摘 要：
为了解青岛市农村地区生活饮用水水质的情况，为该地区居民健康安全地使用饮用水提供参考，本试验以青岛市崂山区、城阳区、即墨市农村生活饮用水为研究对象，根据各地生活饮用水水源供给途径等进行采样点布设和水样采集，对所采水样进行金属离子（Pb、Fe）、总溶解固体含量、pH值、总硬度、碱度、CODMn、氨态氮、亚硝态氮、硫酸根及氯离子含量等测定，采用主成分分析法对其水质进行综合评价。结果显示：青岛市农村饮用水水质问题主要是总硬度、氯化物含量、硫酸根含量、CODMn含量和溶解性总固体TDS含量高；即墨市各采样点水质较差，其次是城阳区，崂山区采样点水质最好。建议加强农村饮用水尤其是工业企业密集的农村水源保护，保障农村饮用水水质卫生安全。
关键词： 农村生活饮用水；水质；主成分分析；青岛
中图分类号： S11+4+X824.02 文献标识号：A 文章编号： 1001 - 4942（2014）08 - 0104 - 05
Integrated Evaluation on Quality of Qingdao Rural Drinking Water Based on Principal Component Analysis
Wang Jinye，Li Zhaoxia*
（College of Marine Science and Engineering，Qingdao Agricultural Sciences，Qingdao 266109，China）
Abstract To know about the quality of Qingdao rural drinking water and provide some references for safely using the drinking water， the water samples collected from Laoshan District， Chengyang District and Jimo City were studied by principal component analysis. The monitoring projects of water quality included pH value， total hardness， alkalinity， the contents of metal ion （Pb and Fe）， total dissolved solids， CODMn， sulfate radical， chloride ion， ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen. The results showed that the water quality problems were mainly embodied in higher contents of total hardness， chlorides， sulfate radical， CODMn and total dissolved solids. The water quality of Jimo City was the worst followed by Chengyang District， and that of Laoshan District was the best. It was suggested that the rural drinking water sources especially located in the dense industrialized regions should be strongly protected to ensure the rural drinking water security.
Key words Rural drinking water； Water quality； Principal component analysis； Qingdao
饮用水的水质直接关系到人体的健康和安全。随着我国经济的高速发展，工业废水及生活污水排放量逐年增加，水资源污染严重，饮水安全问题越来越受到人们重视。近年来，国家加大了对城市集中用水水源地和管网终端水水质的监测和污染治理，但对农村地区的饮用水安全还需加强监管力度，另外，一些农村地区未能实现集中供水，部分地区饮用浅层地表井水、河水，对饮水的处理工艺简单，水中污染物也不能得到及时监测。
青岛作为山东半岛核心经济区和龙头城市，经济高速发展，由此带来的水源受污染几率也正在加大，尤其在目前城市主要城区污染企业大都外迁到郊区和小城镇的背景下，更加剧了农村地区饮用水源被污染的风险[1]。另外，作为沿海城市，青岛滨海地区浅层地表水源还存在因地下水过度开采引起的海水入侵风险，导致地下水咸化[2]。
为了解青岛市农村地区生活饮用水的状况，本项目拟对青岛市不同地区（崂山区、城阳区、即墨市郊区）的农村生活饮用水主要供给源进行采样检测和分析，利用SPSS 17.0软件，根据主成分分析法（principal components analysis， PCA）的步骤和原则，对青岛市农村地区生活饮用水水质进行综合评价，为上述地区居民健康安全地使用饮用水提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
