许多研究显示我国农村饮用水安全危机的核心问题是农村饮用水源保护问题，农村的水源及其周边的环境一直是农村饮水安全防护的主要对象^[1-4]。氟水区、苦咸水区仍是我国农村饮水不安全的主要问题，突出表现为氟化物超标、总硬度超标等情况^[5-6]；随着农村的建设发展，农业化肥的大量使用，家庭废水垃圾的任意排放，农村饮水中越来越多的化学物质如硝酸盐、重金属、氨氮等含量都超出了国家饮用水卫生标准规定的限值，这些化学物质的污染成为农村饮水安全又一典型问题^[7-8]。因此，本研究选取北京市农村地区为典型代表，通过收 集、汇总整个农村地区饮水中氟化物、总硬度、硝酸盐、铁、锰以及氨氮等水质指标及相应的水源和周边环境数据，围绕水源及其周边环境对部分化学物质的影响开展研究，为针对农村地区不同的水源及环境，实施不同的、因地制宜的防止化学物质污染措施提供数据支持，进一步保障农村饮水安全。

1 材料及方法 1.1 数据来源

收集及汇总北京市2009年10个涉农区县，504个监测单位水源类型、水井类型及其周边环境等基本信息，同时收集汇总与这些水源相关的饮用水中氟化物、总硬度、硝酸盐、铁、锰以及氨氮等水质指标数据。

1.2 数据质量控制

涉农区县监测单位水源类型、水井类型及其周边环境等基本信息来自于前期按统一调查方案进行统一 培训的调查所获得；饮用水中氟化物、总硬度、硝酸盐、铁、锰以及氨氮等水质指标数据来自于严格按照《生活饮用水标准检验方法》(GB/T 5750-2006)^[9]中规定的检测方法开展的样品检测所获得。

1.3 统计及分析方法

在统计分析中对分类变量先进行赋值后再分析：水源类型(1＝地表水，2＝井水，3＝山泉水)、水井类型(1＝大口井，2＝机井，3＝岩石井，4＝户打小井，5＝手压井)、井口封闭(1＝封闭，2＝无封闭)、井口高出地面(1＝高出地面，2＝低于地面)、井房(1＝有井房，2＝无井房)、污染源类型(1＝污水沟，2＝垃圾堆池，3＝旱厕，4＝养殖场，5＝污染企业，6＝其他)。数值变量如水井深度、氟化物、总硬度、硝酸盐、铁、锰以及氨氮等水质指标浓度在统计分析中则直接应用原始数值进行计算。

配对t检验用于分析水井深度与部分化学物质质量浓度之间的相关性；单因素方差分析应用于水源类型、水井类型、井口封闭、井口高出地面、井房有无以及污染源类型对化学物质污染的影响情况，Scheffe 事后检定应用于分析水源及周边环境等各因子对化学物质影响的程度。

2 结果 2.1 水源类型对化学污染物的影响

水源类型对化学污染物影响的单因素方差分析结果显示(表 1)，总硬度、氟化物与硝酸盐受水源类型显著影响，氨氮也受到水源类型一定程度的影响(P=0.078)。Scheffe事后检定显示地表水总硬度显 著大于山泉水，井水总硬度也显著大于山泉水；井水的氟化物污染显著大于山泉水，地表水的氟化物浓度在一定程度上显著低于井水(P=0.069)；井水硝酸盐的污染显著大于地表水及山泉水。

2.2 水井类型对化学污染物的影响

水井类型对化学污染物影响的单因素方差分析结果显示(表 2)，总硬度、锰、氨氮、氟化物与硝酸盐含量都与水井类型有显著相关，铁在一定程度也受水井类型的影响(P=0.077)。Scheffe事后检定显示机井总硬度污染小于岩石井；机井锰污染显著大于机井及岩石井；机井的氨氮污染显著大于大口井、岩石井及户打小井；大口井氟化物污染显著小于机井、岩石井，机井氟化物污染则显著大于岩石井及户打小井；机井硝酸盐污染显著小于大口井、岩石井及户打小井，户打小井硝酸盐污染显著大于大口井和岩石井。

2.3 井口封闭情况与化学污染物的关系

井口封闭对化学污染物影响的单因素方差分析结果显示(表 3)，铁、氨氮、氟化物与硝酸盐含量都与井口是否封闭有显著相关。Scheffe事后检定显示井口封闭对铁、氨氮、氟化物污染显著大于井口未封闭；井口封闭硝酸盐的污染显著小于井口未封闭。

2.4 井口高出地面对化学污染物的影响

井口高出地面对化学污染物影响的单因素方差分析结果显示(表 4)，总硬度、铁、氨氮、氟 化物与硝酸盐含量都与井口是否高出地面有显著相关。Scheffe事后检定显示井口高出地面对铁、氨氮、氟化物含量的影响显著大于井口低于地面；而井口高出地面对总硬度及硝酸盐含量的影响显著小于井口低于地面 。

2.5 井房对化学污染物的影响

井房的有无对化学污染物影响的单因素方差分析结果显示(表 5)，锰、氨氮、氟化物与硝酸盐含量都与有无井房有显著相关，铁含量在一定程度也受井房有无的影响(P=0.056)。Scheffe事后检定显示有井房对氨氮、锰、氟化物污染的影响显著大于无井房；而有井房对硝酸盐污染的影响显著低于无井房。

