國(guó)內(nèi)對(duì)儲(chǔ)水的研究現(xiàn)狀和問(wèn)題
李永青 方振東(后勤工程學(xué)院)
摘 要:概括了我國(guó)在儲(chǔ)水方面的研究現(xiàn)狀。結(jié)合生活中的實(shí)際情況,報(bào)出了在儲(chǔ)水研究方面的空白和進(jìn)一步加以研究的必要性。
關(guān)鍵詞:儲(chǔ)水 水質(zhì) 污染
國(guó)內(nèi)對(duì)儲(chǔ)水的研究主要集中在五個(gè)方面:城市供水系統(tǒng)中水箱(池)的儲(chǔ)水,軍事坑道儲(chǔ)水,雨水集蓄,瓶裝(罐裝)水,腐裝水。下面分別加以闡述:
1 城市供水系統(tǒng)中水箱(池)二次加壓系統(tǒng)的研究
這方面的研究主要側(cè)重于水質(zhì)狀況、污染及防治對(duì)策。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)668座城市中,約97%以上采用水池(水箱)二次加壓供水方式、供水系統(tǒng)二次污染造成的水質(zhì)質(zhì)量下降中,水箱(池)二次加壓系統(tǒng)約占4D%。污染的主要原因是供水系統(tǒng)內(nèi)部的化學(xué)及生物化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物及外部滲漏。主要污染物是腐蝕污物、微生物、材質(zhì)滲物和消毒副產(chǎn)物。防治對(duì)策大致可從內(nèi)部和外部?jī)煞矫婵紤]。從內(nèi)部考慮:(1)水箱構(gòu)造及設(shè)置。水力停留時(shí)間和溫度是影響蓄水水質(zhì)的重要因素。因此應(yīng)考慮設(shè)計(jì)合理的水箱模式,研究利于水箱儲(chǔ)水更新的方式,從而使水力停留時(shí)間和水箱容積合理化。靜止水的活性較低,容易受微生物污染,流水不腐,因而使水保持流動(dòng)是水處于新鮮狀態(tài)的動(dòng)力學(xué)條件。為了防止在蓄水裝置中形成死水區(qū),有人研制開(kāi)發(fā)了一種旋流流動(dòng)蓄水裝置。[1](2)水箱消毒劑水平。維持水箱中分氯達(dá)到一定水平是保證水質(zhì)在細(xì)菌學(xué)方面安全條件之一。但余氯同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生副作用,使消毒副產(chǎn)物增加。雖然可選用其它的消毒劑,但由于成本高、后續(xù)消毒能力差等原因,目前普遍采用氯及其化合物作為消毒劑。(3)水箱材質(zhì)。我國(guó)目前大部分蓄水裝置采用混凝土和鋼板紅丹防銹材料建造,只有少數(shù)采用不銹鋼和玻璃鋼材料。這是造成生活飲用水在蓄貯過(guò)程中二次污染的根本原因之一。水箱材料要嚴(yán)格采用防污染衛(wèi)生材質(zhì)。這些材料包括食品級(jí)不銹鋼、玻璃鋼,不增塑硬質(zhì)聚氯乙稀,衛(wèi)生級(jí)環(huán)氧樹(shù)脂防腐處理鋼板等。紅丹防銹漆是一種有毒物質(zhì),應(yīng)嚴(yán)禁使用。地下蓄水池宜采用水泥材料。但需內(nèi)襯處理,防止水泥中有害成分溶出。
從外部考慮:做好衛(wèi)生管理,池口加蓋密封,通風(fēng)口加防護(hù)紗網(wǎng),避免地水長(zhǎng)期暴露在空氣中。
2 雨水集蓄的研究
對(duì)于某些深居內(nèi)陸,多年平均降水量少的干旱半干旱地區(qū),由于受特定自然地理?xiàng)l件的制約和影響,修建水窯集蓄雨水無(wú)疑是解決人畜飲水問(wèn)題的一種措施。但是在雨水收集過(guò)程中難免受到有害物質(zhì)的污染,特別是對(duì)人體十分有害的一些元素,如氟化物、汞及其化合物、鉻元素、鎘元素、砷化物、氰化物、揮發(fā)性酚類(lèi)等。這些污染物一方面來(lái)自空氣,在雨水降落過(guò)程中隨雨水進(jìn)入水窯,另一方面來(lái)自土壤,在雨水徑流過(guò)程中被雨水沖刷入水窯或直接滲入水窖;其次也可來(lái)自農(nóng)藥,通過(guò)雨水流而帶入水災(zāi),董迎新曾對(duì)甘肅省飲用窖水較普遍的地區(qū)如渝中、通渭等縣進(jìn)行了以上有害物質(zhì)的監(jiān)測(cè),結(jié)果發(fā)現(xiàn)氟化物的超標(biāo)率最大,為21%,這主要是因?yàn)楫?dāng)?shù)赝寥乐泻枯^大。