时代华创论我国水污染概况

我国可取用的水资源量约为8000~9500亿立方米，占总量的1/3左右，而2004年中国水资源公报显示，全国总用水量已经达到5548亿立方米，如按水资源可取用8000亿立方米计，水资源使用率已达70%，正在向极限迫近。而在某些地区，如黄河，其水资源取用率已达92%，突破了河流承载的极限。更为严峻的是，目前我国城市污水的处理率仅为45%左右，由于污、废水处理率低，再加上面源污染日趋严重，致使我国各大水系和众多湖泊以及地下水都受到不同程度的污染。

我国的地表水资源主要集中在七大水系:长江(年径流量:9513亿立方米)、黄河(年径流量:661亿立方米)、松花江(年径流量:762亿立方米)、辽河(年径流量:148亿立方米)、珠江(年径流量:3338亿立方米)、海河(年径流量:228亿立方米)和淮河(年径流量:622亿立方米)。2004年七大水系的412个水质监测断面中，Ⅰ~Ⅲ类、Ⅳ~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为:41.8%、30.3%和27.9%，珠江、长江水质较好，辽河、淮河、黄河、松花江水质较差，海河水质差。主要污染指标为氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数和石油类。

微量有机污染物

这类污染物大部分是人工合成的，主要来源于有机化工、石油化工、医药、农药化肥、杀虫剂及除草剂等工业过程。随着新型工业的不断发展，进入到环境中的这类污染物无论从种类还是从负荷上都在增加，饮用水中检出的这类物质越来越多。虽然微量有机污染物的浓度很低(一般在ng/L~µg/L范围)，仅占水中有机物总量的很少一部分(一般<10%，以总有机碳或高锰酸盐指数等综合指标计)，但种类繁多，并且极难在自然环境中通过生物代谢、光降解、化学分解等方法进行降解。可以在水体、土壤和底泥等环境介质中存留数年甚至数十年或更长时间，并可在全球范围内长距离迁移。大部分微量有机污染物具有低水溶性、高脂溶性的特点，容易在脂肪组织中发生生物蓄积，并沿着食物链浓缩放大，对人类的影响会持续几代。具有致癌、致畸与致突变作用，破坏或抑制神经系统和免疫系统，破坏或干扰内分泌系统，影响人类生殖功能，干扰荷尔蒙，造成生长障碍和遗传缺陷。对人类生存繁衍和生态可持续发展构成重大威胁。

目前我国绝大部分水厂仍采用传统的处理工艺，不能有效地去除以溶解状态存在的微量有机污染物，致使一些具致突变能力从而能致癌、致畸的微量有机污染物残留在饮用水中。

大分子天然有机物(NOM)

NOM主要包括腐殖质、亲水酸类、蛋白质、类脂、碳水化合物、羧酸、氨基酸等物质，其分子量一般为200~10000，分子直径在0.5~400nm之间，多数NOM分子直径≤5nm。腐殖质(腐殖酸、富里酸)是主要部分，约占天然水体中溶解性有机碳(DOC)总量的40~60﹪，分子量一般在500~2000之间。腐殖质本身对人体无害，但由于其表面含有多种官能团，能够与水中金属离子络合，影响水处理效果。有机物可吸附在胶体颗粒表面，形成有机保护膜，不但使胶体表面电荷密度增加，而且阻碍了胶体颗粒间的结合。水中有机物对胶体的保护作用导致混凝剂投量大幅度提高。NOM中非腐殖质部分，以前被认为对出水水质没有影响，但是研究表明，消毒副产物的前体物有将近一半(DOC计)来自NOM中的非腐殖质部分，并且这部分有机物是NOM中主要的可生物降解部分，具有较强的亲水性和较低的芳香度。在水处理过程中NOM还可能降低混凝工艺的处理效果，残留的NOM进入管网后可能引起细菌滋长，从而腐蚀管壁，降低饮用水的生物稳定性。因此，在微污染水净化过程中，NOM的去除对于提高饮用水水质、保障用水安全具有重要意义。

氯化消毒副产物(DBP)

氯化消毒是我国沿用多年且仍在给水处理中普通采用的消毒技术。但近二十年来，人们逐渐发现，在氯化消毒的同时，可与水中某些有机和无机成分反应，生成一系列卤代有机副产物，其中大部分对人体健康构成潜在的威胁。特别是传统的预氯化工艺，高浓度的氯与原水中较高浓度的有机污染物直接反应，生成的氯化副产物的浓度会更高，因而氯化消毒副产物是影响饮用水水质的一个重要因素。

