保障饮用水水质安全是关系到国计民生的重大课题,由于对生活饮用水突发污染事件预测和完全控制困难极大[1],因此,研究建立一套完善的饮用水水质监测预警体系可有效地降低饮用水污染事故的危害程度,最大限度地减少事件所带来的健康、社会经济等多方面不良影响。近几年我国引入了生活饮用水的在线监测技术[2],常州市开展了生活饮用水的在线监测项目工作,检测指标包括pH、浑浊度及余氯等项目。然而,生活饮用水在线监测的一个关键要素是设置预警值,为了解常州市生活饮用水水质基准情况,课题组收集并分析了《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)[3]颁布实施以来,2006—2016年常州市政供水水厂的出厂水及管网末梢水中的pH、浑浊度及余氯的实验室检测数据,为科学开展生活饮用水监测预警奠定基础,以有效保护百姓饮用水卫生安全。
1 材料与方法 1.1 资料来源收集由常州市疾病预防控制中心2006—2016年开展的常州市区3家市政供水水厂的出厂水以及21个管网末梢水监测点的每月1次的pH、浑浊度及余氯的实验室检测数据。2006—2009年常州市政供水共设置了8个管网末梢水监测点,2010—2016年设置了21个管网末梢水监测点,每月检测1次。
1.2 主要仪器和试剂PTH045D型余氯测量计(英国百灵达),百灵达生产的DPD1试剂;HI88703高精度浊度分析测定仪(意大利HANNA公司);FE20 K型精密台式pH计(梅特勒托利多公司)。所有仪器均在检定有效期内,所有试剂均在有效期内使用。
1.3 检测方法及评价标准水质检验依据《生活饮用水卫生标准检验方法》(GB /T 5750-2006)[4],评价标准按《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)[3]。
1.4 统计学分析所有数据用EPI 6.0建立数据库,均采用双轨录入。采用SPSS 17.0统计软件包进行分析,计量资料用x ± s表示;计量资料比较用独立样本t检验,单因素方差分析;以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 不同水厂检测结果由表 1可见,3家市政供水水厂出厂水的pH、浑浊度及余氯的合格率均为100%;3家市政供水水厂出厂水的pH、浑浊度及余氯均值分别为7.57±0.22、0.28±0.18(NTU)及0.59±0.14(mg/L),3家市政供水水厂出厂水的pH均值无显著性差异(F=2.241,P=0.108),浑浊度及余氯均值均有显著性差异(F=3.714,P=0.025;F=6.138,P=0.002)。其中,魏村水厂的浑浊度均值显著高于西石桥水厂(P=0.007);魏村水厂的余氯均值显著高于西石桥水厂和河水厂(P=0.001,0.007)。
水厂名称 | 样品数/份 | pH | 浑浊度(NTU) | 余氯/(mg/L) | |||||
均值(x ± s) | 范围 | 均值(x ± s) | 范围 | 均值(x ± s) | 范围 | ||||
魏村水厂 | 132 | 7.53±0.23 | 6.82~7.97 | 0.32±0.21 | 0.017~0.964 | 0.62±0.14 | 0.30~1.00 | ||
西石桥水厂 | 132 | 7.58±0.23 | 6.81~7.95 | 0.26±0.15 | 0.025~0.955 | 0.57±0.14 | 0.30~1.00 | ||
河水厂 | 129 | 7.59±0.20 | 6.90~7.99 | 0.28±0.16 | 0.026~0.953 | 0.57±0.13 | 0.30~0.98 | ||
合计 | 393 | 7.57±0.22 | 6.81~7.99 | 0.28±0.18 | 0.017~0.964 | 0.59±0.14 | 0.30~1.00 |
2.2 不同检测点检测结果
由表 2可见,21个市政供水末梢水检测点的pH、浑浊度及余氯的合格率均为100%;21个市政供水末梢水检测点的pH、浑浊度及余氯均值分别为7.59±0.23、0.35±0.18(NTU)及0.32±0.21(mg/L),21个市政供水末梢水检测点的pH、浑浊度及余氯均值均有显著性差异(F=3.510,3.496,28.283;P=0.000,0.000,0.000)。
末梢水检测点 | 样品数/份 | pH | 浑浊度(NTU) | 余氯/(mg/L) | |||||
均值(x ± s) | 范围 | 均值(x ± s) | 范围 | 均值(x ± s) | 范围 | ||||
检测点1 | 132 | 7.55±0.24 | 6.68~7.98 | 0.34±0.20 | 0.026~0.972 | 0.25±0.20 | 0.05~0.86 | ||
检测点2 | 130 | 7.56±0.25 | 6.66~8.24 | 0.31±0.15 | 0.018~0.846 | 0.25±0.21 | 0.05~1.05 | ||
检测点3 | 113 | 7.60±0.24 | 6.64~8.04 | 0.32±0.14 | 0.031~0.900 | 0.18±0.16 | 0.05~0.60 | ||
