水質(zhì)對(duì)健康的影響和凈水器的選擇

1、飲用水水質(zhì)對(duì)健康的影響,劉文君13801128383wjliu@tsinghua.edu.cn清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院 教授中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)水工業(yè)分會(huì) 秘書長(zhǎng)全國(guó)紫外線消毒技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì) 主任國(guó)際紫外線協(xié)會(huì)亞洲和澳大利亞分部 主任,人體每日需水量,人均每天需飲水2升,人均日生活用水量,飲用水水質(zhì)對(duì)健康的影響,,飲用水水質(zhì)對(duì)健康的影響,,,,化學(xué)性危害,微生物學(xué)危害,感官性危害,,,,,,放射性危害,,飲用水與傳染病,,細(xì)菌性傳染病

2、,1. 霍亂：由霍亂弧菌引起的急性腸道傳染病，可通過(guò)病人排泄物污染的水傳播。1700～1850’s，西方國(guó)家比較普遍，數(shù)以百萬(wàn)的人死于霍亂。1960’s，傳播于印尼、東亞、孟加拉、印度、前蘇聯(lián)、伊朗、伊拉克、西非等地區(qū)。1991～1994年，西半球約有一百萬(wàn)人感染霍亂，近萬(wàn)人死亡。在污水處理率低、衛(wèi)生條件差的地區(qū)，霍亂的威脅依然存在。加氯消毒是消滅霍亂弧菌的有效手段。,細(xì)菌性傳染病,2. 埃希氏大腸桿菌：人和動(dòng)物腸道內(nèi)的常見細(xì)

3、菌，包括100多種菌株，大部分無(wú)害，少量變異菌株會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重危害。O157:H7 ，釋放出胞外毒素，能引起嚴(yán)重的出血性腹瀉、腎功能衰竭，甚至引起死亡?？赏ㄟ^(guò)被糞便污染的水或食物傳播。1996年美國(guó)疾病預(yù)防中心宣布全國(guó)共有2741例受O157:H7感染，102人發(fā)展成急性腎衰竭和尿血性貧血等。加氯消毒與喝開水可有效控制該病菌的傳播。,細(xì)菌性傳染病,3. 空腸彎曲桿菌：1972年首次被發(fā)現(xiàn)，可導(dǎo)致腹瀉，通常因飲用不潔凈的水而引起。4.

4、 沙門氏菌：可導(dǎo)致傷寒，通常由受糞便污染的食物傳播。沙門氏菌很少由飲用水傳播。5. 志賀氏菌：與痢疾的爆發(fā)有關(guān)，可通過(guò)皮膚接觸（游泳）或飲用不潔凈的水而得病。,原蟲性傳染病,原生動(dòng)物：尺寸比細(xì)菌大的單細(xì)胞生物，在水體和自然界廣泛存在。某些生活在水體里的原生動(dòng)物能引起消化道疾病。原生動(dòng)物的抗氯性比細(xì)菌強(qiáng)，而且數(shù)量很少即可致病，因此由原生動(dòng)物引起的流行病爆發(fā)次數(shù)比由細(xì)菌引起的多。人類對(duì)原蟲性水致傳染病的認(rèn)識(shí)僅有二十年的歷史。,原蟲性傳

5、染病,1. 隱孢子蟲：接觸或飲用被隱孢子蟲孢囊污染的水可導(dǎo)致隱孢子蟲病，主要癥狀有身體疼痛、排氣、腫脹、體重下降、嘔吐、低燒和嚴(yán)重脫水性腹瀉。美國(guó)多數(shù)自來(lái)水內(nèi)都含有少量的隱孢子蟲。隱孢子蟲孢囊很難被氯殺死。2. 賈第蟲：賈第蟲病的癥狀表現(xiàn)和傳播途徑與隱胞子蟲類似?？刂瞥鰪S水渾濁度是控制賈第蟲的有效手段。3. 圓孢子蟲：是最近新發(fā)現(xiàn)的由飲用水傳播并能引起腹瀉的寄生蟲。盡管圓孢子蟲與隱胞子蟲是近親，但目前對(duì)圓孢子蟲的了解很少。如果不治療