结合青岛市主要的农村分布区域（崂山区、城阳区、即墨市）、农村人口密度、经济发展状况以及该区域周围相关情况设置采样点，于2013年6月23日和24日采集上述区域农村生活饮用水水样69份，采样地点及其经纬度详见表1。水源类型包括农村小型集中式供水（自来水）、水库水、地下井水等农村生活饮用水类型。用经稀硝酸浸泡洗净干燥的聚乙烯瓶采集水样，先用该采样点的水冲洗取样瓶3～5次，然后装满水样瓶至水溢出，盖紧瓶盖带回实验室，在12 h内完成项目测定。
1.2 仪器和试剂
1.2.1 主要仪器 AFS-920型双道原子荧光光度计（北京吉大小天鹅仪器有限公司），YSI 600XLM-M多参数水质监测仪（美国YSI公司），722S型可见光分光光度计（上海分析仪器厂），AR2140型精密天平（美国奥豪斯仪器有限公司），石英玻璃双蒸水器（上海亚荣生化仪器厂），电热鼓风干燥箱（山东龙口先科仪器厂），HH-6型恒温水浴锅（北京长风仪器仪表公司），移液器（芬兰Finnpipette），0.45 μm滤膜，50 mm称量瓶，电炉，玻璃滤斗，锥形瓶等。
1.2.2 主要试剂 盐酸（GR），硝酸（GR），硝酸银（AR），EDTA二钠（AR），氯化钡（AR），邻菲啰啉（AR），硫酸亚铁铵（AR），盐酸羟胺（AR），醋酸钠（AR），磺胺（GR），盐酸萘乙二胺（GR）等。
1.3 试验方法
1.3.1 水质指标测定方法 本试验水质项目采样和测定按照国家卫生部和标准化管理委员会颁布的《生活饮用水标准检验方法》（GB/T5750–2006）[3]进行，铅测定采用火焰原子吸收法，总铁采用邻菲啰啉分光光度法，总硬度采用EDTA络合法，氯化物测定采用硝酸银沉淀滴定法，硫酸根测定采用EDTA容量滴定法，亚硝态氮采用重氮-偶氮分光光度法， COD采用碱性高锰酸钾法，总碱度采用酸碱滴定法，总溶解固体（TDS）采用YSI多参数水质监测仪测定。进行指标检测时， 每个水样平行测定3次。
1.3.2 水质指标综合评价方法 采用Microsoft Excel和SPSS 17.0进行数据统计分析。先对69个样本的12个指标进行标准化处理，求出相对应的相关矩阵，然后计算相关矩阵的特征根、方差贡献率，载荷矩阵，确定因子数。以各主成分的贡献率为权数进行线性加权求和，得到各地区的综合得分及排名顺序。
2 结果与分析
2.1 采样点水质检测结果及相关性分析
3 结论
本研究利用主成分分析法对青岛市城阳区、崂山区和即墨市农村地区水质进行了综合评价，结果表明崂山区农村水质总体上受污染较轻，城阳区农村水质情况一般，即墨市农村地区的水质普遍较差。崂山区和城阳区农村饮用水水质问题主要表现在总硬度、氯化物含量、溶解性总固体TDS和硫酸根含量较高，此外即墨市采样点农村饮用水中CODMn含量和铁含量也较高。根据采样点的水源类型分析，地下井水的水质状况堪忧，除崂山区大崂村采样点的水质污染较轻外，其余地下井水的污染得分均较高，其中总硬度、硫酸盐、铁含量、溶解性总固体TDS含量的贡献大，且总硬度大的地区溶解性总固体TDS的含量也较大。水样中总硬度超标率达22%，氯化物超标率4.3%，硫酸盐超标率为35%，即墨市城后村的超标倍数最高，三项指标分别为国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）的2.14倍、1.4倍和52倍。
这些结果与实际情况相符：近年来海咸水入侵对青岛市地下水影响越发突出，采样点涉及的供水水源地墨水河、大沽河及白沙河均存在海水入侵现象[2，7]，从而导致水中总硬度、氯化物及硫酸盐含量升高。另外，青岛市工业企业近年大都外迁到周边农村地区，也加剧了这些地区饮用水源被污染的几率和程度 [1，8]。即墨市和城阳区较崂山区周边农村企业众多，生产和生活产生了大量的工业和生活污染物，使这两地的采样点水中所含的溶解性总固体TDS总量均较高；崂山区各采样点水质的差异也反映出工业企业进入农村带给周边地区的污染影响，如西荆和后庄两地企业较多，其水中总硬度、硫酸根和溶解性总固体TDS含量高，崂山区大崂、周哥庄和沟崖采样点位于山区， 以果树种植和旅游观光为主，水质状况明显好于其它采样地区。即墨市蓝村人口较多，周围制鞋、机械制造和橡胶加工企业密集，水质情况很差，城后村采样点水样是地下井水，井深很浅，周边卫生状况差，受污染的地表水下渗到浅层地下水中，水中硫酸根、氯化物、溶解性总固体TDS和CODMn含量均出现超标现象。
通过运用主成分分析法对青岛市农村饮用水水质分析表明：海咸水入侵和农村周边工业生产的污染是造成水质变差的主要原因。
溶解性总固体TDS、硫酸盐、总硬度等化学指标超标的饮用水多为苦咸水，长期饮用会引起各种结石病的高发， 与心血管疾病的发病率也呈正相关[9]。水中的CODMn可以间接反映水体受有机物污染的状况，有机物含量过高易引起消化道疾病。建议加强农村饮用水尤其是工业企业密集的农村水源保护，保障农村饮用水水质卫生安全。
参 考 文 献：
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[2] 明强，高宗军，赵玉祥.青岛市主要供水水源地地下水资源开采潜力分析[J].地下水，2010，32（1）：56-58.
[3] 中华人民共和国卫生部，国家标准化管理委员会.生活饮用水标准检验方法（GB/T5750-2006）[S].北京：中国标准出版社，2007.
[4] 郭春华.常用统计软件在生命科学中的应用[M].北京： 科学出版社，2011.
[5] 秦天玲，侯佑泽，郝彩莲，等. 基于主成分分析法的武烈河流域水质评价研究[J].环境保护科学， 2011，37（6）：102-105.
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