但通過(guò)一二年使用后,原水窖四周土壤中的含氟量降低,窖水中的氟離子也減小了。其它指標(biāo)完全滿足國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。這說(shuō)明少數(shù)樣品指標(biāo)超標(biāo)只是個(gè)別現(xiàn)象,雨水集蓄可以滿足人畜飲用對(duì)水質(zhì)的要求。[4]只是這種儲(chǔ)水手段要受
降雨量變化的影響,有一定的季節(jié)性。
3 瓶裝(罐裝)水的研究
瓶裝(罐裝)水包括礦泉水、純凈水、人工礦化水等,瓶裝(罐裝)水作為一種新型的產(chǎn)品,由于其攜帶方便而日益受到人們的青睞。同時(shí)瓶裝(罐裝)水的水質(zhì)引起了普遍的關(guān)注。對(duì)瓶裝(罐裝)水研究的報(bào)道也較多,均屬于監(jiān)測(cè)、調(diào)查性質(zhì),主要集中在瓶裝礦泉水保存期間某些成分的變化方面。有人曾采用同一品牌、同一批號(hào)的北京、青島、河南、河北等地七個(gè)廠家的市售瓶裝礦泉水產(chǎn)品進(jìn)行了為期一年的觀察,檢測(cè)項(xiàng)目包括:細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群、鍶、硅膠、亞硝酸、亞硝酸鹽、重碳酸鹽、PH、總硬度、鋅、化學(xué)耗氧量等指標(biāo)。結(jié)果表明,就上述11項(xiàng)指標(biāo)而言,飲用天然礦泉水在一年內(nèi)用是安全的。[5]但是,近年來(lái)礦泉水出現(xiàn)沉淀的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。礦泉水出現(xiàn)的沉淀主要分為生物性和非生物性兩大類(lèi)。生物性沉淀由微生物引起,也有因淡水藻類(lèi)污染引起的情況。這種情況有兩種可能性,一是水源受到藻類(lèi)的污染,二是成品水罐受到污染。成品水罐中藻類(lèi)的大量繁殖可導(dǎo)致致霉菌的生長(zhǎng),這樣在瓶裝礦泉水中就會(huì)出現(xiàn)由藻類(lèi)及混合生長(zhǎng)的霉菌形成的綠色沉淀。預(yù)防的措施是生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)長(zhǎng)期堅(jiān)持對(duì)成品罐消毒清洗,改善生產(chǎn)環(huán)境,加強(qiáng)從業(yè)人員素質(zhì)培訓(xùn),嚴(yán)格生產(chǎn)車(chē)間及工藝設(shè)備的消毒防護(hù)。同時(shí)可以利用硫酸銅的殺菌作用,有文獻(xiàn)認(rèn)為硫酸銅對(duì)藻類(lèi)及霉菌均能起到完全的殺滅作用;非生物性沉淀主要是由于礦泉水中礦物質(zhì)和金屬鹽類(lèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或溶解度降低而致。這可從加強(qiáng)礦泉水生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)控制。下表列出了硫酸銅和氯殺死藻類(lèi)及其它微生物的殺死劑量,可供選擇。
殺死藻類(lèi)及其它微生物的硫酸銅和氯的劑量
微生物 硫酸銅(mg/L) 氯(mg/L) 微生物 硫酸銅(mg/L) 氯(mg/L) 硅藻星桿藻
菱形藻
針桿藻
0.12-0.20
0.5
0.36-0.50
0.5-1.0
1.0 金藻
魚(yú)鱗藻
黃群藻
黃團(tuán)藻
0.5
0.12-0.25
0.05-0.20
0.3-1.0
0.3-1.0 綠藻
新月藻
微胞藻
絲藻
0.17
0.4
0.20
-
- 細(xì)菌
鐵細(xì)菌
絲硫細(xì)菌
浮游球衣
細(xì)菌
0.33-0.5
-
0.4
0.5
0.5-1.0
- 藍(lán)藻
項(xiàng)圈藻
顫藻
0.12-0.48
0.20-0.50
0.5-1.0
