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【行业资讯】关注直饮水安全 欧美国家相关举措

2016-03-29

 
       近来,FernandoRosario-Ortiz等人在2016年2月26日《科学》杂志上发文阐述了其对自来水的看法。饮用水中的消毒剂备受议论,各持己见。自来水安全的问题,涉及到每家每户,与我们的日常生活息息相关。

(图片来源:《科学》杂志)
      近来弗林特、密歇根事件严峻地考验着自来水安全。铅污染已经引起了公共健康危机(1)。除了重金属和其他有害物质,关键问题是微生物污染的控制。为防止微生物生长和保护消费者免受来自其他来源的病原体,一些国家,如美国,要求残留消毒剂存在于饮用水中。然而,消毒剂的存在可导致形成可能致癌的消毒副产物、腐蚀问题,并基于这样的事实导致人们不喜欢水的味道而产生的抱怨(2)。几个欧洲国家的经验表明,只要采取其他适当的保障措施,这种残余消毒剂不是必须的。
从20世纪初,对微生物病原的控制,包括伤寒沙门菌和霍乱弧菌,导致水性疾病很大程度的减少。在美国,过滤和氯消毒大幅度地降低死亡率。但在1974,氯仿,人类可能的致癌物,通过氯和天然有机物反应形成,氯化饮用水中被发现。这一发现引发了一场关于微生物安全、接触有害物质以及在分配系统中整体消毒剂有效性的争论(3,4)。此外,消毒剂会引起旧的分配系统管道中的铅的泄露(5)。
    在一些欧洲国家(包括荷兰、瑞士、奥地利和德国),只要对分配系统有充足的水源保护、处理和恰当的操作就可以防止病原菌和其他污染事件,因此饮用水被送到消费者那里时就没有残留消毒剂(如下图所示)。如果这些元素中缺少一个或者不正确的管理,消毒剂就会被添加到分配系统中来保持一个余量和安全。

(图片来源:《科学》杂志)
     在美国,未受保护的地表水经常用作水源地。处理方法包括混凝、沉淀、过滤和特定接触时间的消毒。残留的化学消毒剂被当做最后一道屏障用在水中被送往用户。
这两种方法的选择主要是基于微生物污染风险、接触消毒副产物和氯的味道和气味之间平衡。在西欧,在分配过程中消除消毒剂的使用限制了消毒副产物的产生,但是会因此增加疾病的产生率吗?在美国,如何有效地保持残留消毒剂能减少疾病爆发的频率?并且,诸如弗林特的案例,限制因旧的基础设施引发的问题需要什么级别的投资?就弗林特而言,估计范围在数千万到15亿美元之间,许多其他国家也有类似的基础设施问题。
     很少有直接证据可以证明残留消毒剂可以防止饮用水相关疾病的爆发(包括军团菌气溶胶的相关案例)。一组来自瑞士、英国和美国的关于水性疾病爆发的数据比较表明,瑞士的水性疾病风险很低。对于这三个国家,在过去的几年中,每1000人口的爆发率分别为0.59、2.03、2.79(6,7)。这表明,分配系统中消毒剂的存在不能保证低的疾病爆发率。但是,美国的小型地下水系统是不进行氯化,间歇性使用导致了最近疾病的爆发(6)。
     关于残留消毒剂的争论中另一个考虑是基础设施与污染事件之间的鲁棒性。在瑞士,自20世纪70年代以来,至少有一半的供水管道已被更换;因此,管网平均值为33到37年(8)。尽管有地区差异,在美国估计有22%的管道超过50年;管道失效的平均年限为47年,只有43%的管道被认为是状态良好或优秀(9)。在英国,多达60%的管道库存没有记录,管道整体的平均年龄估计是75至80年(10)。在英国需要使用消毒剂(11)。
     泄露是一个衡量分配系统脆弱性的指标。在荷兰,低至6%,相比在英国为25%,在美国为16%(8,12,13)。总体上,美国的分配系统有较长的停留时间,因此可能导致微生物的生长和消毒副产物的产生。保持足够的压力可以为污染物的入侵提供一个屏障,但是过多的水压力,包括瞬变,将会导致管道破裂。事实上,美国的饮用水设施急需投资,包括在许多家庭中发现需要更换或连接铅管道。应该注意的是,欧洲和美国之间的饮用水成本有差异。一些西欧国家的水价平均比美国高出2到3倍(14)。很显然,饮用水的定价也需要进行评估,以确定应花多少钱来保证分配系统中微生物的安全和完整。
    要了解水分配系统中的长期性能需要比较水质质量、疾病爆发以及所有生产饮用水方法中的分配系统故障的数据。分配管中水的微生物和微生物安全水的定义应作进一步调查。此外,改进的检测和新兴的传感器技术可以提供警告和警报,帮助确定何时恢复和保护管道。绿色水基础设施(包括水循环、雨水收集和太阳能热水)情况下,必须设置多重障碍防止如军团菌等病原体(15)。但迄今为止欧洲的证据表明,只要在操作中有多重障碍,安全水中确实可以没有残留的消毒剂。

 
REFERENCES AND NOTES
1. M. Hanna-Attisha, J.LaChance, R. C. Sadler, A. Champney Schnepp, Am. J. Public Health106,283 (2015).
2. E. D. Mackey et al., Public perception of tap water chlorinousflavor (Water Research Foundation, Denver, CO, 2005).
3. G. J. Medema, P. W. M. H. Smeets, E. J. M. Blokker, J. H. M. van Lieverloo,in Microbial Growth in Drinking-Water Supplies: Problems, Causes,Control and Research Needs, D. van der Kooij, P. van der Wielen, Eds., (IWAPublishing, London, 2014), pp. 95–125.
4. D. L. Sedlak, U. von Gunten, Science331, 42 (2011).
5. M. Edwards, S. Triantafyllidou, D. Best, Environ. Sci. Technol. 43,1618 (2009).
6. K. D. Beer et al., Morb. Mortal. Wkly. Rep.64, 842 (2015).
7. B. Guzman-Herrador et al., Eurosurveillance20, 21160 (2015).
8. Vewin, Dutch water sector,2015; www.vewin.nl/english/ dutch-water-sector.
9. S. Folkman, Water mainbreak rates in the USA and Canada: A comprehensive study (Utah StateUniversity, Logan, UT, April 2012); seewww.neng.usu.edu/mae/faculty/stevef/UtahStateWaterBreakRatesLR.pdf.
10. UKWIR. National sewer and water mains failure database, Issue 1.2, ProjectReport 08/RG/05/26, UK Water Industry Research, 2011.
10. UKWIR. National sewer andwater mains failure database, Issue 1.2, Project Report 08/RG/05/26, UK WaterIndustry Research, 2011.
11. DWI, The Water Supply Regulations, Statutory Instrument 2010 No. 991.
12. D. Carrington, “Most watercompanies not required to cut leaks before 2015 despite drought,”TheGuardian, 7 May 2012; www.theguardian.com/environment/2012/may/07/water-companies-cut-leaks-2015-drought.
13. USEPA. Water audits and water loss control for public water systems, Report816-F-13-002 (2013).
14. N. Hrovatin, S. J. Bailey, Utilities Policy10, 13 (2001).
15. W. J. Rhoads, A. Pruden, M. A. Edwards, Environ. Sci.: Water Research& Technology2, 164 (2016).
 

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