供水管网二次污染及防治
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第三章供水管网系统的二次污染状况
3.1发达国家二次污染概况 长期以来,美国、加拿大、日本、德国、法国、英国、澳大利亚等一些发达国家对于出厂水在管网系统中产生的水质变化给予了较大的关注,相对于发展中国家而言,他们在推进城市给水的深度处理、提高出厂水的安全性和稳定性以及新材料、新设备、新技术的普及应用和管网运行、水质监测、水质管理上有着较大的领先优势,基本上可以使到达管网末梢用户水龙头的水质符合该国的水质标准。 尽管如此,发达国家对于管网系统二次污染情况和用户饮用水质的调查和研究仍丝毫不敢懈怠。尤其是近几年来随着水质监测技术的发展和检测精度的提高,使得对细菌、有机物的测定、认识和规定上的重新定位以及一些城市水质事故的频繁发生,更引起了国外各相关方面的高度重视。3.1.1发达国家对供水水质的重视 20世纪70年代,美国及荷兰的研究人员发现,水加氯后引起一系列的副产物,于是国家有机物查勘测定机构(NORS)于1976~1977年调查了113个城市,结果显示THMs在饮用水中普遍存在,随后又发现了700多种有机化合物,其中21种具有致癌性,从而引起了对消毒剂和消毒副产物的重视。到80年代,已在水中发现2221种微量有机物,其中有的是致癌或可疑致癌物质。于是各国政府有关部门和有关供水的研究、生产单位,均致力于有机物特别是微量有机物的测定、形成机制、毒理探索以及处理对策和控制标准等一系列的研究工作,所以专家称20世纪80年代是有机物的年代。到了90年代,微生物又成为健康风险更大的危险因素。1991年1月,拉丁美洲霍乱大流行,从一个国家蔓延到全洲,130万人生病,1.2万人死亡,其中重要原因之一是氯的副产物不断形成导致消毒能力削弱甚至完全丧失,而使各种微生物在管网中滋生繁殖。另外,据美国水协会研究基金的专题报告,1991年流行病调查结果,在所有的年龄组,每人每年生肠道病0.66次,其中2~12岁为0,84次,而肠道病的35%是由于饮水引起的。1993年4月,美国密尔沃基市供水系统发生隐孢子虫事故,使该市超过150万居民感染,40.3万人生病,4400人住院,近百人死亡,其主要原因是管网水中浊度偏高。当时美国水质标准对隐孢子虫尚无规定。该事件引起很大震动。据近年来统计,美国发生隐孢子虫事故10次,英国21次,加拿大4次,日本1次。
在1976~1994年间美国发生的414次水质事故中,除少量原因不明外,84.1%的事故次数和99.2%的生病人数系微生物项目引起的。美国最近发生一系列水质疾病,很多是在经过完全处理(过滤和消毒),水质完全符合
现行水质标准的情况下发生的。美国疾病预防及控制中心(CDC)估计,美国饮用水引起微生物疾病而死亡的人数每年为900~1000人,而其中超过25%与水传播疾病和供水管网的水质恶化有关。可见无论哪一个发达国家,经水厂净化后的水在通过复杂庞大的管网系统输送到用户时,仍有一部分有机物和游离氯结合形成致癌前体物三卤甲烷,另一方面成为微生物再繁殖培养基,重新繁殖的微生物常年在输送管道中形成生物膜,膜的老化和脱落又引起用户水的臭和味、色度的增加,并且这些管网上的微生物渐渐对消毒剂产生了抵抗力,不易被杀灭,更增加了终端自来水微生物的数量,从而不可避免地受到二次污染。据一些资料报道,国外在自来水管网表面残留和冲洗下来的颗粒沉淀物上已检出细菌种属达21种。例如,Allem等人发现在美国各个水厂的管网垢中,都有大量的球菌、杆菌、双螺旋菌和藻类,具有铁细菌特点的螺旋茎的盖式铁柄杆菌属也大量出现在水样和管壁上;Ivagy和Olsson还发现管网的服务年限和细菌的密度之间有着某种关系。据估计,每增加10年服务期,管壁上异养菌的数量就增加一个倍数;另外,Bay在1993年还发现在美国塔科马市(Tacoma)的蓄水池中寄生于水中生物的红虫幼虫数量在1~6000条/每平方米之间,其中的虫卵和早龄期幼虫通过净水管网系统出现在管网末梢(用户水龙头),从而引起公众较大范围的投诉。
