第三军医大学环境卫生学教研室课件

第三军医大学环境卫生学教研室舒为群（教授）,2005级预防医学专业本科军队环境卫生学2009.03.25,第五章给水卫生基础,第8次课（3学时）第一节水的生理和卫生学意义第二节水污染对健康的危害第三节水源卫生学,第9次课（3学时）第三节饮用水卫生学第四节饮用水处理技术（上）,第10次课（2学时）第五节饮用水处理技术（下）,水源水Waterresource,饮用水Drinkingwater,经过处理消除污染物质,水处理,饮用水的基本卫生要求？怎样才能达到这些要求？（标准、技术）,生活饮用水的定义,人类饮水+日常生活用水（包括个人卫生用水），但不包括水生物用水及特殊用途的水。,人类饮水的种类,天然水（naturalwater）指未受到污染的天然水。随着环境污染的加重，绝大部分需经过处理后才能满足人类饮用水的卫生要求。自来水（tapwater）指将原水通过沉淀、过滤、消毒等净水工序，使其达到国家生活饮用水卫生标准后，通过输配水管供给用户的水。,人类饮水的种类,深度处理水（advancedtreatmentwater）指以符合生活饮用水卫生标准的水为水源，采用蒸馏、超滤、紫外线、活性炭吸附等工艺进一步去除水中杂质后得到的水。有纯净水、蒸馏水、反渗透水等种类。有瓶装、桶装、管道直饮等形式。水中矿物质及有益微量元素大大降低，应避免长期饮用。,人类饮水的种类,功能水（functionalwater）通过一定的处理，改变水的物理和化学性质，提升水体有益保健功能的新型饮水。如电解水、碱性离子水、磁化水、生态水等。功能水的健康效应目前还未得到公认。,生活饮用水卫生要求,流行病学安全饮水中不能含有病原体，以防止介水传染病的发生。为此，我国最新生活饮用水卫生标准明确提出，生活饮用水应经消毒处理。对人体无害水中化学物质及放射性物质对人体无害，不会对子孙后代健康产生影响。感官性状良好对人体的感官无不良刺激，使人乐于饮用。其他水量充沛、使用方便、不污染衣物、不使食物变色变质等。,生活饮用水水质标准制定原则*：满足生活饮用水卫生要求适用于居民终身饮用要考虑老弱病残孕幼等敏感人群,如何满足这些卫生要求？,强制性水标是最有力措施,GB5749-2006（P415，附录5）标准分类水质常规指标及限值饮用水中消毒剂常规指标及限值水质非常规指标及限值农村小型集中式供水部分水质指标及限值指标种类微生物指标毒理指标感官性状和一般化学指标放射性指标消毒剂,生活饮用水水质标准分类及指标种类*,1、微生物指标（重点掌握内容）,从卫生学的角度，病原微生物是水中危险性最高的因子。在饮用水的微生物安全监测中，普遍采用正常的肠道细菌作为粪便污染指示菌（fecalindicatorbacteria,FIB），而不是直接测定肠道致病菌。原因：介水传染病的病原体主要来自人畜粪便。致病菌逐一检测不现实（种类多、量少，检测方法特异），需要指示菌。,MPN表示最可能数；CFU表示菌落形成单位。,生活饮用水卫生标准中的微生物指标,当水样检出总大肠菌群时，应进一步检验大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群；水样未检出总大肠菌群，不必检验大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群。,新水标增加的指标,总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌的性质,总大肠菌群(TotalColiform)一群以大肠埃希氏菌为主的、需氧及兼性厌氧的革兰氏阴性无芽孢杆菌，在37、24h内能发酵乳糖并产酸产气。耐热大肠菌群(ThermotolerantColiforms)将培养温度提高到44.5后仍然能生长并发酵乳糖的大肠菌群。