水是人类生活的必需品,饮用水的卫生对人体健康有十分重要的影响,没有卫生的饮用水就不可能有人体的健康。因此,确保饮用水的卫生和安全是预防疾病和保障人群健康所必须的。生活饮用水卫生标准是规范饮用水卫生和安全的法规,在保证供水起着至关重要的作用。科学研究表明,水对人的健康作用除了通过口饮以外,还有人体皮肤的接触及呼吸道水雾的吸取,后两者对水质的好坏也极为敏感。
《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定在保证用户饮用安全前题下,饮用水应符合的基本要求是:
①不得含有病原微生物;
②水中化学物质不得危害人体健康;
③水中放射性物质不得危害人体健康;
④水的感官性状良好;
⑤应经消毒处理。
因此,笔者将本市各水厂生产饮用水,根据标准要求必需检测的常规指标中的微生物、毒理、感官性状和一般化学、放射性、消毒剂等五部分指标分别介绍它们的来源、对人体健康影响及其确定限值。
一、微生物指标
饮用水微生物污染是我国最大的危害健康问题之一,做好供水的卫生防护和消毒,加强饮用水的微生物污染监测,对降低传染病发病率、保护人民健康具有重要意义。
微生物污染经饮用水传播特点有:
(1)经粪-口途径传播
病原体从病人、病原体携带者或动物体内排出并污染饮用水后,人们饮用被污染的水或用污染的水洗涤食具、蔬菜、瓜果等,病原体从口进入人体,而引发病。
(2)常引起疾病爆发
饮用水被致病微生物污染后常引起该病爆发。病人的分布与供水范围一致,有饮用同一水源的历史。
(3)发病范围广
除哺乳婴儿外,各年龄、性别、职业均可发病,暴饮者发病尤多。
我国饮用水供水工作中以总大肠菌群和耐热大肠菌群作为饮用水粪便污染的指示菌,水体中的细菌总数指标也可指示饮用水的微生物污染状况并可判定自来水厂的净化消毒处理效果。因此,加消毒剂对水的消毒杀菌是供水企业在制水过程中最起码也是最重要一项工序。
1、细菌总数
①水中细菌的来源:水中的细菌来自土壤、尘埃、垃圾、人和动物的排泄物等,水体是其生存的天然环境。
②对人体健康的影响:当人接触被生活污水、工业废水、人和动物粪便所污染的水,就有可能引起肠道传染病甚至暴发流行病,如霍乱、伤寒、细菌性痢疾、传染性肝炎等等病毒性疾病。
③限值:细菌总数是微生物指标之一,也是水质和水处理效率的指示之一,指示饮用水的微生物污染状况并判定制水过程中净化消毒处理效果。标准规定细菌总数在饮水中的限值为≤100CFU/mL。
2、总大肠菌群
①水中总大肠菌群的来源:因大肠菌群存在人、动物粪便中,所以水中大肠菌群的来源于人、动物粪便对水的污染。
②对人体健康的影响:一些肠道致病菌存在(如沙门氏菌、志贺氏菌等),则可以推测水中存在着肠道致病菌污染的可能性,潜伏着食物中毒和流行病的威胁,必须看作对人体健康具有潜在的危险性。
③限值:大肠菌群是作为粪便污染指标菌,以该菌群的检出情况来表示水有否粪便污染。大肠菌群数的高低,表明了粪便污染的程度,也反映了对人体健康危害性的大小。标准规定总大肠菌群在饮水中的限值为不得检出(CFU/100mL)。
3、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌
①水中总大肠菌群的来源:耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌是总大肠菌群的一部分。
②对人体健康的影响:与总大肠菌群类似。
