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水中消毒剂残余有标准 饮水安全真能靠余氯?

时间: 2016-07-14 09:29:02     来源: 水网

       安全的饮用水中或许并不需要消毒剂残余
       前段时间美国密歇根州的弗林特市发生的自来水铅污染造成了一场严重的公共健康事件,也沉重打击了人们对于自来水的安全期望。在重金属和其他有害物质污染之外,微生物污染也是公众的重点关注之一。为了防止微生物的繁殖及清除来自其他各种来源的病原体,包括美国在内的一些国家都要求在自来水中留有一定的消毒剂残余。

水中消毒剂残余有标准 饮水安全真能靠余氯?

       但是,消毒剂残余却有可能在消毒过程中产生有潜在致癌可能的副产物,同时还可能带来腐蚀问题,而且人们也不喜欢水里的消毒剂残余的气味。一些欧洲国家的实践表明,如果能够做到其他正确的防护措施,那么不必在自来水中保留消毒剂残余。

       水中氯,从哪里来到哪里去?

       微生物污染是食源性疾病最常见的致病因素。自然界的水天然含有各种细菌,再经过管道系统传送到家家户户,如果不进行灭菌处理的话,就成了“细菌培养液”。即使再把它们加热灭菌,对经产生的毒素也往往无能为力。所以,在源头就进行灭菌处理,并在自来水系统中保持抑制细菌生长的能力,就成了饮用水安全至关重要的一个方面。

       目前最常用的灭菌手段是加氯。通常,把氯气或者二氧化氯通入水中,形成次氯酸和次氯酸根。它们具有超强的氧化能力,能够杀灭多种细菌。氯气、二氧化氯、次氯酸、次氯酸根,都不稳定。在光照、加热等条件下,会进一步转化成盐酸、氯酸,也会形成少量的其他含氯化合物。

       在自来水中会留下很少次氯酸和次氯酸根,来实现对细菌的抑制。换句话说,自来水中需要一定的“余氯”存在才能保证自来水在输送过程中的安全。在此讨论的“余氯”是指次氯酸和次氯酸根。

       水中余氯,有多大影响

       过去的几十年中,人类探索过多种杀灭饮用水中的微生物的方式。任何一种方式,都会带来杀菌之外的后果——各种各样的“灭菌副产物”。2007年,《突变研究》(Mutation Research)上发表了一篇综述,总结了过去30年中各种饮用水杀菌方式所产生的副产物,总共有85种,其中有11种在美国被列为受控指标。而其它的74种缺乏足够的数据来评估它们对健康的影响,也就无法设立安全标准。尽管如此,WHO等机构认为这些灭菌副产物带来的“可能风险”比不灭菌导致的“真实风险”要低几个数量级。

       氯气或者二氧化氯是自来水杀菌的方案中经济高效的一种。尽管不如臭氧那么“高级”,但效率与成本的优势使得它依然在世界许多地方广泛使用,对它的安全性也就有了比较多的研究。

       既然能杀菌,自然会有一定的毒性。有少数几项流行病学调查显示,似乎高氯自来水可能对健康有一定影响。比如在一篇1933年的文献中,提到了长期饮用氯处理的水可能引发哮喘。而在1984年的一篇文献中,提到了氯及次氯酸增加皮炎的风险。而在1987和1990年的两篇文献中,还分别提到了高氯饮用水可能跟胆固醇和膀胱癌有一定关系。不过,这些研究都是年代比较久远的流行病学调查。基于流行病学调查的局限(比如混杂因素的影响),以及没有其他研究来支持,这些结论也就没有得到普遍认同。

水中消毒剂残余有标准 饮水安全真能靠余氯?

       国际癌症研究中心(IARC)在“致癌分类”中,把氯分为“第三类”,跟咖啡因同级,意为“目前尚无足够资料来确定该物质是否为人类致癌物”。如果吞下少量含氯漂白剂,会刺激食道、口腔、喉咙以及导致呕吐。不过自来水中的余氯远远达不到那个剂量。

       而直接用氯处理的水进行的动物实验和人体实验,都显示了很高的安全性。比如1982年发表的一项人体试验,每公斤体重0.34毫克的剂量下,也没有观察到任何不良反应。这个剂量是试验中使用的的最高剂量,所以不清楚到底要高到什么剂量才会出现不良反应。不过,它已经大大高于人们可能从饮食中摄入的氯了。

       WHO的自来水余氯标准是根据动物实验来制定的。在动物实验中,“无可测不良反应剂量”(NOAEL)是每天每公斤体重15毫克。采用100的安全系数,得到人体的“每天耐受量”(TDI)为每天每公斤体重0.15毫克。假设这些氯全部来自于饮用水,得到自来水的允许含量为每升5毫克。而根据我国关于自来水的国标《生活饮用水卫生标准》,自来水中的余氯含量远低于每升5毫升。

