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飲水安全真能靠余氯?
來(lái)源：pure365 日期：2016年06月22日 點(diǎn)擊數：
安全的飲用水中或許并不需要消毒劑殘余 pure365
前段時(shí)間美國密歇根州的弗林特市發(fā)生的自來(lái)水鉛污染造成了一場(chǎng)嚴重的公共健康事件，也沉重打擊了人們對于自來(lái)水的安全期望。在重金屬和其他有害物質(zhì)污染之外，微生物污染也是公眾的重點(diǎn)關(guān)注之一。為了防止微生物的繁殖及清除來(lái)自其他各種來(lái)源的病原體，包括美國在內的一些國家都要求在自來(lái)水中留有一定的消毒劑殘余。
但是，消毒劑殘余卻有可能在消毒過(guò)程中產(chǎn)生有潛在致癌可能的副產(chǎn)物，同時(shí)還可能帶來(lái)腐蝕問(wèn)題，而且人們也不喜歡水里的消毒劑殘余的氣味。一些歐洲國家的實(shí)踐表明，如果能夠做到其他正確的防護措施，那么不必在自來(lái)水中保留消毒劑殘余。
水中氯，從哪里來(lái)到哪里去?
微生物污染是食源性疾病最常見(jiàn)的致病因素。自然界的水天然含有各種細菌，再經(jīng)過(guò)管道系統傳送到家家戶(hù)戶(hù)，如果不進(jìn)行滅菌處理的話(huà)，就成了“細菌培養液”。即使再把它們加熱滅菌，對經(jīng)產(chǎn)生的毒素也往往無(wú)能為力。所以，在源頭就進(jìn)行滅菌處理，并在自來(lái)水系統中保持抑制細菌生長(cháng)的能力，就成了飲用水安全至關(guān)重要的一個(gè)方面。
目前最常用的滅菌手段是加氯。通常，把氯氣或者二氧化氯通入水中，形成次氯酸和次氯酸根。它們具有超強的氧化能力，能夠殺滅多種細菌。氯氣、二氧化氯、次氯酸、次氯酸根，都不穩定。在光照、加熱等條件下，會(huì )進(jìn)一步轉化成鹽酸、氯酸，也會(huì )形成少量的其他含氯化合物。
在自來(lái)水中會(huì )留下很少次氯酸和次氯酸根，來(lái)實(shí)現對細菌的抑制。換句話(huà)說(shuō)，自來(lái)水中需要一定的“余氯”存在才能保證自來(lái)水在輸送過(guò)程中的安全。在此討論的“余氯”是指次氯酸和次氯酸根。
水中余氯，有多大影響
過(guò)去的幾十年中，人類(lèi)探索過(guò)多種殺滅飲用水中的微生物的方式。任何一種方式，都會(huì )帶來(lái)殺菌之外的后果——各種各樣的“滅菌副產(chǎn)物”。2007年，《突變研究》(Mutation Research)上發(fā)表了一篇綜述，總結了過(guò)去30年中各種飲用水殺菌方式所產(chǎn)生的副產(chǎn)物，總共有85種，其中有11種在美國被列為受控指標。而其它的74種缺乏足夠的數據來(lái)評估它們對健康的影響，也就無(wú)法設立安全標準。盡管如此，WHO等機構認為這些滅菌副產(chǎn)物帶來(lái)的“可能風(fēng)險”比不滅菌導致的“真實(shí)風(fēng)險”要低幾個(gè)數量級。
氯氣或者二氧化氯是自來(lái)水殺菌的方案中經(jīng)濟高效的一種。盡管不如臭氧那么“高級”，但效率與成本的優(yōu)勢使得它依然在世界許多地方廣泛使用，對它的安全性也就有了比較多的研究。
既然能殺菌，自然會(huì )有一定的毒性。有少數幾項流行病學(xué)調查顯示，似乎高氯自來(lái)水可能對健康有一定影響。比如在一篇1933年的文獻中，提到了長(cháng)期飲用氯處理的水可能引發(fā)哮喘。而在1984年的一篇文獻中，提到了氯及次氯酸增加皮炎的風(fēng)險。而在1987和1990年的兩篇文獻中，還分別提到了高氯飲用水可能跟膽固醇和膀胱癌有一定關(guān)系。不過(guò)，這些研究都是年代比較久遠的流行病學(xué)調查?；诹餍胁W(xué)調查的局限(比如混雜因素的影響)，以及沒(méi)有其他研究來(lái)支持，這些結論也就沒(méi)有得到普遍認同。