针对供水管网系统的二次污染问题,尤其是有机物、微生物形成的污染,发达国家从一开始就进行了水质标准的频繁修订和不断完善。例如,美国EPA每二、三年修改一次,现行标准提出首要控制污染物为119种,114种为有机物,并要求饮用水Ames试验为阴性。欧共体1995年对原饮用水指令80/778/EC进行了修正,新增了部分消毒副产物如三卤甲烷(THMs)、溴仿的指标值,同时提出应以用户水龙头处的水样满足水质标准为准。新标准于1998年12月25日实施,并要求欧共体成员国在2000年12月25日前将新指令纳入本国国家标准。日本新水质标准于2004年4月1日实施,水质标准项目由46项增加到50项,针对消毒副产物增设了氯乙酸类、溴酸和甲醛指标;针对原水中的蓝藻类异常繁殖,增设了土臭素和2-甲基异冰片指标。与其他国家或国际组织的水质标准相比,在检测手段和量化分析方面更为详细精确。
从供水管网的二次污染情况看,目前饮用水中主要风险还是微生物指标。近年来,美国等少数发达国家将隐孢子虫、贾第鞭毛虫,军团菌、病毒等指标列为重要控制项目,要求对隐孢子虫的去除率>Ig2,对贾第鞭毛虫的去除率>Ig3,对病毒去除率>I
g4,并将浊度也列入微生物学指标,对其数值的规定也从1979年0.5度到现在的0.3度。日本虽不提对隐孢子虫的去除率指标,但要求滤后水浊度<0.1NTU。另外,消毒剂与消毒副产物及一些有毒有害物质指标的制定也愈来愈引起重视。世界卫生组织针对可能使用的不同消毒剂列出了包括消毒剂与消毒副产物共30项指标。而美国早在20世纪70年代初,就率先开展了消毒副产物方面的研究,确认了加氯消毒产生有机卤代物的健康风险,并专门制订了“消毒和消毒副产物条列”。在2001年3月颁布水质标准中,要求自2002年1月起,饮用水中的总三卤甲烷浓度由0.1mg/L降为0.08mg/L,并增加了卤乙酸的浓度不超过0.06mg/L的规定。对有毒有害物质指标制定更为严格。如美国将砷的指标值由1975年制订的50ug/L降至10ug/L,并要求在15年内(即2013年12月前)更换含铅配水管。
综上所述,供水管网系统的二次污染问题是一个国际性的问题。随着水质检测技术的进一步发展,输配水管网中又将有新的微生物被检出,而发达国家的饮用水水质标准也将随着社会的发展以及一些新问题的出现不断地发展、改善和提高。目前,许多发达国家在其指标制订上更加注重健康风险分析和投资效益分析,而检测项目的选择上更加体现出“以人为本”的思想。
3.1.2 国外二次污染概况
对加拿大某市2001年第二季度饮用水水质报告系统(见表3-2)所公布的水质数据作分析,该水质数据基本上反映了近几年来西方发达国家在水质标准、水质二次污染、水质保证及管理方面的一些情况。 由表3-2可以清晰见到发达国家在出厂水和管网水水质监测有以下特点:
1.检测项目细,采样点多,化验频率高。这份水质报告涉及的水质监测项目高达355项,其中微生物指标4项,操作指标4项,常规化学和物理指标13项,无机物指标34项,有机物指标166项,消毒副产物22项,杀虫剂112项(表中未列出)。需要说明的是,在以上355项中,很多指标并不是该国饮用水水质标准规定和要求的,而是该市供水行业更为严格的要求……。
2.从检测指标具体值看,发达国家对浊度的控制比较严格。他们的观点是浊度不仅直接影响消毒效果,而且与隐孢子虫的去除率密切相关。由表中可见,该市各自来水厂平均浊度在0.08NTU以下,而其管网水的浊度一般可以达到0.5NTU以下……。
3.由表3-2还可以看出,该市对消毒副产物的控制极为严格。共列举了22项消毒副产物的指标,主要是三卤甲烷和卤乙酸。发达国家目前基本上都是以氯、氯胺或次氯酸钠作为主要消毒剂,据美国1998年统计,在所调查的水司中,有165个水司使用氯气(占83.8
%)或氯胺(占29.4%),有40个水司用次氯酸钠(占20.3%)消毒。由于氯消毒后产生的消毒副产物中包括一些三致物质,从早期的三卤甲烷到最近几年的卤乙酸,都严重影响人们的健康,成为国际给水界与微生物并驾齐驱的热点问题之一。表3-3描述了90年代美国犹他州35个水厂和加拿大某个水厂出厂水和管网水的消毒副产物分布情况。由表可见,发达国家出厂水的消毒副产物指标都符合该国水质标准的要求,且在管网中波动不大,具有较好的水质稳定性……。
