生活环境与健康-水

1、生活环境和健康,中南大学公共卫生学院 陈 律 ,第 二 节 水, 水是一切生命过程必需的基本物质 成人体内水分含量占体重的65%左右, 儿童可达80%左右 水中常含有多种无机盐类，是供给机体所需盐类的重要来源之一 水的比热和蒸发潜热很高，能存储和吸收大量的热，有调节体温的作用,水资源的分布: 地球总水量 1.41018m3 地球表面 70% 海洋水 97% （97.3%) 淡 水 3% ：冰川水 77.2% 地下水 22.4% 地面水 0.34%(10.5万km3) 空气水 0.04%,当今水环境问题1- 水 荒,当今水环境问题2 - 水 灾,当今水环境问题3-水污染,我国水资源概况,相对贫乏

2、,分布不均,人均水资源占有量2500m3,约为世界人均水量的1/4，在世界排第110位,大部分地区降水为季节性雨水，东南多雨，西北干旱，90%的地面径流和70%的地下径流分布在南方,一、水源的种类及其卫生学特征,Type and sanitary properties,1. 降水(fall water),由地表蒸发至大气的水汽随着气流传播各处，在特定条件下，遇冷凝结成高度分散的液态和固态的凝结物，并以雨、雪、雹等形式降落下来,卫生学特征,天然蒸馏水，水质较好 矿物质少 易受污染，水质取决于当地空气状况 水量小，易波动,2. 地表水(surface water),江河水 自净能力强 流程长 水质

3、水量有明显的季节差别 含盐量少，混浊度大，细菌含量高 湖水和水库水 流速慢，透明度高，细菌含量少 稀释能力差，溶解氧含量低，自净能力差 蒸发量大，盐类多 集中式给水常用水源,降水在地面径流和汇集后形成的水体,3. 地下水(underground water),浅层地下水（第一个不透水层以上） 深层地下水（第一个不透水层以下） 泉水（由地表缝隙自行涌出）,降水经土壤、地层渗透形成的水体,浅层地下水卫生学特征 水质浑浊度低，有机物和细菌含量少 矿物质含量相对高 （溶解地层中的盐类） 不直接接触空气氧，溶解氧低，自净能力差,深层地下水的卫生学特征 水质好，细菌及有机物含量更低，水量充足 硬度大，矿物

4、质含量高，溶解氧更低 不易受到污染：集中式给水水源的首选,泉水的卫生学特征 上行泉：自流泉，是靠水位不同形成的压力流 出的泉水，其特征同深层地下水 下行泉：靠重力流出，通常是由于浅层地下水 的含水层然塌陷，或被溪谷截断形 成，其特征同浅层地下水,生活饮用水:由集中式供水单位直接供给居民作为饮水和生活用水，并明确规定该水的水质必须确保居民终生饮用安全 （一）生活饮用水水质卫生要求 生活饮用水水质应符合下列四项基本要求： 1.水中不得含有病原微生物和寄生虫虫卵 2.水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康 3.水的感官性状良好 4.应经消毒处理并符合出厂水消毒剂限值及出厂水和管网 末梢水消毒剂

5、余量的要求,二、生活饮用水水质标准,（二）生活饮用水水质标准,制定生活饮用水水质标准的依据主要是根据饮用水卫生要求，同时考虑经济和技术上的可行性。 生活饮用水卫生标准（GB574985）已不能满足保障人民群众健康的需要。卫生部和国家标准化管理委员会对原有标准进行了修订，联合发布新的强制性国家生活饮用水卫生标准（GB57492006）（下称“新标准”）。 新标准已于2007年7月1日起实施。由于我国地域广阔，各地具体情况不同，新标准中的水质非常规指标及限值的实施项目和日期将由省级人民政府根据当地实际情况确定，全部指标最迟于2012年7月1日实施。,新标准具以下有三个特点： 1.加强了对水质有机物

6、、微生物和水质消毒等方面的要求。 2.统一了城镇和农村饮用水卫生标准。 3.实现饮用水标准与国际接轨。, 常规指标是反映生活饮用水水质基本状况的指标； 非常规指标是根据地区、时间或特殊情况需要实施的生活饮用水水质指标。,常规指标分为四组： 即微生物指标、毒理指标、感官性状和一般化学指标以及放射性指标。 微生物指标是为了保证水质在流行病学上安全（4） 感官性状和一般化学指标主要是为了保证水的感官性状良好（17） 毒理和放射性指标是为了保证水质对人体健康不产生毒性作用和潜在的危害（15+2）,非常规指标共64项，分为三组： 微生物指标 毒理指标 感官性状和一般化学指标,生活饮用水水质常规指标及限值

