寻找一杯干净的饮用水（下）

本刊记者

水处理如何去污染

《百科知识》：自来水厂所用的水处理工艺有哪些？这些工艺能去除水中的哪些污染物？

答：到目前为止，自来水处理工艺已经走过了四代。

第一代是传统的四步法常规工艺，1902年诞生于比利时，被业内人称为经典“四部曲”——絮凝（加聚合氯化铝）、沉淀、过滤（通过石英砂、卵石等）、消毒（加氯气等）。2004年，美国工程院将水处理工艺列为人类20世纪最重要的发明之一。这种方法主要以去除原水中的悬浮物、浊度、色度和病原菌为主，对溶解性有机物去除能力极其有限。

第二代是以臭氧、活性炭为核心的深度氧化技术，起源于20世纪70年代，它是在第一代去除效果的基础上，解决了有毒微量有机物及加氯消毒副产物的危害问题。这种技术的缺点是吸附有机物的活性炭为病原菌、藻类等的生长提供了富含营养物的温床，藻类死亡后分解的具有致癌效应的藻毒素可能残留在水中，因此，经过处理的饮用水仍不安全。

第三代是以超滤膜为核心的组合工艺，在20世纪90年代开始应用，它在第一代工艺去除效果的基础上，能有效减少氯代前驱物，且出水浊度始终保持在极低水平，对细菌、“两虫（隐孢子虫和贾第鞭毛虫）”、藻类等水生生物的去除率可以达到100%；但它的致命缺点是，对有机物的去除几乎没有帮助。

第四代是以纳滤技术为核心的新兴工艺。它是由纳米技术与过滤技术交叉而成的介于超滤与反渗透之间的新兴技术。其最显著的特点就是在截留那些能透过超滤膜的有机物及重金属的同时又能透滤被反渗透截留的部分矿物质。纳滤能耗比反渗透低，截留效果比超滤好，被誉为21世纪最有前途的水质净化技术。

在中国国内，97%的自来水厂仍停留在第一代的传统四步法处理工艺，但随着污染的加剧，它已经难以适应需求，不断受到专家学者质疑。

《百科知识》：他们在质疑什么？

答：首先，自来水原水先要经过混凝、沉淀、过滤三个步骤，旨在把水澄清，也就是把水的浊度、悬浮性固体等物理颗粒污染物去除。混凝通常会加入铝或铁盐作为絮凝剂以强化效果，其负面效应是若添加过量可能引发自来水中的铝、铁含量过高。过量的铝、铁进入人体后会积蓄在脑细胞等组织中，可能会对人体健康有负面效应，如果长期饮用铝混凝剂处理过的自来水，可能会引发老年痴呆症等。

其次，多数自来水厂以浊度等感官指标作为平时出水水质的主要监控参数，难以保证水中重金属和有机物指标的安全性。

第三，目前普遍釆用的自来水处理工艺无法去除自来水水源微污染的头号敌人——有机物。地表水源水在自来水厂中经澄清和去色处理后，水中仍残留有较多的农药、化肥等有机物。用传统的液态氯消毒法进行消毒处理时，氯与这些有机物作用，能生成多种具有致癌、致畸、致突变作用的有毒副产物，其含量往往超过自来水水质标准的规定。

也就是说，传统自来水处理的四步法工艺，不但在去除农药、激素、抗生素等小分子有机物方面效果极其有限，而且当这些有机物遭遇水中的溶解氯时，还会产生一系列致癌、致畸、致突变的有毒副产物。

烧开的水也不一定能喝

《百科知识》：前面提到有关自来水污染问题，是不是意味着，普通自来水即使烧开了，也不一定能喝？

答：确实如此。因为类似有机物、重金属、藻毒素等化学污染物，并不会因为水烧开了而消失。有害物质将在人体内渐进积累，会慢慢损害人们的健康。所以说，自来水即使烧开了，也不一定能喝。

大约是去年，国内某知名媒体提出要“拯救男孩”，说现在的小男生越来越中性化，男孩子越长越漂亮，但对女孩子越来越没有兴趣。美国科学家的调查研究发现，由于自然界的水体被有机物污染，传统的四步法自来水处理工艺很难去除水体中含有的低微环境激素，而它的分子结构和雌激素相近，正是它影响了男孩的雄性发育特征和性功能。由此可见，环境污染对人类的影响难以估量。据统计，近年中国男性平均精子数急剧减少，与自来水中可能含有的低微环境激素密切相关。