3.1.3发达国家防治水质二次污染概况
1.实施水质报告制度,接受消费者监督
近几年,美国、澳大利亚、加拿大、奥地利等西方发达国家和地区纷纷颁布和实施了水质报告制度。在美国,水质报告又称消费者信心报告(简称CCR),其制定CCR法规所依据的基本理念是,所有消费者都有权知道饮用水中有什么及来在何处,即消费者的知情权。CCR作为美国的一项立法制度,在该国已得到普遍实施,共涉及55000个供水企业及2.48亿人口。
CCR主要包括了以下基本内容:(1)水源的类型及名称;(2)简单介绍水源潜在的污染情况及如何获得完整的水源评价资料;(3)饮用水中所有污染物的浓度(或浓度范围)及与之对比的EPA水质标准;(4)饮用水中的污染物的可能来源;(5)对水中超过EPA标准的所有污染物质,要明示其潜在的健康影响及水厂的相应对策;(6)水厂遵守其他饮用水法规的情况;(7)对于硝酸盐、砷和铅超过EPA标准50%以上的地区,报告中要有有关这类污染物的教育咨询。要有针对低免疫人群的有关隐孢子虫方面的科普信息;(8)水厂热线及EPA安全供水热线电话…… 。如2002年8月,收到电话2232次,Email282次,平均等候时间为16s,1min内回答的问题占总数的94%。另外遇到发生微生物有问题的水质,需立即通过各种渠道全面地通知用户喝开水或瓶装水……。
推进饮用水深度处理,提高出厂水水质
要保证供水水质的合格率,减少出厂水在管网中产生二次污染的几率,首先要做好出厂水质。在发达国家中,尽管原水水质较好,但其水处理工艺绝大多数仍采用较复杂的深处理工艺,以确保水厂出水水质达到可生饮的卫生程度。
从以上几个水厂的工艺流程可以看到,国外水厂臭氧——活性炭工艺使用非常普遍,CLO2、H2O2的使用也比较多。在常规处理工艺上,国外又非常注重处理构筑物间的合理组合,充分发挥其效能,使之达到最优。通过深度处理,国外水厂出水浊度、余氯、PH、细菌这四大指标的大致范围分别为:浊度0.03~0.06NTU、PH7.5~8.5、余氯0.5mg/L左右、细菌无检出。由于美国
绝大多数水厂都陆续采用了深度处理工艺,故其出厂水水质指标基本上达到了EPA标准要求。优质的出厂水同时也减少了用户水受到二次污染的几率,保证了用户的饮水健康要求。
3.不设屋顶水箱和供水管网的有效管理
从加拿大和德国某城市水质分析材料不难看出,在自来水出厂到用户龙头的过程中,并没有经过水箱这道二次供水程序,而二次污染的主要地点恰恰又在水箱、水池等二次供水设施上这在接下去的有关章节将作具体介绍,这里不作详细说明。据有关资料报道,像水池、水箱这种落后的二次供水设施,在发达国家早已淘汰。例如日本1992年的准则就规定自来水公司改建供水系统,取消水箱,采用变频增压泵直接供水到3~5层楼面。北美、欧洲等一些发达国家均在20世纪末完成了屋顶水箱的去除和配水管网的重新布置和改建。水箱和水池等二次加压设施的取消为城市自来水防治二次污染去除了一个最大的障碍物,是发达国家二次污染状况之所以如此轻的主要原因。……
3.2国内管网系统二次污染状况
与发达国家相比,我国供水管网系统的二次污染现状不容乐观,主要体现在以下三个方面。
我国地域广阔,人口众多,经济底子薄,发展起点低。这种国情从很大程度上决定了我国大部分城市供水管网覆盖面积大,水的停留时间长,且很多城市不得不采用二次加压方式供水,增加了二次污染发生的几率,致使二次污染面广污染程度严重。
据20世纪90年代不完全统计,我国有将近79%的人正在饮用二次污染水,其中7亿人饮用大肠杆菌污染水,1.7亿人饮用高氟水,8000万人饮用有机物相当高的水。由此可见,自来水二次污染面是非常广的。近年来,由于其造成的传染性疾病,如:介水传染病、水型地方病、化学中毒等也不断发生,严重地危害着人们的健康和安全。另外,根据1995年到1999年对我国大中小具有代表性城镇的饮用水水质调查结果表明,在管网末梢和经蓄水池(水箱)后的用水处,水质总体上比出厂水水质下降35~200%,水质平均总下降率86%,合格率下降10~60%。卫生学指标合格率45~80%;感官指标合格率仅为50~60%;余氯量过大而导致臭和味不合格率为15~26%。可见其二次污染程度是相当严重的。(待续) 表3-6描述了部分重点城市14项指标的实测平均值
