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一、前言
自来水是城市的命脉,是保障人民生活、发展生产不可缺少的物质基础。现阶段我国增加饮用水水质检测项目至少具有三个方面的意义。首先,随着人民生活水平的提高,越来越多的老百姓开始关心起自己的生活质量,在当前环境污染特别是水污染日趋严重的情况下,喝上放心、安全的自来水是大家共同的愿望。其次,我国即将加入WTO,社会经济、文化等各个方面都将溶入到世界大家庭中,在这种情况下,饮用水标准也必须和国际接轨,才能保证改革开放事业的顺利进行。第三,科技带动了医学的发展和检测手段的提高,使得我们现在有能力检测出那些严重威胁着人类健康的物质,限制这些物质含量就有可能让人类远离某些疾病困绕。为此,国家建设部在九十年代初就出版了《城市供水企业2000年技术进步发展规划》一书,提出了1-4类水司的水质奋斗目标,其中一类水司在2000年后要达到80年代国际先进水平,能够检测水中的89个项目,比GB5749-85规定的水质指标增加了54项。
二、新增检测项目的解析
新增的54个水质检测项目涉及到无机、有机、微生物学三个方面(见表1),体现了我国对饮用水质量的关注由开始的重视感官指标、金属毒理学指标向有机物污染物、微生物安全方向的转变,在当前水污染严重的情况下,增加对饮用水中有毒有害有机物和微生物学项目的监测是非常必要的,同时,这也说明我国的水质检验规范更加接近欧共体(EC)、世界卫生组织(WHO)和美国环保局(EPA)等国际先进的水质标准。
表1 新增检测项目分类表
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类别
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项目
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无机物
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金属项目
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钠、钙、镁;铝、钡、铍*、锑;钒、镍*、钴
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理化项目
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溶解氧;硅、硼;耗氧量、氨氮、亚硝酸盐、电导率、碱度
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有机物
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芳香烃类
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苯、萘、萤蒽、苯并(b)萤蒽、苯并(k)萤蒽、苯并(1,2,3-cd)芘、苯并(ghi)芘
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卤代烃类
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1,2-二氯乙烷*、1,2-二氯乙烯、三氯乙烯*、四氯乙烯*、二氯甲烷*、1,1,1-三氯乙烷*、1,1,2-三氯乙烷*、1,1,2,2-四氯乙烷*、三溴甲烷*、六氯苯*
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酚类
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2,4,6-三氯酚、五氯酚、苯酚、间甲酚、2,4-二氯酚、对硝基酚、对二氯酚
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农药类
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敌敌畏、乐果、对硫磷、甲基对硫磷、除草醚、敌百虫
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其他有机物
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总有机碳、矿物油
