饮水水质科学的方向

饮水水质科学研究的方向摘要：目前，饮水水源受污染的情形日益严重，微污染水源中的无机物、有机物以及微生物等严重地威胁着人们的健康。与此同时，人们对饮水水质越来越关心，瓶装饮用水是畅销市场。随着人们生活水平不断提高，健康意识不断增强，水质科学的研究会不断遇到各种新的问题，这就为水处理工作者提出了更多的研究课题。综合国内外饮水水质科学研究的现状和发展的趋势，我们认为，应不断加强饮水水质科学的研究，特别是关于饮水安全和饮水健康的研究，以跟上形势的发展。关键字：饮水水质饮水安全饮水健康一、研究内容容1.宏观研研究(1)关于饮水中中所含微量无无机离子的研研究目前前饮用水水质质标准中一些些元素，只规规定了最高限限值却没有最最低限值，那那么理想的饮饮水中是否应应含有一定量量的离子呢？？医学界的专专家们认为水水中的微量元元素，如钙、镁镁、铁、碘等等是人们不可可缺少的营养养元素，不主主张喝纯水、蒸蒸馏水。而商商界的某些公公司则宣传水水中的这些微微量元是微不不足道的，营营养可以从食食物中获得。人们获取取的营养的确确大多数是从从食物中来的的，即使对于于人体必须的的微量元素，人人们通过饮水水所摄取的营营养也只占人人体摄取的营营养总量的很很少的一部分分（见表1）。问题在在于我们的食食物结构能否否保证取得应应有的有益元元素与营养？？食物中的这这些有益元素素与营养人体体是否容易吸吸收？而水中中的微量元素素除了起到补补充人体所需需的盐分的作作用以外，是是否还有其它它的作用？人们自饮水中摄摄入的部分人人体必须的微微量元素在总总摄入量中所所占的比例表1元素在饮水中的浓度度(/L)自饮水摄入占总总摄入量(%)典型较高日饮11-1..5L日饮3L高浓度Fe0.11<11-26-17Mn0.020.2<11-36-23Se1μg25μg<1-31-616-60Ni5251-43-77-27Cr3252-44-816-43Zn0.212-64-119-38Al505004727-43Mo5504-77-1327-60B0.1mg1mg5-239-3833-86Cu0.10.56-911-1723-25F-0.3531-6047-7588-98过去的地方方病往往发生生在交通不发发达地区。这这些地区的人人们常年喝当当地的水，吃吃当地的粮由由于同一地区区的水和粮食食中有可能同同时缺乏某种种或某些有益益元素，或同同时含有某种种或某些有害害元素，因此此容易致病。现现在交通发达达，商品得到到流通，食物物、饮料的产产地不一，含含无素各异。如如果我们的食食物结构单调调，不能保证证获得应有的的元素与营养养，那么喝吨吨水、蒸馏水水就会使缺乏乏的有益元素素得不到补充充，从而引起起不良反应（尤尤其对正在发发育成长的儿儿童）。同时我们还还必须注意到到，水中的微微量元素除了了补充人体必必须的营养元元素以外，可可能还有别的的作用。也就就是说，即使使我们的食物物结构能够保保证我们获得得应有的元素素与营养，饮饮用含有一定定含量的矿物物质的水也有有可能对我们们的健康更加加有益。国外研究表表明，水的硬硬度与心脏病病死亡率有确确定的关系：：软水地区心心血管病死亡亡率比硬水地地区高。这种种关系也被我我国学者所证证实。SorennsonJJ博士（医药药化学家、矿矿物质新陈代代谢理论权威威）认为，饮饮用水中的矿矿物质能很好好地被吸收。他他发现新陈代代谢的主要金金属元素与非非主要元素的的比例极受水水中主要元素素数量的影响响，如果所需需主要元素得得到满足，非非主要元素就就很少或不会会被吸收，而而是被排泄掉掉。也就是说说，如果水中中钙、镁含量量也低，细胞胞就可能选择择铅，从而造造成伤害。美国马丁丁·福克思博士1996年在《健康康的水》一书书中，综合了了近年国外研研究成果认为为：对于饮水水，硬度的理理想指标是170mgg/l左右；总溶溶解固体理想想指标是300mgg/L。