直接利用雨水资源作为岛礁饮用水水源的技术可行性

'净水技术2012，31(5)：33—36WaterPurificationTechnology直接利用雨水资源作为岛礁饮用水水源的技术可行性邹士洋，田力，张建平，张继志，伍俊荣-，丁冰泉，黄富民(1海军医学研究所，上海200433；2海后军港机场营房部，北京100841)摘要分析岛礁典型雨水处理系统的雨水水质特点，从卫生学角度探讨雨水直接用于岛礁饮用水保障的可行性。采用《生活饮用水标准检验方法》(GB／T5750-2006)检测水质，并比较岛礁雨水水质与《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)的差异。结果表明，岛礁雨水15项水质指标均符合GB5749-2006；其中镁1．40mg／L、钙5．18mg／／L、硫酸盐3．14mg／L、重碳酸盐33．7mg／L，低于GJB1335—92的适宜浓度范围，属于典型的软水。雨水直接用于岛礁饮用水保障是可行的，但长期饮用雨水对人们健康可能会有影响，建议调整岛礁雨水水质，使其符合GB5749—2006、GJB1335—92，从而更好地保护人们的身心健康。关键字岛礁雨水水质镁钙重碳酸盐中图分类号：TU991．5文献标识码：A文章编号：1009—0177(2012)05—0033—04TechnicalFeasibilityofDirectApplicationofRainwaterasDrinkingWaterSourceinIsletsZouShiyang，TianLi，ZhangJianping，ZhangJizhi，WuJunrong，DingBingquan，HuangFumin(1-NavalMedwalResearchInstitute，Shanghai200433，Chino；2．NavalLogisticsDepartmentofP0andAerodromeandBarracks．Beijing100841．China)AbstractWaterqualityoftypicalrainwatercollection—disposalsystemintheisletsandthehealthyconsequencesforislanderoflong-termdrinkingrainwaterwereintroduced．WaterqualitywasexaminedaccordingtotheStandardExaminationMethodsforDrinkingWater(GB／T5750---2006)．ThedifferencesofwaterfromtheangleofHygienewerecomparedamongisletsrainwater，StandardsforDrinkingWaterQuality(GB5749--2006)andHygienicStandardofMineralizationforDrinkingWaterwithLowMineralLevel(GJB1335—92)．TheresultsshowalloftheexaminedwaterqualityindexmeetingGB5749-2006．AllthefollowingelementsconcentrationsuchasMg1．4mg／L，Ca5．18mg／L，soa23．14mg／LandHCOj33．7mg／LarelowerthantherecommendableconcentrationinGJB1335—92．Long—termdrinkingofrainwatercouldcausesomenegativeconsequenceforislandershealth．ItissuggestedthatsomemeasuresshallbedototherainwaterqualityinordertomeetGB5749-2006andGJB1335—I92．whichcanbebettertoinsuretheislande~healthy．Keywordsisletrainwaterwaterquali~magnesiumcalciumbicarbonate近年来，随着维护领土安全和海洋权益活动的原和半干旱山区的人们在同干旱做斗争的过程中，常态化，我国沿海岛礁的饮用水消耗量不断上升，创造了许多雨水利用技术，如修建水窖、大口井、坎现行完全依靠陆地进行饮用水保障方案实施的难儿井和蓄水塘等工程设施，如我国甘肃省实施的度日益增加。