自来水中的成分

【专家解说】：1、自来水是如何生产的？ 众所周知，由于自然因素和人为因素，原水里含有各种各样的杂质。从给水处理角度考虑，这些杂质可分为悬浮物、胶体、溶解物三大类。城市水厂净水处理的目的就是去除原水中这些会给人类健康和工业生产带来危害的悬浮物质、胶体物质、细菌及其他有害成分，使净化后的水能满足生活饮用及工业生产的需要。市自来水总公司水厂采用常规水处理工艺，它包括混合、反应、沉淀、过滤及消毒几个过程。 （1）混凝反应处理 原水经取水泵房提升后，首先经过混凝工艺处理，即： 原水 + 水处理剂 → 混合 → 反应 → 矾花水 自药剂与水均匀混合起直到大颗粒絮凝体形成为止，整个称混凝过程。常用的水处理剂有聚合氯化铝、硫酸铝、三氯化铁等。汕头市使用的是碱式氯化铝。根据铝元素的化学性质可知，投入药剂后水中存在电离出来的铝离子，它与水分子存在以下的可逆反应： Al3+ + 3H2O ←→ Al(OH)3 + 3H+ 氢氧化铝具有吸附作用，可把水中不易沉淀的胶粒及微小悬浮物脱稳、相互聚结，再被吸附架桥，从而形成较大的絮粒，以利于从水中分离、沉降下来。 混合过程要求在加药后迅速完成。混合的目的是通过水力、机械的剧烈搅拌，使药剂迅速均匀地散于水中。 经混凝反应处理过的水通过道管流入沉淀池，进入净水第二阶段。 （2）沉淀处理 混凝阶段形成的絮状体依靠重力作用从水中分离出来的过程称为沉淀，这个过程在沉淀池中进行。水流入沉淀区后，沿水区整个截面进行分配，进入沉淀区，然后缓慢地流向出口区。水中的颗粒沉于池底，污泥不断堆积并浓缩，定期排出池外。 （3）过滤处理 过滤一般是指以石英砂等有空隙的粒状滤料层通过黏附作用截留水中悬浮颗粒，从而进一步除去水中细小悬浮杂质、有机物、细菌、病毒等，使水澄清的过程。 （4）滤后消毒处理 水经过滤后，浊度进一步降低，同时亦使残留细菌、病毒等失去浑浊物保护或依附，为滤后消毒创造良好条件。消毒并非把微生物全部消灭，只要求消灭致病微生物。虽然水经混凝、沉淀和过滤，可以除去大多数细菌和病毒，但消毒则起了保证饮用达到饮用水细菌学指标的作用，同时它使城市水管末梢保持一定余氯量，以控制细菌繁殖且预防污染。消毒的加氯量（液氯）在1.0-2.5g/m3之间。主要是通过氯与水反应生成的次氯酸在细菌内部起氧化作用，破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。消毒后的水由清水池经送水泵房提升达到一定的水压，在通过输、配水管网送给千家万户。 2、自来水是否含有有害人体健康的物质？ 由以上自来水的生产过程，可见河水中原有的种种悬浮颗粒及胶体物质已在混凝过程中分离。而原水中的致病微生物也已在滤后消毒处理过程中被消灭。因此，在自来水生产过程中已把原水含有的有害人体健康物质去除掉。 那么，生产过程中所加入的药剂呢？在去除水中原有杂质的过程中不免地加入了新的杂质。这些新的杂质是否会危害到我们的健康呢？ 在混凝过程中所加入的水处理剂，一般情况下都与原水的悬浮颗粒及胶体一起沉淀开来，从而不影响水出厂时的质量。那么，就只剩下氯气了。氯气消毒法是生产自来水的最后一个环节。往水里加氯气经反应后即可把水输送到市民家庭使用。如此，氯气是否会危害到我们的健康呢？ 以下我们来重点研究氯气。 氯气（Cl2）是一种黄绿色有刺激性气味的气体，能溶于水，常温下1体积水能溶解2体积氯气。在相同条件下，氯气比同体积的空气重，标准状况下，它的密度3.214g/L。氯气容易液化，当压强为101.3kPa，冷却到-34.6℃，气态的氯就变成黄色油状的液态氯。液态氯继续冷却到-101℃，就变成了固态氯。氯气是一种有毒物质，对人体有强烈的刺激性，吸入少量氯气会刺激鼻腔和喉头粘膜，并引起胸痛和咳嗽；吸入较多氯气会窒息致死。 把氯气加入水中，会发生以下反应： Cl2 + H2O = HCl + HClO 因为消毒过程中氯气用量很小（一般在1L水中仅通入约0.005g氯气），可以说只要出厂的自来水符合正常的国家标准，在自来水中的投入的氯气会完全与水反应生成其他物质，故可认为出厂的水中不含Cl2。上文所谓的"使城市水管末梢保持一定余氯量"，实际上应是指氯元素，而不是氯气。 