钓鱼岛雨水水质分析与处理标准研究

钓鱼岛雨水水质分析与处理标准研究

近年来，随着领土安全和海洋权益活动的规范化，中国沿海岛饮用水消费不断增加。目前，很难完全依靠国家实施饮用水保护计划。雨水作为自然界水循环中的重要环节,其水质较稳定,受细菌和病毒的污染率较低,经处理或净化的雨水其公众可接受性较强。因此,雨水是岛礁饮用水保障的重要开源措施之一,如果可直接用于岛礁饮用水保障,将在很大程度上缓解岛礁饮用水短缺的现状。我国对雨水资源的利用由来已久。西北黄土高原和半干旱山区的人们在同干旱做斗争的过程中,创造了许多雨水利用技术,如修建水窖、大口井、坎儿井和蓄水塘等工程设施,如我国甘肃省实施的“121雨水集流工程”,宁南山区实施的“窑窖农业”,内蒙古自治区进行的“112集雨节水灌溉工程”都取得了许多经验和一定的经济效益,同时也引起了人们对雨水水质的关注。安熙兰等对甘肃通渭县部分水窖中水体的研究指出,布局不合理及窖藏时间过长的水窖中的氨氮、亚硝酸盐氮平均值分别超标7倍和34倍,水体氧化能力弱,失去自净能力;污染物主要来自人畜粪便、生活污物等。刘洪亮等对地窖水水质的研究发现,由于储存期过长,地窖水中色度和浊度较大,氨氮和微生物等指标往往超标。杨瑞强等对甘肃榆中和定西地区水窖水质的研究发现,一般土窖及庭院水窖水的水质基本符合国家饮用水水质要求,但大肠杆菌数量往往超标;公路边水窖所蓄雨水的水质较差,其部分有机污染物含量超标,不宜长期饮用。这些研究表明,我国农村窖蓄雨水水质总体较好,但不宜过久储存。我国多数岛礁自然环境条件非常严酷:高温、高湿、高盐、多台风。雨水收集处理设备极易损坏,特别是各种水泵、电机、阀门、净化处理装置等,甚至连一般不锈钢储水罐也会生锈,这对工程设计及设备选型提出了特别的要求。同时,由于岛礁上人员技术水平所限,且远离大陆,交通不便,一切工程设施、设备的维修、保养和管理都必须力求简单、可靠、耐久。另外,由于岛礁的大量降雨都是与台风同时发生,而在台风暴雨期间,为保证岛上人员安全,通常不在室外活动与工作,因此,雨水收集设施的操作、管理必须力求自动化、智能化,不能过多依赖人力。本文通过对我国沿海岛礁典型雨水收集处理系统进行采样检测,研究岛礁雨水水质特征,从卫生学角度分析长期饮用岛礁雨水对人们健康的可能影响,探讨雨水直接用于岛礁饮用水保障的可行性。1材料和方法1.1过混凝+过滤典型岛礁雨水收集与处理工艺流程如图1所示。岛礁雨水径流首先进入初期弃流装置,将初期较脏的雨水收集并弃流至污水管网。经初期弃流后的雨水流入蓄水池,该池兼具储存、调节、沉淀的作用。然后经泵提升至压力滤池,在进入压力滤池之前的泵的出水管道中通过混凝加药装置投加混凝剂,考虑到初期弃流后的雨水水质较为稳定,且悬浮固体含量较低,所以混凝剂形成絮体后进入压力滤池直接过滤,充分利用深层滤料中的接触凝聚或絮凝的作用。初期弃流装置内设浮球阀,随着水位升高,浮球阀逐渐关闭,当收集到2mm雨水形成的径流后,浮球阀完全关闭。弃流后的雨水沿旁通管流至雨水蓄水池。收集的初期弃流,降雨结束后通过打开放空管上的阀门使其流入污水管道。过滤设备选择压力滤池,主要是弃流后的雨水仍含有一定浓度的悬浮物,过滤时水头损失增加较快,而压力过滤能较好地解决这一问题;出水水头也能够满足后处理的要求,不必再次提升。净化处理装置主要利用电絮凝的方法进行混凝沉淀,利用石英砂过滤杂质并自动反冲洗,利用紫外线灯管照射杀菌。这种装置的优点是不用添加药剂,只要有电就可以处理雨水,在岛礁上非常实用。1.2仪器和仪器水质分析按照《生活饮用水标准检验方法》(GB/T5750—2006)进行,主要仪器有IRISIntrepidIIXSP型电感耦合等离子体发射光谱仪(美国热电公司)、AvantaPM型原子吸收光谱仪(澳大利亚GBC公司)、GC-7890A型气相色谱仪(美国安捷伦科技有限公司)、AE100型电子分析天平(梅特了-托利多仪器(上海)有限公司)、Uvmini1240型紫外-可见分光光度计(日本岛津公司)和DX500型离子色谱仪(美国戴安(中国)有限公司)。2回用水质评价本文根据实际研究条件,采集了南海某岛礁的典型岛礁雨水收集和处理系统的雨水样品,参照《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)、《低矿化度饮用水矿化卫生标准》(GJB1335—92),筛选了15项关键水质指标,按照《生活饮用水标准检验方法》(GB/T5750—2006)进行了水质分析,结果见表1所示。