1.按当时的GB5749—85评价,色度、浊度、余氯、细菌总数4项重点指标全年综合合格率为80.18%,较出厂水下降了18.74%;余氯合格率仅为49.73%高锰酸钾指数按5mg/L作为标准值计,其总平均值超标,较出厂水增加了87.5%,合格率仅为19.28%;氯仿、四氯化碳比出厂水显著提高,分别增加了
96.2%和88.67%,说明出厂水仍含有较多的有机物。
2.按国家建设部2005年6月1日开始实施的《城市供水水质标准》(CJ/T206_2005)进行评价,色度不变,浊度要求为≤1NTU,出厂水合格率仅为54.7%,用户末梢水基本不达标;高锰酸钾指数按3mg/L作为标准值计,则管网水、水池(箱)、水龙头水均不合格;细菌总数按≤80CFU/mL计,则用户水龙头合格率不超过50%,可见我国城市自来水二次污染的严重性。
3.由出厂水、管网水、水池(箱)水、用户水龙头的各水质指标对比变化率来看,从出厂水到管网水时,浊度、铁、氯仿、细菌总数、总大肠杆菌、余氯对比变化率分别为49.43%、94.56%、91.66%、499.4%、10.47%、-63.11%,但是从管网水到用户龙头水时,上述指标的对比变化率分别为127.69%、180%、159.78%、1493.4%、54.85%、-98.53%,污染程度大大增加,说明我国城市供水管网系统二次污染的主要地点在居住小区,而造成这种状况的主要原因是我国大多数居住小区的给水系统都设有蓄水池或屋顶水箱等二次供水设施。……
3.2.2各城市管网系统二次污染的不规律性和差异性
……
3.2.3管网二次污染的多样性以及防治研究的落后性
……长期以来,受经济条件、检测手段的制约,许多城市把工作重点都集中在浊度、余氯、细菌、大肠杆菌4项基本指标的达标上,而对当今国际上一些新的饮用水深层次问题如有机物污染物质、有害消毒副产物、病原微生物等的研究不多,尤其应用性研究少之又少。事实上在我国许多城市的饮用水中都发现了致突变的阳性结果,而且由于我国大多数供水企业采用传统的氯化消毒方法,再加上城市供水管网系统较大,水在管网中的停留时间较长,为了保证在管网末梢的余氯量要求,加氯量较大,并且水中的有机物即前驱物浓度高,氯化消毒副产物的危害问题应该说是十分严重的。至于病原微生物,近年来由饮用水中的寄生原虫引起的传染性疾病如贾第鞭毛虫病和隐孢子虫病在我国南京、福建、安徽、湖南均有发生,但有关这种介水疾病及防治方面的报道和研究很少,对其认识还很不清楚,未能引起足够的重视。而事实上,据卫生部门调查,我国隐孢子虫疾病的感染率为1.4~13.3%,而且根据我国目前的饮用水处理工艺水平及水源水质和供水管网现状,存在介水隐孢子虫病大范围暴发流行的极大隐患。……
第二章 我国饮用水安全现状
第一节 饮用水与疾病
水是维持生命和新陈代谢必不可少的物质。正常情况下,一个成年人每天饮水2500ml左右。饮用水水质的优劣直接关系到人体的健康程度及寿命的长短。据世界卫生组织的调
查,人类疾病80%与水有关,水质不良可引起多种疾病。
一、介水传染病
介水传染病是通过饮用或接触受病原体污染的水传播的疾病,又称水性传染病。其主要原因是水源受病原体污染后,未经妥善处理和消毒即供居民饮用,或处理后的饮用水在输配水和储水过程中重新被病原体污染。地面水和浅井水都极易受病原体污染而导致介水传染病的发生。
介水传染病一旦发生,危害较大。因为饮用同一水源的人较多,短期内出现大量病人,多数患者发病日期集中在同一潜伏期内,严重者可呈暴发流行。
在我国的37种法定传染病中,介水传染病有8种:霍乱、病毒性肝炎、脊髓灰质炎、阿米巴痢疾、伤寒和副伤寒、钩端螺旋体病、血吸虫病、感染性腹泻病。2006年,上报法定传染病发病人数460 8910,其中介水传播疾病发病人数127 7980,占27.7%。介水传播疾病中又以其他感染性腹泻和细菌性及阿米巴性痢疾的发病人数最多。
二、生物地球化学性疾病
1.饮水型氟中毒
……
2.引水型砷中毒
……
三、化学性污染引起的急慢性中毒