雨水作为自然界水循环中的重要环“121雨水集流工程”，宁南山区实施的“窑窖农业”，节，其水质较稳定，受细菌和病毒的污染率较低，经内蒙古自治区进行的“112集雨节水灌溉工程”都取处理或净化的雨水其公众可接受性较强1。因此，雨得了许多经验和一定的经济效益，同时也引起了人水是岛礁饮用水保障的重要开源措施之一，如果可们对雨水水质的关注。安熙兰等【21对甘肃通渭县部直接用于岛礁饮用水保障，将在很大程度上缓解岛分水窖中水体的研究指出，布局不合理及窖藏时间礁饮用水短缺的现状。过长的水窖中的氨氮、亚硝酸盐氮平均值分别超标我国对雨水资源的利用由来已久。西北黄土高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[3]对地【收稿日期】2012一O1—3O窖水水质的研究发现，由于储存期过长，地窖水中色【作者简介】邹士洋(1979一)，硕士，助理研究员，主要从事水处理技术度和浊度较大，氨氮和微生物等指标往往超标。杨瑞与饮水卫生研究。联系电话：13611801798；E-mail：zoushy@hotmail．corn。强等对甘肃榆中和定西地区水窖水质的研究发现，一33— 邹士洋，田力，张建平，等．直接利用雨水资源作为岛礁饮用水水源的技术可行性Vo1．31，No．5，2012一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岛礁雨水径流质总体较好，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，甚岛礁淡水管网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，由于岛礁上人图1岛礁雨水收集与处理工艺流程Fig．1FlowChartofRainwaterCollectionandTreatmentProcessesin员技术水平所限，且远离大陆，交通不便，一切工程Islets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净化处理装置主要利用电絮凝的方法进行混时发生，而在台风暴雨期间，为保证岛上人员安全，凝沉淀，利用石英砂过滤杂质并自动反冲洗，利用通常不在室外活动与工作，因此，雨水收集设施的紫外线灯管照射杀菌。这种装置的优点是不用添加操作、管理必须力求自动化、智能化，不能过多依赖药剂，只要有电就可以处理雨水，在岛礁上非常实人力。用。本文通过对我国沿海岛礁典型雨水收集处理1．2水质分析系统进行采样检测，研究岛礁雨水水质特征，从卫水质分析按照《生活饮用水标准检验方法》生学角度分析长期饮用岛礁雨水对人们健康的可(GB／T5750--2006)进行，主要仪器有IRISIntrepid能影响，探讨雨水直接用于岛礁饮用水保障的可行IIXSP型电感耦合等离子体发射光谱仪(美国热电性。公司)、AvantaPM型原子吸收光谱仪(澳大利亚GBC公司)、GC一7890A型气相色谱仪(美国安捷伦1材料与方法科技有限公司)、AE100型电子分析天平(梅特了一1．1流程和装置托利多仪器(上海)有限公司)、Uvmini1240型紫外一典型岛礁雨水收集与处理工艺流程如图1所可见分光光度计(日本岛津公司)和DX500型离子示。岛礁雨水径流首先进入初期弃流装置，将初期色谱仪(美国戴安(中国)有限公司)。较脏的雨水收集并弃流至污水管网。经初期弃流后2检测结果与讨论的雨水流人蓄水池，该池兼具储存、调节、沉淀的作用。然后经泵提升至压力滤池，在进人压力滤池之本文根据实际研究条件，采集了南海某岛礁的前的泵的出水管道中通过混凝加药装置投加混凝典型岛礁雨水收集和处理系统的雨水样品，参照剂，考虑到初期弃流后的雨水水质较为稳定，且悬《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)、《低矿化浮固体含量较低，所以混凝剂形成絮体后进入压力度饮用水矿化卫生标准》(GJB1335—92)，筛选了滤池直接过滤，充分利用深层滤料中的接触凝聚或15项关键水质指标，按照《生活饮用水标准检验方絮凝的作用[51。法》(GB／T5750--2006)进行了水质分析，结果见表初期弃流装置内设浮球阀，随着水位升高，浮1所示。