然而，虽然氯气已完全反应，却有其他物质生成。我们先来看次氯酸。次氯酸（HClO）具有强氧化性，因此具有很强的杀菌消毒能力，是常用的消毒剂。次氯酸是一种弱酸，很不稳定，在光照条件下易发生以下反应： 2HClO = 2HCl + O2↑ 如此，水中有可能含有的杂质就只剩HCl了。 氯化氢（HCl）是无色而有刺激性气味的气体，它的密度比空气大，约为空气的1.26倍。氯化氢极易溶于水（0℃时，1体积水大约能溶解500体积的氯化氢）。氯化氢的水溶液叫氢氯酸，俗称盐酸，是一种强酸，具有强的氧化性及腐蚀性。 由以上的方程式，根据氯原子守恒，可知一定物质的量的氯气与水反应后最终生成的氯化氢的物质的量是原来氯气的两倍。由于在生产水的过程中使用的氯气的量很少，产生的氯化氢的量自然微乎其微。根据生理卫生常识，我们知道人体的胃液含有少量盐酸，故可认为微量的氯化氢并不影响人体健康，几乎可以忽略不计。此外，氯化氢是易挥发气体，基于这一性质可推知煮沸了的水几乎不含氯化氢。 由此，我们可以得出这样的结论：生产过程符合国家标准的自来水是不会危害人体健康的。 最后，我们就“饮用水对人体健康的影响”这一问题进行了社会调查问卷。通过调查报告，我们发现 14.3%的人家中饮用纯净水,49%的人饮用自来水，36.7%的人家中饮用井水。在饮用纯净水的人中：约36.7%的人认为纯净水对人体无害，较喜欢饮用；22.4%的人认为饮用纯净水对人体有害，并不喜欢饮用；此外，还有约40.9%的人对饮用纯净水是否有害不太清楚，因大部分人都在饮用，也就跟着饮用。大部分人不饮用自来水是因为目前严重的水污染状况，表示若自然经济条件允许，愿意喝天然的河湖水或矿泉水。多数人选择饮用何种纯净水大都从品质、价钱等方面综合考虑 生活饮用水水质常规检验项目及限值见表1。 表1 生活饮用水水质常规检验项目及限值 项 目 限 值 感官性状和一般化学指标 色……………….....色度不超过15度，并不得呈现其它异色 浑浊度……………. 不超过l度(NTU)①，特殊情况下不超过5度(NTU) 臭和味……………… 不得有异臭、异味 肉眼可见物………… 不得含有 pH …………………..6.5—8.5 总硬度(以CaCO3计)… 450(mg／L) 铝 …………………..0.2(mg／L) 铁 …………………. 0.3(mg／L) 锰………………….. 0.1(mg／L) 铜 ……………………1.0(mg／L) 锌…………………….1.0(mg／L) 挥发酚类(以苯酚计).. 0.002(mg／L) 阴离子合成洗涤剂… 0.3(mg／L) 硫酸盐………………. 250(mg／L) 氯化物 ………………250(mg／L) 溶解性总固体…….. 1000(mg／L) 耗氧量(以O2计)…….. 3(mg／L)，特殊情况下不超过5mg／L② 毒理学指标 砷 …………………… 0.05(mg／L) 镉…………………….. 0.005(nlg／L) 铬(六价)……………… 0.05(mg／L) 氰化物…………………. 0.05(mg／L) 氟化物……………….. 1.0(mg／L) 铅…………………….. 0.01(mg／L) 汞 ………………….. 0.001(mg／L) 硝酸盐(以N计)………. 20(mg／L) 硒……………………. 0.01(mg／L) 四氯化碳……………. 0.002(mg／L) 氯仿……………………. 0.06(mg／L) 细菌学指标 细菌总数………………. 100(CFU/mL)③ 总大肠菌群 …………...每100mL水样中不得检出 粪大肠菌群…………….. 每100mL水样中不得检出 游离余氯……………… 在与水接触30分钟后应不低于0.3mg／L，管网末梢水不应低于0.05mg／L(适用于加氯消毒) 放射性指标④ 总α放射性………….. 0.5(Bq/L) 总β放射性…………….. 1(Bq／L) 注：①表中NTU为散射浊度单位。②特殊情况包括水源限制等情况。③CFU为菌落形成单位。④放射性指标规定数值不是限值，而是参考水平。放射性指标超过表1中所规定的数值时，必须进行核素分析和评价，以决定能否饮用。 4.2.2 生活饮用水水质非常规检验项目 生活饮用水水质非常规检验项目及限值见表2。 