③限值:标准规定总大肠菌群在饮水中的限值为不得检出(CFU/100mL)。
二、毒理指标
饮用水中有毒化学物质带给人们的健康危害与微生物不同。微生物污染可造成传染病的暴发,化学物质影响人体健康问题,是由于长期接触所致的,特别是蓄积性毒物和致癌物质的危害。只有在特殊的情况下,才会发生大量化学物质污染而引起急性中毒。
1、砷
①水中砷的来源:天然水体中的砷来自人类活动、土壤侵蚀、岩石风化及火山作用。地下水中砷高于地表水,湖泊、水库水的自然含砷量为2~9ug/L,新疆奎屯地区井水最高达0.88mg/L。
②对人体健康的影响:砷不是人体的必需元素,但因所处环境中都含有砷而成为人体的构成元素。正常情况下,人每天摄入砷的量与排出量基本相等,固不会引起中毒。但长期摄入较高砷水,形成慢性中毒,造成皮肤损伤,皮肤癌发病率极高;砷化物(三氧化二砷)可引起人的急性中毒,中毒症状为胃肠道损伤、呕吐、腹泻、心功能异常等甚至休克。
③限值:标准规定砷在饮用水中的限值为0.01mg/L。
2、镉
①水中镉的来源:在未受污染的天然水体中含量较低,主要是来自工业废水。
②对人体健康的影响:人的机体中都有微量镉,经口摄入3mg对成人无影响,但过量对人体肾、肺、肝、睾丸、脑、骨胳、血液均有影响,镉中毒还有致癌、致畸等毒性作用,甚至致死。例如肺障碍病、肾动能不良(最常见)、骨痛病(日本人食用含高镉稻米引起震惊世界的"痛痛病")、生殖影响(生女不生男)等等。
③限值:由于肾脏的损伤是最常发生,标准规定镉在饮用水中的限值为0.005mg/L。
3、铬
①水中铬的来源:铬广泛存在于自然环境中,大多数地表水含铬为1~10ug/L,水中铬含量的升高主要来源工业废水的排放。
②对人体健康的影响:铬是人体必需的微量元素。人对铬的总摄入量中食物占93~98%,水占1.9~7%,一般认为0.05mg/L的铬不会对人体健康带来威胁。而饮用被含铬工业废水污染水,可致腹部不适及腹泻等中毒症状。六价铬的毒性远大于三价铬,常接触六价铬化物的人基因突变发生率增加;经呼吸道摄入的六价铬是具有致癌的,特别是肺肿瘤。
③限值:我国将铬列入水中优先控制污染物黑名单。在含氯气的水中,六价铬为主要形式,所以饮水中的铬质量浓度是以六价铬计。标准规定饮水中铬的限值为0.05mg/L。
4、铅
①水中铅的来源:含铅燃料和治炼铅的废气中的铅经雨水冲刷污染地表水,含铅废水的排放污染地表水,管网中(如PVC管)含铅化合物渗出,都导致饮用水中铅上升。
②对人体的影响:对人体健康的危害主要是损害神经系统,中毒症状特别是儿童易引起多动症、身体和智力发育延迟、眼和手动作协调能力差、学习障碍等症状;铅污染还可引起贫血,骨组织和牙齿受到损害并分别导致身材矮小和牙齿损伤,精子数减少,四肢神经损伤,肌肉发育不正常,血液中铅含量高还可导致血压升高。
③限值:我国将铅列入水中优先控制污染物黑名单。鉴于婴儿是最敏感人群,故从保护婴儿的角度确定铅在饮水中的限值,从而能很好的保护整个人群。标准规定铅在饮水中的限值为0.01mg/L。
5、汞
①水中汞的来源:在天然水中的汞浓度低于0.5ug/L,可以说汞在水中几乎不存在,含汞的工业污水排放污染水源可引起汞含量的升高。
②对人体的影响:汞对人体健康的影响是间接的,当汞富集在鱼体内,人食鱼会引起汞中毒,汞的毒性作用主要表现为对神经系统和肾脏的损伤,上世纪50年代日本的水俣病就是典型的由工业污水大量排放,当地人食鱼引起汞中毒的神经系统病,如四肢麻痹、失去知觉、甚至死亡。无论是有机汞和无机汞,均引起相同终点的症状和体征。