7、,饮用水中消毒剂常规指标及要求,水体污染（water pollution) ： 指人类活动排放的污染物进入水体后，超过了水体的自净能力，使水质和水体底质的理化特性和水环境中的生物特性、种群及组成等发生改变，从而影响水的使用价值，造成水质恶化，甚至危害人体健康或破坏生态环境的现象,三、水污染与疾病,（一）水体污染的主要种类 生物性污染 化学性污染 物理性污染,1.生物性污染 某些行业的工业废水（制革、屠宰业）、医院污水和生活污水排入水体后，其中所含的病原微生物污染了水体，可造成介水传染病的流行。,2. 化学性污染 水体受到工农业废水和生活污水污染，使水体含有各种有害化学物质,水体 中的无机污染物

8、主要有汞、镉、铅、砷、铬、磷、氰化物；有机污染物主要有酚类、苯类、卤烃类化合物和油类等。 水体遭受有害化学物质污染后，通过饮水或食物可使人群发生急性或慢性中毒，如日本发生的水俣病和痛痛病等。有些污染物虽然对人体不产生直接危害，但可以改变水的感官性状，使水质恶化，妨碍水体的正常利用。,富营养化(eutrophication): 是含有大量氮、磷等营养物质的污水进入湖泊、河流、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。 由于占优势藻类的颜色不同，故水面上可呈现绿色、红色、棕色、乳白色等。这种现象出现在江河湖泊中称为水华 (algalb

9、loom），出现在海湾中称为赤潮(red tide）。,水华,赤潮,3. 物理性污染 热污染是工业企业向水体排放高温废水所致，由于水温升高，使化学反应和生化反应速度加快，水中溶解氧减少，影响水中鱼类和生物的生存和繁殖。 放射性污染主要来自核动力工厂排放的冷却水、向海洋投弃的放射性废物、核爆炸的散落物、核动力船舶事故泄漏的核燃料等。放射性污染物可附着在生物体表面，也可在生物体内蓄积。,（二）生物性污染对人体健康的危害 1、 介水传染病 水受到生物性污染后，最常见的危害是引起介水传染 病（water-borne communicable disease）的流行。 伤寒、痢疾、霍乱、 病毒性肝炎、血

10、吸虫病等,介水传染病是指通过饮用或接触受病原体污染的水，或食用被这种水污染的食物而传播的疾病，又称水性传染病。 其流行原因有二：水源水受病原体污染后，未经妥善处理和消毒即供居民饮用。处理后的饮用水在输配水和贮水过程中，由于管道渗漏、出现负压等原因，重新被病原体污染。,介水传染病流行特点： 水源一次大量污染后，可出现爆发性流行，绝大多数病例的发病日期集中在该病最短和最长潜伏期之间。但如水源经常受污染，则病例可终年不断 病例的分布与供水范围一致，绝大多数患者都有饮用同一水源的历史 一旦对污染源采用治理措施，加强饮用水的净化和消毒，疾病的流行能迅速得到控制,2.藻类及其毒素污染 水体富营养化程度不仅

11、影响水生态环境，还能加快和促使有毒藻类的繁殖和生长并产生毒素。 蓝藻（blue-green algae）是富营养化水域里生长较为普遍的藻类。其中铜绿微囊藻产生的微囊藻毒（microcystin, MC）是富营养化水体中含量最多、对人体危害最大的藻毒素。 直接接触含有微囊藻毒素的水（如游泳）会出现皮肤炎、眼睛过敏、急性胃肠炎等症状。我国生活饮用水水质新标准中，其限值为0.001mg/L。将微囊藻毒素-LR增补为非常规指标。,（三）化学性污染对人体健康的危害 当前，水中危害较大的有机污染物主要有酚类化合物、苯类化合物、卤烃类化合物、苯并(a)芘、农药等。无机性污染物主要包括汞、镉、铅、铬、及砷等重