6、，圓孢子蟲病能持續(xù)數(shù)星期，而且常常復(fù)發(fā)。,病毒性傳染病,病毒：尺寸最小的致病微生物（15～300nm），很容易透過(guò)濾池。一般可通過(guò)飲用水充分加氯控制。,諾沃克病毒在小型圓桿狀病毒(SRSVS)中具有代表性。在美國(guó)的學(xué)齡青年和老人中，由小型圓桿病毒引起的腹瀉很普遍。而螺旋病毒引起的腹瀉則在小孩中比較多見。,表1-1 水中常見的病原微生物及其健康危害,水中常見細(xì)菌、原生動(dòng)物及其危害,表1-1 水中常見的病原微生物及其健康危害,水中常見病毒及

7、其危害,表1-1 水中常見的病原微生物及其健康危害,水中寄生蟲及其健康危害,,圖,,飲用水與癌癥,癌癥：細(xì)胞不受控制的生長(zhǎng)和擴(kuò)散。,,,,飲用水與癌癥,,,皮膚癌、肺癌、腎癌、膀胱癌、結(jié)腸癌等,肺癌,飲用水中放射性很弱，致癌性尚無(wú)定論。,,中間代謝產(chǎn)物亞硝胺是強(qiáng)致癌劑。,苯、氯乙烯、二噁英、多氯聯(lián)苯等。,,有機(jī)污染與癌癥,2072個(gè)縣：相關(guān)分析飲用水耗氧量(CODMn)濃度----肝癌死亡率P值＜0.01(男、女、豐水、枯水)

8、提示：飲用水有機(jī)污染可能是肝癌死亡重要原因之一,有機(jī)污染與癌癥,,江蘇啟東肝癌高發(fā)與飲水有機(jī)污染,1980廣西扶綏肝癌與飲水有機(jī)污染, 1987荷蘭Kool HJ 1981江蘇楊中消化道癌癥與飲水有機(jī)污染江蘇丹陽(yáng)消化道癌癥與飲水有機(jī)污染,砷對(duì)健康的影響,在自然水系中，砷主要以無(wú)機(jī)砷酸鹽（AsO 43-）和亞砷酸鹽（AsO33-）兩種形式存在，As2O

9、3俗稱砒酸。砷化合物可引起人的急性中毒。三氧化二砷經(jīng)胃腸道攝入的致死量為70～180mg，中毒癥狀包括嚴(yán)重的胃腸道損傷、嘔吐、腹瀉，還經(jīng)常出現(xiàn)肌肉痙攣、心臟功能異常，甚至休克。有充分證據(jù)證明砷對(duì)人是致癌的。砷可透過(guò)人體胎盤，曾發(fā)現(xiàn)在妊娠期暴露于砷的冶煉廠工人的新生兒體重低，流產(chǎn)發(fā)生率合出生缺陷發(fā)生率均增高。暴露于砷的工人以及用砷制劑進(jìn)行治療的病人染色體畸變率增高。,,類雌性激素與生育能力,雌性激素：女性卵巢里產(chǎn)生的荷爾蒙或化學(xué)物質(zhì)

10、。它們刺激子宮、乳房和女性第二性征的發(fā)育。男性也產(chǎn)生雌性激素，但量很少。,類雌性激素化合物：盡管跟雌性激素沒有化學(xué)結(jié)構(gòu)相似性，但能與雌性激素受體細(xì)胞結(jié)合，產(chǎn)生類似于雌性激素的作用。包括殺蟲劑、多氯聯(lián)苯、二噁英、APEs等，多為持久性污染物，容易在動(dòng)物脂肪內(nèi)累積。可影響胚胎的發(fā)育，導(dǎo)致成年后生育能力下降、生殖系統(tǒng)疾病增多。,飲用水與類雌性激素,人類生產(chǎn)的大量類雌性激素化合物通過(guò)各種渠道最終進(jìn)入水體，污染了我們的飲用水源，也污染了水中的魚和