③限值:我国将汞列入水中优先控制污染物黑名单。标准规定汞在生活饮用水中的限值为0.001mg/L。
6、硒
①水中硒的来源: 在天然水、矿泉水中均含有各种价态的硒存在,一些富硒地区地下水高达6000ug/L;工业废水中也含有各种价态的硒。
②对人体的影响:硒是人体必需的微量元素。但是,硒的生物效应也依次出现“缺乏、适量、过量(中毒)”的递变。硒缺乏可能是克山病(地方性心肌病)以及大骨节病发生的一种因素,当硒摄入过多时又可发生硒中毒,如脱发、脱甲、感觉迟钝、四肢瘫痪,甚至死亡。
③限值:标准规定硒的限值为0.01mg/L。
7、氰化物
①水中氰化物的来源:在水中含量很少,主要是含氰化物对水的污染。
②对人体的影响:在热带和亚热带的木薯中含有很高浓度的氰化物,饮食不当会引起中毒。氰化物为剧毒物质,一次剂量50~60mg能引起死亡,而一次剂量为10mg未见损伤
③限值:标准规定氰化物在饮水中的限值定为0.05mg/L。
8、氟化物
①水中氟化物的来源:存在于地表水和地下水中,通常不超过10mg/L。若异常,说明水受工业排放废水的污染。
②对人体的影响:氟化物可能是动物和人的必需元素。氟化物具有防龋作用,但饮水中含有高浓度氟化物可引起氟骨症和氟斑牙,导致儿童全部掉牙,更严重的会影响人体骨骼。
③限值:标准规定氟化物在饮水中的限值定为1mg/L。
9、硝酸盐
①水中硝酸盐的来源:在地表水中硝酸盐通常是很低的,地下水高于地表水,但当水体农业径流水、人畜粪便、生活污水及工业污水的污染则会有明显的增高。
②对人体的影响:硝酸盐本身无害,其毒性是因为硝酸盐被还原为亚硝酸盐而造成的。在食品和饮水中高含量的硝酸盐或亚硝酸盐均可引起人的急性中毒,特别是婴儿的急性中毒。这是由于亚硝酸盐可使人体中正常的血红蛋白转变为高铁血红蛋白,从而失去携带氧至组织的能力,造成高铁血红蛋白症。
③限值:标准规定硝酸盐在饮水中的限值定为10mg/L。
10、三氯甲烷
①水中三氯甲烷的来源:是饮水氯化消毒过程中的主要副产物。
②对人体的影响:易于经过人体皮肤吸收,当洗澡时水中氯仿可经皮肤吸收,氯仿(三氯甲烷)最常见的毒性是对肝中心小叶区的损伤。氯仿毒性的严重程度还与动物种类、使用的溶媒以及染毒途径有关。
③限值:标准规定饮用水中三氯甲烷的限值为0.06mg/L。
11、四氯化碳
①水中四氯化碳的来源:四氯化碳是工业生产的原料,氯消毒剂中有时会含有四氯化碳。
②对人体的影响:它可通过胃肠道,呼吸道和皮肤吸收,吸收后可分布于各主要脏器,其具有致癌性。
③限值:标准规定饮用水中四氯化碳的限值为0.002mg/L。
12、氯酸盐
①水中氯酸盐的来源:饮用水中的氯酸盐是复合型二氧化氯消毒剂的副产物。
②对人体的影响:高浓度的氯酸盐其对人体的影响与二氧化氯、亚氯酸盐相同,如对消化道和血液的氧化作用。
③限值:标准规定饮用水中氯酸盐的限值为0.7mg/L。
三、感官性状和一般化学指标
1、色度
①水中色度的来源:纯净清洁水本为无色透明,其外观颜色是由于水中带色物质及悬浮颗粒形成,主要来源于土壤、泥岩和腐败植物,还有铁、锰、铜以及各种工业废水。
②对人体的影响:水中带色有机物本身没有明确的健康危害,然而,其与氯反应产生的氯化副产物,包括三卤甲烷对健康是有害的;受污染带色的水,不同的污染物对人体的影响不同。