检测点4 | 132 | 7.55±0.24 | 6.62~7.98 | 0.38±0.19 | 0.062~0.976 | 0.20±0.16 | 0.05~0.70 | ||
检测点5 | 132 | 7.55±0.24 | 6.63~7.97 | 0.37±0.19 | 0.046~0.982 | 0.24±0.19 | 0.05~0.72 | ||
检测点6 | 132 | 7.54±0.24 | 6.64~8.02 | 0.33±0.20 | 0.056~0.987 | 0.33±0.25 | 0.05~0.80 | ||
检测点7 | 132 | 7.58±0.23 | 6.68~7.98 | 0.32±0.18 | 0.071~0.994 | 0.22±0.18 | 0.05~0.70 | ||
检测点8 | 75 | 7.48±0.20 | 6.76~7.93 | 0.37±0.22 | 0.026~0.950 | 0.18±0.19 | 0.05~0.60 | ||
检测点9 | 80 | 7.60±0.24 | 6.91~7.99 | 0.34±0.16 | 0.061~0.780 | 0.42±0.15 | 0.05~0.75 | ||
检测点10 | 80 | 7.61±0.24 | 6.96~7.99 | 0.32±0.18 | 0.096~0.925 | 0.49±0.18 | 0.05~0.80 | ||
检测点11 | 80 | 7.61±0.20 | 7.19~7.96 | 0.40±0.19 | 0.114~0.824 | 0.39±0.18 | 0.05~0.80 | ||
检测点12 | 79 | 7.66±0.20 | 7.15~8.02 | 0.39±0.18 | 0.104~0.962 | 0.30±0.17 | 0.05~0.60 | ||
检测点13 | 79 | 7.65±0.19 | 7.17~7.98 | 0.35±0.17 | 0.082~0.855 | 0.44±0.17 | 0.05~0.70 | ||
检测点14 | 79 | 7.65±0.19 | 6.99~7.98 | 0.37±0.17 | 0.108~0.958 | 0.41±0.18 | 0.05~1.09 | ||
检测点15 | 80 | 7.62±0.23 | 6.72~8.05 | 0.33±0.18 | 0.092~0.979 | 0.44±0.15 | 0.05~0.70 | ||
检测点16 | 80 | 7.61±0.24 | 6.61~8.02 | 0.40±0.17 | 0.123~0.940 | 0.33±0.18 | 0.05~0.80 | ||
检测点17 | 79 | 7.62±0.20 | 7.03~7.99 | 0.43±0.18 | 0.088~0.984 | 0.29±0.19 | 0.05~0.70 | ||
检测点18 | 80 | 7.61±0.23 | 6.73~8.04 | 0.39±0.18 | 0.107~0.992 | 0.38±0.19 | 0.05~0.90 | ||
检测点19 | 80 | 7.63±0.20 | 7.13~7.99 | 0.32±0.16 | 0.128~0.928 | 0.38±0.15 | 0.05~0.70 | ||
检测点20 | 80 | 7.60±0.19 | 7.12~7.98 | 0.33±0.18 | 0.082~0.932 | 0.47±0.15 | 0.05~1.00 | ||
检测点21 | 75 | 7.62±0.23 | 6.95~7.99 | 0.32±0.14 | 0.098~0.812 | 0.46±0.14 | 0.05~0.80 | ||
合计 | 2 009 | 7.59±0.23 | 6.61~8.24 | 0.35±0.18 | 0.018~0.994 | 0.32±0.21 | 0.05~1.09 |
2.3 出厂水、末梢水的检测结果比较
由表 3可见,2006—2016年3家市政供水出厂水、末梢水的pH均值无显著性差异(t=-1.651,P=0.096);而浑浊度均值出厂水显著低于末梢水(t=-6.657,P=0.000);余氯均值出厂水显著高于末梢水(t=24.568,P=0.000)。
类型 | 样品数 | pH | 浑浊度(NTU) | 余氯/(mg/L) | |||||
均值(x ± s) | 范围 | 均值(x ± s) | 范围 | 均值(x ± s) | 范围 | ||||
出厂水 | 393 | 7.57± 0.22 | 6.81~7.99 | 0.28 ± 0.18 | 0.017~0.964 | 0.59 ± 0.14 | 0.30~1.00 | ||
末梢水 | 2 009 | 7.59 ± 0.23 | 6.61~8.24 | 0.35 ± 0.18 | 0.018~0.994 | 0.32 ± 0.21 | 0.05~1.09 | ||
t值 | -1.665 | -6.657 | 24.568 | ||||||
P值 | 0.096 | 0.000 | 0.000 |
2.4 出厂水、末梢水的月份变化情况