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微生物学
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粪性大肠菌、粪性链球菌、亚硫酸还原菌、Ames致突变试验
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表中带*的为我国"水中优先控制污染物黑名单"的项目,占新增项目的57.4%。
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新增检测项目中无机物检测的目的和意义
《规划》中新增的无机物项目为18项,其中金属项目10个,理化项目8个,铍、镍两项被列入优先控制的污染物"黑名单"。
1.1 金属物质
天然水中不含有有毒有害的金属物质,水源中的金属污染物主要来源于金属的冶炼和加工、电镀电解、燃料、印染、陶瓷、墨水和催化剂等工业企业的"三废",由于金属离子较小、穿透能力强,一般的混凝沉淀较难去除它们,因而测定这些项目、掌握其含量就显得尤为重要了。
钠、钙、镁、钒、镍和钴都是人体不可缺少的金属元素,钠能维持人体电解质平衡,但长期摄入过量的钠会诱发高血压病和肾病。钙的缺乏容易诱发肠癌,但饮用含钙较高的水会加大肾炎、关节炎发病率。镁是人体必须的宏量元素,镁参加骨盐的构成,是胆碱脂酶、三磷酸腺苷、碱性磷酸酶的激活剂,镁有防癌作用,一些疾病与镁的缺乏有关。钒能促进血红蛋白和某些细胞的合成,有助于心脏病的预防,但过量摄入会致毒、致命。镍是人体酶和蛋白质合成的必须物质,但它同时也可引起人的变态反应(如疥疮、湿疹),由皮肤进入人体而引起全身致毒,超过正常人5-150倍的镍含量还会引发人类的食道癌和呼吸道癌等多种癌症。适量的钴对人体健康是有益无害的,但过量摄入钴有致癌和致突变作用,据报导[1],某些癌症与钴、镍含量呈正相关。
铝、钡、铍和锑都是有毒有害的,铝与老年痴呆症有关,主要积蓄于人体脑组织中和神经原细胞内,导致神经纤维缠结的病变。钡刺激心肌,损害心脏、血管和神经,使人产生呕吐、腹泻,其致命剂量为500-600mg/L,但钡易于排泄。铍及其化合物是极毒的,它能引起皮炎、结膜炎和肺炎,铍被美国EPA列为致癌物质。锑对人体的胃肠道有刺激作用,在身体中能够积累,摄入过量会引起呕吐、腹痛和腹泻,三价锑的毒性比五价的大。
1.2 理化项目
溶解氧、硅和硼的适量存在对人体健康是有利的,溶解氧能够保护水体感官质量,饮用水中溶解氧的不足会使有机物厌氧分解,形成CH4、H2S、NH3等有害气体,从而使水产生异味并影响人体健康。硅有软化人体血管的功能,对动脉硬化症起到明显的缓解作用,对铝有较强吸附力。硼可以预防骨质疏松症,人体需要硼合成雌激素、维生素D等。
耗氧量、亚硝酸盐、氨氮、电导率和碱度这五项指标偏大则提示水源很可能受到了来自生活污水和皮革、制糖、印染、石化、造纸、化纤、化肥、制碱等工业企业的"三废"污染。耗氧量用来测定水中有机物质和还原物质,它是水质受到有机污染的一个综合指标,它和溶解氧呈负相关。天然水中含极微的亚硝酸盐和氨氮,它们是水体富营养化的指示指标,亚硝酸盐是有机含氮物分解的中间产物,饮用水中检出它则说明水质污染正在进行,另外,亚硝酸盐可与体内蛋白质分解产生的胺形成具有致癌性的亚硝基化合物[2],自来水中的氨氮在加氯消毒时会形成杀菌力较弱的氯胺系列物质,为了保证游离余氯的持续消毒必然会消耗更多的氯气,从而会增加制水成本。电导率和水中杂质离子的总量成正比关系,电导率大提示饮用水中含有多种杂质,源水可能受到了工业污染。碱度大则表示混凝沉淀去除总有机碳的能力下降。氨氮、电导率和碱度对人体健康的影响尚无具体的资料证实。
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新增检测项目中有机污染物的来源和对人体健康的影响
新增检测项目中有32种有机污染物,其中的29种被列入了"黑名单"。天然的(NOM)和人工合成的是水中有机物两个主要来源,天然有机物包括腐殖质、灰黄酸、富里酸及藻类代谢物等,其潜在的威胁较人工合成的大,在水体中天然有机物含量一般为5-20mg/L。人工合成的有机污染物主要来源于工业"三废"、生活污水和汽车尾气的排放。
由于有机污染物可以乳化或溶解的形式存在于源水中,混凝沉淀不能将其全部去除,加上氯气消毒副产物的生成,所以城市管网中可能有有机污染物的存在,有机污染物一般都是"三致"(致癌、致畸、致突变)物质,对人类健康有较大威胁。
2.1 芳香烃类
芳烃是含有苯环的一类有机化合物及其衍生物,除苯及其同系物外其余芳烃皆为绸环或杂环化合物,这类化合物均被列入欧洲国家常规检验。