1.1 真菌
綿霉
帶水霉
水霉
-
0.4
0.18
0.6
-
-
4 桶裝水的研究
我國(guó)桶裝水是在飲用水源受到污染,自來(lái)水廠傳統(tǒng)水處理工藝不能去除新污染物,局部供水管網(wǎng)和二次供水可能受到再污染,居民對(duì)飲水水質(zhì)要求提高的背景下出現(xiàn)的供水。與自來(lái)水相比,水質(zhì)感官指標(biāo)、重金屬和有機(jī)污染指標(biāo)均有明顯好轉(zhuǎn),但細(xì)菌總數(shù)和大腸菌群超標(biāo)率較高,且純水和凈水較低,而天然礦泉水和人工礦化水較高。污染原因——是水生產(chǎn)過(guò)程中消毒不嚴(yán);二是水桶清洗消毒不徹底;三是灌裝過(guò)程玷污;四是居民家庭使用桶裝水由于每日用量少,當(dāng)一桶水使用3-5天時(shí),每次放出多少水就有等體積的空氣進(jìn)入桶內(nèi),空氣中存在的微生物也隨空氣而進(jìn)入桶內(nèi)并可能在桶內(nèi)增殖。此外,與自來(lái)水相比,純水的微量元素含量太低;桶裝大然礦泉水在日照條件下長(zhǎng)期貯存可能出現(xiàn)藻類(lèi)和綠色沉淀。
為了提高桶裝水的水質(zhì),可采用各種深度處理工藝生產(chǎn)桶裝水。另外,用戶應(yīng)首先選擇有進(jìn)氣過(guò)濾裝置或出水消毒裝置的引水機(jī);并且要對(duì)引水機(jī)的出水系統(tǒng)進(jìn)行定期清洗消毒;其次,盡量縮短每桶水的使用周期。
5 坑道內(nèi)儲(chǔ)水的研究
包括山區(qū)坑道和海島坑道。坑道是重要的軍事設(shè)施,坑道環(huán)境質(zhì)量對(duì)進(jìn)駐人員的健康有重要意義。坑道水的感官性狀、一般化學(xué)指標(biāo)、毒理學(xué)指標(biāo)均符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。但由于坑道得不到陽(yáng)光照射,又受通風(fēng)、氣溫、氣濕及衛(wèi)生狀況等因素的影響,微生物污染較為普遍。曾有人對(duì)封閉式、半封閉式和通風(fēng)式坑道與對(duì)照進(jìn)行儲(chǔ)水的微生物污染調(diào)查,結(jié)果表明,封閉式坑道由于缺氧,厭氧菌明顯高于對(duì)照組,差異非常顯著;半封閉式坑道由于空氣交流不暢,細(xì)菌總數(shù),真菌數(shù)及厭氧菌數(shù)均高于對(duì)照組;通風(fēng)坑道形成空氣對(duì)流,通風(fēng)良好,上述三項(xiàng)微生物指標(biāo)與對(duì)照組們比均無(wú)顯著性差異,同時(shí),從坑道儲(chǔ)水分層水樣檢測(cè)結(jié)果分析,可以看出上下層真菌數(shù)的差異非常顯著。由此可見(jiàn)污染主要經(jīng)濟(jì)氣傳播到水面,然后再逐漸污染至下層。[2]
坑道儲(chǔ)水的儲(chǔ)存時(shí)間均較長(zhǎng),囁長(zhǎng)的為26年,有的未作消毒處理,直接以原水進(jìn)行儲(chǔ)存。原水水源可為自來(lái)水、泉水、井水等。但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),直接將原水進(jìn)行儲(chǔ)存后,儲(chǔ)水受微生物污染普遍。肉眼觀察就可見(jiàn)到水面全部有明顯水受微生物污染普遍。肉眼觀察菌膜,主要為真菌孢子、菌絲及沉埃顆粒物。污染原因主要是往水庫(kù)灌水時(shí)未采取嚴(yán)格的消毒措施。有利于真菌在水中生長(zhǎng),當(dāng)空氣中飄散及吸附在飄塵上的真菌孢子進(jìn)入水庫(kù),沉降于水面時(shí)、在長(zhǎng)期黑暗環(huán)境中生長(zhǎng)繁殖。
為保證坑道儲(chǔ)水水質(zhì),對(duì)長(zhǎng)期儲(chǔ)水來(lái)說(shuō),儲(chǔ)水消毒劑量以一次大劑量投入較好。且投人量以40-50mg/L的濃度較為適宜。有關(guān)研究報(bào)道[3],對(duì)某海島坑道貯水超氯處理后,進(jìn)行26年的分析觀察和組織飲用試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)PH偏高外,一般水質(zhì)變化不大,物理性狀良好,無(wú)色透明,除有輕微氯味外,無(wú)不愉快異臭味,隨著貯水時(shí)間延長(zhǎng),水中懸浮物逐漸下沉,水質(zhì)更為澄清透明。