随着全球经济的飞速发展,水中化学污染日益突出。据WHO报道,现查明全世界水体中可检查出2221中化学物质,其中饮用水中有害的有机污染物765种,经鉴定确认其中致癌物20种、可以致癌物23种、致突变物56种、促癌剂18种。
我国主要饮用水源黄浦江江水中曾检出有机物700多种,松花江吉林段测出有机物317种,福建闽江检出有机物100多种,武汉东湖水查出有机物102种。重庆水源中检出101种有机污染物,主要为具有生殖毒性的内分泌干扰物。重庆长江水中壬基酚0.05ug/L~7.5ug/L,自来水中0.1ug/L~2.73ug/L。天津引黄水和郑州黄河水源水中有抗生素检出。
这些化学物质在水中残留时间长,多数不易被降解,可直接对人体产生毒害作用;高浓度短时间作用于人体可产生急性毒性作用;低浓度长时间作用与人体可产生慢性毒性作用;水中“三致”毒物的长期存在将对人体产生远期致癌、致畸、致突变作用,危害更大。其中世界历史上由水受工业有毒有害化学物质污染引起的公害病,如甲基汞引起的水俣(yu)病和由镉引起的痛痛病等,更是教训深刻。
第二节 水环境污染形势严峻
我国属于缺水国家,人均水资源占有量只有2400m3,只相当于世界人均占有量的1/4。我国水资源分布很不均匀,由于时间、空间分布不均,使水资源短缺问题愈加突出。
近30年我国的经济飞速发展,但是以牺牲有限的资源和环境为代价的,加之人口增加,大量污染物被排放到环境中,天然水体受到不同了不同程度的污染
。水环境中的污染物质日益增多,污染物成分也越来越复杂,水环境的不断恶化使原本就匮乏的水资源更加紧张,造成了严重的水质性缺水。
20世纪70年代,我国日排污量3000万吨~4000万吨,20世纪80年代达到7500万吨。据2004年中国环境状况公报的数据,我国年废水排放量最高达482.4亿吨,其中工业废水排放量为221.1亿吨,生活污水排放量为261.3亿吨。这些废污水中80%以上未经处理直接排入江河湖库。我国城镇供水环境污染日益严重,城市水域受污染率高达90%以上,许多城市供水水源受到威胁。
根据环境公报,2004年七大水系中,一半以上河段受到不同程度的污染,达不到饮用水源的标准;36.6%的河段水质属于Ⅴ类、劣Ⅴ类,其中劣Ⅴ类达到27.9%,已经丧失了直接使用功能。2005年我国地表水水质与历年比较无明显变化,珠江、长江水质较好,辽河、淮河、黄河、松花江水质较差。国家环境监测网七大水系的411个地表水监测断面中,Ⅰ类~Ⅲ类、Ⅳ类~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比较分别为41%、32%和27%。主要污染指标为氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数和石油类。七大水系的100个国控省界断面中,Ⅰ类~Ⅲ类、Ⅳ类~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为36%、40%和24%。海河和淮河水系的省界断面污染较重。符合集中式生活饮用水水源要求的Ⅰ类~Ⅱ类只有23%。
根据2005年环境公报,28个国控重点湖(库)中,满足Ⅱ类水质的湖(库)2个,即符合集中式生活饮用水水源要求的Ⅰ类~Ⅱ类只占7%;Ⅲ类水质的湖(库)6个,只占21%;Ⅳ类水质的湖(库)3个,占11%;Ⅴ类水质的湖(库)5个,占18%;劣Ⅴ类的湖(库)12个,占43%,比上年增加了6个百分点。其中,太湖、滇池和巢湖水质均为劣Ⅴ类。
根据2005年全国人大常委会污染防治法执法检查组检查结果表明,我国湖泊中约有75%的水域受到污染。大多数湖泊出现富营养化,蓝藻泛滥,湖水出现绿粥状污染物,气味难闻,严重影响湖区居民生活,被称作“生态癌”。
调查结果表明(全国城市饮用水安全保障规划资料),按照水功能区划的标准,目前饮用水源地水功能不达标率达35.6%,其中河道不达标率44%,湖泊不达标率77%,水库不达标率23%;全国1073个重点城市地表水饮用水水源地有25%的水质不达标;地下水水源地水质问题更为严重,115个地下水水源地中,35%的不合格。
第三节 水环境污染类型
一、物理性污染
