李曉娜,朱林閣,高璟鈺

(1.貴州師范大學 喀斯特研究院，貴州 貴陽　550001；2.國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心，貴州 貴陽　550001)

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黔西北喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)村飲用水水質(zhì)安全現(xiàn)狀及對策
——以貴州畢節(jié)撒拉溪示范區(qū)為例

李曉娜1,2,朱林閣1,2,高璟鈺1,2

(1.貴州師范大學 喀斯特研究院，貴州 貴陽550001；2.國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心，貴州 貴陽550001)

以畢節(jié)撒拉溪示范區(qū)為例，通過問卷調(diào)查和水質(zhì)檢測方法對黔西北喀斯特石漠化農(nóng)村地區(qū)的飲用水現(xiàn)狀進行調(diào)查。區(qū)內(nèi)農(nóng)戶飲水水源為泉水和雨水，缺水現(xiàn)象嚴重。儲水小水窖中大腸菌群和菌落總數(shù)指標都大幅超出國家生活飲用水質(zhì)量標準；幾乎所有雨水小水窖水的感官性狀指標均超標，泉水小水窖則在雨季超標嚴重；這都與集、儲水的設(shè)備及操作管理均過于粗放有直接關(guān)系。受黔西北鉛鋅礦產(chǎn)業(yè)污染影響，該區(qū)域水質(zhì)中鉛、汞含量超標；緊鄰示范區(qū)的煤礦可能是致使區(qū)內(nèi)飲水硫化物超標的主要原因。隨著生活水平和知識水平的提高，村民具有強烈的凈化水質(zhì)意愿。針對以上污染形成原因，建議控制污染源頭，在集雨過程中和用水終端進行水處理，保護黔西北喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)村飲水水質(zhì)安全。

黔西北喀斯特地區(qū)；石漠化；農(nóng)村地區(qū)；飲水水質(zhì)安全

0　引言

水資源匱乏和水質(zhì)持續(xù)惡化問題已經(jīng)成為困擾人類生存發(fā)展的世界性難題。我國在70年代初就開始重視水資源問題，并實施水資源保護措施，目前已取得一定成效，但仍未從根本上解決問題。相比于城市的飲用水供給和飲水質(zhì)量，我國農(nóng)村的飲用水情況不容樂觀。據(jù)農(nóng)村貧困監(jiān)測報告顯示，我國有14.1%的農(nóng)戶飲用水水源遭到污染，37.3%的農(nóng)戶飲用水安全問題無法得到保障(不包含水源被污染和用水水源困難農(nóng)戶)[1]。

黔西北地區(qū)范圍包括畢節(jié)市、六盤水市、安順市北部的部分地區(qū)，位于世界上最大最集中連片的喀斯特區(qū)——中國西南喀斯特地區(qū)，由于區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖的酸不溶物含量低，極不利于成土作用和植物生長，生境非常脆弱[2,3]。長期不合理的人類活動導致了黔西北地區(qū)石漠化現(xiàn)象嚴重，森林植被覆蓋率低，土層薄少，水土資源難以保持。與此同時這些地區(qū)生產(chǎn)生活廢水幾乎不進行任何過濾吸附、離子交換等凈化處理，以原始排放濃度沿豐富的裂隙、落水洞、漏斗等聯(lián)通性很好的地下通道，污染地下流域。經(jīng)調(diào)查，黔西北地區(qū)許多偏遠的石漠化農(nóng)村至今仍未通自來水，由于這些農(nóng)戶居住分散、地勢崎嶇、經(jīng)濟水平低，很難建設(shè)統(tǒng)一的供水系統(tǒng)，因此當?shù)鼐用裰饕约竟?jié)性泉水、溪水和雨水為飲水水源。不少山區(qū)居民直接飲用被污染的河水、池塘水、雨水而無任何凈水措施，水質(zhì)不符合國家生活飲用水衛(wèi)生標準[4]，飲水水質(zhì)不安全已成為當?shù)氐闹匾鐣栴}之一。以貴州省畢節(jié)市撒拉溪喀斯特石漠化綜合治理示范區(qū)為例，通過問卷和水質(zhì)檢測的方法調(diào)查區(qū)內(nèi)農(nóng)村飲水現(xiàn)狀，分析污染原因，提出相應對策，以期為黔西北地區(qū)的飲用水凈化工作提供基本數(shù)據(jù)和科學思路。