③限值:当一杯水色度大于15度时,多数人能察觉,大于30度时所有人都能察觉并感到厌恶,标准规定饮用水中的色度限值不应超过15度,并不得呈现其他异色。
2、浑浊度
①水中浑浊度的来源:所有天然水体均有一定的浑浊度。浑浊度是水中含有泥沙、粘土、细微的有机物和无机物、以及浮游生物和其他微生物等悬浮物所造成。
②对人体的影响:水中悬浮颗粒物能吸附有害的有机物和无机物及细菌和病毒;因而,高浑浊度的水能对人体健康产生危害,在饮用水生产过程中,浑浊度干扰水中细菌和病毒的检测,并影响消毒效果,增加氯耗。浑浊度在10NTU时,人们普遍反映混浊,低于5NTU的水能被人们接受。浑浊度的降低意味着水中某些有害物质、细菌和病毒的减少。
③限值:标准规定饮用水中的浑浊度限值不超过1NTU,特殊情况下,暂时达不到时,也不应超过3NTU。
3、嗅和味
①水中臭和味的来源:饮用水中的异臭、异味是由原水、水处理或输水过程中微生物、生活污水和工业废水污染引起的。
②对人体的影响:水中异常的臭和味意味着可能发生在较重大污染事件之时,在未明确原因以前不宜饮用。
③限值:人们对于水中的臭和味的耐受是较宽的,但饮用水中应无令人不快的或令人厌恶的臭和味,因此,标准规定饮用水不得有异臭、异味。
4、肉眼可见物
①水中的肉眼可见物来源:水中肉眼可见物来自原水、制水过程和管网,有悬浮固体、水面飘浮物、沉积物、微生物和未成熟的幼体等。水中含有肉眼可见物会影响饮用水的外观,表明水中可能存在有害物质或生物的过多繁殖。
②对人体的影响:肉眼可见物并不会直接影响人体健康,但是是对水中带有污染物的一种警告。
③限值:为保证健康及饮用水的可接受性,标准规定不得含有肉眼可见物。
5、pH值
①水中pH的来源:pH是评价水质的一个重要参数。天然水常受CO2/HCO-/CO32-平衡系统的影响,则受地质、环境的影响有很大的差异。若水中pH异常,则水体有被污染。
②对人体的影响:人体健康与pH值的直接关系是不明确的,但pH值可通过影响其他水质指标及水处理效果而间接影响人体健康。
③限值:pH值在6.5~9.5范围内并不影响饮用及健康,但pH值过低会腐蚀水管,过高会使溶解盐析出、降低氯化消毒作用。标准规定 pH值范围在6.5~8.5。
6、铝
①水中铝的来源:虽然铝在地球上以铝硅酸盐形式存在,含量占地壳8%,但在饮用水中不超过200ug/L。而在给水处理中采用混凝剂时,出厂水含铝量会高出原水。
②对人体的影响:铝是一种低毒并非是人体的基本成分,其是引起多种脑疾病的重要因素。现已发现老年痴呆病与人体中铝的量有关。
③限值:根据使用铝盐作混凝剂时所能达到的水平,标准规定铝量不得超过0.2mg/L。
7、铁
①水中铁的来源:铁是地壳层丰富的金属,含量约为5%,地下水含铁量高于地表水。水中铁来源分为天然源和人为污染源。
②对人体的影响:铁是人体的必需的营养元素。其是红蛋白的重要组成部分,是血液中输送氧与交换氧的重要元素。铁与铜、锌、锰、钴形成的酶,均有促进生长发育的作用。缺铁影响:学习和工作能力(效率)下降,儿童易烦躁,抗感染能力下降。
③限值:水中二价铁是不稳定的,易氧化成不溶性的氢氧化铁(铁锈)。当水中含铁量小于0.3mg/L时,难以察觉其味道,达1mg/L时便有明显的金属味,超过0.3mg/L会使衣服和器皿着色;在0.5mg/L时色度可大于30度,为避免衣服、器皿着色和形成令人反感的沉淀或异味,标准规定铁量不应超过0.3mg/L。
8、锰