2.6 水井深度对化学污染物的影响

水井深度对化学污染物影响配对t检验分析结果显示(表 6)，总硬度、锰、氟化物与硝酸盐含量都与水井深度有显著相关。相关系数显示水井深度与总硬度及硝酸盐为显著负相关，水井深度越大总硬度与 硝酸盐浓度越小；但水井深度与铁及氟化物的关系为显著正相关，水井深度越大铁及氟化物浓度也越大。

2.7 污染源类型对化学污染物的影响

污染源类型对化学污染物影响的单因素方差分析结果显示(表 7)，总硬度、氟化物与硝酸盐含量都与污染源类型有显著相关，铁及锰在一定程度也受污染源类型的影响(P分别为0.069、0.071)。Scheffe事后检定显示养殖场对总硬度污染的影响显著大于污水沟、垃圾堆池、旱厕及污染企业；养殖场对氟化物的污染显著小于旱厕及除污水沟、旱厕、养殖场、垃圾堆池及污染企业外的其他污染，而其他污染对氟化物的影响又显著小于污水沟；污水沟、旱厕、垃圾堆池、污染企业、其他污染对硝酸盐污染的影响全都显著小于养殖场。

3 讨论

许多研究显示化学物质污染主要与水源的地质条件、水源的周边环境有较大的关系^[10]。水中硬度的主要天然来源是沉积岩、地下渗流及土壤冲刷中的溶解性多价态金属离子。井水由于主要来源于地下渗流，地表水有可能冲刷土壤，因此井水与地表水的总硬度都大于山泉水。岩石井由包括沉积岩在内的岩石构成，也有利于水中硬度的形成，因此岩石井的总硬度也显著大于机井。井口高于地面总硬度显著小于地面，其主要原因为当井口高出地面阻止了土壤冲刷等形成的各种硬度离子进入水井中，防止了总硬度的增大。水井深度与总硬度呈负相关原因则主要是因为沉积岩等一般较靠近地表，当水井打得较深时不利于沉积岩中钙、镁等离子的渗入，降低了水井井水的硬度。养殖场水中总硬度显著大于其他几种污染源的原因则可能与养殖场中畜禽饲料等物质中含有较高的钙、镁等各种金属元素，养殖场中的废水、废料等在某些情况下很有可能进入饮水中，因此造成了水中总硬度的升高。

水中铁、锰的含量与岩土成分有密切相关，还与水源所处的氧化还原环境、化学成分、酸碱性以及地下水的径流条件等有关^[11]。北京地区饮水由于地质条件因素的影响，水中铁锰含量相对较高，部分地区存在超标情况。机井锰含量高于大口井及岩石井可能原因为机井封闭性好，不利于高浓度的锰化合物稀释及去除。井口封闭、井口高出地面、有井房以及深井导致金属铁或锰较大的原因很可能与该地pH值等地质条件有关，井口封闭，高出地面，有井房及深井都使水源不容易被外界环境影响，外界环境的影响有可能会改变该地的pH值等地质条件使铁或锰被去除。

氨氮具有较强的挥发性，北京地区饮水中由于地质条件及环境因素氨氮的含量相对较高，机井、井口封闭、井口高出地面、有井房等情况相对更具有密闭性，更不利于氨氮的挥发，因此导致在这些情况下氨氮明显高于大口井、岩石井、户打小井，井口未封闭，井口低于地面，以及无井房等情况。

氟化物广泛存在于天然水体中，与水体的性质密切相关。北京农村地区天然水体尤其是地下水中氟化物含量较高，井水中氟含量高于地表水及山泉水主要原因就在于井水是地下水，其氟含量高于其他的水源。当这些天然水体受到降水等的稀释或转移时其浓度有可能降低，机井、岩石井比其他水井封闭性好，其水源不易被稀释及转移，而井口的封闭、井口高于地面、有井房、深水井也使得水源封闭性相对较好，不易稀释及转移，因此在这些条件下水中氟污染不易被去除，浓度偏高。而不同污染源对氟化物的影响各不相同，其原因则与各污染源自身的性质有密切相关。

水中硝酸盐含量与环境中氮排放量关系密切，农业化肥的使用以及畜禽排池是水中硝酸盐氮的重要影响因素。许多前期研究已经确认硝酸盐是地下水系统中受农业生产活动影响而广泛存在的污染物^[12-13]，本研究也发现井水中硝酸盐氮的含量要高于地表水及山泉水。当水井的密封性较差时会导致地下径流更易渗入，促使水中硝酸盐氮浓度升高，本研究中密封性较差的水井硝酸盐氮含量高于密封性高的水井就是这个原因。井口未封闭、井口低于地面、无井房、水井深度越浅也是由于在这些条件下，径流更易于进入水源，使得在这些条件下硝酸盐污染加重。养殖场由于产生了大量的畜禽排泄物，其对硝酸盐的影响显著大于污水沟、垃圾堆池、污染企业等其他污染源。

农村饮水水源及其周边环境对饮水中化学污染物具有显著的影响，如何针对农村地区不同的水源及环境，针对化学污染物的影响因素，实施因地制宜的防护措施，将是饮水中化学污染物去除的关键。对由于饮水水源本身性质及环境地质条件等形成的化学污染物，如铁、锰、氟化物等，可采取换水、稀释原水以及使用针对性的去除措施来防控这些污染物的形成；而对于那些主要由于外部环境污染导致的外来污染源如硝酸盐等，则应进一步保护水源及其周边环境，阻止外来污染源的进入。只有针对具体水源、具体环境、具体污染物进行针对性的防控，化学污染物将会真正受到控制及消除，农村饮水安全及当地居民身体健康也将受到真正的保障。