水资源利用与保护第四章

中山大学新华学院资源与城乡规划系周月英手机Q：413189766水资源利用与保护第4章供水资源水质评价

23省44城自来水检出疑似致癌物华东华南最严重2016-10-1423:53:30（原标题：44城自来水检出消毒副产物，或致消化道癌）由于具有高致癌性、高检出率以及在我国可能被纳入水质检测标准，饮用水中的亚硝胺类消毒副产物得到了国内外研究人员的空前关注。“我们从全国23个省、44个大中小城市和城镇、共155个点位采集了164个水样，包括水源水、出厂水和用户龙头水。研究中测试了当前已知的全部9种亚硝胺类消毒副产物，其中NDMA（亚硝基二甲胺）的浓度最高。”清华大学环境学院国家环境模拟与污染控制重点实验室陈超副研究员12日告诉科技日报记者，其课题组今年的一项重点研究工作就是关于全国饮用水系统中亚硝胺类消毒副产物的普查。该结果已于日前在市政和环境领域顶尖期刊《水研究》上发表，“饮用水中的亚硝胺问题有紧迫性，需要尽快研究和进行工程改造！”陈超呼吁。饮用水亚硝胺检出率不容忽视在过去三年中，陈超及其团队分别测试了44个城市供水系统中的亚硝胺类消毒副产物及其前体物。在已检测的全部水样中，出厂水和龙头水中的NDMA平均浓度分别为11ng/L和13ng/L。他表示，与美国环保局在2012年公开的一项大规模普查数据相比，亚硝胺在中国出厂水和龙头水中的检出率是美国的3.6倍，而西欧国家的饮用水亚硝胺浓度比美国还低。在课题组检测的长江三角洲地区的近10个供水系统中，出厂水和龙头水中的NDMA平均浓度分别为27ng/L和28.5ng/L，水源水中的NDMA生成潜能为204ng/L。陈超表示，在已经鉴别出的700多种消毒副产物中，亚硝胺是健康风险最大的消毒副产物类别之一，特别是NDMA。中国尚无饮用水亚硝胺水质标准陈超说，目前已经有部分发达国家和地区建立了饮用水中NDMA的标准。“世界卫生组织在2008年提出了100ng/L的推荐值，加拿大，澳大利亚都有了国家标准，分别是40ng/L、100ng/L；加拿大安大略省、美国麻省和加州的标准更严，分别是9ng/L、10ng/L、10ng/L。”“我们的饮用水中亚硝胺检出情况比这些地方都严重。”陈超说，但是我国饮用水水质标准中还没有这一个项目。陈超表示，亚硝胺监测是有一定困难，要测试水中ng/L量级的微量亚硝胺，需要使用气相色谱或者液相色谱再加上串联质谱，监测设备两三百万一台，每个水样的测试成本也较高。不过他也表示国内已有十几家自来水公司有该设备，还需要进一步开发检测方法。人口密、污染重的区域风险更高记者从报告看到，亚硝胺风险高的水样主要来自两个区域——华东区和华南区。检出龙头水中最高值达到19ng/L。在人口密集的其他区域，如华北和华中，虽然水源水中NDMA生成潜能浓度不高，但龙头水平均浓度达到12ng/L和18ng/L。“原因也许与水处理工艺有关，但一旦水源受到污染，传统工艺的自来水厂对亚硝胺的控制效果有限。”陈超说道。值得关注的是，长江三角洲地区既是中国经济最发达、人口最密集的区域，也是亚硝胺浓度最高的区域，NDMA浓度分别为27ng/L和29ng/L。“该区域的出厂水和龙头水中NDMA的浓度，是44个城市中唯一超过世界卫生组织100ng/L标准的。”陈超说，很可能是其水源受到来自工业和生活污水的NDMA前体物污染。亚硝胺是致癌物吗？亚硝胺类化合物被国际癌症研究中心判定为2A类致癌物，即动物致癌证据明确，但人类致癌证据不充分。另有很多流行病学研究表明，亚硝胺类化合物与消化系统癌症有较明显的相关性。