1　研究區(qū)概況與研究方法

1.1研究區(qū)概況

撒拉溪示范區(qū)位于貴州畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)西南部，距畢節(jié)市區(qū)約20km，主要涉及9個行政村，總面積86.27km2，其中喀斯特面積占74.25%；屬長江流域烏江水系六沖河上游支流區(qū)，地勢北高南低，大部分海拔1 600～1 950m之間。氣候夏秋溫暖濕熱，冬春溫涼干旱。年降水量863mm，主要集中在7～9月，占年降雨量的52.6%左右。截至2011年底，示范區(qū)總?cè)丝跒?0 215人。該區(qū)是貴州西北山區(qū)農(nóng)村缺水區(qū)域的典型代表，區(qū)內(nèi)工程性缺水嚴重，水資源利用率低，農(nóng)戶生活用水困難。

1.2研究方法

研究采用問卷調(diào)查和水質(zhì)檢測法。研究小組于2014年3～7月對撒拉溪示范區(qū)進行了走訪調(diào)研，主要方式為入戶問卷調(diào)查及水質(zhì)抽樣檢測。其中，問卷調(diào)查環(huán)節(jié)采取抽樣方法，共發(fā)放調(diào)查問卷70份，收回有效問卷70份。調(diào)查涉及3個行政村7個村民小組，內(nèi)容涉及個人、家庭情況，居民生活用水結(jié)構(gòu)、來源及用水困難與否等(表1)。

水質(zhì)檢測則針對示范區(qū)飲用水基本情況，選取3個以泉水為主要來源的小水窖、3個以屋面集雨為主要來源的小水窖共6個檢測點，依據(jù)國家生活飲用水衛(wèi)生標準檢驗方法[5]現(xiàn)場測定色度、濁度、pH、臭和味、肉眼可見物、總硬度6個指標；另外，按照國家生活飲用水衛(wèi)生標準檢驗方法[5]采水樣并進行前處理后送至貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)中心實驗室分析檢測其余19個指標(氨氮、六價鉻、氯化物、硫化物、硬度、氰化物、COD、硝酸鹽氮、鉛、錳、鋅、銅、汞、砷、亞硝酸鹽氮、鎘、氟化物、大腸菌群、菌落總數(shù))。

2　結(jié)果與分析

2.1問卷調(diào)查結(jié)果

農(nóng)戶文化程度和經(jīng)濟現(xiàn)狀：示范區(qū)多數(shù)村民文化程度較低，多為小學或初中文化水平；家庭收入較低，平均家庭年收入僅2萬余元。

飲水來源：示范區(qū)內(nèi)每戶居民都建有小水窖，窖水來源為巖縫中流出的泉水和屋面收集的雨水，其中47.2%的居民的飲用水以泉水為主、雨水為輔，34.2%以雨水為主、泉水為輔，18.6%雨水與泉水兼半。

飲水用量：近半數(shù)家庭(占調(diào)查總家庭數(shù)的48.6%)的日用水總量在100～200L。

表1　撒拉溪示范區(qū)居民飲用水問卷調(diào)查內(nèi)容及變量說明、賦值與統(tǒng)計Tab.1　Contents, variable declaration, assignment and statistic of questionnaire survey on drinking water in Salaxi demonstration area

缺水現(xiàn)狀：絕大多數(shù)家庭都存在缺水的情況：88.5%的家庭認為缺水或很缺水，僅有一戶認為不缺水。多數(shù)家庭缺水時間長達3～4個月，缺水時長超過2個月的達到調(diào)查總家庭數(shù)的70%。調(diào)查發(fā)現(xiàn)所有家庭都修建有水窖以雨季蓄水供旱季使用，容積多為20～40m3(占調(diào)查總數(shù)的62.9%)。