國際癌癥研究中心(IARC)在“致癌分類(lèi)”中，把氯分為“第三類(lèi)”，跟咖啡因同級，意為“目前尚無(wú)足夠資料來(lái)確定該物質(zhì)是否為人類(lèi)致癌物”。如果吞下少量含氯漂白劑，會(huì )刺激食道、口腔、喉嚨以及導致嘔吐。不過(guò)自來(lái)水中的余氯遠遠達不到那個(gè)劑量。
而直接用氯處理的水進(jìn)行的動(dòng)物實(shí)驗和人體實(shí)驗，都顯示了很高的安全性。比如1982年發(fā)表的一項人體試驗，每公斤體重0.34毫克的劑量下，也沒(méi)有觀(guān)察到任何不良反應。這個(gè)劑量是試驗中使用的的最高劑量，所以不清楚到底要高到什么劑量才會(huì )出現不良反應。不過(guò)，它已經(jīng)大大高于人們可能從飲食中攝入的氯了。
WHO的自來(lái)水余氯標準是根據動(dòng)物實(shí)驗來(lái)制定的。在動(dòng)物實(shí)驗中，“無(wú)可測不良反應劑量”(NOAEL)是每天每公斤體重15毫克。采用100的安全系數，得到人體的“每天耐受量”(TDI)為每天每公斤體重0.15毫克。假設這些氯全部來(lái)自于飲用水，得到自來(lái)水的允許含量為每升5毫克。而根據我國關(guān)于自來(lái)水的國標《生活飲用水衛生標準》，自來(lái)水中的余氯含量遠低于每升5毫升。
上世紀初期，工業(yè)化國家對于包括傷寒桿菌和霍亂弧菌在內的可以通過(guò)飲水系統傳播的病菌進(jìn)行了控制，極大降低了水傳疾病的發(fā)病率。過(guò)濾和加氯消毒顯著(zhù)降低了美國人的死亡率。但是1974年，人們發(fā)現加氯消毒的飲用水中，氯氣會(huì )和自然界的有機物反應生成氯仿，而這是一種可能的致癌物。這一發(fā)現帶來(lái)了對于微生物危險和有害物質(zhì)暴露的取舍，以及在飲用水供給系統中消毒劑的整體有效性的爭論。此外，在較老的水管系統中，消毒劑還會(huì )造成管道中的鉛析出從而帶來(lái)污染。
在一些歐洲國家(包括荷蘭、瑞士、奧地利和德國)，只要前期有足夠的水源保護、水處理和在管道輸送系統中對于致病菌和污染物的防控，那么最終進(jìn)入居民家中的飲用水是可以不含有消毒劑殘余的。如果這些環(huán)節中有缺失或是做得不到位，那么就會(huì )向管路系統中添加消毒劑以保持消毒劑殘余從而獲得一個(gè)安全邊際。
在美國，未受保護的地表水常常被用作水源。水處理方式包括絮凝、沉淀、過(guò)濾以及特定時(shí)段的各種消毒，然后輸送到居民家中，水中留有的化學(xué)消毒劑殘余(氯氣、二氧化氯或氯胺)是防止水污染的最后一道屏障。
對于水中是否需要留有消毒劑殘余的選擇基于幾方面的平衡，即微生物污染的風(fēng)險、消毒副產(chǎn)品危害以及水中氯氣的氣味和對口感的影響。在西歐國家，在輸送系統中不加消毒劑殘余確實(shí)可以減少消毒劑產(chǎn)生的副產(chǎn)品，但是這是否造成了疾病事件的上升?在美國，保持消毒劑殘余對于防止疾病爆發(fā)的效果又如何?還有，對于改造易造成污染的陳舊管道需要有多大的投資?比如密歇根的弗林特水污染事件?僅就弗林特一地而言，改造所需資金預計就達上千萬(wàn)美元到15億美元，而美國還有很多其他地方有著(zhù)和弗林特同樣的問(wèn)題。
并沒(méi)有多少直接證據能夠證明水中的消毒劑殘余曾經(jīng)阻止過(guò)和飲用水相關(guān)的疾病爆發(fā)(包括與氣溶膠有關(guān)的軍團菌的病例)。一項關(guān)于荷蘭、英國和美國的水傳播疾病爆發(fā)數據比較顯示，荷蘭的水傳播疾病風(fēng)險非常低。就這三個(gè)國家來(lái)說(shuō)，在過(guò)去幾年間，每1000人的水傳播疾病發(fā)病人數分別為0.59, 2.03和2.79 ?？雌饋?lái)水管中的消毒劑殘余并不能保證水傳播疾病的低爆發(fā)率。但是，美國最近的水傳播疾病大多數都是由于未經(jīng)氯氣消毒且間歇性使用的小型地表水系統引起的。
