海水淡化水可饮用性分析

葛云红，李 炎，安子韩，刘艳辉

(自然资源部 天津海水淡化与综合利用研究所，天津 300192)

截至2017年底，全球海水淡化装机规模达到9 980万t/d，实际运行9 250万t/d，用户遍及各大洲的100多个国家，有近3亿人口依存于海水淡化。在海湾国家，由于传统的水资源几近枯竭，海水淡化发展已有较长历史，并取得了成功经验。在过去的几十年里，海湾国家已投入约400亿美元用于海水淡化厂和配套供水管网的建设。在经历了20世纪80年代后期和90年代中期两个平台期后，2003年总装机容量已达到约0.15 ×108m3/d，淡化水在海湾国家水资源结构中占据重要份额。沙特阿拉伯是世界淡化水产量最大的国家，2002年约为10.64×108m3/d，占总水量的45%。阿联酋通过加快发展大型淡化装置以满足不断增长的城市用水需要，已成为世界上人均淡化水拥有量最多的国家。而卡塔尔和科威特几乎全部用淡化水作为饮用水。海湾国家制定政策，用海水淡化水作为市政和工业部门供水，2000年约930×104m3/d用于市政部门，占其产量84%，专供大型工厂使用份额占12%。

1 海水淡化水的主要成分

目前，主流大型海水淡化厂主要有蒸馏法和反渗透膜法。蒸馏法海水淡化生产的淡水纯度很高，含盐量仅为5 mg/L～20 mg/L，各项指标均优于生活饮用水标准的有关规定。国内两个典型蒸馏淡化装置所产蒸馏淡化水组分见表1，其总含盐量通常小于10 mg/L。反渗透海水淡化水典型组成见表2。

表1 国内蒸馏海水淡化厂的淡化水组成Tab.1 Composition of desalted seawater from domestic distillation desalination plant

表2 国内某反渗透海水淡化厂的淡化水组成Tab.2 Composition of desalted seawater from domestic RO desalination plant

2 海水淡化水对人体健康的潜在影响

与健康紧密联系的淡化水水质指标主要有硬度、氟化物和硼。海水淡化对水中杂质和绝大多数离子有极高脱除率，同时也脱除了对人体健康有益的成分，如硬度和氟化物。另外，由于反渗透膜对硼的脱除率相对较低，产水中硼含量相对偏高。由表1和表2可知，蒸馏法海水淡化产品水这三项水质指标含量很低，反渗透法海水淡化产品水硬度、氟化物含量较低，硼含量较高。

表3是我国、世界卫生组织(WHO)和欧盟饮用水水质标准中，这三项水质指标限值的对比。

表3 中国、WHO和欧盟饮用水水质标准对比Tab.3 Comparison of drinking water quality standards in China, WHO and EU

下面分别对硬度、氟化物、硼三项水质指标进行说明。

(1)硬度。不同方法生产的淡化水含盐量略有不同，蒸馏法含盐量很低，一般在1 mg/L～20 mg/L，膜法受进水含盐量和反渗透膜脱盐率的影响，一般在10 mg/L～500 mg/L。尽管膜法淡化水的含盐量不低，但由于膜对二价离子脱除率很高，产水中钙、镁离子含量很低，约为1 mg/L～3 mg/L，而蒸馏法产水中各种离子含量都极低，硬度通常小于1 mg/L(以碳酸钙计)，因此两种方法生产的淡化水硬度都很低。

世界卫生组织(WHO)研究认为，饮用硬水有可能会降低患某种心血管病概率，但还没有确凿证据说明水硬度或钙、镁与心血管病之间的联系，因此没有给出指导值。我国《生活饮用水卫生标准》只给出总硬度的上限值(450 mg/L，以碳酸钙计)，欧盟也都没有规定硬度的健康指导值。硬度/钙/镁对健康的影响还没有得到全球公认，世界卫生组织研究认为，钙、镁最低限值分别应为20 mg/L和10 mg/L。另外，饮用硬度过高(>400 mg/L～500 mg/L，以碳酸钙计)的水会增加患胆囊结石和关节等方面的疾病的几率。近年来，随着我国地下水位的下降，某些地区地下水总硬度呈上升趋势。