物理性污染是指水中含有的非溶解性的固体悬浮物,如黏土、泥沙之类,例如黄河水就是因黄土被冲入水中而造成的物理污染。
二、生物性污染
生物污染是指水体受细菌、
藻类、霉菌、酵毒菌等微生物、病毒、热源、各种浮游生物、寄生虫及虫卵的污染。
19世纪以前水污染中最可怕的是生物污染,它发生最早,延续时间最长,对人类的危害最烈,主要指病原性微生物污染而引起的霍乱、伤寒、脊髓灰质炎、甲型病毒性肝炎等,通过水传播而发生的传染病暴发,瘟疫流行曾夺走了千万人的生命,现今世界上某些落后的地区及农村地区仍然常有这类水中生物污染导致的流行病暴发。此外,由于吃了受到污染的水或食物而致使人体内寄生虫之病患也十分常见。我国未经消毒的饮用水中,常见细菌学指标超标,还时有肠道病原体检出。……
三、化学性污染
化学性污染是指由化学物质导致的水质污染,它又可分为无机污染、有机污染和复合污染。无机污染如水中含有的汞、铬、铅等重金属和砷化物、氰化物、亚硝酸盐等无机物。有机污染如水中含有的农药、除草剂、合成洗涤剂、有机溶剂以及各种各样的有机物。
1.无机污染
20世纪中叶,水体受到工业废水、废气、废渣等的化学污染。该时期的化学污染主要是无机污染,如重金属铅、汞、铬、镉及氰化物、砷化物、亚硝酸盐等无机物,它们能使人中毒、患病,如水俣病、痛痛病等。这时期也存在有机污染,主要是焦化工业带来的苯、酚类,农田中施用的农药、家中使用的杀虫剂(DDT、六六六等)。这些有机物性质稳定,不易被降解,还能蓄积在人体和动物的内脏,不过总的来说,在近几十年里,无机污染是主要的危害。
2.有机污染
20世纪70年代以来,人类在应对生物污染和无机化学污染方面已经积累了丰富的经验,并有了较为有效的对策。使这两类污染逐渐得到控制,危害逐渐趋缓和。但此时癌症的发病率却越来越高,并成为人类最可怕的敌人,饮水与肿瘤病之间的关系引起了人们的注意。科学家发现在这一时期有机化工、石油化工、日用化工、医药、农药等工业蓬勃发展,水的污染主要是由于这些新兴工业排放的大量有机物所造成的。目前已知的有机化合物约700万种,常见的5万种化学品中95%以上是有机物,而且每年都有成千上万种新的有机化合物被人工合成制取,这些有机物在研制、生产和使用中都可能进入人体全世界在水中已检出2221种有机物。上海市“饮水与健康”协作组调查发现黄浦江水中含有约700种;据吉林省“松花江未知有机污染物探查”协作组报道,他们从松花江林江段水中测得有机物317种,而且这些有机物中大多数与人的肿瘤有关,严重威胁着人们的健康。
我国湖泊环境研究首席科学家刘鸿亮院士说,国内外由水
中检出的有机污染物已有2000余种,其中114种是具有或被疑有致癌、致畸、致突变的“三致物质”。
3.复合污染
1996年,《科学》上发表的论文指出,一些原本对受体雌激素效应微弱的狄氏剂、硫丹、毒杀芬等同时出现的复合效应,使其毒性效应提高1000倍。说明复合污染使低剂量有毒有害污染物对水质安全与人体健康的潜在风险不容忽视。
目前,在几种污染中,物理污染与生物污染在饮用水中已基本能得到控制,化学污染上升为主要矛盾;而在化学污染中,无机污染基本得到控制,有机污染上升为主要矛盾,成为危及人类健康及安全的主要因素。
第四节 我国饮用水水质状况
……
据调查,我国城市约1亿人口饮用水不能完全符合生活饮用水卫生标准,农村有3.6亿人饮水不安全,农村约有1.9亿人饮用水有害物质含量超标,易导致疾病流行,有的地方还因此爆发伤寒、副伤寒以及霍乱等重大传染病,个别地区癌症发病率居高不下。
第五节 饮用水安全存在的主要问题
一、微生物污染
由于大量生产和生活废弃物未经处理排入各种水体,加之公共卫生设施跟不上发展的需要,农村大量人口饮用不安全卫生的水。