關(guān)于水中消毒劑殘余的辯論中的另外一個(gè)焦點(diǎn)是基礎設施的魯棒性(譯者注：魯棒性即robustness的音譯，指系統的健壯性，也即其在異常和危險情況下維持某些性能的特性)與污染事件之間的關(guān)聯(lián)。在荷蘭，從1970年代開(kāi)始，至少有一半的自來(lái)水管道已經(jīng)更換過(guò)，因此其管網(wǎng)的平均已使用時(shí)間是33至37年。在美國，雖然有地區差異，但是據估計有22%的管道年齡已經(jīng)超過(guò)50年，而管道的平均使用壽命是47年，只有43%的在用管道狀況是“好”或者“良好”。在英國，庫存的管道中有60%沒(méi)有生產(chǎn)日期記錄，而據估計管道的平均壽命是75-80年。英國要求在自來(lái)水中留有消毒劑殘余。
泄露量是衡量自來(lái)水管網(wǎng)易損性的指標之一。在荷蘭是低至6%，,英國是25%，美國是16% [8, 12, 13]。一般情況下，美國的自來(lái)水管網(wǎng)中水的滯留時(shí)間較長(cháng)，這有可能造成微生物的再生長(cháng)和消毒副產(chǎn)品的形成。在管網(wǎng)中保持一個(gè)適當的壓力有助于形成屏障阻斷污染，但是如果水壓過(guò)高，哪怕是瞬時(shí)壓力過(guò)高，都可能造成水管爆裂。實(shí)際上，美國現在的飲用水系統基礎設施急需資金投入，包括置換含鉛的管道和很多人家庭中使用的含鉛水管接頭。
需要注意的是，飲用水的價(jià)格在歐洲和美國是不一樣的。在一些西歐國家，其水價(jià)要比美國高2至3倍[14]。在計算自來(lái)水管網(wǎng)的整體性和確保微生物安全性而所需的投資時(shí)很顯然還需要考慮到飲用水價(jià)格的影響。
要了解自來(lái)水管網(wǎng)系統的長(cháng)期性能，還需要從各種途徑獲得在制造飲用水時(shí)所使用的其他一些對比數據，比如水質(zhì)、疾病爆發(fā)以及管網(wǎng)事故等。水管中的微生物菌群以及微生物安全水的定義都需要進(jìn)一步加以研究。
此外，不斷改進(jìn)的監控系統和新興的傳感技術(shù)可以為自來(lái)水管網(wǎng)提供預警，有助于確定何時(shí)修理和保護這大量的管道資產(chǎn)。在綠色水利基礎設施建設中包括了水循環(huán)系統、雨水收集系統和太陽(yáng)能水加熱系統，有必要建立多重屏障，預防條件致病菌，類(lèi)如軍團桿菌這種在建設有綠色水利設施和水滯留時(shí)間較長(cháng)的房屋中常見(jiàn)的病菌。但截至目前歐洲的證據表明，只要有多重屏障發(fā)揮作用，無(wú)需消毒劑殘余也可以提供安全的飲用水。
前段時(shí)間美國密歇根州的弗林特市發(fā)生的自來(lái)水鉛污染造成了一場(chǎng)嚴重的公共健康事件，也沉重打擊了人們對于自來(lái)水的安全期望。在重金屬和其他有害物質(zhì)污染之外，微生物污染也是公眾的重點(diǎn)關(guān)注之一。為了防止微生物的繁殖及清除來(lái)自其他各種來(lái)源的病原體，包括美國在內的一些國家都要求在自來(lái)水中留有一定的消毒劑殘余。
但是，消毒劑殘余卻有可能在消毒過(guò)程中產(chǎn)生有潛在致癌可能的副產(chǎn)物，同時(shí)還可能帶來(lái)腐蝕問(wèn)題，而且人們也不喜歡水里的消毒劑殘余的氣味。一些歐洲國家的實(shí)踐表明，如果能夠做到其他正確的防護措施，那么不必在自來(lái)水中保留消毒劑殘余。
水中氯，從哪里來(lái)到哪里去?