球阀逐渐关闭，当收集到2mm雨水形成的径流后，表1的水质评价结果表明，岛礁典型雨水收集浮球阀完全关闭。弃流后的雨水沿旁通管流至雨水及处理系统的雨水样品所检测的15项水质指标均蓄水池。收集的初期弃流，降雨结束后通过打开放符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要空管上的阀门使其流人污水管道。求；其中钠、氯化物、钙、镁、硫酸盐、重碳酸盐等水过滤设备选择压力滤池，主要是弃流后的雨水质指标低于《低矿化度饮用水矿化卫生标准}(GJB仍含有一定浓度的悬浮物，过滤时水头损失增加较l335—92)的适宜浓度范围。快，而压力过滤能较好地解决这一问题；出水水头《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)、《低也能够满足后处理的要求，不必再次提升。矿化度饮用水矿化卫生标准》(GJB1335—92)的制——34—— 净水技术Vo1．31，No．5，2012WATERPURIFICATIONTECHNOLOGYOctober25th，2012pH不小于6．5且不大于8．5色度／度15浊度／"NTU1(mg·L-)0．3锰／(mg·L)0．1铜／(mg·L。)1．O锌／(mg·L)1．0钾／(mg·L-)，钠／(rag·L-’)200镁／(mg·L-)5～／／，／／／／0舢加，M，_一0堋如0／D舢∞钙／(mg·L-)，氯化物／(mg·L-)250硫酸盐／(rag·L。。)250硼／(mg·L-)0．596／／／／／／，加O瑚，如．，O渤O娜／D重碳酸盐(以CaCO，计)／(mg·L)注：／表示GB5749"-2006、GJB1335—92未作明确规定的水质项目；表示该项检测结果低于GJB1335—92规定的适宜浓度范围。订，主要是基于我国的社会经济状况以及地理条血管疾病之间的关系日益引起人们重视。多项研究0如2∞∞∞∞∞M∞"件、生活习惯等特点来确定限值。饮用水中化学物表明，镁可以降低急性心肌梗塞(acutemyocardial质对健康的影响不同于微生物污染带来的危害，特infarction，AMI)的发生率，防治动脉粥样硬化，调节别是蓄积性毒物和致癌物，在短期内饮用水中化学血压，治疗心率失常等[61。镁作为核糖体亚单位联结物质超过限值并不一定意味着应立即停止饮用。在的桥接元素，能保证核糖体稳定的结构，为保证蛋不影响公众健康的前提下，所容许超过的数值及持白质合成提供场所；蛋白质合成过程中包括氨基酸续时间将取决于含有的特定物质。本文主要是根据的活化、多肽链的启动和延长均需要镁；镁还参与典型岛礁雨水收集及处理系统的雨水水质与GB细胞核中RNA的合成，体外试验显示缺镁时RNA5749--2006、GJB1335—92规定值的差异，分析岛的合成过程立即停止。曾惠等的动物试验结果显礁居民长期饮用雨水对健康的可能影响。示：在低镁饲料情况下，饮用纯净水组大鼠血清总2．1镁蛋白和白蛋白含量显著低于正常水组，而低镁饲料镁是人体细胞内除钾以外的第二大阳离子。岛正常水组大鼠血清白蛋白含量与正常食正常水组礁雨水中镁浓度为1．40mg／L，低于《低矿化度饮用差异无统计学意义。这表明饮用正常水可明显弥补水矿化卫生标准》(GJB1335—92)适宜浓度范围：膳食低镁对大鼠血清白蛋白含量的影响。10-20mg／L。2．2钙镁是人体内多种细胞基本生化反应的必需物饮用水中钙离子含量与人体健康关系密切，质，参与钙调节、细胞酶促反应、神经肌肉兴奋性等它不仅补充机体对钙摄取的不足，而且能改善水生理功能。人体摄取镁的途径主要包括食物和饮的味道。水样检测结果表明，岛礁雨水镁浓度为水，其中约有1／3的镁来自于饮水，而且饮水中的5．18mg／L，低于《低矿化度饮用水矿化卫生标准》镁表现为水溶性离子，比食物中的镁更容易被吸(GJB1335—92)适宜浓度范围：20～50mg／L。收。近年来，随着心血管疾病发病率的增高，镁与心钙与骨骼新陈代谢的关系的已经公认。Aptel一35一 邹士洋，田力，张建平，等．直接利用雨水资源作为岛礁饮用水水源的技术可行性Vo1．31，No．5，2012等【对75岁以上的妇女进行回顾性调查发现饮水5．18mg／L、硫酸盐3．14mg／L、重碳酸盐33．7mg／L，中钙摄入每增加100mg／L，股骨颈部骨密度增加低于GJB1335—92的适宜浓度范围，属于典型的0．5％；Marangella等对因食物缺钙而致的骨质疏软水。