如果海水淡化水用于饮用，宜适当增加硬度。增加硬度有多种途径，最简单的是条件允许时与当地硬度偏高的水掺混，以在增加淡化水硬度的同时适当降低当地水的硬度。

(2)氟化物。人体需要的大多数元素都可以从食物中摄取，但氟是例外。WHO研究表明，氟含量过低会增加患龋齿病的几率，WHO规定饮用水中氟的下限为0.5 mg/L。但氟浓度过高也会造成健康问题，当浓度在0.9 mg/L～1.2 mg/L之间则可能引起中度牙齿氟中毒。WHO和欧盟规定氟含量的上限值为1.5 mg/L。我国《生活饮用水卫生标准》没有给出下限值，只规定氟的上限值为1.0 mg/L。全国主要城市自来水氟含量调查显示，其中75%氟含量低于0.3 mg/L，15%在0.3 mg/L～0.5 mg/L之间，这说明我国很多城市自来水氟含量也相对偏低。

海水中氟化物含量偏低，一般约为1.3 mg/L，经淡化后含量更低，蒸馏法产水中几乎不含氟，反渗透法产水中约含0.01 mg/L～0.02 mg/L。沙特利雅得城市供水的66%由海水淡化水提供，地下水氟含量为0.23 mg/L～1.6 mg/L，与淡化水混合后90%的管网水样氟含量约为0.24 mg/L。因此，在无特殊要求时，海水淡化水用于饮用可适当增加氟含量与当地自来水情况持平。

(3)硼。海水中硼含量较高，标准海水中硼含量约4.6 mg/L，最高可达6 mg/L。蒸馏淡化水硼含量很低，在0.02 mg/L以下。但是由于膜对硼的脱除率较低，一级海水反渗透产水的硼含量较高，约1.0 mg/L左右。我国对饮用水中硼的限值规定为0.5 mg/L，WHO为2.4 mg/L，欧盟和日本为1.0 mg/L。

硼具有除草效果，很多植物对0.5 mg/L的硼较敏感，含硼较高的水不利于部分农作物灌溉。柑橘类对硼的耐受度最低，为0.40 mg/L～0.75 mg/L；蔬菜对硼的耐受度高的多，约为1 mg/L～4 mg/L。以色列以种植柑橘为主，因而对硼含量要求较严格，规定反渗透海水淡化产水硼含量最高为0.4 mg/L。反渗透产水硼含量较高更多的是农业问题，而不是健康问题。

美国环保署(EPA)发布《饮用水健康指导：硼》，提出硼的成人终生健康指导值为5 mg/L，WHO也于2011年将硼的限值从0.5 mg/L提高到2.4 mg/L。因此，如果海水淡化水不用于灌溉，可能不再需要除硼，但这有赖于相关标准的修改和完善。

3 海水淡化产品水生产工艺与包装饮用水工艺一致

矿泉水的生产工艺一般是先进行预处理包括介质过滤及超微滤，然后进行脱盐(蒸馏法、电渗析法、离子交换法、反渗透法等)。《食品安全国家标准 包装饮用水》(GB 19298-2014)中指明，饮用纯净水的定义指采用蒸馏法、电渗析法、离子交换法、反渗透法或其他适当的水净化工艺，加工制成的包装饮用水。海水淡化生产工艺也是先进行预处理，除去海水中的杂质，然后进行脱盐处理，主要包括反渗透法、蒸馏法、电渗析法、离子交换法等，其水淡化生产工艺与包装饮用水一致。

4 海水淡化产品水水质符合我国饮用水水质标准

2018-07，我国发布的海洋行业标准《海水淡化产品水水质要求》(HY/T 247-2018)指出，当海水淡化产品水做完市政供水时，产品水进入供水管网之前，海水淡化产品水水质均应符合我国国家强制性标准《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的要求。此外，考虑到淡化水的水质特性，还列出了几项GB 5749中未涵盖的水质指标及限值。

海水淡化产品水水质不仅符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的要求，还符合《食品安全国家标准 包装饮用水》(GB 19298-2014)及《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水》(GB 8537-2018)的限值要求。

6 结论

海水淡化的生产工艺决定了其产品水含盐量少，品质优于一般自来水，其产品水可作为优质的饮用水和生产用水满足沿海城镇需要。对影响海水淡化产品水品质的各个因素，都可采取适宜的措施加以处理和控制，保证产品水的水质。

在世界范围内，海水淡化产品水作为饮用水的历史悠久，已经有半个世纪的历史，市政用淡化水的产量正在呈逐年快速递增的趋势，市政用淡化厂的规模不断扩大，应用地区也越来越多。

国内外海水淡化产品水的市政应用说明，海湾国家海水淡化产品水占市政用水的比例在1990年就基本都在40%以上，2002年巴林、科威特、卡塔尔和阿联酋海水淡化产品水占市政用水的比例甚至都达到94%以上，这说明海水淡化产品水作为饮用水的安全性已经得到了普遍的认可和接受。