①水中锰的来源:水体中锰含量较低,锰含量升高的原因有二,一是含锰矿物质受还原所致,二是工业废水污染。
②对人体的影响:锰是一种人体必需的微量元素,是重要酶的组成成分,能促进和增强许多重要的代谢反应,促进生长、骨骼形成和造血。锰不足有害健康,一个人每天最多可摄入20mg的锰,而没有显而易见的病态表现,但过量也影响健康。
③限值:当水中锰超过0.1mg/L时,会使饮用水发生令人不快的味道,使器皿和衣服着色,超过0.2mg/L时,在水管内形成一层黑色沉淀物,时而随水流出。标准规定锰含量低于0.1mg/L。
9、铜
①水中铜的来源:天然水中铜含量很低,饮用水中的高浓度铜的主要来源是管道腐蚀,溶解在水中的铜会呈现出一定的颜色。受工业废水污染的水也是铜含量升高的原因。
②对人体的影响:铜是一种人体必需的微量元素,但过量摄入或长期摄入高含量铜的水,会引起铜中毒。
③限值:当水中铜的含量超过1mg/L时,有令人讨厌的涩味,洗涤的衣服和器皿会出现污点,标准规定铜的含量限制在不得超过1.0mg/L。
10、锌
①水中锌的来源:由于金属锌及其氧化物的溶解度很低,所以天然水中锌含量甚微。饮用水的锌与铜相似,所以镀铜管已禁止使用。
②对人体的影响:锌是人体必需的一种元素,主要存在于肌肉、骨骼、皮肤。锌对人体具有重要的生理功能。缺锌则酶活性下降,致使很多器官和组织的生理功能异常。过量导致中毒。
③限值:锌在水中有一股令人讨厌的涩味。实验表明含锌量在3~5mg/L时,水会呈现出乳白色,并在煮沸时出现一层油脂状的薄膜。因此,标准规定饮用水含锌量定为不应超过1.0mg/L。
11、氯化物
①水中氯化物的来源:水中氯化物来自两方面,一是地层氯化物溶于水中,二是生活污水、工业废水、海水的污染。氯化物在海水中存在数量最多。
②对人体的影响:成人体内含有将近81.7g的氯化物,为保持体内需要和平行,每日每kg体重需摄入9mg左右氯化物。而每天我们从饮用水中摄入的氯化物只占总摄入量的一小部分,完全不会对健康构成影响。
③限值:摄入饮用水中氯化物的味觉阈主要取决于所结合阳离子的种类,一般情况下氯化物的味觉阈在200~300mg/L之间,尽管自来水制备过程中无法去除氯化物,但从感官性状上考虑,标准规定氯化物的限值为250mgL。
12、硫酸盐
①水中硫酸盐的来源:硫酸盐存在于自然界的各种矿石中,是毒性最低的阴离子之一。地表水中的硫酸盐浓度与人类排放二氧化硫浓度有关。
②对人体的影响:在大量摄入硫酸盐后出现的最主要的生理反应是腹泻、脱水和胃肠道紊乱。
③限值:硫酸盐有腐蚀性,在考虑了硫酸盐可能对口感和胃肠道造成的影响,标准规定硫酸盐的标准为不超过250mg/L。
13、溶解性总固体
①水中溶解性总固体(TDS)的来源:TDS主要成份是Ca2+、Mg2+、Na+、K+、CO3-、HCO3-、SO42-、NO3-等。来源于原水以及排入原水中的工业废水、生活污水和农业排水。
②对人体的影响:尚无证据表明,TDS高于1000mg/L的饮用水对饮用者产生有害的生理反应。
③限值: TDS的量与饮用水的味觉直接有关,TDS<300mg/L味道较好,过高就差,甚至不受人们欢迎,同时也会对输水管道造成腐蚀或在管道中结垢。因此,标准规定溶解性总固体的限制标准为1000mg/L。
14、总硬度
①水中硬度的来源:水中硬度主要来源是沉积岩、地下渗流及土壤冲刷中的溶解性多价态金属离子。两种主要离子是钙离子和镁离子。