环境激素研究已被视为关系到人类子孙后代能否正常延续下去的问题，并成为全球关注的热点。自来水中残留的环境激素虽然浓度非常低，常规分析仪器根本无法检测到其存在，但它不易降解、残留期长，可通过生物浓缩和食物链放大作用在人体内富集，进而扰乱人体的内分泌系统、神经系统和免疫系统。

目前，科学家已经认定环境中有40多种环境激素，其中多半是氯代有机物，它们会与人体和动物的内分泌系统发生交互作用，干扰雌激素、睾酮、甲状腺等的正常功能，临床上表现为生殖障碍、出生缺陷、发育异常、代谢紊乱及罹患某些癌症等。

《百科知识》：您反复提及的加氯消毒副产物对人体健康有什么影响？

答：大家在游泳池中游泳时会发现，泳池中水的气味跟自来水的气味十分相似。这是因为自来水和游泳池所采用的消毒方式相同，都是加氯消毒。作为国内普遍使用的自来水消毒剂，氯在杀灭病菌方面功勋卓著，它能够杀灭水中的细菌、病毒等病原微生物，以防止传染病的流行。这种消毒方式在以前是可取的方法；但到了20世纪70年代，科学家发现，氯气在有效杀灭病菌的同时，与水中的有机物发生反应，形成一系列具有致癌作用的加氯消毒副产物，它常被忽视而致大害。科学研究已经证明，饮用水中的加氯消毒副产物是导致肾癌、结肠癌等多种疾病发病的诱因。

有专家建议，在烧水时揭开壶盖，烧开后再多煮一会儿，以便让余氯等有毒物质挥发。这种做法虽然对去除余氯有一定作用，但自来水消毒的危害并非余氯，而是已被科学研究证明会致癌的加氯消毒副产物。致癌的卤代烃并不会因为水烧开就消失。

《百科知识》：关于水体中重金属污染问题呢？

答：重金属污染虽然是局部性与区域性问题，但水源一旦受到污染，水厂对它的处理效果也是极其有限的。从化学角度看，密度大于4.5的金属都可以被称作重金属；从生命科学与环境毒理学的角度看，重金属是特指汞、镉、铅、铬、砷等具有显著生物毒性的元素，它们在水中不能被分解，具有被富集、浓缩与放大的效应等。

中国汞排放居世界第一。据今年出版的《国际环境》杂志报道，来自多个国家的28位科学家对包括中国儿童在内的多国儿童血液汞含量进行了检测，结果显示，中国儿童（以贵阳为代表）的血液汞含量为0.99～4.3微克/升，比欧洲儿童高3倍以上，仅低于厄瓜多尔儿童，居全球第二位。汞与镉都是对生物体有害的重金属元素。

《百科知识》：从今年7月1日开始，新的饮用水国家标准开始强制施行。它会使饮用水水质有所改善吗？

答：至2009年底，全国县以上4000多家自来水厂中，有98%的厂家仍使用传统水处理工艺。预计新的饮用水标准强制执行后，采用深度处理及膜技术改造的水厂所占比例不会超过3%。大多水厂现有工艺条件无法按照新的国标操作，以完全减少污染物。

目前，仅有北京、上海、广州、深圳、杭州、郑州等部分城市的部分水厂实现了自来水的深度处理。饮用水新标强制执行开始后，采用深度处理的水厂比例只会比原来再多1个百分点而已。

如何喝上洁净水

《百科知识》：究竟什么样的水才算是干净的饮用水？

答：一杯安全的水，应该至少做到三点：一是不含泥沙、铁锈等看得见的感观状物理污染物；二是去除了细菌、病毒等微生物污染物，保证不拉肚子；三是去除了重金属、农药、激素、药品及个人护理用品、石油烃、挥发酚、藻类分泌物等化学污染物。

《百科知识》：水质净化未来要面临哪些挑战？

答：2008年3月20日出版的《自然》杂志，罕见地用长达10页的篇幅发表了名为《未来几十年水净化的科学与技术》的论文。这篇论文由来自美国耶鲁大学、麻省理工学院等4所顶尖大学的多名科学家联合撰写。