11、其他動(dòng)物。,類雌性激素化合物被懷疑是造成人的生育能力下降和性器官異常的主要或部分原因，可能還與女性乳腺癌、子宮內(nèi)膜異位癥、男性前列腺癌等疾病的發(fā)病率上升有關(guān)系。,,飲水硬度與疾病的關(guān)系,水的硬度：水中各種礦物元素與金屬元素含量的總和，通常僅指鈣、鎂離子的含量，以碳酸鈣濃度表示。＜70 mg CaCO3/L，軟水；70～150 mg CaCO3/L，硬度適中；＞150 mg CaCO3/L，硬水。,飲水硬度與心血管?。貉芯堪l(fā)現(xiàn)飲用水硬度與

12、心血管病發(fā)病率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，硬度增加。因?yàn)榈V物元素可以補(bǔ)充維持心臟和血管正常功能必不可少的成份。,飲水硬度與疾病的關(guān)系,鎂：人體的許多日常功能都需鎂的參與。鎂濃度低還可能導(dǎo)致心跳不正常，脈搏紊亂，血管痙攣，關(guān)鍵器官供血不足，可能發(fā)生心臟病甚至猝死。有研究發(fā)現(xiàn)飲用水中鎂的含量越高，心血管病的死亡率就越低。飲水?dāng)z入的鎂只占人體需要量的2%~4%。,鈣：有助于減少心臟病和中風(fēng)。有研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)飲食補(bǔ)充足夠的鈣可使高血壓病人的血壓降低。飲水?dāng)z入

13、的鈣只占人體需要量的15%~20%。,飲用水硬度與疾病的關(guān)系,飲水硬度與骨質(zhì)疏松：維持鈣的高攝入量可預(yù)防骨質(zhì)疏松。專家認(rèn)為成年婦女每天需攝入1000~1500mg的鈣以維持骨組織的健康，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于通過(guò)飲水?dāng)z入的鈣量。飲水硬度與腎結(jié)石：腎結(jié)石中約有75%的成分是鈣。但事實(shí)上，飲用高硬度的水不會(huì)增加腎結(jié)石的發(fā)病率，甚至在美國(guó)及其他一些地區(qū)發(fā)現(xiàn)，飲用水硬度高的地區(qū)腎結(jié)石的發(fā)病率反而更低。,飲水中氟含量與牙齒健康,長(zhǎng)期飲用高含氟量（＞1.5mg

14、/L）的水可導(dǎo)致氟斑牙，更高濃度的氟會(huì)影響骨骼健康（氟骨癥）。,低濃度的氟化物可保護(hù)牙齒。飲用水中氟濃度過(guò)低（＜0.5mg/L)會(huì)導(dǎo)致兒童齲齒的增加。,我國(guó)現(xiàn)行《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中氟的限值為1.0mg/L。美國(guó)飲用水標(biāo)準(zhǔn)的限值為4mg/L。美國(guó)大部分公共供水系統(tǒng)通過(guò)人工加氟調(diào)整飲用水中氟的含量。,,,,,,,第一節(jié) 水源、水質(zhì)與健康,,重金屬對(duì)健康的影響,飲用水中常見的重金屬有：鉛、銅、鋁、汞，通常濃度不高，很少引起急性中毒，多為神