②对人体的影响:人们对硬度的接受程度相差较大,水中碳酸钙硬度大于500mg/L时,难以让人接受,易引起肠道炎。但没有令人信服的证据说明水中硬度对人体健康有不良影响。
③限值:根据我国各地的调查,饮用水中的碳酸钙硬度大多不超过425mg/L,且人们对该硬度的水反应不大。故标准规定总硬度不应超过450mg/L。
15、耗氧量
①水中耗氧量的来源:生活污水、各种工业废水、水中腐殖质等是水中耗氧量的来源。
②对人体的影响:消化道疾病(包括肝癌)与耗氧量呈显著的相关。
③限值:耗氧量是测定水体中有机物含量的间接指标,它的意义在于指示饮用水中受有机污染物污染的程度,故标准规定耗氧量的限制值为3mg/L,特殊情况下不超过5mg/L。
16、挥发酚
①水中挥发酚的来源:自然界中存在的酚类化合物有2000多种,水中酚主要来源于工业所排放的废水。
②对人体的影响:酚类化合物可通过皮肤和胃肠道吸收,吸收后的酚主要分布于肝、血、肾和肺,是促癌剂。
③限值:酚污染水体会能恶化水的感官性状,产生异臭和异味,根据感官性状的要求,标准规定挥发酚的限值为0.002mg/L。
17、阴离子合成洗涤剂
①水中阴离子合成洗涤剂的来源:水中的阴离子合成洗涤剂主要来源于生活污水和工业废水。
②对人体的影响:对人体毒性很低。
③限值:它对饮用水最大的影响在于造成饮用水出现令人讨厌的味和泡沫。当水中阴离子合成洗涤剂质量浓度超过0.5mg/L时即能使水起泡和具有异味。因此,标准规定阴离子合成洗涤剂的限值为0.3mg/L。
四、放射性指标
总α放射性、总β放射性
①水中放射性物质的来源:水的放射性主要来自岩石、土壤及空气中的放射性物质。水中的放射性核素有几百种,浓度一般都很低。
②对人体的影响:人类某些实践活动可能使环境中的天然辐射水平增高,特别是随着核能的发展和同位素新技术的应用,可能产生放射性物质对环境的污染问题。放射性的有害作用为:增加肿瘤发生率、死亡以及发育中的变态。
③限值:基于假设每人每天摄人2L水时所摄人的放射性物质,标准限值为:总α放射性不超过0.5Bq/L;总β放射性不超过1Bq/L。
五、消毒剂指标
游离氯、二氧化氯
①水中游离氯、二氧化氯的来源:是氯或二氧化氯消毒剂特定余留水中的,目的是保持水中消毒剂存在起继续杀菌消毒作用。
②对人体的影响:未观察到与加消毒剂相关的特殊的不良反应。
③限值:氯或二氧化氯作为消毒剂,实验证明,接触作用30分钟,对肠道致病菌(如伤寒、痢疾等),钩端螺旋体、布氏杆菌等均有杀灭作用。因此,在怀疑水源可能受到肠道病毒污染时,可增加氯消毒剂量及接触时间,以保证饮用水的安全。集中式给水管网末梢水的游离氯或二氧化氯,还可作为预示有无再次污染的信号,因此,水质标准对管网末梢水的游离氯或二氧化氯也作了相应规定。
标准规定消毒剂在与水接触30分钟后,游离氯应不低于0.3mg/L,管网末梢水不应低于0.05mg/L;二氧化氯应不低于0.1mg/L,管网末梢水不应低于0.02mg/L。
水在地球上无处不在,并且与人们生活息息相关,我们每天都必须喝水或喝以水为主体的其它液体以补充水分。不幸的是,水中任何污染物即使极其微量,也可能在人体内终身存在,并不断积累,从而对人体产生有害的影响。比较清楚的一点是健康饮水的定义是动态的过程,饮用水对健康的影响必须时刻引起警觉,饮用水水质要始终得到严格监控,有关饮用水的法规要不断修改,以迎接新的挑战。
(参考文献略)
注:本文是以前在苍南、平阳、洞头等水司(水厂)技术知识讲座文稿的基础上进行修改而成的