芳烃主要来源于炼焦、石油化工、塑料、合成纤维、农药、医药、印染、皮革和金属冶炼等工业企业的"三废",另外石油产品的不完全燃烧也会产生大量有机污染物。据报道①,二冲程单缸发动机的燃油尾气中有多达60-80种的脂肪烃和芳香烃,30种左右的多环芳烃及少量的卤代烃,这些尾气可通过雨水作用流入水源。
杂环和绸环的芳烃都是强致癌物质,特别是4-7环的芳烃更强。
2.2 卤代烃类物质
卤代烃是指烃类化合物中的氢原子或原子团被卤素取代后的产物,卤代烃都具有较好的挥发性,因而饮用水经煮沸后大部分卤代烃可被去除掉。
有机氯主要来源于塑料、有机材料、农药、医药、化学制剂厂、皮革、造纸等化工企业的"三废",生活污水中的洗涤剂也含有大量烃类物质,它们和水中的天然有机物(NOM)一样,在经过加氯消毒后产生一系列氯代烃。由于海水中富含溴,因此沿海水厂的溴代烃形成的机率将大大增加。
卤代烃对人体健康都具有较大危害,其中已被证实1,2-二氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、四氯乙烯、三氯乙烯、三溴甲烷、六氯苯为强致癌物,二氯甲烷为致突变物。
2.3 酚类物质
酚是苯的衍生物,苯环上氢原子被氯取代后形成氯酚。
在天然水中,一般检不出酚类化合物,如果受到石油化工、焦化、医药、农药、印染、有机材料、木材防腐、造纸等工业企业的"三废"污染,水源会含有该类物质。
酚类特别是氯酚类物质一般都有恶臭,影响感官。酚类化合物还能通过胃肠道进入人体,使细胞的蛋白质发生变性和沉淀,对呼吸中枢神经也有刺激作用,并能引起急性中毒、头晕和耳鸣等。
2.4农药类物质
除除草醚是2,4-二氯苯基对硝基醚外,其它五种都属于脂类的有机磷农药,有机磷农药一般易溶于水并易分解或水解,因而源水中难以检测出它们的单体。
有机磷主要来源于农药厂和为防止农作物病虫害而使用农药,由于在作物上的低残留,大部分通过雨水和地面径流流入水源,另外毒杀鱼类的毒饵也是有机磷农药。
有机磷除乐果外大多有恶臭,对人体有毒、有害,它能抑制生物体内胆碱脂酶的分泌,使动物体内的乙酰胆碱脂大量积蓄,从而引起头晕、呕吐、视觉模糊、血压下降及肌肉颤动等中毒症状。
2.5 其他有机物
总有机碳是指水中由可以和不可以被生物或化学方法方法进一步氧化的有机碳组成的,总有机碳比BOD和COD更能直接表示总有机碳含量。矿物油是由上千种物理、化学和毒性不同的、饱和C-C键形成的大分子碳氢化合物,以乳化或溶解的形式存在。
这两种有机污染物一般来源于含油废水的排放,油船船舱的清洗、海底采油及意外海事溢出。饮用水中的总有机碳含量偏高会增加卤代烃形成的机会。矿物油对水生生物具有急性或亚急性致毒性。
3 微生物学指标的检测
新增的微生物学项目为4项即粪性大肠菌、粪性链球菌、亚硫酸还原菌和Ames致突变试验。微生物学污染主要来源于生活、医院、生物制品、制革、屠宰、畜禽养殖业的"三废"排放。
粪性大肠菌、粪性链球菌体现了水体受人、畜粪便污染的情况。Ames致突变试验反应了饮用水的病毒安全性,从某种意义上说,细菌学的安全并不等于病毒的安全,据报道②,从人类粪便中发现了上百种肠道病毒,这些病毒能诱发人类的脑膜炎、肝炎、发热、腹泻等多种疾病,尽管采取化学絮凝可以使60-99%的病毒被去除或破坏,但仍有少量病毒会进入城市管网,如果加上游离余氯偏少,则这些附着在管壁上、处于休眠态的病毒很可能"死灰复燃",从而影响人类健康。亚硫酸还原菌可在管道中生长,腐蚀管道产生腐蚀瘤并形成锈水,影响感官和健康。
三、结束语
综上所述,新增的54个检测项目更进一步反应了饮用水的化学安全性和微生物安全性,但笔者认为提高和改善供水水质仅靠增加水质检测项目是不够的,还必须在水处理工艺方面挖潜,比如择点加氯和寻找长效、低毒消毒剂代替氯气消毒可以减少氯代烃的产生,但从根本上说,环境保护才是确保饮用水安全最为积极、有效办法。
参考文献
[1]汪光焘等,城市供水行业2000年技术进步发展规划,北京:中国建筑出版社,1993年
[2]张宏陶等,生活饮用水标准检验法方法注解,重庆:重庆大学出版社,1993.1
[3]张绍园等,饮用水消毒副产物控制技术研究现状与发展,水处理技术,1998(1)
[4]吴启州,饮用水中有机污染物的危害及对策,水处理技术,1997(4)
[5]宋仁元等,水和废水标准检验法(第15版),北京:中国建筑出版社,1985年
注:
①蔡智鸣等,燃油助动车尾气冷凝物有机污染物的测定,第四届HP质谱学术交流会论文集,2000年6月
②上海市自来水公司编,水化学水微生物学与水质处理,1995年11月 |