15、經(jīng)系統(tǒng)的長(zhǎng)期損害。,鉛：損害神經(jīng)系統(tǒng)，很容易毒害兒童的腦組織，可致成人疲勞、貧血、血壓升高等。人體收到的鉛污染可來(lái)源于空氣、食物和水。飲水中的鉛主要來(lái)源于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的排放及輸水管道的鉛釋放。高溫有利于管道中鉛的釋放，因此應(yīng)避免飲用管道輸送的熱水。估計(jì)飲水中鉛污染占人體所受鉛污染總量的20%左右。,重金屬對(duì)健康的影響,銅：在水源水中含量極低，主要通過(guò)管道腐蝕進(jìn)入飲用水。飲水中銅含量過(guò)高可引起惡心、嘔吐、腹瀉、腹痛等腸胃病，通常持續(xù)時(shí)間很短

16、。目前尚未發(fā)現(xiàn)飲水銅含量過(guò)高對(duì)健康有長(zhǎng)期的危害。,鋁：在水源水中普遍存在，但在飲用水中的含量通常很低。人體通過(guò)飲水?dāng)z入的鋁只占人體鋁攝入量的很少部分，但是老年癡呆癥的發(fā)生與飲水中鋁含量過(guò)高密切相關(guān)。,重金屬對(duì)健康的影響,鎳：天然水體中，鎳主要以綠色Ni(H2O)62+離子的形式存在。當(dāng)?shù)叵滤娼档突蛲寥乐邢跛猁}滲出時(shí)會(huì)發(fā)生氧化作用。鎳是常見的皮膚過(guò)敏原，對(duì)于鎳過(guò)敏的人，即使在鎳濃度很低的情況經(jīng)皮膚接觸或口服攝入也會(huì)引起濕疹。鎳對(duì)動(dòng)物的致

17、癌性影響是有限的。對(duì)人體研究表明經(jīng)胃腸外途徑（如吸入、肌肉注射、腎內(nèi)注射）的大量鎳化合物有致癌性。另外這些研究認(rèn)為一些鎳化合物尤其是硫化鎳具有潛在的致癌性。,汞：因飲水發(fā)生汞中毒的情況幾乎不存在。排放到水體中的汞可經(jīng)食物鏈累積到魚體內(nèi)，人類食用這種魚可產(chǎn)生神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如四肢麻痹、失去知覺甚至死亡。懷孕婦女食用這種魚可導(dǎo)致嬰兒發(fā)育遲緩。最著名的例子是日本的水俁病。,消毒副產(chǎn)物對(duì)健康的影響,三鹵甲烷：三鹵甲烷是飲水氯化消毒過(guò)程中的主要副產(chǎn)

18、物。其產(chǎn)生的速度和程度與氯化消毒過(guò)程中氯的濃度、水中腐殖酸的濃度以及水溫和pH值等有關(guān)。三鹵甲烷具有揮發(fā)性。三溴甲烷在河流中的半衰期是1小時(shí)到24天，一氯二溴甲烷為0.7小時(shí)到16天，二氯一溴甲烷為0.5到24小時(shí)，三氯甲烷為1到2天；三氯甲烷在湖中的揮發(fā)半衰期為9到10天。經(jīng)口攝入的三氯甲烷易被人和動(dòng)物吸收，吸入量的60%~80%被吸收。三氯甲烷易于經(jīng)過(guò)人體和動(dòng)物皮膚吸收，當(dāng)洗澡時(shí)水中三氯甲烷可經(jīng)皮膚吸收。皮膚的水合作用可以加速三

19、氯甲烷的吸收。,消毒副產(chǎn)物對(duì)健康的影響,三鹵甲烷：美國(guó)環(huán)保局（USEPA）將一氯二溴甲烷的致癌性列入C組（可疑的人體致癌劑），將三氯甲烷、二氯一溴甲烷和三溴甲烷列入B2組（肯定的動(dòng)物致癌劑）。研究發(fā)現(xiàn)飲用水中三氯甲烷濃度與人類膀胱腫瘤、結(jié)腸、直腸腫瘤的超額發(fā)生有關(guān)。其它揮發(fā)性三鹵甲烷也具有致癌、致突變作用。三溴甲烷和三氯甲烷是中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制劑，可以影響肝和腎的功能。若干流行病學(xué)方面的研究發(fā)現(xiàn)氯化后的飲用水（一般都含有三鹵甲烷）攝入與

