永川區2019-2021年農村生活飲用水中消毒副產物氯酸鹽、亞氯酸鹽監測結果分析

文 謝南容 重慶永川疾控中心

本文研究目的為分析重慶市永川區2019-2021年農村生活飲用水中消毒副產物氯酸鹽、亞氯酸鹽的監測結果，掌握水質中消毒副產物的情況，為改善農村生活飲用水水質情況提供依據。根據GB/T 5750.2-2006《生活飲用水標準檢驗方法 水樣的采集和保存》與GB/T 5750.5-2006《生活飲用水標準檢驗方法 無機非金屬指標》的要求，對永川區2019-2021年農村生活飲用水中消毒副產物氯酸鹽、亞氯酸鹽進行評價和分析。結果顯示，永川區2019-2021年農村地區的豐水期和枯水期時的出廠水與末梢水中氯酸鹽、亞氯酸鹽的監測結果顯示可知，結果呈現逐年下降的趨勢，氯酸鹽、亞氯酸鹽總檢出率分別為9.43%、6.36%、6.25%。在檢出結果中氯酸鹽檢出的比例顯著高于亞氯酸鹽，且每年的豐水期的總檢出率明顯低于枯水期，末梢水的檢出情況稍低于出廠水檢出比例。通過對農村生活飲用水消毒工藝改造、修正消毒方式、合理控制消毒氯制劑的用量以及相關部門對農村水質工作的重視，使得農村生活飲用水中的消毒副產物氯酸鹽、亞氯酸鹽呈現逐年下降的趨勢,但仍需要加強管理、開發新的消毒方式，保證居民飲用水質量。

我國農村常駐居民占我國人口總數的40%以上，傳統的農村居民飲用水通常為井水，由于不同地區的水質不同，通常礦物質含量超標，同時由于農耕使用的農藥、生活污水、農畜業污染物等對地下水的不斷污染，嚴重影響著我國農村居民的身體健康。為保證我國農村居民的生命健康、提高農村居民生活質量，政府出臺了農村生活飲水集中處理消毒的利民政策，但由于各地方使用的消毒劑種類不同、不同水質對消毒劑的用量需求也不盡相同，不同的水處理廠對消毒劑的管理水平均影響著生活飲用水中消毒副產物的殘留情況。目前，水廠中對于飲用水微生物的主要殺滅方法是采用化學消毒，消毒劑常為氯制劑，通常為漂白粉、次氯酸鈣、二氧化氯等。其中，二氧化氯是WHO推薦的處理飲用水最安全的化學消毒劑，屬于第四代消毒劑，具有效力高、臨用現制、性質穩定、氧化性強的特點，不僅能夠殺滅微生物，同時可以去除異味與顏色，不會產生三氯甲烷類致癌物質。二氧化氯主要是由氯酸鹽、鹽酸等為原料進行反應制得的，但是由于投料比例以及反應條件等均會影響反應的副產物氯酸鹽與亞氯酸鹽產生情況，一旦含量超過國家標準，將會對居民的身體健康產生影響，嚴重者可能導致疾病的產生。亞氯酸鹽可導致居民患有破壞高鐵血紅蛋白，從而影響血液對氧氣的運輸功能，以及溶血性貧血，并具有較強的致突變性；氯酸鹽為中等毒性化合物,會阻礙甲狀腺對碘的吸收。在本研究中，通過對永川區2019-2021年度農村生活飲用水中消毒副產物氯酸鹽、亞氯酸鹽的監測結果進行分析，掌握水質中消毒副產物的情況，為改善農村生活飲用水水質情況提供依據。

1.材料與方法

1.1 材料

選取永川區2019-2021年農村地區的豐水期和枯水期時的出廠水與末梢水作為研究對象，2019年224個監測點，2020年220個監測點，2021年160個監測點。

1.2 研究指標及評價方法

以GB/T 5750.2-2006 《生活飲用水標準檢驗方法 水樣的采集和保存》中的要求對水進行采集、運輸、保存；采用GB/T 5750.5-2006 《生活飲用水標準檢驗方法 無機非金屬指標》 中3.2項離子色譜法 中的要求對永川區2019-2021年農村生活飲用水中消毒副產物氯酸鹽、亞氯酸鹽進行檢測。

