水質對健康的影響和凈水器的選擇

1、飲用水水質對健康的影響,劉文君13801128383wjliu@tsinghua.edu.cn清華大學環(huán)境學院 教授中國土木工程學會水工業(yè)分會 秘書長全國紫外線消毒技術標準化委員會 主任國際紫外線協(xié)會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,飲用水水質對健康的影響,,飲用水水質對健康的影響,,,,化學性危害,微生物學危害,感官性危害,,,,,,放射性危害,,飲用水與傳染病,,細菌性傳染病

2、,1. 霍亂：由霍亂弧菌引起的急性腸道傳染病，可通過病人排泄物污染的水傳播。1700～1850’s，西方國家比較普遍，數以百萬的人死于霍亂。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，西半球約有一百萬人感染霍亂，近萬人死亡。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。,細菌性傳染病,2. 埃希氏大腸桿菌：人和動物腸道內的常見細

3、菌，包括100多種菌株，大部分無害，少量變異菌株會帶來嚴重危害。O157:H7 ，釋放出胞外毒素，能引起嚴重的出血性腹瀉、腎功能衰竭，甚至引起死亡?？赏ㄟ^被糞便污染的水或食物傳播。1996年美國疾病預防中心宣布全國共有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。,細菌性傳染病,3. 空腸彎曲桿菌：1972年首次被發(fā)現，可導致腹瀉，通常因飲用不潔凈的水而引起。4.

4、 沙門氏菌：可導致傷寒，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，可通過皮膚接觸（游泳）或飲用不潔凈的水而得病。,原蟲性傳染病,原生動物：尺寸比細菌大的單細胞生物，在水體和自然界廣泛存在。某些生活在水體里的原生動物能引起消化道疾病。原生動物的抗氯性比細菌強，而且數量很少即可致病，因此由原生動物引起的流行病爆發(fā)次數比由細菌引起的多。人類對原蟲性水致傳染病的認識僅有二十年的歷史。,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、低燒和嚴重脫水性腹瀉。美國多數自來水內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)數星期，而且常常復發(fā)。,病毒性傳染病,病毒：尺寸最小的致病微生物（15～300nm），很容易透過濾池。一般可通過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。在美國的學齡青年和老人中，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,水中常見細菌、原生動物及其危害,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：細胞不受控制的生長和擴散。,,,,飲用水與癌癥,,,皮膚癌、肺癌、腎癌、膀胱癌、結腸癌等,肺癌,飲用水中放射性很弱，致癌性尚無定論。,,中間代謝產物亞硝胺是強致癌劑。,苯、氯乙烯、二噁英、多氯聯(lián)苯等。,,有機污染與癌癥,2072個縣：相關分析飲用水耗氧量(CODMn)濃度----肝癌死亡率P值＜0.01(男、女、豐水、枯水)

8、提示：飲用水有機污染可能是肝癌死亡重要原因之一,有機污染與癌癥,,江蘇啟東肝癌高發(fā)與飲水有機污染,1980廣西扶綏肝癌與飲水有機污染, 1987荷蘭Kool HJ 1981江蘇楊中消化道癌癥與飲水有機污染江蘇丹陽消化道癌癥與飲水有機污染,砷對健康的影響,在自然水系中，砷主要以無機砷酸鹽（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。三氧化二砷經胃腸道攝入的致死量為70～180mg，中毒癥狀包括嚴重的胃腸道損傷、嘔吐、腹瀉，還經常出現肌肉痙攣、心臟功能異常，甚至休克。有充分證據證明砷對人是致癌的。砷可透過人體胎盤，曾發(fā)現在妊娠期暴露于砷的冶煉廠工人的新生兒體重低，流產發(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：女性卵巢里產生的荷爾蒙或化學物質