大肠埃希氏菌(大肠杆菌，E.coli）耐热大肠菌群中只在人类及温血动物粪便出现的菌，是最专一的粪便污染指示菌。,总大肠菌群由埃希氏（E.Coli）为主的16种菌属组成。既有粪便来源菌属，也有非粪便来源菌属（自然环境中土壤和植物等）。,耐热大肠菌群由埃希氏（E.Coli）为主的4种菌属组成。排出了部分自然来源菌属，但克雷伯、枸橼酸、肠球菌仍有可能是自然来源。,大肠埃希氏菌（E.Coli）1种菌属。只在人类及温血动物粪便出现，最专一。但检测方法复杂。,当水样检出总大肠菌群时，应进一步检验大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群；水样未检出总大肠菌群，不必检验大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群。,菌落总数（Totalcolonies）,定义1ml水样在营养琼脂培养基中，于37、24h、有氧条件下培养所生长的菌落数。是微生物污染的综合指标。卫生学意义菌落总数愈多，说明水污染越严重。但不能直接说明是否有致病菌存在标准100(CFU/mL),膜过滤法(MembraneMethod)(单位：CFU)适用于杂质少的水,多管发酵法（MultipleTubeFermentationMethod）(单位：MPN)适用于杂质较多时是一种应用概率理论来估算细菌浓度的方法,二、毒理学指标,定义针对水中毒性化学物质制订的标准。种类砷、镉、汞、铬(六价)、铅、硒、氰化物、氟化物、硝酸盐、四氯化碳、消毒剂副产物等。共同特点天然水中均少或无；对人的毒性影响大于感官性状影响；制定水标时均采取了一定的安全系数：如氰化物的标准是最大无作用阈浓度的1/100，氯仿是1/1000。,三、感官性状和一般化学指标,种类：感官性状：色、浑浊度、臭和味、肉眼可见物。一般化学指标（毒性较小，但对水的感官性状影响较大）：pH、总硬度、铁、锰、铜、锌、挥发性酚类、阴离子合成洗涤剂、硫酸盐、氯化物、溶解性总固体、CODMn制定限值的依据都是感官性状阈浓度,色度（colour）,定义指真色（非表色），即水中悬浮物质去除后，仅由溶解性物质形成的颜色。卫生学意义影响感官；也提示可能含有有毒物质。标准不得超过15度（色度1度=1L蒸馏水中含铂1mg时的颜色）；不呈现异色。,浑浊度（turbidity）,定义表示水中悬浮物质含量的多少（包括泥沙、黏土、微生物等1nm1mm的颗粒）。反映水散射和吸收光的能力。卫生学意义影响感官；影响净化和消毒效果（可以吸附包裹微生物和有毒物）,浑浊度标准水厂：不超过1NTU(nephelometricturbidityunit，散射浊度)，特殊情况下不超过5NTU。野外：清晰可见底部标志的水柱高度不应小于30cm。,泥沙、黏土白色、浅黄色浑浊含低铁盐（见空气氧化成高铁）黄乳状浑浊有机物、藻类、粪污等浑浊,TurbidityismeasuredinunitsreferredtoasNTUs1NTU=Good1-5NTU=FairOver5NTU=PoorDrinkingwaterisusuallybetween1-5NTUs.,重庆市和尚山水厂在线监测的水质浊度,臭和味（smellandtaste）以及肉眼可见物,臭和味产生原因：生物死亡和腐败；有机物污染；工业污染等卫生学意义：影响感官标准：不得有异臭异味肉眼可见物包括浮沫、沉淀物、油膜、水生生物等标准：不得含有（弥补色度和浑浊度的不足）,蓝绿藻鱼腥味腐殖质霉臭酚、石油特殊臭味铁盐涩味镁盐、硫酸盐、氯化物咸苦味,pH值（pHvalue）,定义水中H+浓度的负对数（-log(H+)）。是水的基本属性。反映水的酸碱平衡状态。卫生学意义异常时标志着污染发生；酸性：促进管道金属溶解，导致急慢性中毒；碱性：促进水中金属析出、影响水的感官性状；降低氯消毒效果。标准6.58.5。