农村饮用水源大多受到污染,1983~1985年调查表明大肠菌群超标率达86%,全国约有7亿人饮用这种超标水;1993年在全国26个省的180个县全面展开的饮用水卫生监测网的检测结果可在一定程度上反映出我国农村饮用水现状:微生物指标超标严重。饮用总大肠菌群超过3个/L水的人口数占总调查人数的51.8%,部分省如贵州、海南、安徽、广西、湖北等省的超标率(指超过Ⅰ级水标准)均已超过60%。饮用水细菌总数超过100000个/L(100个/mL)的人口数占总调查人数的39.1%;部分省,如甘肃、广西、湖北、海南、浙江等省的超标率也已超过60%。分散式供水的超标情况更为严重,总大肠菌群和细菌总数的超标率分别达到69.2%和54.9%。此次调查结果显示,我国仍有53%的人口使用分散式供水,集中式供水中未经过任何处理的自来水也占到一半以上,由此造成了农村饮用水微生物指标的严重超标,也就不可避免地造成了肠道传染病的流行。我国几次大的水致传染病的爆发也充分反映出该问题的严重性。
当前,微生物污染仍为农村饮用水污染的主要类型,加强饮用水消毒工作是改善农村饮用水卫生状况的有效措施。
二、自来水厂常规水处理工艺受到挑战
长期以来,人们一直认为自来水是安全卫生的。但是,因为水污染,自来水屡屡受到影响,使人们对自来水的安全性提出质疑。近年来许多地区自来水存在异味等问题,给居
民的日常生活造成了不便和恐慌。2004年11月,南京市民反映家中自来水有异味,导致居民都不敢使用自来水管流出的水,经调查证实水中刺鼻气味为余氯气味。2006年7月北京某小区居民中厨房或卫生间的自来水有浓烈的刺鼻气味,经调查发现造成自来水出现异味的原因是苯和苯乙烯严重超标。
目前自来水的处理技术依然沿用一百年前的传统工艺即“混凝沉淀——过滤——消毒——净化”,将江河水或地下水简单加工成可饮用水。经过一百年的世纪洗礼,当代的水质现状与一百年前的水已经截然不同,传统的水处理工艺对降低浑浊度,去除水中悬浮物有较好的净化消毒作用,但对目前以有机污染为主的微污染,则不能彻底去除有机污染物、农药、环境内分泌干扰物和藻毒素,致使出厂水时有检出,甚至超标。
三、消毒副产物带来新的污染
氯化消毒是我国沿用多年且仍普遍采用的自来水消毒技术。近二十年来,人们逐渐发现在氯化消毒的同时,会产生一系列消毒副产物,其中大部分对人体健康构成潜在的威胁。
现已发现氯化消毒副产物300多种,其中许多氯化消毒副产物在动物实验中证明具有致突变性和(或)致癌性,有的还有致畸形和(或)神经毒性作用。臂如三氯甲烷、一溴二氯甲烷和三溴甲烷均对实验动物有致癌性,可引起肝、肾和肠道肿瘤。卤代乙酸类中的二氯乙酸、三氯乙酸、二溴乙酸等也能诱发小鼠肝肿瘤。三氯甲烷和二氯一溴甲烷已被世界卫生组织列在其《饮用水水质准则》中,作为有致癌性的物质而确定了致癌危险性水平的限值。我国许多研究证明,氯化饮用水的有机提取物,在Ames试验、小鼠骨髓微核试验中均具有致突变性;有的还证实具有潜在致癌性。
由于氯消毒会产生大量副产物,许多消毒产品已用于饮用水消毒。如二氧化氯、臭氧、紫外线等。但同样也会出现不同类型的消毒副产物。如二氧化氯消毒,会产生亚氯酸盐、氯酸盐等副产物。臭氧消毒可能会产生溴酸盐、甲醛等副产物。这些副产物对健康也会产生危害。
从保护人群健康出发,在进行饮用水消毒时应尽量降低副产物的生成。其中最为重要的问题之一是水源水中是否含有与消毒剂生成消毒副产物的前体物质。如氯消毒时原水中腐殖质等大分子团有机物含量,二氧化氯消毒时有机物含量,臭氧消毒时溴化物含量等。因此对减低消毒副产物的前体物质,选择消毒剂最佳投加量等问题引起众多科学工作者的关注与研究。
四、自来水管网污染
但我国大城市的输配水主管道许多是20世纪五六十年代安装配备的,经过半个世纪的氧化和腐
蚀,由于物理、化学、电化学、微生物等的作用,在给水管道的内壁会逐渐形成不规则的“生长环”,且随着管龄的增长而不断增厚,使得过水断面面积减小、输水能力降低并严重污染水质,加之城市自来水管网年久失修,维护管理不力,管网渗漏高达20%以上,甚至40%,造成二次污染,安全堪忧。
由于管网陈旧、污染等问题,事件频发,在一定程度上抹杀了自来水部门为水质所做的一切努力。中国疾病控制中心对全国35个城市调查表明,出厂水经管网输送到用户自来水龙头,自来水水质合格率下降20%左右。根据某水务公司2000年1月至2000年9月210起用户水质投诉报告的调查表明,由于自来水管网引发的问题近50%,约25%由于管网流向的变化引起的管网水浊度升高,约16%的问题因为内管质量低劣影响水质引起的红水、黑水、白浊水等,约5%的问题是生物污染造成的,用户在水中发现红虫、蚂蝗、心里感觉非常不好,约2%的问题是由于施工造成污水进入管网对水质造成严重影响,如某建筑公司把施工用水(抽地下室臭水)与用户管网混在一起,送到某公寓后,全部住户用水发臭;某地由于施工时污水进入给水管道,造成大片污染,一老年福利院水库蓄满污水,情况极其危险等。