亚硝胺是自来水消毒副产物自来水厂消毒通常会使用含氯消毒剂，在氯的作用下水中的少量污染物会变成消毒副产物，其中部分有机氯氮化可以变为亚硝胺类物质。分界线氯是廉价且相对安全的消毒手段，多年来始终找不到它的替代品，因此亚硝胺等微量消毒副产物无可避免，世界各国无一例外。目前大多数学者的观点是：包括亚硝胺在内的自来水消毒副产物并不会对健康产生明显影响，但是如果不消毒，带来的危害可能更大。自来水厂消毒工艺中的混凝沉淀。水中的亚硝胺危险吗？本次清华大学的调查数据显示：中国自来水中NDMA的平均浓度大约是11ng/L；华东、华南地区，家庭自来水中的NDMA平均浓度大约在18ng/L；长三角地区的家庭自来水中的NDMA的平均浓度为28ng/L。1ng=10-3ug=10-6mg=10-9g世界各地区对于自来水中亚硝胺的限制美国加州的指导值10ng/L；澳大利亚的指导值100ng/L；WHO的指导值100ng/L。根据以上标准衡量，本次清华大学的调查中仅有极个别样本超过澳大利亚或世界卫生组织的标准，而超过加拿大标准的只占7%左右。如果按照WHO的标准，这次检验中绝大多数水是安全的。抛开剂量谈毒性都是耍流氓。安全，不代表不需要改进这次检出NDMA的样本中，中国的平均浓度（中位数）大约是22ng/L，而美国是4ng/L。此外，无论检出亚硝胺类化合物的种类还是检出率，中国的情况都比美国严重。如果和欧洲、日本相比，我们的差距更大。而且，清华的研究人员在长三角某县城的水龙头水中检出了全国NDMA的最高浓度，是44各城市中唯一超过世界卫生组织100ng/L标准的。究其根本，是源头污染的问题这次研究发现，自来水厂如果以河流作为取水水源，NDMA检出浓度明显大于取自水库或湖泊水源的。这是因为湖泊和水库水的水系相对封闭，不易受上游污染物的影响。长三角地区处于长江干流的末端，上游的污染物不断累积并汇聚于此，加上本地经济发达、人口密集污染排放多，最终导致了这一地区自来水中亚硝胺类物质偏多。要尽可能减少亚硝胺这种可疑的致癌物，但如果盲目追求“高标准”，最终伤害的还是全体纳税人的利益。水并非亚硝胺的唯一来源即使一辈子喝长三角的水，因亚硝胺得消化道癌症的概率为十万分之几。1.腌腊食品8500ng/kg2.烟草3000ng/根3.汽车尾气4.露天烧烤5.加工饮料关注健康，需要更广阔的视野1.亚硝胺等消毒副产物是自来水中普遍存在的；2.氯消毒廉价且相对安全，暂时无可替代；3.本次测的数据多数符合澳大利亚和加拿大标准，绝大多数符合国际标准；4.中国水体污染状况不容乐观，但亚硝胺主要来自食物、吸烟等途径；5.制定水的亚硝胺限量不可盲目攀比，需要综合考虑很多因素，在合理可行的前提下尽可能低；6.吸附、离子交换、反渗透不能有效去除亚硝胺。Part4.1水体污染水环境质量水资源保护技术Part3.2Part3.34.1水体污染4.1.1水体水体（Waterbody）：被水覆盖区域的自然综合体，包括地表水和地下水，是江河、湖泊、海洋、地下水、冰川等的总称，是由水、水中的悬浮物、溶解物、胶体物、底泥和水生生物等构成的一个完整的生态系统。动态平衡体系4.1水体污染任何系统都具有抵抗外界干扰的能力，但该能力的大小随系统的不同而不同，并且具有一个生态阈值（EcologicalThreshold）。当外界的干扰力小于该阈值时，系统可以通过自身的功能调节，使系统受干扰后慢慢恢复平衡；当干扰力大于该阈值时，系统的自我调节能力随之丧失，导致系统的结构、功能受阻，由稳定变为紊乱，整个系统受到严重伤害及至崩溃，即生态平衡失调。4.1水体污染水体污染（waterpollution）：