微生物污染是食源性疾病最常見(jiàn)的致病因素。自然界的水天然含有各種細菌，再經(jīng)過(guò)管道系統傳送到家家戶(hù)戶(hù)，如果不進(jìn)行滅菌處理的話(huà)，就成了“細菌培養液”。即使再把它們加熱滅菌，對經(jīng)產(chǎn)生的毒素也往往無(wú)能為力。所以，在源頭就進(jìn)行滅菌處理，并在自來(lái)水系統中保持抑制細菌生長(cháng)的能力，就成了飲用水安全至關(guān)重要的一個(gè)方面。
目前最常用的滅菌手段是加氯。通常，把氯氣或者二氧化氯通入水中，形成次氯酸和次氯酸根。它們具有超強的氧化能力，能夠殺滅多種細菌。氯氣、二氧化氯、次氯酸、次氯酸根，都不穩定。在光照、加熱等條件下，會(huì )進(jìn)一步轉化成鹽酸、氯酸，也會(huì )形成少量的其他含氯化合物。
在自來(lái)水中會(huì )留下很少次氯酸和次氯酸根，來(lái)實(shí)現對細菌的抑制。換句話(huà)說(shuō)，自來(lái)水中需要一定的“余氯”存在才能保證自來(lái)水在輸送過(guò)程中的安全。在此討論的“余氯”是指次氯酸和次氯酸根。
水中余氯，有多大影響
過(guò)去的幾十年中，人類(lèi)探索過(guò)多種殺滅飲用水中的微生物的方式。任何一種方式，都會(huì )帶來(lái)殺菌之外的后果——各種各樣的“滅菌副產(chǎn)物”。2007年，《突變研究》(Mutation Research)上發(fā)表了一篇綜述，總結了過(guò)去30年中各種飲用水殺菌方式所產(chǎn)生的副產(chǎn)物，總共有85種，其中有11種在美國被列為受控指標。而其它的74種缺乏足夠的數據來(lái)評估它們對健康的影響，也就無(wú)法設立安全標準。盡管如此，WHO等機構認為這些滅菌副產(chǎn)物帶來(lái)的“可能風(fēng)險”比不滅菌導致的“真實(shí)風(fēng)險”要低幾個(gè)數量級。
氯氣或者二氧化氯是自來(lái)水殺菌的方案中經(jīng)濟高效的一種。盡管不如臭氧那么“高級”，但效率與成本的優(yōu)勢使得它依然在世界許多地方廣泛使用，對它的安全性也就有了比較多的研究。
既然能殺菌，自然會(huì )有一定的毒性。有少數幾項流行病學(xué)調查顯示，似乎高氯自來(lái)水可能對健康有一定影響。比如在一篇1933年的文獻中，提到了長(cháng)期飲用氯處理的水可能引發(fā)哮喘。而在1984年的一篇文獻中，提到了氯及次氯酸增加皮炎的風(fēng)險。而在1987和1990年的兩篇文獻中，還分別提到了高氯飲用水可能跟膽固醇和膀胱癌有一定關(guān)系。不過(guò)，這些研究都是年代比較久遠的流行病學(xué)調查?；诹餍胁W(xué)調查的局限(比如混雜因素的影響)，以及沒(méi)有其他研究來(lái)支持，這些結論也就沒(méi)有得到普遍認同。
國際癌癥研究中心(IARC)在“致癌分類(lèi)”中，把氯分為“第三類(lèi)”，跟咖啡因同級，意為“目前尚無(wú)足夠資料來(lái)確定該物質(zhì)是否為人類(lèi)致癌物”。如果吞下少量含氯漂白劑，會(huì )刺激食道、口腔、喉嚨以及導致嘔吐。不過(guò)自來(lái)水中的余氯遠遠達不到那個(gè)劑量。