20、癌癥死亡率之間有聯(lián)系。近年來(lái)人們發(fā)現(xiàn)溴代三鹵甲烷對(duì)人體的潛在危害更大。,消毒副產(chǎn)物對(duì)健康的影響,二氯乙酸：二氯乙酸是氯化消毒副產(chǎn)物鹵乙酸類的一種，是由氯與水中天然有機(jī)物反應(yīng)而產(chǎn)生的。加氯消毒產(chǎn)生的鹵乙酸主要是氯乙酸，而其中二氯乙酸和三氯乙酸占很大比例二氯乙酸的急性毒性屬于低等。大鼠通過(guò)強(qiáng)飼法攝入二氯乙酸后會(huì)引起對(duì)肝臟、腎臟、腎上腺器官重量的影響、大腦損傷和體重減輕等生理、病理變化。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)二氯乙酸具有致突變性和致癌性。,消毒副產(chǎn)

21、物對(duì)健康的影響,三氯乙酸：三氯乙酸是水中氯化消毒副產(chǎn)物鹵乙酸中最常見的一種。三氯乙酸在一些有機(jī)化學(xué)制品的合成中作為中間體，亦可作實(shí)驗(yàn)試劑、除草劑、土壤殺菌劑和防腐劑。三氯乙酸可以轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氯離子或被還原為醛。在體內(nèi)經(jīng)代謝作用的三氯乙酸量較少，大部分均通過(guò)尿液排出。在用含三氯乙酸的飲用水對(duì)大鼠的喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，除高劑量組的肝臟重量和肝臟重量/體重比有增加外，體重、器官質(zhì)量和組織病理學(xué)方面均未有明顯變化。大鼠和小鼠試驗(yàn)顯示三氯乙酸具有

22、致突變性和致癌性。三氯乙酸的三致作用比三鹵甲烷強(qiáng)，單位致癌風(fēng)險(xiǎn)是三氯甲烷的100倍,消毒副產(chǎn)物對(duì)健康的影響,溴酸鹽：溴酸鹽是通過(guò)氧化破壞而造成了其毒害效果，這種氧化破壞是由于油脂過(guò)氧化物的含量升高而造成的。溴酸鹽形成氧基，而眾所周知氧基會(huì)對(duì)DNA形成破壞。溴酸鹽溴酸鹽可導(dǎo)致老鼠腎臟、甲狀腺、間皮產(chǎn)生癌變，以及間皮瘤產(chǎn)生于睪丸及副睪之間附件的葉鞘膜上。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)溴酸鉀會(huì)使雄性耗子產(chǎn)生腎癌。溴酸鉀在水中的濃度低達(dá)時(shí)20ppm仍會(huì)使嚙齒動(dòng)物

23、產(chǎn)生腎癌。溴酸鉀產(chǎn)生一個(gè)氧化還原信號(hào)，從而產(chǎn)生基因氧化壓力以及修復(fù)基因的遺傳性活化，造成生長(zhǎng)失控，給DNA修復(fù)形成缺陷，從而導(dǎo)致癌癥。。,pH低導(dǎo)致管網(wǎng)腐蝕和紅水,pH低導(dǎo)致管網(wǎng)腐蝕和紅水,第五章 飲用管網(wǎng)水質(zhì)維護(hù)與管理,Al = 60-70%, Si = 9-18%,pH高導(dǎo)致管網(wǎng)中無(wú)機(jī)物沉淀,23 % Al, 60 % Si, 12% Ca,pH高導(dǎo)致管網(wǎng)中無(wú)機(jī)物沉淀,pH高導(dǎo)致管網(wǎng)中無(wú)機(jī)物沉淀,CaCO3沉淀,,,管網(wǎng)微生物生