1.3 檢測方法

采集的待檢測水經過0.22μm的微孔濾膜過濾以去除高濃度的鈣、鎂以及懸浮顆粒等雜質，采用淋洗液在線發生-離子色譜法，IonPac AS 19分析柱(4mm×250mm)，同時測定水樣中的亞氯酸鹽、氯酸鹽的含量。

1.4 質量控制

根據GB/T 5750.2-2006《生活飲用水標準檢驗方法 水樣的采集和保存》中的要求對樣品采集人員進行培訓，保證樣品具有代表性；檢驗人員是接受過離子色譜檢測方法培訓的有經驗的技術人員，儀器設備均在有效檢定周期內，檢測方法依據國家標準，檢驗試劑及對照品均在有效期內，每次檢驗均采用雙標雙樣，并進行儀器精密度確認，前中后均進行對照品質量控制。

2.結果

永川區2019-2021年農村地區的豐水期和枯水期時的出廠水與末梢水中氯酸鹽、亞氯酸鹽的監測結果顯示可知，結果呈現逐年下降的趨勢，氯酸鹽、亞氯酸鹽總檢出率分別為9.43%、6.36%、6.25%。在檢出結果中氯酸鹽檢出的比例顯著高于亞氯酸鹽，且每年的豐水期的總檢出率明顯低于枯水期，末梢水的檢出情況稍低于出廠水檢出比例。（見表1）

表1 永川區2019-2021年農村生活飲用水氯酸鹽、亞氯酸鹽的監測結果

3.討論與分析

水是生命之源，保證居民生活飲用水的安全是保證現代公共衛生與公眾健康的重要基石。長期服用不健康的飲用水會導致居民疾病患病率的上升，根據WHO的統計數字表明，目前已知的疾病種類中，有80%是跟不安全飲用水有關。可見，保證居民用水的安全性具有重要的社會地位與民生價值。我國工業與農業等產業快速發展的同時，也對環境造成了一定的破壞，特別是工業廢水、農藥等的使用，對我國地表水與地下水均造成了一定程度的污染。近年來，我國居民的健康意識與環境意識的逐步加強，對水質有了更高的要求。為改善農村居民的生活質量，多地政府推出了農村居民生活飲用水采取集中供水措施，由水處理廠將地表水進行集中消毒處理后，由管網進行挨家挨戶的輸送。但農村環境相對復雜，雖然將水庫水進行了集中處理，但仍然容易被多種因素所影響，如農村集中式供水地址的選擇（周邊存在工業廠、礦區等）、水處理廠不符合衛生規范、輸水管網材質的選擇、水源的選擇（直接從溪流、溝塘取水，水源地周圍受人畜糞便）、生活垃圾、農業肥料污染、供水設施簡陋陳舊、消毒處理未到位等多方面因素，均可影響出廠水與末梢水的品質。在目前采用的化學消毒法中，處理過的水質中常見的消毒副產物包括亞氯酸鹽、氯酸鹽、溴酸鹽、二氯乙酸以及三氯乙酸，副產物的含量超標會對居民的身體健康產生威脅。目前各個飲水廠中常用的化學消毒法為二氧化氯消毒法（Chlorine dioxide disinfection）。二氧化氯是美國在上世紀80年代時開發的強力消毒劑，并被FDA與EPA經過有效的實驗室驗證后，公布為醫療衛生、食品加工、保鮮、環境、飲用水等行業的殺菌消毒劑。隨后，我國也批準其用于以上行業的殺菌消毒。二氧化氯具有易溶于水、強氧化力的特點，其溶解度是氯氣的5倍，氧化能力是氯氣的2倍，其對細胞壁有較好的吸附性與滲透性，可以將細胞內的含巰基的酶進行氧化，進而阻止細菌的合成代謝，起到殺菌的效果；同時可以控制蛋白質的合成，增加膜的滲透性，改變病毒衣殼，從而實現病毒的死亡。二氧化氯作為第四代殺菌消毒劑，較前三代消毒劑相比有殺滅微生物廣譜、高效，同時安全性高的特點，被廣泛應用于消毒領域。目前，世界各地以二氧化氯處理飲用水的水廠日益增多。據不完全統計，我國約有87%采用該方法進行飲用水消毒，但必須注意到，它也有不足之處，如二氧化氯副產物亞氯酸鹽、氯酸鹽的毒性問題。同時，二氧化氯化學性質活潑，必須現場制備，其原料為氯酸鈉與鹽酸，具有氧化性與腐蝕性。在反應過程中，投料量控制不好會導致其產生剩余反應物。不同來源的原水具有不同微生物情況，消毒劑的加入量需要根據原水情況進行控制，過多會導致出廠水中剩余消毒劑超標，過少會導致出廠水中微生物不合格，因此，保證出廠水質量的同時，盡可能降低消毒劑的使用。