對飲水滿意度：居民對水質(zhì)的滿意度較低，僅有7.1%的家庭對水質(zhì)滿意或基本滿意，且其水源均為以泉水為主；而占92.9%的絕大多數(shù)村民希望水質(zhì)得到改善，其中的60%選擇了“非常希望”水質(zhì)改善。

統(tǒng)計結(jié)果顯示：飲水來源與水質(zhì)滿意相關(guān)指數(shù)為0.91，泉水作為飲水來源的村民比用雨水為來源的村民滿意度高；飲水來源與缺水時長相關(guān)指數(shù)為0.88，使用雨水作為飲水來源更為不穩(wěn)定，缺水時間更長；文化程度、家庭收入與是否希望水質(zhì)改善的相關(guān)指數(shù)分別達到0.94、0.98，具有較高文化程度的村民和較高家庭收入的村民更希望飲用衛(wèi)生度高的水。

2.2水質(zhì)檢測結(jié)果

水質(zhì)抽樣檢測分旱季和雨季2次進行，時間分別為2014年3月和6月。3個泉水為主要來源小水窖水樣編號Q1、Q2、Q3，3個屋面集雨水為主要來源小水窖編號W1、W2、W3。水質(zhì)檢測結(jié)果如表2所示。

2.2.1感官性狀和一般化學指標

總體來看，雨季水樣感官性狀超標幅度普遍大于旱季，雨水小水窖感官性狀明顯差于泉水小水窖。雨水小水窖的感官性狀指標中，除了雨季水樣W1的臭和味正常外，其它水樣的所有指標均超標。泉水小水窖在旱季的感官性狀指標除Q1和Q2水樣的肉眼可見物超標外，其它指標均達標；而雨季除指標臭和味外，3個泉水小水窖的其它感官性狀均超標。細菌增殖及集水過程中來自屋面、大氣、泉點或徑流的雜質(zhì)致使水樣中的感官性狀指標超標；實地考察中發(fā)現(xiàn)，有些小水窖存在蓋板破損或覆蓋不嚴等問題，使小水窖密封性較差，外界雜質(zhì)如落葉、禽畜糞便、塵土等易進入小水窖，也是影響水質(zhì)感官性狀指標的重要因素。而雨水收集系統(tǒng)的開放性及其管理的粗放性導致了其感官性狀比泉水小水窖差。

一般化學指標中，COD只有旱季泉水水樣Q1和雨水水樣W3超標，可能是由禽、畜糞便經(jīng)過雨水沖刷進入小水窖引起的，也可能由農(nóng)業(yè)活動中農(nóng)藥或有機肥料使用不當導致的。除雨季泉水水樣Q1的硫化物濃度處于超標臨界值外，其它所有檢測水樣的硫化物指標在旱季、雨季均超標。究其原因，或許與緊鄰示范區(qū)的一座中型煤礦和距離示范區(qū)5km以內(nèi)的2座小型煤礦有關(guān)。這些中小型煤礦管理粗放，洗煤廢水超標排放，可能是導致示范區(qū)內(nèi)飲水中硫化物超標的主要原因。

表2　撒拉溪示范區(qū)飲用水水質(zhì)檢測報告Tab.2　Test results on drinking water quality in Salaxi demonstration area

注：Cd、Cu、Mn、氨氮、氰化物等指標均未超標或未檢出，故未一一列出。

2.2.2微生物指標

從表1可以看出，無論雨季還是旱季，所有檢測水樣的大腸菌群和菌落總數(shù)指標均嚴重超標。雨水小水窖的微生物指標平均超標指數(shù)遠遠高于泉水小水窖：所取水樣中旱季雨水小水窖的平均大腸菌群數(shù)為泉水小水窖的2.6倍以上，平均菌落總數(shù)達到了泉水小水窖的5.1倍；雨季雨水小水窖的平均菌落總數(shù)達到了泉水小水窖的3.4倍，平均大腸菌群數(shù)則高達61.5倍。