以上五種類(lèi)型的儲(chǔ)水有相似處,但是也有差別。它們都是人們?yōu)榱吮WC對(duì)水的需求,而采用不同的方法把水暫時(shí)儲(chǔ)存起來(lái)。它們的區(qū)別在于:從使用性質(zhì)來(lái)說(shuō),每類(lèi)水都是為滿足不同的需要、在不同的背景下產(chǎn)生的;從儲(chǔ)存環(huán)境比較,城市供水系統(tǒng)中水箱(水池)二次加壓系統(tǒng)中的水環(huán)境屬于動(dòng)態(tài)人工封閉系統(tǒng),水窖儲(chǔ)水屬于靜態(tài)半人工封閉系統(tǒng),坑道儲(chǔ)水屬靜態(tài)人工封閉系統(tǒng),其它兩種屬于動(dòng)靜結(jié)合人工封閉系統(tǒng);從停留時(shí)間來(lái)說(shuō),坑道儲(chǔ)水的停留時(shí)間最長(zhǎng),從幾年到二十幾年。停留時(shí)間較短,至多也不過(guò)十幾個(gè)
小時(shí)。其它三種儲(chǔ)水的停留時(shí)間一般不確定,但桶裝水的時(shí)間常常要短些,而瓶裝水的時(shí)間長(zhǎng)些;從水質(zhì)來(lái)說(shuō),無(wú)法比較出哪一個(gè)更好。因?yàn)槊糠N水都有受到污染的可能性,相反在一定的控制條件下又完全可以符合國(guó)家生活飲用水水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。
但是,生活中還有其它一些類(lèi)型的儲(chǔ)水,而目前尚未見(jiàn)到相關(guān)方面的報(bào)道。雖然在許多城市家庭中看不到儲(chǔ)水缸、儲(chǔ)水罐、儲(chǔ)水桶等之類(lèi)的儲(chǔ)水容器。然而,不少小城鎮(zhèn)由于供水的間斷性及實(shí)行定時(shí)供水政策,這些地方的家庭仍在使用上述儲(chǔ)水裝置;在一些缺水不嚴(yán)重的農(nóng)村,夏天因?yàn)楣喔人瑁铒嬘盟墓┙o是不定時(shí)的,每個(gè)家庭必須備有儲(chǔ)水設(shè)備,才能保證正常的用水;缺水嚴(yán)重的地方就更不消說(shuō)了,每滴水都來(lái)之不易,儲(chǔ)水是一種生活的必需;即使在并不缺水的農(nóng)村,有些孤寡老人,由于行動(dòng)不便,他們
解決用水的方法一般都是將水注入儲(chǔ)水容器中,慢慢使用。而且儲(chǔ)存時(shí)間也較長(zhǎng),大約在一周或十幾天。
以上涉及的儲(chǔ)水水源多為自來(lái)水或井水,且在儲(chǔ)存前后未進(jìn)行任何消毒處理。進(jìn)行儲(chǔ)水、飲用此類(lèi)儲(chǔ)水的不少人還尚未意識(shí)到儲(chǔ)水對(duì)水質(zhì)的影響及水質(zhì)對(duì)健康的重要性。因此,有待于作進(jìn)一步的監(jiān)測(cè)和研究經(jīng)過(guò)這些簡(jiǎn)單的儲(chǔ)存之后體質(zhì)能否達(dá)到生活飲用水的標(biāo)準(zhǔn),以便為更多的實(shí)踐提供理論指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn)
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[3]張昌全等,坑道貯水超氯處理。解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,1999,11(4):283
[4] 董迎新,雨水集蓄中有害元素的調(diào)查分析,甘肅水利水電技術(shù).1992,2:57-58
[6] 邢大榮等.瓶裝天然礦泉水在保存期間某些成分變化的研究,環(huán)境與健康雜志,2001,18(3):145
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