水体受到自然因素（物质或能量）的影响，或由于人类的生活和生产活动向水体排放各类污染物质，其含量超过了水体的自净能力，使水的感观性状（色、嗅、味、浊度）、物理化学性能（温度、酸碱度、电导率、氧化还原电位、放射性）、化学成分（无机、有机）、生物组成（种类、数量、形态、品质）及底质情况等产生恶化，污染指标超过水环境质量标准，从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象。地表水地下水4.1水体污染天然污染物：自然因素所造成，是自然过程中所产生的有机物（腐殖质）和无机物。人为污染物：由于人类生活、生产活动排放入水体的有机物、无机物、微生物等。4.1.2水体污染物4.1水体污染有机污染物：以碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有机物质及某些其他可生物降解的人工合成有机物质为组成的污染物。特点：不稳定，随时随地向稳定无机物转化，氧化分解，厌氧分解评价水体有机污染的指标：

生化需氧量（BOD）、化学

需氧量（COD）、溶解氧

（DO）、总有机碳（TOC）等。4.1水体污染营养盐类污染物：主要包括氨氮（NH4-N）、亚硝酸盐氮（NO2-N）、硝酸盐氮（NO3-N）、总氮（TN）和总磷（TP），作为水体富营养化控制的重要指标。富营养化：地表水体中（由其湖泊、水库等封闭水域）营养盐浓度过高，会引起水体中藻类等低等植物的过量繁殖，造成水华、赤潮的发生，引起水环境恶化。危害：发生水体的恶臭，影响水的观感；

作为原水使用时，引起滤池堵塞、产生异臭味；

造成水体中鱼类窒息死亡；

造成水体中有机物含量增高，溶解氧浓度降低，未分解有机物在水体底部积蓄，发生厌氧分解。4.1水体污染巴西奥运会“碧池”事件——藻类繁殖，浓度超标4.1水体污染4.1水体污染4.1.3水体污染的来源水体污染的来源分为自然污染和人为污染两类。产生频率高、数量大、种类多、危害深4.1水体污染工业废水：是各种工业企业在生产过程中排出的废水。特点：量大、面广、种类繁多、成分复杂、毒性强、污染物含量变化大、不易净化，对各类水体最具有威胁性。主要污染物：化学需氧量、石油类、六价铬、氰化物、镉、铅、砷、挥发酚等。4.1水体污染2014年4月11日，兰州市威立雅水务集团公司被曝出厂水及自流沟水样中苯含量严重超标。该公司检测显示，4月10日17时出厂水苯含量高达118微克/升，22时自流沟(自来水一分厂与二分厂之间中间段)苯含量为170微克/升，11日凌晨2时检测值为200微克/升，均远超出国家限值的10微克/升。4.1水体污染金家河入滇池段受污染生活污水未处理就排放生活污水：人们日常生活中厨房、洗涤室、浴室等排出的污水和厕所排出的含粪便污水等。主要来源：人口集中的城镇和农村。主要污染物：无机盐、有机物、病原菌、植物营养物（N、P）和悬浮物等。4.1水体污染农业污水：农业生产活动中残留在农田土壤中的化肥、农药、杀虫剂等随农田灌溉排水或降雨时产生的地表径流进入水体集约化畜禽养殖业迅速发展，规模化养殖场数量不断增加。4.1水体污染水体污染源：排入水体的污染负荷的发生源。包括点源和非点源。点源：即特定污染负荷发生源，是指集中产生、并有可能集中排入水体的污染源。（工业废水和城镇生活污水）非点源：即非特定污染负荷发生源，是指非集中产生、不可能集中排入水体的污染源，是一种来源于大范围或大面积的分散污染源。4.1.4水体污染源4.1水体污染污染负荷：污染物产生的单位量。生活污水的污染负荷：通常按每人每天的污染物发生量来计算。4.1水体污染工业废水的污染负荷：一般可表示为单位产量（或单位产值）的污染物发生量。一般按实际排水量和排水水质来进行计算