通過實地勘察發(fā)現(xiàn)泉眼多在包氣帶中的含水層，或是季節(jié)變動帶中，只有雨季有泉水出漏。旱季水質(zhì)調(diào)查時間為3月底，處于旱季末期，為一年內(nèi)最缺水時間段。村民小水窖中儲水多為雨季末期儲存的雨水或泉水，近半年的儲存是小水窖水樣中微生物指標嚴重超標的原因之一。實地調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)村民將家中的雞鴨散養(yǎng)，有些雞鴨就在小水窖上活動，部分小水窖密封性較差，降雨時雨水容易混合灰塵、土壤、禽畜糞便一同滲入小水窖，甚至是從水窖蓋板破損處流入小水窖，這也導致了檢測水樣微生物指數(shù)大幅超標。村民在屋面收集雨水時只是對屋面進行簡單的清掃，并不能徹底的清除污染物質(zhì)，為微生物的生長繁殖提供了條件。多數(shù)家庭取水使用未經(jīng)沖洗的水桶直接從水窖內(nèi)取水，極易形成二次污染；大部分小水窖常年不沖洗清掃，且部分小水窖建在豬圈、羊圈的附近，均為微生物滋生創(chuàng)造了條件。

2.2.3毒理指標

旱季所有檢測水樣的鉛、汞含量超標率100%，其中水樣Q2鉛、汞分別超標12.8和12.0倍；雨季則均達標。黔西北是我國土法煉鋅活動最為典型的區(qū)域之一，雖然土法煉鋅活動在2006年時被取締，但長時期的冶煉活動已在該地區(qū)產(chǎn)生了2 000萬t的廢渣，污染了1 200hm2的土壤[6]，嚴重破壞了周邊生態(tài)環(huán)境，導致流域水質(zhì)污染。研究區(qū)旱季水樣中鉛、汞含量相關(guān)指數(shù)達到了0.86，符合鉛鋅礦污染的特點[7]，說明鉛鋅礦的開采和冶煉可能是導致研究區(qū)飲水中鉛和汞超標的主要因素。

實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，距離示范區(qū)不遠的赫章縣境內(nèi)有多個鉛鋅礦廠，這些鉛鋅礦廠多是管理較粗放、技術(shù)較落后的小型礦廠，有害污染物(如鉛、鎘、汞等)隨廢渣、煙塵和廢水排放到環(huán)境中，可能是導致旱季示范區(qū)內(nèi)泉水、雨水小水窖中水質(zhì)鉛、汞含量均超標的原因之一。

3　黔西北喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)村飲水安全的對策

為保護喀斯特石漠化地區(qū)人畜飲水安全，促進社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展，政府相關(guān)部門、科研單位應重視對低收入、受教育水平低的村民進行宣傳和教育，通過控制污染源頭和對集雨過程、用水終端進行水處理的“兩手抓”的方法，解決飲用水水質(zhì)差的問題，進一步完善喀斯特石漠化綜合治理工作的內(nèi)容和成效。

3.1嚴格控制污染源

1)加大力度改造排放不符合國家標準的小型礦廠，對原土法煉鋅已污染的土壤進行生態(tài)修復。黔西北地區(qū)絕大部分為喀斯特地區(qū)，堿石灰的來源廣且相對比較經(jīng)濟，可采用堿石灰隔離層處理法對廢礦渣進行處理[8]。

2)提升村民的衛(wèi)生意識，做好農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生綜合整治。建議將小水窖附近的豬、羊圈移至距小水窖15m外；在小水窖及泉點處扎設(shè)籬笆墻，防止動物及其排泄物污染小水窖。在雨季初期對集雨面進行徹底清掃，同時對小水窖進行排空清掃；對小水窖進行修繕，修補破損蓋板，以減少塵土及其它雜質(zhì)的污染。

3.2在集水過程中進行處理

屋面集雨最初的30%徑流量中含有80%的污染負荷[9]，通過初期棄雨裝置可減少進入小水窖中50%的污染負荷?？紤]到喀斯特石漠化地區(qū)的工程性缺水的情況，建議按照中雨級別12h降水量10mm左右的15%的量棄流。棄雨量計算公式為：

V棄=δ*J*S

(1)