挥发性三卤甲烷(THMs)和难挥发性卤乙酸(HAAs)被认为是两大类主要氯化消毒副产物，两者的前驱物质主要是腐殖酸、富里酸、藻类和一些具有活性碳原子的小分子有机物。当水中有溴化物存在时，溴离子(Br-)被次氯酸(HOCl)氧化成次溴酸(HOBr)，后者比次氯酸更容易与前驱物质作用，从而生成对人体危害更大的溴代三卤甲烷和溴代卤乙酸。现行的关于水中THMs的水质标准，一般是限制其在水中的总浓度，或限制水中三氯甲烷浓度。美国和英国的饮用水标准规定，自来水中THMs总浓度的最高允许值为100µg/L。我国现行生活饮用水标准中以氯仿浓度作为限制指标，将其在自来水中的最高允许浓度定为60µg/L。

卤代酚也是一种难挥发性氯化消毒副产物，在氯化消毒后水中主要检测出下列几种氯酚:2-氯酚、3-氯酚、2,4-二氯酚、2,6-二氯酚和2,4,6-三氯酚。由氯酚引起的问题主要是嗅味,对水的感官性能影响较大。但某些氯酚如2,3,4-三氯酚和2,4,6-三氯酚的Ames致突变活性较高，由于在氯化消毒过程中后者的生成量较高，其对饮用水水质的影响不容忽视。

此外，人们还陆续从自来水中检测出多种其它氯化消毒副产物，诸如MX[3-氯-4-(二氯甲基)-5-羟基-2(5H)-呋喃酮]和其同分异构体E-MX[E-2-氯-3-(二氯甲基)-4-氧-丁二烯酸]及其甲酯形式Me-MX[3-氯-4-(二氯甲基)-5-甲氧基-2(5H)-呋喃酮]，以及卤乙腈、卤代酮、卤乙醛、卤代硝基甲烷等。Ames试验结果表明，MX、E-MX和Me-MX是很强的致突变物质，某些卤乙腈(如二氯乙腈、溴氯乙腈)呈阳性，其中二氯乙腈引发皮肤癌，三氯乙腈和溴氯乙腈引发肺癌。一些卤代酮(如1,1,1-三氯丙酮、1,1,3-四氯丙酮、五氯丙酮、六氯丙酮等)在Ames试验中均呈阳性结果，所有氯乙醛均呈阳性结果，其中一氯乙醛和三氯乙醛使肝的酶活性下降。卤代硝基甲烷是一种间接的致突变物质。世界卫生组织于1994年给出的自来水中二氯乙腈、二溴乙腈和三氯乙腈的参考浓度分别定为90µg/L，100µg/L和1µg/L。

我国饮用水源不但污染严重，而且由于受水土流失等因素的影响，地表的腐殖物质随着地面径流进入水体，致使地表水中的有机物浓度普遍比发达国家高，滤后水中有机物浓度相对较高，这势必会增加氯化消毒过程中的耗氯量，影响消毒效果，同时由于耗氯量的增加导致较高的卤代有机物生成，影响饮用水水质。

藻类及其代谢产物

水中藻类对给水处理效果的影响主要表现在以下几方面:藻类一般带负电，具有较高的稳定性，难于混凝;藻类比重小，沉淀效果差;此外，藻类会粘附在滤料表面，缩短滤池的过滤周期，造成滤池频繁反冲洗;藻类在代谢过程中产生多种嗅味，使水难于饮用;某些藻类尺寸很小，可穿透滤池进入到给水管网中，影响管网内水质;藻类也是典型的氯化消毒副产物前驱物质，在后续消毒过程中与氯作用生成三氯甲烷等多种有害副产物、增加水的致突变活性。

一些藻类(如蓝藻)在代谢过程中产生藻毒素，严重威胁人畜健康。某些藻毒素可引起慢性病(如肝炎)，严重者甚至可以导致死亡。

虽然预氯化可有效地强化现行给水处理工艺的除藻效果，但由于在预氯化过程中，氯与原水中较高浓度的有机物作用会生成一系列对人体危害较大的卤代有机副产物，因而该工艺逐渐被各国所限制。

嗅味物质

水中嗅味物质主要是由水中化学污染物和藻类代谢产物引起的。嗅味是人们评价饮用水质量的最早参数之一，属于感官性能指标。嗅味是人们对饮用水的安全性最为直接的参数，带有嗅味的饮用水使饮用者对水质产生不信任感和不安全感。

很多化学污染物都具有不同程度的嗅味，如氯酚、氧芴、氯苯、硝基化合物等，它们直接使水质产生嗅味;藻类的代谢产物引起的嗅味强度很大，嗅味种类也很多，其中地酶素(geosmin)、2-甲基异-2-茨醇(MIB)、3-异丙基-3-甲氧基吡嗪(IPMP)、3-异丁基-3-甲氧基吡嗪(IBMP)和2,3,6-三氯苯甲醚(TCA)是典型的强嗅味物质。此外，水处理的某些过程还可能使嗅味强度增加，如预氯化工艺不但不能使嗅味下降，且产生鱼腥味和刺激性嗅味。