由于于以上的理论论和统计数据据不受地域的的限制，因此此我们有理由由认为，水中中的微量元素素除了对人体体进行必要的的补充以外，还还可能具有其其它的功能。研研究水中微量量元素所具有有的对人体的的营养补充功功能和更深层层次的功能，就就成为一个重重要的课题。(2)关于水中有有机物及毒理理学方面的研研究水中中有机物对人人体的影响是是积累的。一一旦发现问题题，往往已经经影响一代人人的健康。新新的有机物不不断合成，给给环境带来污污染。国外外有学者反映映，现在的研研究都是单个个有机物对人人体的影响，如如果考虑几个个有机物的综综合影响，可可能是单个有有机物的几十十倍危害，而而这方面的研研究很少。现现在国外又提提出环境雌激激素的问题，它它主要包括环环境有机污染染物、工业化化学药品、人人体合成雌激激素和植物雌雌激素等，是是能干扰体内内雌激素的合合成、分泌、传传递、键合和和减弱作用的的一种类激素素。它的影响响深远，怎样样防止与去除除还有待研究究。在水水质标准中，为为了限定饮水水中有毒有害害的有机化合合物对人体健健康的影响，采采取了逐项限限定各种有机机化合物浓度度的方法，但但却没有给出出综合性的指指标。这样做做，一方面由由于水质标准准发展的速度度总是滞后于于化学品合成成的速度，因因而不可能将将每种现时可可能的有毒有有害物质都包包括在水质标标准中，另一一方面，由于于各物质间的的协同作用，因因此不能排除除所有有毒有有害物质的综综合作用具有有对人体健康康构成威胁的的可能性。因此我们们认为，应研研究以综合性性指标来衡量量饮水中所含含的微量有机机污染物对饮饮水安全影响响的可能性。可可能的综合性性指标有：代代表饮水中有有机污染物总总量的TOC（或DOC），代表饮饮水中可生物物降解的有机机污染物总量量的BDOC（或生物可可同化的有机机污染物总量量AOC），以及评评价饮水中微微量有机物毒毒性的毒性学学指标Ames实验等。(3)关于水中微微生物的研究究水中微微生物的污染染，也是不断断发现，不断断研究出来的的。如O-157大肠杆菌、军军团菌、小隐隐孢子虫、贾贾弟虫等，并并且由于环境境污染加剧，还还会新产生一一些变异的细细菌、病毒，危危害人的健康康。对于水中中微生物及其其防治方法，也也应不断进行行研究。2.关于水的微微观结构的研研究对水水质的研究发发现，有些传传统观念受到到了冲击。如如超滤器用于于烧开水锅炉炉的水处理有有防垢的功能能。按理只要要Ca2+离子和HCO-3离子的浓度度高达CaCO3的浓度积，就就应该产生CaCO3垢，可是用用超滤出水烧烧开水，水壶壶上只积松散散的白色垢，用用手就可以擦擦取。根据我我们的分析，将将自来水经过过超滤在反渗渗透膜上结的的垢与自来水水在反渗透膜膜上结的垢作作X射线能谱分分析(EDX)，发现经超超滤处理的水水垢中的Al、Si、Ca、Fe元素含量显显著降低，分分析认为，可可能是去除了了绝大多数胶胶体，使结垢垢状况改变。目前日本本提出“兀水”，奥地利出出了一本《追追踪水的奥秘秘》的书，也也提出活化水水与健康。兀兀水资料中提提到将金鱼放放在兀水中予予以密封，而而金鱼仍能生生存5个月之久，这这是因为金鱼鱼利用了宇宙宙能量得以生生存，水能将将宇宙能量转转变为生命体体的能源。资资源还例举了了活化水对植植物生长有利利，鸡饮用活活化水多下收收，人饮用了了活化水某些些疾病得到控控制甚至痊愈愈。而对对这些资料，我我们只能半信信半疑。出现现这些问题的的原因，是由由于已往水处处理领域的研研究都集中在在水中的化学学组分方面，如如水中的微量量污染物、无无机离子等，对对水本身的物物理特性，即即水的团簇结结构的研究则则接近空白。近年来，在在物理学的理理论研究中发发现了在物质质结构的原子子分子和凝聚聚态两层次之之间存在原水水团簇这一重重要的现象，并并由此发展成成为一门新的的学科——团簇物理理学。另一方方面，有关饮饮水健康的研研究表明，水水的团簇结构构很可能与人人体健康有着着直接的关系系。