大多数天然水pH为7.28.0，正常海水pH为8.15，淡水pH为6.07.5。,总硬度（totalhardness),总硬度定义溶于水中的钙盐和镁盐的含量。总硬度组成：暂时硬度（temporaryhardness）：由重碳酸钙（镁）或碳酸钙（镁）形成，加热煮沸可沉淀去除。永久硬度（permanenthardness）：由钙、镁的硫、硝、磷、硅酸盐或氯化物等形成，经煮沸不能去除。两者之和称为总硬度。,溶解性总固体（totaldissolvedsolids,TDS）,溶解性总固体的含义TDS的组成中，除了形成硬度的盐类（即钙镁盐）以外，还有非硬度盐类（即非钙、镁盐）。,TDS=硬度盐（钙盐镁盐）+非硬度盐（铁盐、锌盐、铜盐）,变化原因自然：降水、地面水低；地下水高。但也有例外。污染：有机物污染CO2溶解土中钙镁等硬度和TDS；硬度较高的工业废水污染也可使硬度。卫生学意义不利：泌尿系统结石、胃肠功能紊乱（初饮者）、刺激皮肤、水垢多有利：一定的硬度和TDS对心血管系统有保护作用；抑制毒物的吸收。,硬度和TDS变化及意义,标准：硬度不超过450mg/L（CaCO3）TDS不应超过1000mg/L,重庆市自来水168mg/L净化水104mg/L凉开水160mg/L纯净水20mg/L,1德国硬度=17.857mg/L（CaCO3）1法国硬度=10.0mg/L（CaCO3）1英国硬度=14.286mg/L（CaCO3）,铁（iron）,存在状况自然界水中普遍存在地下水为二价铁盐Fe(HCO3(溶解、无色)；地面水中二价铁与空气接触氧化成Fe(OH3)(黄棕色沉淀)卫生学意义过多：0.5mg/L可使色度增加,1mg/L可使水带金属味，饮料易发生沉淀标准0.3mg/L,其它一般化学指标,铝：新规范增加的指标，铝盐作为混凝剂广泛使用。锰铜锌挥发酚类阴离子合成洗涤剂硫酸盐：苦水氯化物：咸水耗氧量（COD）：新规范增加的综合性指标,消毒剂常规指标及要求,游离氯（freechlorine）,定义饮水加氯消毒时，经过一定的接触时间后，水中所剩余的氯称为余氯（包括结合性余氯及游离性余氯两部分）,A段：氯被化合物（有机物、杂质、微生物等）消耗B段：有余氯形成（但与有机物形成结合性余氯）C段：结合性余氯被破坏（形成折点）D段：结合性余氯饱和，游离性余氯形成,卫生学意义保证氯化消毒效果的基本要求：若接触时间30min以上游离性余氯不小于0.3mg/L，对肠道致病菌有完全杀灭作用，对肠道病毒也有灭活作用二次污染的信号：余氯不能防止二次污染，但余氯耗尽，说明有再污染标准,我国现行水标与国际水质标准的比较,第四节饮用水处理,一、概述二、自然沉淀与混凝沉淀三、过滤四、消毒五、水质深度处理技术六、水质特殊改善技术,水源水Waterresource,饮用水Drinkingwater,经过处理消除污染物质,水处理watertreatment,净化(purification)改善水的物理化学性状,消毒（disinfection）杀灭水中病原微生物,人类有史以来就一直在寻找改善饮用水的途径和技术,中国古代将明矾置于带孔木杖中搅动水，使汲取的黄河水澄清,古埃及用捣碎杏仁抹在水池内壁，帮助池中尼罗河水澄清,4000年前的印度利用木炭对水过滤，并储存在银和铜器中保鲜,17世纪发现氯，用于大规模水处理,20世纪臭氧、紫外线、反渗透等技术,人类饮用水处理技术发展历程,现代水处理技术主要类型,筛除去除肉眼可见物,沉淀（主要去除颗粒物质）自然沉淀、混凝沉淀,过滤去除颗粒物及其他杂质,消毒杀灭病原微生物,深度处理（去除有机物）活性炭吸附、臭氧氧化、膜分离技术等,符合卫生要求的饮水,特殊处理（去除溶解性无机物）曝气、解析、离子交换等,颗粒小于1nm,颗粒1nm-1000nm,颗粒大于1000nm,真溶液(透明)不需要沉淀,悬浮液(浑浊)可自然沉淀,胶体溶液(浑浊)(有布朗运动难自然沉淀)需要混凝沉淀,沉淀(sedimentation),紧急情况时也需要混凝沉淀,自然沉淀的应用（三罐存水方式）,总是从第三罐取水用。