       上世纪初期,工业化国家对于包括伤寒杆菌和霍乱弧菌在内的可以通过饮水系统传播的病菌进行了控制,极大降低了水传疾病的发病率。过滤和加氯消毒显著降低了美国人的死亡率。但是1974年,人们发现加氯消毒的饮用水中,氯气会和自然界的有机物反应生成氯仿,而这是一种可能的致癌物。这一发现带来了对于微生物危险和有害物质暴露的取舍,以及在饮用水供给系统中消毒剂的整体有效性的争论。此外,在较老的水管系统中,消毒剂还会造成管道中的铅析出从而带来污染。

       在一些欧洲国家(包括荷兰、瑞士、奥地利和德国),只要前期有足够的水源保护、水处理和在管道输送系统中对于致病菌和污染物的防控,那么最终进入居民家中的饮用水是可以不含有消毒剂残余的。如果这些环节中有缺失或是做得不到位,那么就会向管路系统中添加消毒剂以保持消毒剂残余从而获得一个安全边际。

       在美国,未受保护的地表水常常被用作水源。水处理方式包括絮凝、沉淀、过滤以及特定时段的各种消毒,然后输送到居民家中,水中留有的化学消毒剂残余(氯气、二氧化氯或氯胺)是防止水污染的最后一道屏障。

       对于水中是否需要留有消毒剂残余的选择基于几方面的平衡,即微生物污染的风险、消毒副产品危害以及水中氯气的气味和对口感的影响。在西欧国家,在输送系统中不加消毒剂残余确实可以减少消毒剂产生的副产品,但是这是否造成了疾病事件的上升?在美国,保持消毒剂残余对于防止疾病爆发的效果又如何?还有,对于改造易造成污染的陈旧管道需要有多大的投资?比如密歇根的弗林特水污染事件?仅就弗林特一地而言,改造所需资金预计就达上千万美元到15亿美元,而美国还有很多其他地方有着和弗林特同样的问题。

       并没有多少直接证据能够证明水中的消毒剂残余曾经阻止过和饮用水相关的疾病爆发(包括与气溶胶有关的军团菌的病例)。一项关于荷兰、英国和美国的水传播疾病爆发数据比较显示,荷兰的水传播疾病风险非常低。就这三个国家来说,在过去几年间,每1000人的水传播疾病发病人数分别为0.59, 2.03和2.79 。看起来水管中的消毒剂残余并不能保证水传播疾病的低爆发率。但是,美国最近的水传播疾病大多数都是由于未经氯气消毒且间歇性使用的小型地表水系统引起的。

       关于水中消毒剂残余的辩论中的另外一个焦点是基础设施的鲁棒性(译者注:鲁棒性即robustness的音译,指系统的健壮性,也即其在异常和危险情况下维持某些性能的特性)与污染事件之间的关联。在荷兰,从1970年代开始,至少有一半的自来水管道已经更换过,因此其管网的平均已使用时间是33至37年。在美国,虽然有地区差异,但是据估计有22%的管道年龄已经超过50年,而管道的平均使用寿命是47年,只有43%的在用管道状况是“好”或者“良好”。在英国,库存的管道中有60%没有生产日期记录,而据估计管道的平均寿命是75-80年。英国要求在自来水中留有消毒剂残余。

       泄露量是衡量自来水管网易损性的指标之一。在荷兰是低至6%,,英国是25%,美国是16% [8, 12, 13]。一般情况下,美国的自来水管网中水的滞留时间较长,这有可能造成微生物的再生长和消毒副产品的形成。在管网中保持一个适当的压力有助于形成屏障阻断污染,但是如果水压过高,哪怕是瞬时压力过高,都可能造成水管爆裂。实际上,美国现在的饮用水系统基础设施急需资金投入,包括置换含铅的管道和很多人家庭中使用的含铅水管接头。

       需要注意的是,饮用水的价格在欧洲和美国是不一样的。在一些西欧国家,其水价要比美国高2至3倍[14]。在计算自来水管网的整体性和确保微生物安全性而所需的投资时很显然还需要考虑到饮用水价格的影响。

       要了解自来水管网系统的长期性能,还需要从各种途径获得在制造饮用水时所使用的其他一些对比数据,比如水质、疾病爆发以及管网事故等。水管中的微生物菌群以及微生物安全水的定义都需要进一步加以研究。

       此外,不断改进的监控系统和新兴的传感技术可以为自来水管网提供预警,有助于确定何时修理和保护这大量的管道资产。在绿色水利基础设施建设中包括了水循环系统、雨水收集系统和太阳能水加热系统,有必要建立多重屏障,预防条件致病菌,类如军团杆菌这种在建设有绿色水利设施和水滞留时间较长的房屋中常见的病菌。但截至目前欧洲的证据表明,只要有多重屏障发挥作用,无需消毒剂残余也可以提供安全的饮用水。
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