在對永川區2019-2021年度農村地區進行消毒副產物的檢測，可以看出其檢出率呈現出逐年降低的現象。在經過3年的運行后，生活飲用水處理廠累積了一定的經驗，對本區的水質有了充分的掌握，能夠更有效地把控消毒劑加入量，在保證飲用水質量的同時，減少了消毒劑的加入量，降低了副產物的產生。同時，對操作人員進行有效的培訓，將操作過程進行具體化，讓員工有章可循，更好地控制了二氧化氯反應過程中原料氯酸鈉與鹽酸的加入量，將反應進行得更加徹底。在2020年對220個監測點的檢測結果顯示，其氯酸鹽與亞氯酸鹽的總檢出量顯著下降，分析原因可能與2020年下半年以來永川煤礦停業有關。永川煤礦停止開采，減少了火藥等的使用，減少了硫化物以及煤質里的其他成分對水質的污染，在消毒劑使用量不變的情況下，氯酸鹽與亞氯酸鹽的含量降低。同時，在豐水期的檢測情況顯著優于枯水期。考慮由于豐水期水量豐沛，對水質中由于工業污染、農藥殘留、含氯洗滌水中來源的氯酸鹽與亞氯酸鹽得到了有效的稀釋，從而導致了豐水期檢出率低于枯水期。末梢水是指經過處理的出廠水經過供水管網輸送到住戶端的水。末梢水的檢出情況稍低于出廠水檢出比例，其原因可能是由于消毒劑加入量過多，在運送過程中由于管道材質等原因使其得到了有效改善，但該現象逐年降低，自來水廠根據本區水質進行了消毒劑加入量的調整。

4.展望

飲用水健康關系到每一位居民的切身利益，在保證飲用水安全的同時盡量減少有害副產物是科研人員不斷努力的方向。需要對目前采取的工藝進行不斷的優化，研究飲用水中氯酸鹽與亞氯酸鹽去除的方法，開發新的、更簡便的檢測方法，降低中小企業檢測的投入成本，同時開發新的消毒方法。目前越來越多的科研人員將目標轉向臭氧消毒，臭氧是一種強氧化劑，具有廣譜高效的殺菌作用，可殺滅細菌繁殖體和芽孢、病毒、真菌、霉菌等，并可破壞肉毒桿菌毒素，其殺菌速度快，比氯快600-3000倍，顯著提高工作效率，目前已經應用到飲用水、環境以及食品的保鮮等方面。而且臭氧會在30-40分鐘后自動還原成氧氣，沒有化學殘留二次污染。在利用臭氧進行飲用水消毒時，將溶有臭氧的吸收液與水充分混合即可。一般加臭氧量0.5-1.5毫克/升作用5min，水中保持剩余臭氧濃度應在0.1-0.5毫克/升，對于污染嚴重的水，加臭氧量應在3-6毫克/升。

同時，水質的保證還離不開居民對環境的保護。永川區相關部門應該在更大程度上對居民進行水資源保護的知識宣講，通過社區對居民進行宣傳冊的發放，運用不同的宣傳方式方法，呼吁居民少用或不用含氯洗滌成分。同時，加強對本區工業企業的管理，定期或不定期地進行水質檢查，并呼吁全民共同履行監督責任與義務。