而直接用氯處理的水進(jìn)行的動(dòng)物實(shí)驗和人體實(shí)驗，都顯示了很高的安全性。比如1982年發(fā)表的一項人體試驗，每公斤體重0.34毫克的劑量下，也沒(méi)有觀(guān)察到任何不良反應。這個(gè)劑量是試驗中使用的的最高劑量，所以不清楚到底要高到什么劑量才會(huì )出現不良反應。不過(guò)，它已經(jīng)大大高于人們可能從飲食中攝入的氯了。
WHO的自來(lái)水余氯標準是根據動(dòng)物實(shí)驗來(lái)制定的。在動(dòng)物實(shí)驗中，“無(wú)可測不良反應劑量”(NOAEL)是每天每公斤體重15毫克。采用100的安全系數，得到人體的“每天耐受量”(TDI)為每天每公斤體重0.15毫克。假設這些氯全部來(lái)自于飲用水，得到自來(lái)水的允許含量為每升5毫克。而根據我國關(guān)于自來(lái)水的國標《生活飲用水衛生標準》，自來(lái)水中的余氯含量遠低于每升5毫升。
上世紀初期，工業(yè)化國家對于包括傷寒桿菌和霍亂弧菌在內的可以通過(guò)飲水系統傳播的病菌進(jìn)行了控制，極大降低了水傳疾病的發(fā)病率。過(guò)濾和加氯消毒顯著(zhù)降低了美國人的死亡率。但是1974年，人們發(fā)現加氯消毒的飲用水中，氯氣會(huì )和自然界的有機物反應生成氯仿，而這是一種可能的致癌物。這一發(fā)現帶來(lái)了對于微生物危險和有害物質(zhì)暴露的取舍，以及在飲用水供給系統中消毒劑的整體有效性的爭論。此外，在較老的水管系統中，消毒劑還會(huì )造成管道中的鉛析出從而帶來(lái)污染。
在一些歐洲國家(包括荷蘭、瑞士、奧地利和德國)，只要前期有足夠的水源保護、水處理和在管道輸送系統中對于致病菌和污染物的防控，那么最終進(jìn)入居民家中的飲用水是可以不含有消毒劑殘余的。如果這些環(huán)節中有缺失或是做得不到位，那么就會(huì )向管路系統中添加消毒劑以保持消毒劑殘余從而獲得一個(gè)安全邊際。
在美國，未受保護的地表水常常被用作水源。水處理方式包括絮凝、沉淀、過(guò)濾以及特定時(shí)段的各種消毒，然后輸送到居民家中，水中留有的化學(xué)消毒劑殘余(氯氣、二氧化氯或氯胺)是防止水污染的最后一道屏障。
對于水中是否需要留有消毒劑殘余的選擇基于幾方面的平衡，即微生物污染的風(fēng)險、消毒副產(chǎn)品危害以及水中氯氣的氣味和對口感的影響。在西歐國家，在輸送系統中不加消毒劑殘余確實(shí)可以減少消毒劑產(chǎn)生的副產(chǎn)品，但是這是否造成了疾病事件的上升?在美國，保持消毒劑殘余對于防止疾病爆發(fā)的效果又如何?還有，對于改造易造成污染的陳舊管道需要有多大的投資?比如密歇根的弗林特水污染事件?僅就弗林特一地而言，改造所需資金預計就達上千萬(wàn)美元到15億美元，而美國還有很多其他地方有著(zhù)和弗林特同樣的問(wèn)題。