水至少存放2天后饮用，水质会有改善。储水罐要定期清洗和用开水烫洗。每天取来新的水后：先将第二罐水慢慢倒入第三个水罐（小心不要沉淀），洗干净第二个水罐。再将第一罐水慢慢倒入第二个水罐，洗干净第一个水罐。将刚取来的水倒入第一个水罐（用棉布、纱布过滤更好）。,混凝沉淀混凝(coagulation)的机理,水中胶体颗粒带有相同的负电荷，互相排斥，形成稳定的悬浮状态不下沉,带阳电荷的混凝剂使胶体颗粒凝聚结絮而沉降（电中和）,絮状物又通过吸附架桥吸收周围的杂质，逐渐增大体积和重量,絮状物下沉水澄清,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,+,+,+,+,+,+,+,_,结构松散、有吸附能力的“矾花”（floc）,混凝过程（包括两个阶段）,混凝（coagulation）：混凝剂水解，使胶体脱稳，开始生成细小矾花的化学过程（直径小于0.5m），异向碰撞，一般2min可以完成絮凝（flocculation）：矾花逐渐长大并因重力而下沉的物理过程（直径可达0.61m），同向絮凝，需要1030min,混凝剂卫生要求混凝效果好对人体健康无害使用方便价廉易得,混凝剂(coagulant)和助凝剂（coagulantaid）,自来水厂最常用混凝剂：聚合氯化铝Al(OH)nCl6-nm式中m10（聚合度）,n为3-5,混凝剂(coagulant)和助凝剂（coagulantaid）,混凝剂和助凝剂种类及特点,Polyaluminiumchloride(drinkingwatergrade),Description:Thisproductispolymerizedfromhigh-qualitymaterialsthroughadvancedproductivetechnology,withtheadvantagesoflittleimpurities,highmolecularweightandgoodflocculatingeffect,etc.Itismainlyusedtotreatwaterofhighqualityrequirementssuchasdrinkingwater.Properties:Highsolubility；Canadapttowaterofdifferenttemperatures；Canrapidlyfromflocculation;theflocculesarebig,andthesettlingvelocityishigh.,水的pH值水温水中杂质搅拌方式,影响混凝的因素,水的pH值:铝盐在5.77.8范围内较好铁盐在6.08.4（3.511）范围内较好高分子混凝剂受pH值影响较小,影响混凝的因素,水温:低温时应增大剂量、延长时间、投加高分子助凝剂水中杂质:浑浊或稍浑浊的水较透明的水更易凝聚悬浮物极少时，要增加剂量或投加粘土或助凝剂。,搅拌方式:混凝阶段：初加时应迅速充分搅动使快速混和均匀，形成微细絮状物絮凝阶段：慢速同方向搅拌，以增加絮状物集聚机会形成较大的絮状物下沉,剧烈长时间搅拌或经常改变搅拌方向，都可导致絮状物不可逆的破坏,混凝剂用量的确定,水厂：坐标法以混凝剂投加量为横坐标，浊度为纵坐标，绘制曲线，选择浊度去除最好的投加量。野外：三杯（桶）法取三杯（桶）水，定量投加混凝剂，以絮状物出现快而大的剂量为合适剂量。,投加混凝剂后必须先快后慢（同方向）搅动35分钟，静置510分钟后观察。,过滤(filtration),过滤的卫生学意义：对颗粒物（浊度）、有机物、铁锰、微生物都有极好去除效果。野外及乡镇是常用而有效的、甚至是唯一可进行的水处理方式。抗氯微生物的有效处理方式。,过滤(filtration),滤料种类：颗粒