文章指出，在世界范围内，有许多众所周知的问题是与缺少清洁新鲜的饮水相关的：12亿人口缺少安全的饮用水，每年有数以百万的人（每天有3900个儿童）死于由不安全饮水或人体排泄物传染的疾病，水媒细菌和肠内病毒引起的肠内寄生虫感染和腹泻，已经成为因饮水致病的人们营养失调的首要原因。在发展中国家和工业化国家中，由于人类活动，进入水中的污染物数量增加了，如传统化合物中的重金属和新型微粒污染剂中的蒸馏物，内分泌紊乱剂和亚硝胺。

文章预言，依据目前的发展趋势，水问题在未来几十年中会变得越来越糟糕。

这篇论文认为，未来水质净化的首要目标是能够廉价和高效地检测和去除水中的有害物质。

文章还分析了目前水质净化处理技术的缺点。比如，密集的化学处理（例如氨、氯化合物、盐酸、氢氧化钠、臭氧、高锰酸盐、明矾和絮凝剂、助滤剂、阻垢剂、防腐蚀化学药品和离子交换树脂及再生剂）和由于使用化学处理法处理产生的残余物（污泥、盐水、有毒废物）会加重水污染和使新鲜水源盐碱化。

文章称，虽然原有的一些传染性病原体被传统的自来水消毒工艺去除或减少，但新的变异病毒与细菌却随之产生，因此饮用水的消毒已经变得越来越有挑战性。由于在近二三十年间，接近一半的新生病原体为病毒和朊病毒，因此它们被特别关注和统计。在过去，相较于细菌病原体（如弧菌霍乱）和原生动物寄生虫（如隐孢子虫），肠病毒较少被人们所关注。一方面是由于它们很难被检测；另一方面是由于游离氯非常有效地阻碍了它们的活动。

但由于传统的四步法常规自来水处理工艺中的加氯消毒方法，不但会产生致癌的消毒副产物，而且游离氯对控制水生病原体如隐孢子虫和鸟分枝杆菌无能为力。所以专家呼吁饮用水服务行业应使用新的消毒策略替换使用多年的加氯消毒技术。

针对自来水的臭氧消毒，文章也指出其明显的缺陷。尽管臭氧与氯结合的处理方法，相较于自由氯在控制隐孢子虫卵方面非常有效，水中的病毒能被臭氧有效控制，但臭氧消毒会产生其他的消毒副产物，如致癌因子溴酸盐，且结合氯能够形成其他毒副产物，相较于传统的三氯乙烷等消毒副产物，它们具有更大毒性和更强的致癌效应。

因此，文章提出，必须设法避免因为饮用水消毒处理产生致癌的消毒副产物。

《百科知识》：如果在自来水不能达到健康标准的情况下，我们该怎么保证自己可以喝到干净卫生的水？

答：对于普通市民而言，在现阶段唯一能够自我保护的措施就是安装家用净水机。

从技术的成熟度和稳定性上讲，无论是水体中的化学有机物污染，还是重金属以及细菌、病毒等，均可通过小型的家用净水设备完全过滤掉。

这些家庭净水设备费用并不高，一般两三千元就可购置一套，能够解决一家3～5口人的饮用水需求，后期的滤芯更换费用也并不高，平均下来每天仅需1元钱左右。

《百科知识》：市场上销售的家庭净水机，一般采用微滤、超滤、反渗透、纳滤等多种技术，品牌繁多，导致消费者在选择购买时难以取舍。这些应用不同技术的饮水机之间有什么区别？如果安装家用饮水装置，怎么进行产品选择？

答：微滤（一般是PP棉）：可去除浊度等感观状物理污染物，也就是看得见的污染物。在净水机中，微滤一般用于预处理，如PP棉能直接阻挡泥沙、铁锈等。PP棉一般需要每3个月更换一次。

超滤净水器：目前市场上销售的净水（非纯水）器多为微滤或超滤产品，它们在改善水的感观或去除致病菌方面是有效的，可去除细菌、病毒等微生物污染物，价格便宜，水通量大，无需用电、不浪费水；其缺点是，只能去除物理与微生物污染，对引发疾病的化学污染物束手无策。因此，超滤水作为生活用水勉强可以接受，作为饮用水则有硬伤。

超滤，哪怕最小孔径的截留分子量都不可能小过1000道尔顿，而有机污染物的分子量通常都小于1000道尔顿，所以，用超滤膜来截留水中的有机污染物是不可能的。需要提醒大家的是，市场上超滤净水机所用的中空纤维膜，其截留的分子量都是几十万道尔顿，绝对不能截留有机污染物，特别是对分子量主要在150～1000道尔顿之间的激素、抗生素、农药污染等。