水的微观观结构开始引引起人们浓厚厚的兴趣。原水分子子团簇，简称称团簇(clusster)或微团簇(micrroclusster)，是由几个个仍至上千个个原子、分子子或离子通过过物理和化学学结合力组成成的相对稳定定的聚集体，其其物理和化学学性质随所含含的原子或分分子数目的变变化而变化。团团簇的空间尺尺度是一个纳纳米到几十个个纳米的范围围，用无机分分子来描述显显得太大，用用小固体描述述又显得太小小。因此，人人们把团簇看看成介于原子子分子与宏观观固体或液体体之间的物质质结构的新层层次。水水的团簇结构构与人体健康康的关系是在在对水质以及及水在食品、饮饮料等工业中中的利用的不不断认识过程程中逐步得到到重视的。在在日本清酒的的研究过程中中发现，陈年年酒的风味比比未经酿成的的酒要醇美而而不会宿醉。经经过化学分析析发现，二者者之间在酒精精度、粮度以以及其它组分分方面都没有有什么差异，只只是陈年酒的的水的族群变变小，也就是是小的物理性性质有所不同同。不久，在在日本普遍地地传出族群小小的水对于健健康有益的说说法。至于是是否真的有益益于健康，还还有待于科学学上进一步的的验证。由于水的团团簇结构可能能与体健康有有着密切的关关系，而对于于水的微观结结构的认识，又又有可能使我我们获得对于于水的性质和和功能的更深深层次的认识识，因此，水水的微观结构构的研究，必必将成为今后后水质科学研研究的热点。3.建立水质指指标体系，正正确反映水的的特性为为了保证饮水水安全，现有有各种水质指指标必须不断断地进行修订订。我们认为为，现有水质质指标中亟待待研究和修订订的内容，一一是饮水中对对人体有益的的无机离子，必必须有一个最最低限值；二二是对综合性性有机物指标标和TOC，DOC，AOC，BDOC等，必须有有一个最高限限值；三是必必须建立评价价饮水中有机机物毒理学性性质的综合性性指标。同时，照顾顾到不同的需需求层次，我我们认为，还还应当建立各各种水质指标标体系，综合合反映水的各各种特性，如如健康水的水水质指标，美美味可口的水水质指标等。目前得到各方公认的健康水的水质指标大体有以下几点：(1)不含有害物质；(2)硬度适中（大部分人认为硬度应高于50mgCaCO3/L而低于150mgCaCO3/L，美国的马丁·福克思博士则认为硬度的理想指标是170mg/L左右）；(3)含有适量的矿物质，马丁·福克思认为理想的指标是300mg/L左右；(4)pH值偏弱碱性；(5)含有碳酸离子（或说含有二氧化碳）。除以上已获得公认的几点以外，尚有一些未能达成共识或有待于进一步研究的观点，其中我们认为争议最大的就是水分子团的大小，因为它缺乏理论上的支持，同时各家在说法上分歧很大。现在有不少人认为水分子团越小越好，但是，我们在研究水的族群的过程中发现，淋浴污水经过膜一生物反应器处理后，其水分子团比某些水质很好的山泉水的分子团还要小。因此我们认为，对于水分子团的大小，有可能有一个合适的范围，而不是越小越好。关于这一点还有待于进一步更深入地研究。除此以外，照顾到人们对水的口感的需求，建立美味可口的水的指标体系也是一个值得研究的领域。对于水质指标的具体形式，我们认为，能否考虑建立一个关系值，载明各主要有益元素的含量与有害元素含量之比，还可以将TOC与毒理学指标等列入其中。从这个关系值我们可以看出饮水中有益指标与有害指标各有多少，以取得一个对饮水的综合性的评价。并以此为基础，寻求建立一个衡量健康水的综合性的指标。二、研究方法法随着科学的的不断发展，随随着各学科之之间的相互渗渗透和融洽，随随着我们对饮饮水研究的不不断深入，单单纯依靠水处处理领域研究究人员的力量量，已经难以以使水的研究究跟上人们对对饮水水质需需求的发展。因因此，将物理理、化学、生生物、医学等等领域的相关关知识渗透到到水处理领域域中来，已成成为历史的必必然。对对水的研究需需要多学科的的研究互