釣魚島雨水水質(zhì)分析與處理標(biāo)準(zhǔn)研究

釣魚島雨水水質(zhì)分析與處理標(biāo)準(zhǔn)研究

近年來，隨著領(lǐng)土安全和海洋權(quán)益活動(dòng)的規(guī)范化，中國(guó)沿海島飲用水消費(fèi)不斷增加。目前，很難完全依靠國(guó)家實(shí)施飲用水保護(hù)計(jì)劃。雨水作為自然界水循環(huán)中的重要環(huán)節(jié),其水質(zhì)較穩(wěn)定,受細(xì)菌和病毒的污染率較低,經(jīng)處理或凈化的雨水其公眾可接受性較強(qiáng)。因此,雨水是島礁飲用水保障的重要開源措施之一,如果可直接用于島礁飲用水保障,將在很大程度上緩解島礁飲用水短缺的現(xiàn)狀。我國(guó)對(duì)雨水資源的利用由來已久。西北黃土高原和半干旱山區(qū)的人們?cè)谕珊底龆窢?zhēng)的過程中,創(chuàng)造了許多雨水利用技術(shù),如修建水窖、大口井、坎兒井和蓄水塘等工程設(shè)施,如我國(guó)甘肅省實(shí)施的“121雨水集流工程”,寧南山區(qū)實(shí)施的“窯窖農(nóng)業(yè)”,內(nèi)蒙古自治區(qū)進(jìn)行的“112集雨節(jié)水灌溉工程”都取得了許多經(jīng)驗(yàn)和一定的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)也引起了人們對(duì)雨水水質(zhì)的關(guān)注。安熙蘭等對(duì)甘肅通渭縣部分水窖中水體的研究指出,布局不合理及窖藏時(shí)間過長(zhǎng)的水窖中的氨氮、亞硝酸鹽氮平均值分別超標(biāo)7倍和34倍,水體氧化能力弱,失去自凈能力;污染物主要來自人畜糞便、生活污物等。劉洪亮等對(duì)地窖水水質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn),由于儲(chǔ)存期過長(zhǎng),地窖水中色度和濁度較大,氨氮和微生物等指標(biāo)往往超標(biāo)。楊瑞強(qiáng)等對(duì)甘肅榆中和定西地區(qū)水窖水質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn),一般土窖及庭院水窖水的水質(zhì)基本符合國(guó)家飲用水水質(zhì)要求,但大腸桿菌數(shù)量往往超標(biāo);公路邊水窖所蓄雨水的水質(zhì)較差,其部分有機(jī)污染物含量超標(biāo),不宜長(zhǎng)期飲用。這些研究表明,我國(guó)農(nóng)村窖蓄雨水水質(zhì)總體較好,但不宜過久儲(chǔ)存。我國(guó)多數(shù)島礁自然環(huán)境條件非常嚴(yán)酷:高溫、高濕、高鹽、多臺(tái)風(fēng)。雨水收集處理設(shè)備極易損壞,特別是各種水泵、電機(jī)、閥門、凈化處理裝置等,甚至連一般不銹鋼儲(chǔ)水罐也會(huì)生銹,這對(duì)工程設(shè)計(jì)及設(shè)備選型提出了特別的要求。同時(shí),由于島礁上人員技術(shù)水平所限,且遠(yuǎn)離大陸,交通不便,一切工程設(shè)施、設(shè)備的維修、保養(yǎng)和管理都必須力求簡(jiǎn)單、可靠、耐久。另外,由于島礁的大量降雨都是與臺(tái)風(fēng)同時(shí)發(fā)生,而在臺(tái)風(fēng)暴雨期間,為保證島上人員安全,通常不在室外活動(dòng)與工作,因此,雨水收集設(shè)施的操作、管理必須力求自動(dòng)化、智能化,不能過多依賴人力。本文通過對(duì)我國(guó)沿海島礁典型雨水收集處理系統(tǒng)進(jìn)行采樣檢測(cè),研究島礁雨水水質(zhì)特征,從衛(wèi)生學(xué)角度分析長(zhǎng)期飲用島礁雨水對(duì)人們健康的可能影響,探討雨水直接用于島礁飲用水保障的可行性。1材料和方法1.1過混凝+過濾典型島礁雨水收集與處理工藝流程如圖1所示。島礁雨水徑流首先進(jìn)入初期棄流裝置,將初期較臟的雨水收集并棄流至污水管網(wǎng)。經(jīng)初期棄流后的雨水流入蓄水池,該池兼具儲(chǔ)存、調(diào)節(jié)、沉淀的作用。然后經(jīng)泵提升至壓力濾池,在進(jìn)入壓力濾池之前的泵的出水管道中通過混凝加藥裝置投加混凝劑,考慮到初期棄流后的雨水水質(zhì)較為穩(wěn)定,且懸浮固體含量較低,所以混凝劑形成絮體后進(jìn)入壓力濾池直接過濾,充分利用深層濾料中的接觸凝聚或絮凝的作用。初期棄流裝置內(nèi)設(shè)浮球閥,隨著水位升高,浮球閥逐漸關(guān)閉,當(dāng)收集到2mm雨水形成的徑流后,浮球閥完全關(guān)閉。