24、長(zhǎng)及危害,管網(wǎng)微生物生長(zhǎng)及危害,有內(nèi)襯的鋼管（使用十年）、8000×,管網(wǎng)微生物生長(zhǎng)及危害,,真菌（1000×）,放線菌（10000×）,長(zhǎng)桿菌（0000×）,橢圓形球菌（10000×）,球菌（15000）,管網(wǎng)微生物生長(zhǎng)及危害,細(xì)菌和分泌物10000×,粘著生長(zhǎng)的長(zhǎng)桿菌8000×,長(zhǎng)桿菌和分泌物10000×,管網(wǎng)微生物生長(zhǎng)及危害,解決飲用水水質(zhì)問(wèn)題的主要途

25、徑,改善飲用水源水質(zhì) 改善市政供水處理和輸送設(shè)施 小區(qū)水質(zhì)凈化系統(tǒng) 家用凈水器（POU）,為什么購(gòu)買凈水器,去除水中污染物。需根據(jù)取除對(duì)象的不同選擇相應(yīng)的凈化器。去除細(xì)菌、原生動(dòng)物等致病因子可選用機(jī)械過(guò)濾器；去除重金屬(如鉛)或礦物元素(如鈣)則需選擇化學(xué)方法的凈化裝置。如果水中有多種污染物需去除、或者用戶身體免疫系統(tǒng)有問(wèn)題，則需選擇多功能的飲用水深度凈化裝置。改善水的口感。因?yàn)轱嬘盟膩?lái)源不同，其中各種元素的含量也有所差異

26、，因此口感也不一樣。飲用水的成份無(wú)非是有機(jī)物或無(wú)機(jī)物(金屬、礦物元素和氯等)。這些化合物在水中的含量與水源和輸水管道的性質(zhì)有關(guān)。例如水有臭雞蛋味是因?yàn)樗此泻嗅尫帕蚧瘹涞挠袡C(jī)污染沉積物。家用凈水器對(duì)改善這些問(wèn)題都有幫助，但不同類型的凈水器其側(cè)重點(diǎn)有所不同。,家用凈水器主要處理技術(shù),過(guò)濾（微濾、超濾）納濾和反滲透 活性炭吸附 離子交換 高效吸附材料臭氧紫外線其它方法,鐵銹、泥沙、紅蟲、大顆粒物,有色有味的雜質(zhì)、余氯殘留,

27、細(xì)菌、病毒,余氯、農(nóng)藥,PP棉（孔徑1-5微米）,活性炭,膜（孔徑0.1-0.0001微米）,,去除,,去除,,去除,水垢、重金屬,膜是凈水器的核心,根據(jù)孔徑大小，膜分為三類,過(guò)濾孔徑達(dá)0.0001微米去除水中所有物質(zhì)，出水為純凈水。,反滲透膜（RO）—“深度”過(guò)濾,過(guò)濾孔徑達(dá)0.01微米去除水中的細(xì)菌、病毒、膠體、不能有機(jī)物、,超濾膜(UF)—“淺度”過(guò)濾,過(guò)濾孔徑達(dá)0.001微米去掉所有污染物，保留有益礦物質(zhì)。,

28、超低壓選擇性納濾膜(DF)—“適度”過(guò)濾,美的、沁園、安吉爾用RO膜 純水機(jī),出水太純，沒營(yíng)養(yǎng)，費(fèi)水，費(fèi)電。,安利、完美、3M用超濾膜 超濾機(jī),去不掉有機(jī)物、重金屬和水垢，不適合中國(guó)水質(zhì)。,麥之瀾選用納濾膜 納濾機(jī),去除所有污染物，保留有益礦物質(zhì)，出水安全、健康。,,,0.0001微米,超濾膜出水不安全去不掉有機(jī)物、重金屬和水垢,反滲透膜出水安全不健康純水沒營(yíng)養(yǎng)，費(fèi)水、費(fèi)電,納濾膜出水安全又健康省水、省電,三種膜