表1的水质评价结果表明,岛礁典型雨水收集及处理系统的雨水样品所检测的15项水质指标均符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)要求;其中钠、氯化物、钙、镁、硫酸盐、重碳酸盐等水质指标低于《低矿化度饮用水矿化卫生标准》(GJB1335—92)的适宜浓度范围。《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)、《低矿化度饮用水矿化卫生标准》(GJB1335—92)的制订,主要是基于我国的社会经济状况以及地理条件、生活习惯等特点来确定限值。饮用水中化学物质对健康的影响不同于微生物污染带来的危害,特别是蓄积性毒物和致癌物,在短期内饮用水中化学物质超过限值并不一定意味着应立即停止饮用。在不影响公众健康的前提下,所容许超过的数值及持续时间将取决于含有的特定物质。本文主要是根据典型岛礁雨水收集及处理系统的雨水水质与GB5749—2006、GJB1335—92规定值的差异,分析岛礁居民长期饮用雨水对健康的可能影响。2.1解决其他排汗药物的作用,提高细胞总糖含量,并影响细胞的合成镁是人体细胞内除钾以外的第二大阳离子。岛礁雨水中镁浓度为1.40mg/L,低于《低矿化度饮用水矿化卫生标准》(GJB1335—92)适宜浓度范围:10~20mg/L。镁是人体内多种细胞基本生化反应的必需物质,参与钙调节、细胞酶促反应、神经肌肉兴奋性等生理功能。人体摄取镁的途径主要包括食物和饮水,其中约有1/3的镁来自于饮水,而且饮水中的镁表现为水溶性离子,比食物中的镁更容易被吸收。近年来,随着心血管疾病发病率的增高,镁与心血管疾病之间的关系日益引起人们重视。多项研究表明,镁可以降低急性心肌梗塞(acutemyocardialinfarction,AMI)的发生率,防治动脉粥样硬化,调节血压,治疗心率失常等。镁作为核糖体亚单位联结的桥接元素,能保证核糖体稳定的结构,为保证蛋白质合成提供场所;蛋白质合成过程中包括氨基酸的活化、多肽链的启动和延长均需要镁;镁还参与细胞核中RNA的合成,体外试验显示缺镁时RNA的合成过程立即停止。曾惠等的动物试验结果显示:在低镁饲料情况下,饮用纯净水组大鼠血清总蛋白和白蛋白含量显著低于正常水组,而低镁饲料正常水组大鼠血清白蛋白含量与正常食正常水组差异无统计学意义。这表明饮用正常水可明显弥补膳食低镁对大鼠血清白蛋白含量的影响。2.2矿化度饮用水gjb13—钙饮用水中钙离子含量与人体健康关系密切,它不仅补充机体对钙摄取的不足,而且能改善水的味道。水样检测结果表明,岛礁雨水镁浓度为5.18mg/L,低于《低矿化度饮用水矿化卫生标准》(GJB1335—92)适宜浓度范围:20~50mg/L。钙与骨骼新陈代谢的关系的已经公认。Aptel等对75岁以上的妇女进行回顾性调查发现饮水中钙摄入每增加100mg/L,股骨颈部骨密度增加0.5%;Marangella等对因食物缺钙而致的骨质疏松症患者进行饮水补钙,认为饮食中钙不足时通过饮水补充足够的钙可改变低钙对骨的不良影响。硬水中含有相当量的钙,也不失为一种钙的来源。西方国家每日所摄入的钙量,有1/3来自于水。2.3饮水硬度与其他疾病的关系水中钙、镁离子,铁、锰和锌等多价阳离子的总和,构成水的重碳酸盐硬度,通常按碳酸钙(CaCO3)计。一般认为水中CaCO3少于75mg/L时属于软水。检测结果说明,岛礁雨水重碳酸盐仅33.7mg/L,属于典型软水。关于水的硬度与健康之间可能存在的相互关系,其中大多数研究是在英国、美国和加拿大进行的。研究表明,饮水的硬度特性与心血管疾病(心脏病、高血压和中风)和少数几种其他疾病之间具有明显的统计学联系。美国和加拿大的研究证明,心血管疾病与饮水的硬度含量呈逆相关,饮用极软水的人群中,心血管病的死亡率比饮用硬水的人群高15%~20%。这些研究的可靠性,取决于研究结果的一致趋向,以及它们的生物学可能性或相关系数的大小,以及实际的显著性水平。水中某些微量元素由于与其它元素和蛋白质争夺结合位置,影响细胞膜的渗透性。或者通过其它代谢,它们作为酶反应的活化剂或抑制剂,在若干生物过程中起着重要的作用。如果这些元素也能直接或间接地对心室、血管壁、血型或类脂化合物产生作用,并对糖代谢之类反应以及心血管功能有关的其它系统产生作用,则可进一步认为,水质能够影响人的微量元素或矿物质平衡。3反渗透ro水(1)岛礁雨水所检测的15项水质指标均符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)要求,雨水直接用于岛礁饮用水保障是可行的。(2)经检测,岛礁雨水中的镁1.40mg/L、钙5.18mg/L、硫酸盐3.14mg/L、重碳酸盐33.7mg/L,低于GJB13