棄流后的雨水沿旁通管流至雨水蓄水池。收集的初期棄流,降雨結(jié)束后通過打開放空管上的閥門使其流入污水管道。過濾設(shè)備選擇壓力濾池,主要是棄流后的雨水仍含有一定濃度的懸浮物,過濾時(shí)水頭損失增加較快,而壓力過濾能較好地解決這一問題;出水水頭也能夠滿足后處理的要求,不必再次提升。凈化處理裝置主要利用電絮凝的方法進(jìn)行混凝沉淀,利用石英砂過濾雜質(zhì)并自動(dòng)反沖洗,利用紫外線燈管照射殺菌。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是不用添加藥劑,只要有電就可以處理雨水,在島礁上非常實(shí)用。1.2儀器和儀器水質(zhì)分析按照《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》(GB/T5750—2006)進(jìn)行,主要儀器有IRISIntrepidIIXSP型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國(guó)熱電公司)、AvantaPM型原子吸收光譜儀(澳大利亞GBC公司)、GC-7890A型氣相色譜儀(美國(guó)安捷倫科技有限公司)、AE100型電子分析天平(梅特了-托利多儀器(上海)有限公司)、Uvmini1240型紫外-可見分光光度計(jì)(日本島津公司)和DX500型離子色譜儀(美國(guó)戴安(中國(guó))有限公司)。2回用水質(zhì)評(píng)價(jià)本文根據(jù)實(shí)際研究條件,采集了南海某島礁的典型島礁雨水收集和處理系統(tǒng)的雨水樣品,參照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)、《低礦化度飲用水礦化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GJB1335—92),篩選了15項(xiàng)關(guān)鍵水質(zhì)指標(biāo),按照《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》(GB/T5750—2006)進(jìn)行了水質(zhì)分析,結(jié)果見表1所示。表1的水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果表明,島礁典型雨水收集及處理系統(tǒng)的雨水樣品所檢測(cè)的15項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)要求;其中鈉、氯化物、鈣、鎂、硫酸鹽、重碳酸鹽等水質(zhì)指標(biāo)低于《低礦化度飲用水礦化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GJB1335—92)的適宜濃度范圍。《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)、《低礦化度飲用水礦化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GJB1335—92)的制訂,主要是基于我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況以及地理?xiàng)l件、生活習(xí)慣等特點(diǎn)來確定限值。飲用水中化學(xué)物質(zhì)對(duì)健康的影響不同于微生物污染帶來的危害,特別是蓄積性毒物和致癌物,在短期內(nèi)飲用水中化學(xué)物質(zhì)超過限值并不一定意味著應(yīng)立即停止飲用。在不影響公眾健康的前提下,所容許超過的數(shù)值及持續(xù)時(shí)間將取決于含有的特定物質(zhì)。本文主要是根據(jù)典型島礁雨水收集及處理系統(tǒng)的雨水水質(zhì)與GB5749—2006、GJB1335—92規(guī)定值的差異,分析島礁居民長(zhǎng)期飲用雨水對(duì)健康的可能影響。2.1解決其他排汗藥物的作用,提高細(xì)胞總糖含量,并影響細(xì)胞的合成鎂是人體細(xì)胞內(nèi)除鉀以外的第二大陽(yáng)離子。島礁雨水中鎂濃度為1.40mg/L,低于《低礦化度飲用水礦化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GJB1335—92)適宜濃度范圍:10~20mg/L。鎂是人體內(nèi)多種細(xì)胞基本生化反應(yīng)的必需物質(zhì),參與鈣調(diào)節(jié)、細(xì)胞酶促反應(yīng)、神經(jīng)肌肉興奮性等生理功能。