常用指标：SS、COD、总氮、总磷等。家畜排水的污染负荷：一般按家畜数推算家畜排水的总污染负荷。其他人为的污染负荷：一般按实际排水量和排水水质来进行计算。（屠宰场、医院、大型洗染店等）自然污染负荷：一般按0.5~1.0kg/km2·d来计算比较合适。入河污染负荷。4.1水体污染污染物在水体中的运动，主要包括污染物在水体中的推流迁移运动、水体对污染物的分散作用及污染物的衰减和转化。推流迁移：指污染物的空间位置在水体作用下产生的转移。只能改变污染物的空间位置，不能降低污染物的浓度和总量。4.1.5污染物在水体中的迁移转化规律4.1水体污染水体对污染物的分散作用：分子扩散、湍流扩散和弥散。分子扩散：由分子的随机热运动引起的质点分散现象，服从费克第一定律，存在于污染物的所有运动过程中；湍流扩散：在湍流流场中污染物质点的各种状态的瞬时值相对于平均值的随机脉动而产生的分散现象；弥散：由于水体的横断面上各点的实际流速分布不均匀所产生的剪切而导致的分散现象。污染物的衰减和转化：污染物进入水体后，在外界因素的作用下会发生引起污染物结构、组成变化的作用，经过一系列变化后，污染物被分解成稳定存在的小分子。4.1水体污染水体自净：污染物进入水体后，通过物理、化学和生物因素的共同作用，使污染物的浓度降低，曾受污染的水体部分地和完全地恢复原状。如果排入水体的污染物超过水体的自净能力，就会导致水体污染。自净过程：物理净化：通过稀释、扩散、混合、沉淀、冲刷、再悬浮和挥发等物理作用，使污染物浓度降低，但污染物总量不变。化学净化：通过酸碱中和、氧化、还原、分解、化合、吸附与凝聚等化学反应，使污染物的存在形态发生变化、浓度降低，但污染物总量不变。生物净化：通过水体中的水生生物、微生物的生命活动，有机污染物氧化分解，逐渐变成无机物质，存在状态发生变化或消失，有机物得到降解，污染物浓度和总量都降低。4.1水体污染4.2水环境质量4.2.1水环境承载力与水环境质量的关系水环境质量：衡量水环境在承载力范围内能够自我修复的质量标准。水环境承载力：按照水环境质量标准确定的一定范围内水体所能承纳的最大污染物负荷总量。4.2水环境质量水环境质量是评价水资源优劣及利用可行性的基本指标之一。水环境标准：是根据各类水域功能，为控制水污染，保护水资源，保证人体健康，维护生态平衡，促进经济建设而制定的水环境质量评判标准，是政府部门制定的强制性或指导性标准。一般分为：水环境质量标准、水污染物排放标准、环境基础标准、水质分析方法标准、环境保护仪器设备标准及环境样品标准。水污染物排放标准：《污水综合排放标准》（GB8978-1996）：

本标准按照污水排放去向，分年限规定了69种水污染物最高允许排放浓度及部分行业最高允许排水量。4.2.2水环境质量标准4.2水环境质量中华人民共和国环境保护部：4.2水环境质量水质分析方法标准：4.2水环境质量水环境质量标准：

是水环境管理的基础，是为了保护与利用江、河、湖、库、海、地下水等水体，针对水体水质的标准所作的规定。地表水环境质量标准的基础是以水域功能分类

水质标准的制定要考虑到其对供水、鱼类和野生动物繁殖的影响以及娱乐、农业和工业等其他用途。我国水环境质量标准：

分为国家标准和地方标准。地方标准必须以国家标准为依据，并应等于或严于国家标准。主要包括：《地表水环境质量标准》、《地下水环境质量标准》以及与其相应的各类功能区用水水质标准、《生活饮用水卫生标准》、《污水综合排放标准》等。4.2水环境质量地表水环境质量标准：《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）：

按照地表水环境功能分类和保护目标，规定了水环境质量应控制的项目及限值，适合于江河、湖泊、运河、渠道、水库等具有使用功能的地表水水域。本标准项目共计109项，其中：地表水环境质量标准基本项目24项；集中式生活饮用水地表水源地补充项目5项；集中式生活饮用水地表水源地特定项目80项。4.2水环境质量依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类：Ⅰ类主要适用于源头水、国家自然保护区；Ⅱ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等；Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；Ⅳ类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；Ⅴ类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。同一水域兼有多类功能类别的，依最高类别功能划分。4.2水环境质量地下水环境质量标准：《地下水质量标准》（GB/T14848-93）：

