残留量均小于国标的标准限值。

表4 水中卤代烃含量

2.2.3 苯系物残留

苯系物对水环境以及水源可造成污染,14 个监测点水样中9 种苯系物残留量见表5,其残留量均未超标。

表5 水中苯系物含量

2.2.4 农药残留

农药可以灭杀危害农作物生长的生物,但对水源造成了污染。14 个监测点水样中20 种农残结果由表6 可知,各水样中农药残留量均未超标。

表6 水中农药物质含量

3 结论

本文对某市城乡不同水样类型水质检测结果为：城市饮用水质量优于农村饮用水质量；城市末梢水显著优于出厂水；农村出厂水显著优于末梢水；共21 项水质常规指标达标率均为100%,其余10 项指标中,以总大肠菌群、菌落总数和总硬度指标达标率较低；重金属、卤代烃留等水质非常规指标均未超标；31 项指标及6 种重金属元素结合PCA 可以进行不同水样类型及饮用水辖区来源的判别。应该对农村饮用水潜在的健康风险引起重视,从源头上解决问题；加强供水管网管理；引入先进水处理工艺；加强水厂管理。让广大居民喝上安全卫生的饮用水,保证居民的身体键康。