12、金属，氰化物和氟化物等。这些污染物造成的危害程度，可因各种具体情况而有差异。,.汞中毒 （1）污染来源 汞（mercury）是构成地球元素之一，自然界中主要以硫化汞的形式存在于岩石中。岩石中的汞可被氧化为金属汞或二价汞离子而进入空气、水、土壤等环境中。天然水中含汞量甚微，一般不超过0.1g/L。常见的汞污染主要为工业企业，如化工、仪表、含汞农药、冶炼、灯泡、氯碱等工厂废水；此外，医院口腔科废水以及农田中使用含汞农药也是常见的污染源。我过生活饮用水质新标准规定，汞的限值为0.001mg/L。,食物链 汞浓度（ppm） 富集系数 水体 0.0001 浮游生物 0.001-0.002 10-20 小

13、鱼 0.1 1000 中鱼 0.3-0.5 3000-5000 大鱼 1-10 10000-100000 水俣湾的鱼贝 20-40 200000-400000,食物链对汞的富集作用,（2）健康危害 污染水体的汞 （在底泥中的汞）,微生物,甲基化,甲基汞,食物链,生物富集,水俣病（Minamata disease）:是在日本熊本县水俣湾地区发生的由于当地居民长期食用该湾中含甲基汞甚高的鱼贝类而引起的一种公害病。,吸收：呼吸道和消化道吸收率为95%-100%，与Hb、RBC的巯基结合，可透过血脑、胎盘屏障。 排泄：t1/2 （全身）70d，（脑组织）180245d 损伤CNS，不可逆。,甲基汞的体

14、内代谢,原因是长期摄入小剂量甲基汞。 主要靶器官是CNS，最突出的症状是神经精神症状。 症状：感觉障碍共济失调、视野缩小、听力障碍、语言障碍 全身瘫痪、精神错乱死亡。 Hunter-Russel症侯群：水俣病最典型特异性体征，包括: 末梢感觉减退，视野向心性缩小， 共济运动失调，听力和语言障碍。,慢性甲基汞中毒的临床表现,水 俣 病 患 者,我国1986年11月颁布了水体污染慢性甲基汞中毒诊断标准及 处理原则（GB6989-86）的国家标准。诊断标准如下所述： 甲基汞吸收：头发中总汞值超过10g/g，其中甲基汞值超过5g/g者 观察对象：在汞吸收的基础上，出现下列3项体征当中的12项阳性体征者

15、即为观察对象 慢性甲基汞中毒：在汞吸收的基础上，具有下列3项体征者，可诊断为甲基汞中毒 四肢周围型（手套、袜套型）感觉减退 向心性视野缩小1530度 高频部感音神经性听力减退1130dB,氰化物污染的来源：（限值为0.05mg/L）。 炼焦、电镀、选矿、化工、合成纤维等的工业废水 氰化物的分类： 简单氰化物 氰络合物 有机氰化物 常见的氰化物 氰化氢（HCN） 氰化钾（KCN） 氰化钠（NaCN）,2.氰化物中毒（Cyanide poisoning）,中毒机理：氰化物经口进入体内，经胃酸作用形成氰氢酸。游离氰离子与细胞色素氧化酶的F3+结合，形成氰化高铁细胞色素氧化酶，使F3+失去传递电子的能

16、力，中断呼吸链，阻断细胞内氧化代谢过程，造成细胞窒息死亡。,长期饮用含高氰化物的水，可出现头痛、头晕、心悸等神经细胞退行性变症状 氰化物在体内酶的作用下可转变成硫氰酸盐，抑制甲状腺聚碘功能，妨碍甲状腺激素的合成，因而可引起甲状腺肿大 测定尿和唾液中硫氰酸根的含量是评价外源性氰化物中毒的重要指标（注意内源性氰化物的干扰）,临床症状 急性中毒：主要表现为中枢神经系统的缺氧 症状和体征 分 期: 前驱期、呼吸困难期 惊厥期、 麻痹期 慢性中毒：主要表现为神经衰弱综合症 运动肌酸痛、活动障碍,四、改良饮用水质的卫生对策,Healthy countermeasures for improvement o

17、f quality of drinking water,(一) 水源选择,水质良好 感官性状和化学指标经净化处理达饮用水标准 毒理学和放射性指标直接达标 耗氧量4mg/L、五日生化需氧量3mg/L 每100ml水中大肠菌群MPN： 水量充足 满足总用水量 考虑近远期发展 便于防护 首选地下水 地面水源应在工矿企业的上游 技术和经济上合理：方便群众取用,只经加氯处理： 200 净化及加氯处理：2000,1. 水源选择及卫生要求,（二）水的净化 包括：混凝沉淀和过滤处理 目的： 降低水中的悬浮物质和胶体物质 清除水中可能存在的原虫包囊 降低水中微生物含量 改善水的感官性状,1. 混凝沉淀 天然水中