依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标，并参照了生活饮用水、工业、农业用水水质最高要求，将地下水质量划分为五类：Ⅰ类主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。Ⅱ类主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。Ⅲ类以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。Ⅳ类以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水。Ⅴ类不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。4.2水环境质量地下水环境质量标准：《地下水质量标准》（GB/T14848-93）：

依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标，并参照了生活饮用水、工业、农业用水水质最高要求，将地下水质量划分为五类：Ⅰ类主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。Ⅱ类主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。Ⅲ类以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。Ⅳ类以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水。Ⅴ类不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。4.2水环境质量生活饮用水卫生标准：

饮用水水质不仅适宜于饮用目的，而且在感官性状和公共卫生方面是为公众可以接受的水。要求：不含有致病菌和微生物，不危害人体健康；无色、无嗅、清凉、爽口；溶解性物质低于规定的限值；不产生腐蚀和腐蚀引起的水污染。饮用水水质标准一般包括感官性状指标、无机化学物指标、有机化学物指标、细菌学指标和放射性指标。4.2水环境质量污水综合排放标准：

是对排放到水体中的各种污染物浓度的最高限额，是为了保护水体水质不进一步恶化、治理已被污染的水环境以及合理利用水资源制定的。《污水综合排放标准》（GB9878-1996）：

根据污染物的毒性及其对人体、动植物和水环境的影响，分为两类：Ⅰ类指能在环境或动植物体内蓄积、对人体健康产生长期不良影响的污染物，对其一律执行严格的标准，并规定在车间的排放口取样控制。Ⅱ类长远影响小于Ⅰ类污染物，按其排放水域的使用功能分区以及企业性质分为一级、二级和三级标准，并规定在工厂企业排放口取样控制。4.2水环境质量各种水环境标准之间的关系：水体水质：地表水环境质量标准

地下水环境质量标准供水水质：饮用水水质标准排水水质：污水排放标准区域水环境系统的质量标准体系4.2水环境质量4.2.3水质评价水质评价：根据水体的用途，按照一定的评价参数和水环境质量标准，选取正确的评价方法，对水体质量做出有效评判，判明水体的水质状况和被污染程度，确定其应用价值，为水体污染综合防治和水资源合理开发、利用、保护与管理提供科学依据。水质评价主要目的：分析不同地区各个时期水质的变化趋势、根据水资源的利用目的分析对工农业生产和生态系统的影响、分析对人体健康的影响、分析水体水质的适应性。常用评价方法：单项水质指标比照法、单项水质指标达标率和综合污染指数法4.2水环境质量单项水质指标比照法：

选取单项指标，分项与水环境质量的各类标准值比照，进行达标率评价。以断面（或区间）污染最重因子的类别作为所评价水体的水质综合类别。4.2水环境质量单项水质指标污染指数法：

选取单项指标，以其实测值与相应的水质评价标准的比值作为单项水质指标污染指数。I≤1时水质满足标准要求，I≥1时水质污染，不能满足标准要求。指数越低水质越好，反之越差。4.2水环境质量4.2水环境质量综合污染指数法：

以某一污染要素为基础所建立的指数，表示各种污染物对水体综合污染程度的一种水量指标。可表示为：综合污染指数越低水质越好，反之越差。4.2水环境质量4.2水环境质量其他评价方法：概率统计法内梅罗（N.L.Nemerou）指数法聚类分析法（模糊聚类法、系统聚类法）模糊数学法水质评价：单项评价综合评价单项环境因素评价综合因素评价现状评价趋势评价数理统计分析评价污染预测和建立水质数学模型评价4.3水资源保护技术4.3.1水体污染治理生活污染源

点源控制工业污染源禽畜养殖场废水……

外源控制农田施肥

非点源控制生活垃圾及固体废弃物水体污染控制大气污染物沉降……

内源控制4.3水资源保护技术点源控制：

点源是水环境治理的重点。生活污染源：排入江、河、湖、库的生活污水来自城镇建筑群：修建与