五华县农村地下水质变化趋势对取水口功能的影响

林 送

（五华县河库保护中心,广东 五华 514400）

0 引言

对于农村地区的居民来说,饮用水供应通常是通过小型地下水水质净化系统提供的。在这样的系统中,更频繁地报告供应具有不稳定质量参数的水的情况[1]。这些问题通常与当地地下水资源状况有关。地下水质量的恶化可能有自然原因,但主要是由于人为因素造成的[2]。这里应该提到表面污染物的释放和迁移（特别是土壤和动物养殖的种植和施肥）以及农村地区的农场活动[3]。

农村小型集中式饮用水质量取决于4 个因素：取水来源、方法和条件,以及水处理过程的效率[4]。整个配水系统的状态也很重要。对饮用水成分和性质的研究现在是自来水公司的常规任务。在过去的几十年里,越来越多的村庄一直在使用水资源。生活污水和工业废水处理系统的建设没有跟上供水系统的建设。在农村地区,污水一般直接排入污水坑,也可排入河流和池塘。导致受纳水体和土地受到污染,重金属、有机化学品污染使当地水资源无法使用[5]。因此,农村水资源管理应加强水资源的保护力度。本文旨在通过简要分析相关水质参数的变化,解释农业活动、生物进展、农业技术方法、土地利用等对当地地下水和地表水资源的影响。迫切需要在资源和地下水保护方面提供长期资金保障。

1 农村地下水取水口水质变化分析

近点污染源,垂直水化学的变化很大,特别是在第一（地下）含水层中[6]。确定塑造地下含水层化学的过程可以基于该因子的多变量分析。分析应考虑到许多数据：水化学,水文地质条件和土地利用形式。在污染物的迁移中,土壤层的厚度和曝气区的厚度起着重要作用。第一个含水层中地下水化学成分的大幅度垂直变化已在水文地质研究中得到证实[7]。已经观察到从曝气区去除化学物质,特别是随着硝酸盐,亚硝酸盐浓度的采样深度的增加,钠和钾减少了。对于二氧化硅,铁和锰的浓度,由于长期相互作用渗透到地下水中的反应依赖性[8]。在农村地区的水中,与污水处理区相反,硝态氮的浓度高于每个含水层中的亚硝酸盐氮浓度。在每个含水层中观察到这种关系,并表明存在允许氮化合物更快地转变为氧化形式的条件。其他污染源可能会增加这种情况,例如农业（农业施肥,动物养殖）或不稳定运行的污水处理基础设施[9]。

1.1 水中N-NH4+浓度变化分析

氮化合物,特别是铵和硝酸盐,是地下水质量的基本指标。水中N-NH4+的来源既可以是天然的,也可以是人为的[10]。检测地下水中的N-NH4+,这尤其适用于集约化畜牧业,农作物或垃圾填埋场。减少点源污染（主要是与动物生产有关的）对农村地区的影响必须监测此类污染物。即使已进行商业化养殖,增加的肥料成分也可长期存在于受污染的水中。通过保护不良的旧井或开放式压力计将废水直接引入含水层。此类行为对地下水质量构成严重威胁。此外,除氨浓度增加外,其他水质指标（如微生物指标）也会恶化。

通过地下取水口向村民提供饮用水,该取水口为地下39.0 m 深处的水井。含水层以砾石的形式存在,水在压力下流动。水质问题与进水中的N-NH4+含量有关。近年来,水中N-NH4+浓度增加了几倍。2021 年达到0.65 mg/L（见图1）。造成水质变化的原因可能是当地水文地球化学环境的变化以及各种水文地球化学环境中的水混合引起的水循环系统的变化。

图1 2016 年～2021 年的原水和净化水中N-NH4+浓度

1.2 水中元素Fe、Mn 浓度变化分析

非城市化地区安全性较差的水井水质不足也可能表现为过量的铁和锰化合物。高浓度的N-NH4+在水过滤过程中,铁、锰元素很难去除。近年来还发现水中铁和锰的浓度增加。在2016 年～2021 年,水中铁、锰元素的浓度呈上升趋势,2021年分别达到2.26 mg/L,0.56 mg/L,水中铁、锰对水处理的效果产生了重大影响（见图2）。

图2 2016 年～2021 年的原水中铁锰浓度

当地取水口向3 个村庄供水,水处理站的改造包括降低过滤速度、因过滤器堵塞而频繁清洗滤床以及经常清洁或更换曝气器装置。此外,为了改善空气/水混合机中的曝气过程,增加供氧量。

1.3 水中元素硝酸盐氮浓度变化分析

浅层地下水由于易受污染而且与地表污染物的渗透隔离不良。农业活动对地下水成分的影响表现出很高的空间变异性。在农村地区的浅层地下水中,特别注意超过硝酸盐氮浓度饮用水限值。因此,硝酸盐污染是污水管理不当的结果,包括保护不充分的泥浆。2016 年～2021 年,进水中硝酸盐浓度逐渐增加（见图3）。水质变化的原因是在取水口周围的农业活动（种植、施肥）,在取水口附近还长期存放粪便。采用离子交换法提高水质：安装了两个离子交换柱,用盐水对床层进行再生。自2014 年以来,除了硝酸盐浓度升高外,总大肠菌群也被检出。消毒水所用的时间内关闭进水口,在停工期间,水以桶的形式输送给客户,总大肠菌群等指标的检出与农村地区的污水管理不善有密切关系。

图3 2016 年～2021 年的原水中硝酸盐浓度

C 村进水口的水供应给2 个村庄。从2016 年开始,检测到的锰浓度偏高,此外,水中的微生物污染也越来越多。两口井中,第一口井的深度为地平面以下28 m,已作为备用井,第二口井的深度为地平面以下24 m。自2016 年起,尽管井中有周期性消毒,但处理水中的菌落总数始终高于100 CFU/mL。通过连续用氯消毒水,消除水中微生物的影响。C 村的每口井都没有天然的隔热层,在这种情况下,取水口的位置及其地质特征对于水安全非常重要,特别是从微生物学的角度来看。这是因为最近村庄的污水管理不足。在该取水口附近（最近的村庄）,污水泄漏规模收集和处理系统超过90%。

2 地下水资源保护建议与措施

基于这些原因,笔者强调保护区的重要作用,包括直接保护区和间接保护区。在所述取水口的情况下,这些区域可减少废水对地下水质量的负面影响。D 村取水口为该村141名居民供水。地下水从地下37 m 深处通过一口钻孔抽取,水被引至水处理厂,用常规工艺进行处理。然而,进水中的铁浓度增加导致了水处理厂的运行问题。由于当地水文地球化学环境的变化,水质恶化。这些现象的后果是水处理效率的下降。净化水中锰的浓度增加,锰的问题是由于水中氧浓度过低造成的。除铁后水中的氧含量不足以氧化锰。为了有效地去除水中的铁（尽管原水中的铁浓度不断增加）,通过滤床的水流速度降低。同时采用高频除气器清洗。

3 结语

农村地区的地下水质量很大程度上取决于人为因素,尤其是农业活动的类型和强度以及废水管理方法。介绍了2016 年～2021 年广东某地农村小型取水口地下水质的研究结果：铁、锰元素、N-NH4+、硝酸盐的含量呈上升趋势。由于这些原因,迫切需要对农村地下水加强保护力度。