10、。它們刺激子宮、乳房和女性第二性征的發(fā)育。男性也產生雌性激素，但量很少。,類雌性激素化合物：盡管跟雌性激素沒有化學結構相似性，但能與雌性激素受體細胞結合，產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，容易在動物脂肪內累積?？捎绊懪咛サ陌l(fā)育，導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,人類生產的大量類雌性激素化合物通過各種渠道最終進入水體，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、子宮內膜異位癥、男性前列腺癌等疾病的發(fā)病率上升有關系。,,飲水硬度與疾病的關系,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。,飲水硬度與心血管病：研究發(fā)現飲用水硬度與

12、心血管病發(fā)病率呈負相關關系，硬度增加。因為礦物元素可以補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。鎂濃度低還可能導致心跳不正常，脈搏紊亂，血管痙攣，關鍵器官供血不足，可能發(fā)生心臟病甚至猝死。有研究發(fā)現飲用水中鎂的含量越高，心血管病的死亡率就越低。飲水攝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。有研究發(fā)現，通過飲食補充足夠的鈣可使高血壓病人的血壓降低。飲水攝入

13、的鈣只占人體需要量的15%~20%。,飲用水硬度與疾病的關系,飲水硬度與骨質疏松：維持鈣的高攝入量可預防骨質疏松。專家認為成年婦女每天需攝入1000~1500mg的鈣以維持骨組織的健康，遠遠高于通過飲水攝入的鈣量。飲水硬度與腎結石：腎結石中約有75%的成分是鈣。但事實上，飲用高硬度的水不會增加腎結石的發(fā)病率，甚至在美國及其他一些地區(qū)發(fā)現，飲用水硬度高的地區(qū)腎結石的發(fā)病率反而更低。,飲水中氟含量與牙齒健康,長期飲用高含氟量（＞1.5mg

14、/L）的水可導致氟斑牙，更高濃度的氟會影響骨骼健康（氟骨癥）。,低濃度的氟化物可保護牙齒。飲用水中氟濃度過低（＜0.5mg/L)會導致兒童齲齒的增加。,我國現行《生活飲用水衛(wèi)生標準》中氟的限值為1.0mg/L。美國飲用水標準的限值為4mg/L。美國大部分公共供水系統(tǒng)通過人工加氟調整飲用水中氟的含量。,,,,,,,第一節(jié) 水源、水質與健康,,重金屬對健康的影響,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、經系統(tǒng)的長期損害。,鉛：損害神經系統(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源于空氣、食物和水。飲水中的鉛主要來源于工農業(yè)生產的排放及輸水管道的鉛釋放。高溫有利于管道中鉛的釋放，因此應避免飲用管道輸送的熱水。估計飲水中鉛污染占人體所受鉛污染總量的20%左右。,重金屬對健康的影響,銅：在水源水中含量極低，主要通過管道腐蝕進入飲用水。飲水中銅含量過高可引起惡心、嘔吐、腹瀉、腹痛等腸胃病，通常持續(xù)時間很短

16、。目前尚未發(fā)現飲水銅含量過高對健康有長期的危害。,鋁：在水源水中普遍存在，但在飲用水中的含量通常很低。人體通過飲水攝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高密切相關。,重金屬對健康的影響,鎳：天然水體中，鎳主要以綠色Ni(H2O)62+離子的形式存在。當地下水面降低或土壤中硝酸鹽滲出時會發(fā)生氧化作用。鎳是常見的皮膚過敏原，對于鎳過敏的人，即使在鎳濃度很低的情況經皮膚接觸或口服攝入也會引起濕疹。鎳對動物的致

17、癌性影響是有限的。對人體研究表明經胃腸外途徑（如吸入、肌肉注射、腎內注射）的大量鎳化合物有致癌性。另外這些研究認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食物鏈累積到魚體內，人類食用這種魚可產生神經系統(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。,消毒副產物對健康的影響,三鹵甲烷：三鹵甲烷是飲水氯化消毒過程中的主要副產