并沒(méi)有多少直接證據能夠證明水中的消毒劑殘余曾經(jīng)阻止過(guò)和飲用水相關(guān)的疾病爆發(fā)(包括與氣溶膠有關(guān)的軍團菌的病例)。一項關(guān)于荷蘭、英國和美國的水傳播疾病爆發(fā)數據比較顯示，荷蘭的水傳播疾病風(fēng)險非常低。就這三個(gè)國家來(lái)說(shuō)，在過(guò)去幾年間，每1000人的水傳播疾病發(fā)病人數分別為0.59, 2.03和2.79 ?？雌饋?lái)水管中的消毒劑殘余并不能保證水傳播疾病的低爆發(fā)率。但是，美國最近的水傳播疾病大多數都是由于未經(jīng)氯氣消毒且間歇性使用的小型地表水系統引起的。
關(guān)于水中消毒劑殘余的辯論中的另外一個(gè)焦點(diǎn)是基礎設施的魯棒性(譯者注：魯棒性即robustness的音譯，指系統的健壯性，也即其在異常和危險情況下維持某些性能的特性)與污染事件之間的關(guān)聯(lián)。在荷蘭，從1970年代開(kāi)始，至少有一半的自來(lái)水管道已經(jīng)更換過(guò)，因此其管網(wǎng)的平均已使用時(shí)間是33至37年。在美國，雖然有地區差異，但是據估計有22%的管道年齡已經(jīng)超過(guò)50年，而管道的平均使用壽命是47年，只有43%的在用管道狀況是“好”或者“良好”。在英國，庫存的管道中有60%沒(méi)有生產(chǎn)日期記錄，而據估計管道的平均壽命是75-80年。英國要求在自來(lái)水中留有消毒劑殘余。
泄露量是衡量自來(lái)水管網(wǎng)易損性的指標之一。在荷蘭是低至6%，,英國是25%，美國是16% [8, 12, 13]。一般情況下，美國的自來(lái)水管網(wǎng)中水的滯留時(shí)間較長(cháng)，這有可能造成微生物的再生長(cháng)和消毒副產(chǎn)品的形成。在管網(wǎng)中保持一個(gè)適當的壓力有助于形成屏障阻斷污染，但是如果水壓過(guò)高，哪怕是瞬時(shí)壓力過(guò)高，都可能造成水管爆裂。實(shí)際上，美國現在的飲用水系統基礎設施急需資金投入，包括置換含鉛的管道和很多人家庭中使用的含鉛水管接頭。
需要注意的是，飲用水的價(jià)格在歐洲和美國是不一樣的。在一些西歐國家，其水價(jià)要比美國高2至3倍[14]。在計算自來(lái)水管網(wǎng)的整體性和確保微生物安全性而所需的投資時(shí)很顯然還需要考慮到飲用水價(jià)格的影響。
要了解自來(lái)水管網(wǎng)系統的長(cháng)期性能，還需要從各種途徑獲得在制造飲用水時(shí)所使用的其他一些對比數據，比如水質(zhì)、疾病爆發(fā)以及管網(wǎng)事故等。水管中的微生物菌群以及微生物安全水的定義都需要進(jìn)一步加以研究。
此外，不斷改進(jìn)的監控系統和新興的傳感技術(shù)可以為自來(lái)水管網(wǎng)提供預警，有助于確定何時(shí)修理和保護這大量的管道資產(chǎn)。在綠色水利基礎設施建設中包括了水循環(huán)系統、雨水收集系統和太陽(yáng)能水加熱系統，有必要建立多重屏障，預防條件致病菌，類(lèi)如軍團桿菌這種在建設有綠色水利設施和水滯留時(shí)間較長(cháng)的房屋中常見(jiàn)的病菌。但截至目前歐洲的證據表明，只要有多重屏障發(fā)揮作用，無(wú)需消毒劑殘余也可以提供安全的飲用水。
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