反渗透纯水机（RO净水机，又叫纯水机）：反渗透净水机可以去除水中的所有杂质，缺点是必须接通电源才能工作，而且浪费水资源，要净化1杯水，大体有2杯水直接从下水道排走。反渗透虽然去除了各种化学污染物，但在滤水的同时把水中的矿物质也去除了。而且，净化后的水呈微酸性，对人体健康不利。

《百科知识》：有没有可能找到一个两全齐美的净水办法，既可以拥有超滤与反渗透的优点，又能克服两者的缺点？

答：应用纳滤技术可以克服这一难题。纳滤水机可以在去除微污染的同时保留水中对人体健康有利的矿物质。

纳滤技术还是一项节能技术，无论是作为终端净水方式，还是自来水厂的整体解决方案，都是非常适用的。

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人体中的水含量

人体内的水分，大约占到体重的65%。人体脑髓含水75%，血液含水83%，肌肉含水76%，连坚硬的骨胳里也含水22%。没有水，食物中的养分不能被人体吸收，人体中的废物不能排出体外，药物不能到达起作用的部位。人体一旦缺水，后果极为严重。人体缺水1%～2%，会感觉口渴；缺水5%，会口干舌燥皮肤起皱意识不清，甚至出现幻视；人体缺水15%时，往往会有生命危险。

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他们这样保障自来水质量

不少发达国家和地区为了保证自来水质量，从生产、传输和监管等5方面做出了详细规定，并采取了相应的保证措施。

欧盟：高标准、高质量、高水价欧盟1998年出台的《饮用水水质指令》被誉为最严格的自来水标准，最新指标参数高达48项。该指令同时明确要求所有欧盟国家对水处理过程使用的材料和化学品建立审批制度，对水质检测指标和频率提出指导意见。它还规定欧盟国家必须向社会公布自来水检测数据和结果，发布水质年报。

由于标准严格，政府投入巨大，一些欧盟国家在享受可直饮的高品质自来水的同时，必须承担较高的水价。

美国：水质情况可网上查美国每一地区的自来水水质情况，人们都可以从当地公共卫生部门或供水企业获得，国家环保署里也有专门的部门负责管理饮用水水质，并在华盛顿和其他10个地区分部提供有关的水质情况，感兴趣的市民可以在网上查询到有关结果。美国环保署对于自来水标准亦有详细规定，要检测的成分标准有100多项，并且定义了何为污染物、水中污染物的最大含量值、污染物超标后的潜在危害、污染物的来源等等。

如果有关部门在抽查中发现自来水中污染物超过最大允许浓度，必须立即通知用户并采取相应的补救措施。在确认污染问题解决以前必须强制性对饮用水水质进行跟踪检测。

此外，美国对于整个自来水管道系统也有严格规定，要求所有和饮用水接触的产品和材料必须是卫生级的。

德国：水质每小时一测为了保障水源的安全，德国各地都建立了水源保护区，还在含水层周围按不同的距离划分了三级水源保护带，其中对在采水点周围10米范围内的一级保护带的要求最为严格，禁止一切污染物渗入地面，违者将被罚以巨款。

德国联邦卫生部规定，自来水公司每年都必须出具水质报告，居民可以随时打电话索取。在人口密集的大城市，水质检测不是一天一次，而是每小时一次。

日本：东京全用不锈钢管道日本对水质测试有51项标准，其中包括大肠杆菌、汞含量、水的硬度和味道等。该国政府认为，从水厂到千家万户的管道是影响自来水质量最关键的因素，因此他们非常重视自来水管道的建设和维护。由于不锈钢管道抗腐蚀性强，卫生性好，可长期使用，自1999年起，东京供水局将不锈钢波纹管作为自来水管道标准用材。如今在东京，不锈钢供水管普及率几乎已达100%，大大改善了自来水水质。

英国：水质差可索赔许多英国家庭使用滤水装置，并非不信任自来水的安全性，而是想软化水质，因为英国大部分地方的水质很硬，容易滋生水垢。此外，英国自来水主管道大多是铁质的，容易生锈，且部分地区水源中的铁、锰含量较高，如果处理不好，会在水管中形成沉淀，并混入自来水中，因此英国饮用水监察局特别规定，民众一旦发现家里自来水变色，要立刻通知自来水公司，并有权进行索赔。