经统计学分析,出厂水的pH、浑浊度及余氯均值各月份之间均有显著性差异(F=4.458,1.923,1.872;P=0.000,0.035,0.041);末梢水的pH、浑浊度及余氯均值各月份之间均有显著性差异(F=33.876,8.233,5.389;P=0.000,0.000,0.000)。从图 1可见,出厂水的pH均值11月最高,2月最低;末梢水的pH均值9月最高,1月最低。从图 2可见,出厂水的浑浊度均值1、2月相对较高,6月最低;末梢水的浑浊度均值2、3月相对较高,6月最低。从图 3可见,出厂水的余氯均值1—4月相对较高,7、8月最低;末梢水的余氯均值1—3月相对较高,7、8月最低。
3 讨论
由于突发生活饮用水污染事件具有不可预知性,要控制和减少突发生活饮用水污染事件的发生,需要监管部门加强对水质进行监测。目前,生活饮用水监督检测主要包括实验室检测、现场快速检测和在线监测三种方式。由于受人力物力所限,以及实验室检测耗时较长,监管部门对于生活饮用水污染事件往往无法做出及时快速的反应;而生活饮用水在线监测系统则可弥补这种监管的不足。饮用水在线监测系统的工作原理主要是通过取水单元自动采样、配水和预处理,经水质在线监测仪器,最后将水质情况通过网络实时传输到信息化平台上,从而实现对于水质的24 h的实时监控[5]。为有效开展生活饮用水在线监测预警工作,一个关键要素是科学设置监测预警值,设置预警值的前提是需要了解生活饮用水水质基准情况及变化动态。
pH是最重要的水质参数之一,在水处理的各个阶段都需要谨慎控制pH,以保证水质净化和消毒效果;为保证氯消毒效果,pH应尽量低于8;而pH较低的水(pH<7)更容易腐蚀管道;pH异常升高可能源于意外泄露、处理过程中的故障以及使用固化不足的水泥砂浆衬里管或是在低碱度时使用水泥砂浆衬里。浑浊度是由悬浮颗粒或胶体物质阻碍了光在水中的传递而造成的,可由无机物或有机物或两者的混合物所引起;微生物是典型的附着颗粒,在水处理中通过过滤的方式去除浑浊度可显著减少微生物污染[6]。余氯是指水经过加氯消毒,经过一定时间后,水中所残留的有效氯;余氯是反映饮用水消毒情况的重要指标,如果水厂出厂水和管网末梢水的余氯检测结果低于国家标准,生活饮用水就有被微生物污染的可能[7]。
本次收集分析的2006—2016年3家市政供水水厂的出厂水除pH外,浑浊度及余氯均值均有显著性差异;其中,魏村水厂的浑浊度均值显著高于西石桥水厂,魏村水厂的余氯均值显著高于西石桥水厂和河水厂。可能导致该结果的因素包括:水厂制水过程工艺设计中过滤池的长短、各水厂由于是直接供管网或需经增压站加压与加氯的不同要求致加氯量不同等。21个市政供水末梢水检测点的pH、浑浊度及余氯均有显著性差异;可能与供水管网末梢距水厂的远近、管道材质等因素有关。3家市政供水出厂水、末梢水的pH均值无显著性差异,而浑浊度均值出厂水显著低于末梢水,余氯均值出厂水显著高于末梢水;原因是出厂水在供水管网中余氯逐步衰减、管网末梢有二次污染等因素影响。此外,出厂水以及末梢水的pH、浑浊度及余氯各月份之间均有显著性差异。
2016年常州市在2家市政供水水厂的出厂水及10个管网末梢设置了在线监测点,监测指标包括pH、浑浊度及余氯等参数;按照在线监测仪器的性能和在线监测的要求,设置pH、浑浊度、余氯每5 min检测1次。由于河水厂已停产,其余2家市政供水水厂的出厂水均设置了在线监测点;10个管网末梢点是在充分考虑了管网的布局设置的。为了科学设置在线监测指标的报警值,应根据不同市政供水水厂的实际情况,设置出厂水pH、浑浊度及余氯的报警值;按照目前管网末梢点管网布局一致和就近的原则,10个管网末梢点分别与末梢水检测点1、检测点2、检测点3、检测点4、检测点6、检测点8、检测点10、检测点15、检测点19、检测点20相对应,其中末梢水检测点1及检测点8与2个在线监测管网末梢点是同一个点,其它8个在线监测管网末梢点就近选择相应的末梢水检测点。此外,在兼顾季节等影响因素,准确掌握2家市政供水水厂的出厂水以及10个管网末梢在线监测点各自pH、浑浊度及余氯的基准值的基础上,进一步利用正态分布原理,用≥X ±2S,≥X ±3S确定各个在线监测点pH、浑浊度及余氯不同等级的报警值。
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[2] | 徐孟进, 贾瑞宝. 饮用水水质监测预警技术研究进展[J]. 城镇供水, 2014(3): 46–49, 69. |
[3] | 中华人民共和国卫生部, 中国国家标准化管理委员会. GB 5749-2006生活饮用水卫生标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007. Ministry of Health of the People'sRepublic of China, Standardization Administration of the People'sRepublic of China. GB 5749-2006 Standards for drinking water quality[S]. Beijing:Standards Press of China, 2007. |
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