松症患者进行饮水补钙，认为饮食中钙不足时通过(3)基于相关卫生学研究认为，雨水直接用于饮水补充足够的钙可改变低钙对骨的不良影响。硬岛礁饮用水保障是可行的，但人们长期饮用岛礁雨水中含有相当量的钙，也不失为一种钙的来源。西水对健康可能产生不利影响。方国家每日所摄入的钙量，有1／3来自于水Bol。(4)建议调节岛礁雨水的水质，可适度增加2．3重碳酸盐钙、镁、硫酸盐、重碳酸盐等营养元素水平，使岛水中钙、镁离子，铁、锰和锌等多价阳离子的总礁雨水水质同时符合《生活饮用水卫生标准》和，构成水的重碳酸盐硬度，通常按碳酸钙(CaCO)(GB5749-2006)、《低矿化度饮用水矿化卫生标计。一般认为水中CaCO少于75mg／L时属于软准》(GJB1335—92)要求，从而更好地保护人们的水。检测结果说明，岛礁雨水重碳酸盐仅33．7mg／L，身心健康。属于典型软水。参考文献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[1]陈炬锋，刘磊磊．海水水质研究进展fJ】．安徽农业科学，2007，35(7)：2045—2046．的。研究表明[1l】，饮水的硬度特性与心血管疾病(心[2]安熙兰，张小惠．“121”雨水集流工程水质分析【JJ．中国初级卫脏病、高血压和中风)和少数几种其他疾病之间具生保健，2001，16(3)：49．有明显的统计学联系。美国和加拿大的研究证明，[3]刘洪亮．简易持续饮用水消毒器处理地窖饮用水的试验研究『J】．心血管疾病与饮水的硬度含量呈逆相关，饮用极软中国公共卫生，2000，16(1o1：927—928．水的人群中，心血管病的死亡率比饮用硬水的人群[4]杨瑞强，朱琨，金星龙，等．窖水的水质分析及水质特点【J1．甘肃环境研究与监测，2001，14(2)：70—71．高15％～20％【。[5]李决龙．珊瑚岛礁淡水资源开发理论与技术[M】．北京：国防工这些研究的可靠性，取决于研究结果的一致趋业出版社．1993．向，以及它们的生物学可能性或相关系数的大小，[6]李俊杰，张照英．镁抗动脉粥样硬化的研究进展[J]．微量元素与以及实际的显著性水平。水中某些微量元素由于与健康研究，2003，20(2)：49—51．其它元素和蛋白质争夺结合位置，影响细胞膜的渗[7]曾惠，舒为群，赵清，等．饮用纯净水伴低镁饲料对大鼠健康的影响．第三军医大学学报，2009，29(20)：1936—1938．透性。或者通过其它代谢，它们作为酶反应的活化18JAptelI，CanceRA，GrandjeanH．Associationbetweencalcium剂或抑制剂，在若干生物过程中起着重要的作用。ingestedfromdrinkingwaterandfemoralbonedensityinelderly如果这些元素也能直接或间接地对心室、血管壁、women：evidencefromtheEPIDOScohort[J]．JournalofBoneand血型或类脂化合物产生作用，并对糖代谢之类反应MineralResearch，1999，14(5)：829-833．以及心血管功能有关的其它系统产生作用，则可进19jMarangellaM，VitaleC，PetraruloM，eto1．Effectsofmineralcompositionofdrinkingwateronriskforstoneformationand一步认为，水质能够影响人的微量元素或矿物质平bonemetabolisminidiopathiccalciumnephrolithiasis[J]．Clinical衡Science(Colcb)，1996，91(3)：313—318．[10]葛可佑．中国营养科学全书[M】．北京：人民卫生出版社，2006．3结论[11]孙翠玉．矿泉水与矿石【J]．净水技术，1989，8(1)：30—34．(1)岛礁雨水所检测的15项水质指标均符合112JSafedrinkingwatercommitteenationalacademyofsciences．《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求，雨Drinkingwaterandhealth【M】．徐幼云，顾泽南，译．北京：人民卫生出版社，1983．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、钙一36—'