18、常含有各种悬浮物和胶体物质，由于重力作用某些悬浮物可以下沉，使水浑浊程度降低，称为自然沉淀。但天然水中的细小悬浮物，特别是胶体颗粒，难以用自然沉淀的方法加以去除，需加入适当的混凝剂才能将细微颗粒凝聚成大颗粒面沉降，叫混凝沉淀（coagulation and precipitation）。,（1）常用混凝剂： 金属盐类：硫酸铝 三氯化铁 高分子混凝剂：聚合氯化铝 碱式氯化铝 聚丙烯酰胺 助凝剂:石灰 、聚丙烯酰胺、活化硅胶、骨胶等,（2）混凝沉淀原理： 压缩双电层作用 电荷中和作用 吸附架桥作用,（3）影响混凝效果的因素 水中微粒的性质和含量性质、粒度和含量 水中溶解性有机物和离子的成分和含量

19、水温 水的pH值和碱度 混凝剂的种类、质量和用量等,2. 过滤 过滤（filtration）是指浑水通过石英砂等滤料层，以截留水中悬浮杂质和微生物等的净水过程。 筛除作用：水通过滤料时，比滤层孔隙大的颗粒被阻留，随着阻留颗粒的增多，滤层孔隙越来越小，较小的颗粒也会被阻留。 接触凝聚作用：未被沉淀去除的细小絮凝体及悬浮微粒，与滤料接触而被吸附。 沉淀作用：比重较大的颗粒随水流移动时，可因惯性作用直接碰撞到滤料表面而降落。,（三）水的消毒 水经过净化处理后，尚不能保证完全去除全部病原微生物。为了使水质符合饮用水各项细菌学指标的要求，确保防止介水传染病的发生和传播，必须进行水的消毒（disinfec

20、tion)，以杀灭病原体。,消毒方法可分物理消毒法和化学消毒法，前者如煮沸、紫外线、超声波等；后者如用氯化消毒剂、臭氧、碘和高锰酸钾等进行消毒。目前应用最广的是氯化消毒（chlorination）。 一种好的饮水消毒方法必须是对人无害、不恶化水质、消毒快、效果好、适用范围广、不与水中成分起化学反应而降低消毒效果或形成有害物质，使用方便。,1. 氯化消毒 饮用水消毒中一种最有效的方法。供消毒的主要有氯气和氯制剂，后者包括如游离氯制剂漂白粉Ca(OCl)Cl和漂白粉精Ca(OCl)2以及一氯胺、二氧化氯等。含氯化合物中具有杀菌能力的有效成分称为有效氯，含氯化合物分子团中氯的价数大于1者均为有效氯。

21、,（1）原理： 氯溶于水后的化学反应 Cl2 + H2O HOCl + H+ + Cl HOCl H+ + OCl 漂白粉和漂白粉精在水中均能水解成次氯酸 2Ca(OCl)Cl+2H2OCa(OH)2+2HOCl+ CaCl2 Ca(OCl)2 + 2H2O Ca(OH)2 + 2HOCl,氯的杀菌作用机制是由于次氯酸体积小，电荷中性，易于穿过微生物的细胞壁。同时，它又是一种强氧化剂，能损害细胞膜，使其通透性增加，使细胞内容物如蛋白质、RNA和DNA漏出，并能干扰多种酶系统，例如使磷酸葡萄糖脱氢酶的巯基被氧化破坏，而导致细菌死亡。次氯酸对病毒的作用在于对核酸的致死性破坏。,（2）常用的氯化消毒

22、方法 1）普通氯化消毒法 加氯量约为0.52.0mg/L 加氯接触时间 30 min 适用于水源水质变动小、污染轻、不含酚的水 污染较重的水加氯量可达3 5mg/L 游离性余氯：水中0.3mg/L， 管网末梢0.05mg/L,2）过量加氯消毒法 用于严重污染的水源水 加氯量大大高于通常加氯量，可达10倍以上 余氯量达到15mg/L 消毒后的水需用亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠或活性炭脱除过高的余氯,3）持续性氯消毒法 由于在井水或缸水一次加氯消毒后，余氯仅可维持数小时，消毒持续的时间较短。如反复进行消毒，则又较烦琐。所以一些地区在实际工作中采用各种持续消毒法，例如可用竹筒、塑料袋、广口瓶或青霉素小玻璃瓶等，容器上面打孔多个，