人體攝取鎂的途徑主要包括食物和飲水,其中約有1/3的鎂來自于飲水,而且飲水中的鎂表現(xiàn)為水溶性離子,比食物中的鎂更容易被吸收。近年來,隨著心血管疾病發(fā)病率的增高,鎂與心血管疾病之間的關(guān)系日益引起人們重視。多項(xiàng)研究表明,鎂可以降低急性心肌梗塞(acutemyocardialinfarction,AMI)的發(fā)生率,防治動(dòng)脈粥樣硬化,調(diào)節(jié)血壓,治療心率失常等。鎂作為核糖體亞單位聯(lián)結(jié)的橋接元素,能保證核糖體穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),為保證蛋白質(zhì)合成提供場(chǎng)所;蛋白質(zhì)合成過程中包括氨基酸的活化、多肽鏈的啟動(dòng)和延長(zhǎng)均需要鎂;鎂還參與細(xì)胞核中RNA的合成,體外試驗(yàn)顯示缺鎂時(shí)RNA的合成過程立即停止。曾惠等的動(dòng)物試驗(yàn)結(jié)果顯示:在低鎂飼料情況下,飲用純凈水組大鼠血清總蛋白和白蛋白含量顯著低于正常水組,而低鎂飼料正常水組大鼠血清白蛋白含量與正常食正常水組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這表明飲用正常水可明顯彌補(bǔ)膳食低鎂對(duì)大鼠血清白蛋白含量的影響。2.2礦化度飲用水gjb13—鈣飲用水中鈣離子含量與人體健康關(guān)系密切,它不僅補(bǔ)充機(jī)體對(duì)鈣攝取的不足,而且能改善水的味道。水樣檢測(cè)結(jié)果表明,島礁雨水鎂濃度為5.18mg/L,低于《低礦化度飲用水礦化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GJB1335—92)適宜濃度范圍:20~50mg/L。鈣與骨骼新陳代謝的關(guān)系的已經(jīng)公認(rèn)。Aptel等對(duì)75歲以上的婦女進(jìn)行回顧性調(diào)查發(fā)現(xiàn)飲水中鈣攝入每增加100mg/L,股骨頸部骨密度增加0.5%;Marangella等對(duì)因食物缺鈣而致的骨質(zhì)疏松癥患者進(jìn)行飲水補(bǔ)鈣,認(rèn)為飲食中鈣不足時(shí)通過飲水補(bǔ)充足夠的鈣可改變低鈣對(duì)骨的不良影響。硬水中含有相當(dāng)量的鈣,也不失為一種鈣的來源。西方國(guó)家每日所攝入的鈣量,有1/3來自于水。2.3飲水硬度與其他疾病的關(guān)系水中鈣、鎂離子,鐵、錳和鋅等多價(jià)陽(yáng)離子的總和,構(gòu)成水的重碳酸鹽硬度,通常按碳酸鈣(CaCO3)計(jì)。一般認(rèn)為水中CaCO3少于75mg/L時(shí)屬于軟水。檢測(cè)結(jié)果說明,島礁雨水重碳酸鹽僅33.7mg/L,屬于典型軟水。關(guān)于水的硬度與健康之間可能存在的相互關(guān)系,其中大多數(shù)研究是在英國(guó)、美國(guó)和加拿大進(jìn)行的。研究表明,飲水的硬度特性與心血管疾病(心臟病、高血壓和中風(fēng))和少數(shù)幾種其他疾病之間具有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)聯(lián)系。美國(guó)和加拿大的研究證明,心血管疾病與飲水的硬度含量呈逆相關(guān),飲用極軟水的人群中,心血管病的死亡率比飲用硬水的人群高15%~20%。這些研究的可靠性,取決于研究結(jié)果的一致趨向,以及它們的生物學(xué)可能性或相關(guān)系數(shù)的大小,以及實(shí)際的顯著性水平。水中某些微量元素由于與其它元素和蛋白質(zhì)爭(zhēng)奪結(jié)合位置,影響細(xì)胞膜的滲透性。或者通過其它代謝,它們作為酶反應(yīng)的活化劑或抑制劑,在若干生物過程中起著重要的作用。如果這些元素也能直接或間接地對(duì)心室、血管壁、血型或類脂化合物產(chǎn)生作用,并對(duì)糖代謝之類反應(yīng)以及心血管功能有關(guān)的其它系統(tǒng)產(chǎn)生作用,則可進(jìn)一步認(rèn)為,水質(zhì)能夠影響人的微量元素或礦物質(zhì)平衡。3反滲透ro水(1)島礁雨水所檢測(cè)的15項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)要求,雨水直接用于島礁飲用水保障是可行的。(2)經(jīng)檢測(cè),島礁雨水中的鎂1.40mg/L、鈣5.18mg/L、硫酸鹽3.14mg/L、重碳酸鹽33.7mg/L,低于GJB13