五、二次供水污染
随着城市化的发展,高层建筑迅速增加。高层建筑的供水设施与低层建筑不同,低层建筑是由自来水厂通过管道直接供水,而高层建筑供水设施则需通过二次供水设施才能获得。通常,二次供水设施包括高、低位水箱、水泵、输水管道等设施。自来水首先进入低位水箱,然后通过水泵输送到高位水箱,再通过重力作用供给高层的各用户。由于管理不善,存放水时间过长等,造成饮用水二次污染的情况普遍存在。二次供水水质污染的直接结果是影响用户感官,使饮用者感到恶心、呕吐、腹胀、腹泻,严重的甚至发病,危害人体健康。
全国由二次供水蓄水池污染引起的饮水污染危害健康事故屡有发生。据报道,北方某大城市在1990~1998年所发生了29起二次供水污染事件,二次供水污染集中发生在7月、8月、9月,占总二次污染事故的1/2。2001年对南方某城市500个水箱的抽查结果表明,水箱饮用水总合格率在90%以上;但居民自己送检的水样,合格率仅为75%;居民前来投诉的水样,100%水检不合格。
二次供水污染的原因是多方面的,既与税制本身的性质有关,又与同水接触的截面性质有关,也与外界许多条件相联系。水二次污染的实质是污染物在水中的迁移转化,这样迁移转化是一种物理、化学和生物学的综合作用过程。从目前调查的情况来看,造
成二次供水污染的原因主要有:水设备内表面涂层渗出有害物质;储水设备的设计大小不合理,使之水在设备中的停留时间过长,影响饮用水的水质;蓄水设备的结构不合理,泄水管与下水管连接不合理,溢、泄水管与下水或雨水管线直接联通;水设备的位置选择不合适,周围环境脏乱差;蓄水设备的配套不完善,如通气孔无防污染措施、人孔盖板密封不严、埋地部分无防渗漏措施,溢泄水管出口无网罩等;二次供水系统管理不善,未定期进行水质监测,按规范进行清洗、消毒,有的水池水面上还漂浮着杂质,有的水池内壁长满青塔,池底积满厚厚的淤泥,致使水质恶化。
六、突发饮用水事件
饮用水不同于食品,某种食物出现问题时,可以选择其它食物来食用,而水则是无法选择和替代的。社会的发展,城市化进程的加快,城市系统越来越发达,人们对城市系统的依赖程度也越来越高。城市供水是城市体系的重要组成部分,一旦遇到突发事件,就不得不进行大规模的清理行动并切断数百万市民饮用水的供应。
据解放日报2005年6月30日报道,从2001年道2004年,全国共发生水污染事故3988起,平均每年近1000起,每天2~3起。据人民网环保频道报道,自2005年11月13日松花江水质事件以来,至2006年9月,我国共发生130多起与水有关的污染事故,平均每两至三天一起。
特别是近年,大范围的水污染事件不断在媒体上曝光,可以说件件惊心动魄。2005年11月13日由于吉林市中石油吉化公司爆炸而造成松花江硝基苯污染,导致哈尔滨市停水4天,而且还影响邻国的个别城市。松花江水污染事件尚未平息,广东北江流域又发生一起因企业违法超标排放金属镉导致的严重环境污染事故,导致北江下游韶关、清远、英德三个城市的饮用水受到威胁,部分城市自来水供应停止,广州、佛山也启动了饮用水紧急预案。2005年11月24日湖南冷水江市金信化工有限责任公司尿素厂造粒塔底用于尿素清洗水的集水池发生墙体意外倒塌,含氮废水流入资江,导致冷水江市停水。2006年1月5日河南巩义市发生柴油泄漏事故,6t泄露柴油经黄河支流伊洛河进入黄河,形成60km污染带。对此,山东省政府决定从7日起在污染水体进入山东之前全部关闭了沿黄河63个取水口。2006年1月6日湖南省株洲市霞湾港因清淤治理工程施工不当且未采取适当防范措施,造成湘江株洲霞湾港至长沙江段发生严重水污染事故,导致湘潭、长沙两市水厂取水水源的水质受到不同程度污染。2006年1月6日上午,古兰镇重庆华强化肥有限公司大量硫酸废水泄漏,直排江河,初步估算,约600t紫红色硫酸废水
排入江河,在河面形成一条长达300m的污染带。导致沿岸3万居民停水2天。