其中，δ為棄雨比例，J為降水量，S為集雨面積。農(nóng)戶屋面一般為砂漿防漏抹面，集雨面透水量可忽略不計。棄雨裝置可設(shè)計成浮球式等結(jié)構(gòu)簡單、工程量小的方式(圖1)。

圖1　浮球式棄雨裝置示意圖Fig.1　Sketch picture of floating-ball-typed rain-discarding device

3.3在用水終端進行水處理

可以使用生物慢濾等效果優(yōu)良、簡便易行、價格低廉、方便管理的凈水技術(shù)作為終端水的處理方式[10]。生物慢濾技術(shù)可以有效去除微污染水中的污染物質(zhì)，其中對重金屬的去除效果最高可以達到85%左右，對大腸菌群的去除效果也可達到90%左右[11,12]，對感官性狀和物理指標生物慢濾池也有著理想的處理效果[13]。示范區(qū)內(nèi)絕大部分的農(nóng)戶家中都建有儲水的小水窖，因此只需在小水窖下游修建一個小型生物慢濾池即可，如圖2所示。

圖2　用水終端水處理程序示意圖Fig.2　Sketch picture of water purification after water storing but before use

4　結(jié)論

研究區(qū)內(nèi)農(nóng)戶飲水水源為泉水和/或雨水，缺水較為嚴重。儲水小水窖中大腸菌群和菌落總數(shù)指標都大幅超出國家生活飲用水的質(zhì)量標準，抽樣超標率為100%；幾乎所有雨水小水窖水的感官性狀指標均超標，泉水小水窖則在雨季超標嚴重；這都與集、儲水的設(shè)備及操作管理均過于粗放有直接關(guān)系。受黔西北鉛鋅礦產(chǎn)業(yè)污染的影響，區(qū)內(nèi)飲水水質(zhì)中鉛、汞含量超標。緊鄰示范區(qū)的煤礦可能是致使區(qū)內(nèi)飲水硫化物超標的主要原因。隨著生活水平和知識水平的提高，村民對水質(zhì)滿意程度降低，對水質(zhì)凈化意愿更強。針對污染形成原因，筆者建議控制污染源頭，在集雨過程中和用水終端進行水處理，以保護黔西北喀斯特石漠化地區(qū)農(nóng)村飲水水質(zhì)安全。

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Research on current status and countermeasures of drinking water quality safety in rural karst rocky desertification areas of northwestern Guizhou——Taking Salaxi demonstration area in Bijie city as an example

LI Xiaona1,2,ZHU Linge1,2,GAO Jingyu1,2

(1.School of Karst Science, Guizhou Normal University, Guiyang, Guizhou 550001,China;2.State Key Engineering Technology Research Center for Karst Rocky Desertification Rehabilitation,Guiyang,Guizhou 550001,China)

Taking Salaxi demonstration area in Bijie city as an example, this study conducted questionnaire survey and water sampling tests on current status of drinking water quality in rural rocky desertification area of northwestern Guizhou province. The results show that drinking water sources in study area are rain and/or spring waters, and it is in shortage. Indexes coliform group and aerobic bacterial count of water sample of each cistern badly exceeds the limits of Standards for Drinking Water Quality of China; sensory properties of water in almost all rain-water-cisterns in both rainy and drought seasons and all spring-water-cisterns in rainy season exceed the limit of national standards; they are directly related to extensive managements for water collecting and storage. Pollutants released from lead and zinc mines in northwestern Guizhou province result in lead and mercury concentration higher than the limit of national standards; nearby coal mine may be the main cause of high sulfide concentration. The willing of purifying drinking water along with villagers’ living and knowledge standards is much stronger. The authors finally put forward suggestions as pollutant sources controlling and water treatment before drink to improve drinking water quality in rural karst rocky desertification areas of northwestern Guizhou province.

northwestern Guizhou ; rocky desertification area; rural area; drinking water quality safety

1004—5570(2016)04-0032-06

2016-03-06

國家十二五科技支撐計劃重大課題(2011BAC09B01)；貴州省科技支撐計劃項目(黔科合SY字[2013]3144號)

李曉娜(1980-)，女，副教授，研究方向：水污染處理，E-mail:maidoulxn413@163.com.

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