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

19、氯甲烷的吸收。,消毒副產物對健康的影響,三鹵甲烷：美國環(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（肯定的動物致癌劑）。研究發(fā)現飲用水中三氯甲烷濃度與人類膀胱腫瘤、結腸、直腸腫瘤的超額發(fā)生有關。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系統(tǒng)抑制劑，可以影響肝和腎的功能。若干流行病學方面的研究發(fā)現氯化后的飲用水（一般都含有三鹵甲烷）攝入與

20、癌癥死亡率之間有聯(lián)系。近年來人們發(fā)現溴代三鹵甲烷對人體的潛在危害更大。,消毒副產物對健康的影響,二氯乙酸：二氯乙酸是氯化消毒副產物鹵乙酸類的一種，是由氯與水中天然有機物反應而產生的。加氯消毒產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。大鼠通過強飼法攝入二氯乙酸后會引起對肝臟、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。動物實驗發(fā)現二氯乙酸具有致突變性和致癌性。,消毒副產

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

22、致突變性和致癌性。三氯乙酸的三致作用比三鹵甲烷強，單位致癌風險是三氯甲烷的100倍,消毒副產物對健康的影響,溴酸鹽：溴酸鹽是通過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，而眾所周知氧基會對DNA形成破壞。溴酸鹽溴酸鹽可導致老鼠腎臟、甲狀腺、間皮產生癌變，以及間皮瘤產生于睪丸及副睪之間附件的葉鞘膜上。同時還發(fā)現溴酸鉀會使雄性耗子產生腎癌。溴酸鉀在水中的濃度低達時20ppm仍會使嚙齒動物

23、產生腎癌。溴酸鉀產生一個氧化還原信號，從而產生基因氧化壓力以及修復基因的遺傳性活化，造成生長失控，給DNA修復形成缺陷，從而導致癌癥。。,pH低導致管網腐蝕和紅水,pH低導致管網腐蝕和紅水,第五章 飲用管網水質維護與管理,Al = 60-70%, Si = 9-18%,pH高導致管網中無機物沉淀,23 % Al, 60 % Si, 12% Ca,pH高導致管網中無機物沉淀,pH高導致管網中無機物沉淀,CaCO3沉淀,,,管網微生物生

24、長及危害,管網微生物生長及危害,有內襯的鋼管（使用十年）、8000×,管網微生物生長及危害,,真菌（1000×）,放線菌（10000×）,長桿菌（0000×）,橢圓形球菌（10000×）,球菌（15000）,管網微生物生長及危害,細菌和分泌物10000×,粘著生長的長桿菌8000×,長桿菌和分泌物10000×,管網微生物生長及危害,解決飲用水水質問題的主要途

25、徑,改善飲用水源水質 改善市政供水處理和輸送設施 小區(qū)水質凈化系統(tǒng) 家用凈水器（POU）,為什么購買凈水器,去除水中污染物。需根據取除對象的不同選擇相應的凈化器。去除細菌、原生動物等致病因子可選用機械過濾器；去除重金屬(如鉛)或礦物元素(如鈣)則需選擇化學方法的凈化裝置。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。因為飲用水的來源不同，其中各種元素的含量也有所差異

26、，因此口感也不一樣。飲用水的成份無非是有機物或無機物(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有關。例如水有臭雞蛋味是因為水源水中含有釋放硫化氫的有機污染沉積物。家用凈水器對改善這些問題都有幫助，但不同類型的凈水器其側重點有所不同。,家用凈水器主要處理技術,過濾（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、余氯殘留,

27、細菌、病毒,余氯、農藥,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,根據孔徑大小，膜分為三類,過濾孔徑達0.0001微米去除水中所有物質，出水為純凈水。,反滲透膜（RO）—“深度”過濾,過濾孔徑達0.01微米去除水中的細菌、病毒、膠體、不能有機物、,超濾膜(UF)—“淺度”過濾,過濾孔徑達0.001微米去掉所有污染物，保留有益礦物質。,

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