表2 生活饮用水水质非常规检验项目及限值 项 目 限 值 感官性状和一般化学指标 硫化物………………… 0.02(mg／L) 钠 ………………………200(mg／L) 毒理学指标 锑…………………….. 0.005(mg／L) 钡 ………………………0.7(mg／L) 铍…………………….. 0.002(mg／L) 硼………………………. 0.5(mg／L) 钼………………………. 0.07(mg／L) 镍………………………… 0.02(mg／L) 银………………………… 0.05(mg／L) 铊……………………….. 0.0001(mg／L) 二氯甲烷…………………….. 0.02(mg／L) 1，2-二氧乙烷 …………..0.03(mg／L) 1，1，1-三氯乙烷………… 2(mg／L) 氯乙烯…………………… 0.005(mg／L) 1，1-二氯乙烯…………. 0.03(mg／L) 1，2-二氯乙烯……….. 0.05(mg／L) 三氯乙烯………………. 0.07(mg／L) 四氯乙烯………………. 0.04(mg／L) 苯 ………………………0.01(mg／L) 甲苯 …………………..0.7(mg／L) 二甲苯……………….. 0.5(mg／L) 乙苯………………….. 0.3(mg／L) 苯乙烯…………………. 0.02(mg／L) 苯并（a）芘………….. 0.00001(mg／L) 氯苯……………………. 0.3(mg／L) 1，2-二氯苯………….. 1(mg／L) 1，4-二氯苯 ………………….0.3(mg／L) 三氯苯（总量） …….……...0.02(mg／L) 邻苯二甲酸二（2-乙基已基）酯 0.008(mg／L) 丙烯酰胺…………………….. 0.0005(mg／L) 六氯丁二烯 ……………………0.0006(mg／L) 微囊藻毒素-LR………………… 0.001(mg／L) 甲草胺 …………………………0.02(mg／L) 灭草松…………………………. 0.3(mg／L) 叶枯唑………………………… 0.5(mg／L) 百菌清………………………….. 0.01(mg／L) 滴滴涕…………………………… 0.001(mg／L) 溴氰菊酯…………………………. 0.02(mg／L) 内吸磷………………………….. 0.03(mg／L)(感官限值) 乐果…………………………….. 0.08(mg／L)(感官限值) 2，4—滴……………………….. 0.03(mg／L) 七氯…………………………… 0.0004(mg／L) 七氯环氧化物…………………….. 0.0002(mg/L) 六氯苯…………………………. 0.001(mg/L) 六六六 ………………………….0.005(mg／L) 林丹……………………………… 0.002(mg/L) 马拉硫磷……………………….. 0.25(mg/L)(感官限值) 对硫磷 ………………………….0.003(mg／L)(感官限值) 甲基对硫磷…………………….. 0.02(mg／L)(感官限值) 五氯酚…………………………. 0.009(mg／L) 亚氯酸盐………………………. 0.2(mg／L)(适用于二氧化氯消毒) 一氯胺…………………………… 3 (mg／L) 2，4，6 三氯酚……………… 0.2(mg／L) 甲醛 ……………………….. 0.9(mg／L) 三卤甲烷① …………………..该类化合物中每种化合物的实测浓度与其各自限值的比值之和不得超过1 溴仿…………………………….. 0.1(mg／L) 二溴一氯甲烷 …………………. 0.1(mg／L) 一溴二氯甲烷………………….. 0.06(mg／L) 二氯乙酸 ……………………..0.05(mg/L) 三氯乙酸………………………… 0.1(mg／L) 三氯乙醛(水合氯醛)……………… 0.01(mg／L) 氯化氰(以CN—计)…………….. 0.07(mg／L) 注：①三卤甲烷包括氯仿、溴仿、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷共四种化合物。