清華蔣展鵬小組：打造飲用水保險(xiǎn)防護(hù)網(wǎng) - 清華大學(xué)消息網(wǎng)

2014-06-05 11:42 來源：http://m.elinglong.com/ 閱讀：次

　　起源：科學(xué)時(shí)報(bào)　2008-1-21

清華蔣展鵬小組：打造飲用水安全防護(hù)網(wǎng)

　　飲用水是人類生存的基礎(chǔ)需要。直接關(guān)系寬大國(guó)民大眾身材健康和性命安全，關(guān)系畸形的生產(chǎn)生涯秩序，飲用水安全及保障被放在社會(huì)發(fā)展和城市建設(shè)管理的重要地位。近年來，我國(guó)城市供水水源、清水廠、供水管網(wǎng)的建設(shè)和改革獲得較大進(jìn)展，污染源管理和飲用水監(jiān)視管理力度一直加大。但飲用水不安全問題依然存在，一些城市存在水源地水質(zhì)分歧格、水源地污染和水量不足等問題，還有的處所供水管網(wǎng)建設(shè)落伍，導(dǎo)致二次污染，有的水質(zhì)監(jiān)測(cè)和檢測(cè)才能不足，非安全飲水還是目前人類疾病的誘因之一。因此，研究水質(zhì)安全與凈化新技術(shù)的科學(xué)原理具有重大科學(xué)意思和實(shí)際意義。

　　在國(guó)度天然科學(xué)基金的贊助下，清華大學(xué)環(huán)境迷信與工程系教學(xué)蔣展鵬及其課題組依據(jù)我國(guó)飲用水源狀態(tài)與特色，對(duì)飲用水中的微生物、有機(jī)污染物、無機(jī)傳染物對(duì)水質(zhì)安全的影響及其在水污染工藝過程中的遷移轉(zhuǎn)化法則和掌握原理，及輸送過程中水質(zhì)的穩(wěn)定性進(jìn)行了深刻研究。他們建立了物資分子構(gòu)造和分子生物學(xué)程度上新的水質(zhì)安全科學(xué)理論體制；說明了污染物在水處置進(jìn)程中的遷徙轉(zhuǎn)化規(guī)律和把持原理；建破了新的輸配水水質(zhì)穩(wěn)定和水質(zhì)節(jié)制實(shí)踐；構(gòu)建了水質(zhì)安全評(píng)估指標(biāo)體系并樹立了基于中國(guó)國(guó)情的水質(zhì)平安評(píng)價(jià)系統(tǒng)。為安全飲用水的出產(chǎn)、輸配、治理技巧的開發(fā)和完美供給了科學(xué)根據(jù)，打造了一張周密的飲用水保險(xiǎn)防護(hù)網(wǎng)。

　　全面解析原水中的典型污染物

　　原水是指來自水源地尚未經(jīng)由處理的水。飲用水原水中的污染物可分為無機(jī)物、有機(jī)物兩大類。名目參加人、清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系楊宏偉告知記者，課題組在對(duì)飲用水污染物進(jìn)行研究時(shí)，根據(jù)我國(guó)的特殊情形抉擇了一些典范污染物作為研究對(duì)象。

　　藻毒素、內(nèi)分泌煩擾物（EDCs）和長(zhǎng)久性有機(jī)污染物（POPs）是蔣展鵬課題組重要研究的有機(jī)污染物。

　　目前我國(guó)大局部湖泊、水庫(kù)受到不同水平的有機(jī)污染，富養(yǎng)分化景象重大。在合適的溫度和充分的陽光下，藻類大批滋生，而藻毒素就是某些藻類所發(fā)生的毒素，這已成為備受關(guān)注的飲用水水源污染問題之一。課題組通過對(duì)水源地的藻和藻毒素關(guān)系關(guān)聯(lián)的考察，發(fā)現(xiàn)藻毒素與藻的成長(zhǎng)周期有十分強(qiáng)的相關(guān)性，且藻毒素的濃度受環(huán)境因素影響很大，日光輻照和微生物降解是主要影響因素。

　　內(nèi)分泌干擾物和速?zèng)Q性有機(jī)污染物是近年來海內(nèi)外研究的熱門和重點(diǎn)，這類物質(zhì)已普遍地存在于空氣、水體、泥土、食品和生物體中。楊雄偉先容說：“當(dāng)初儀器分析已經(jīng)可能正確地檢測(cè)出飲用水中的EDCs和POPs含量，但是儀器分析本錢高、樣品測(cè)試周期長(zhǎng)，不合適對(duì)大量樣品的疾速檢測(cè)分析。課題組發(fā)明性地采用了生物酶酶標(biāo)測(cè)定的方法，并不直接測(cè)定有機(jī)物濃度，而是測(cè)定全部污染物質(zhì)的內(nèi)分泌干擾特征，得出一個(gè)詳細(xì)的干擾當(dāng)量，大大減少了工作量。”

　　亞硝酸鹽和鋁鹽絮凝劑則是課題組主要研究的飲用水中的無機(jī)污染物。

　　“混凝積淀是水處理過程中的重要單元，鋁鹽絮凝劑因具有良好的混凝效果而得到廣泛利用，但往往會(huì)引起水中涌現(xiàn)殘余鋁的問題。而鋁的毒性日益受到人們的關(guān)注與器重。”楊宏偉說：“在研究過程中發(fā)現(xiàn)鋁的狀態(tài)在整個(gè)供水過程中不斷變更，而且對(duì)人體健康影響較大的是以單體態(tài)存在的鋁。在這種情況下，倡議我國(guó)現(xiàn)行的有關(guān)鋁的飲用水尺度應(yīng)該作出恰當(dāng)轉(zhuǎn)變。”

　　楊宏偉指出，針對(duì)目前傳統(tǒng)處理手腕難以對(duì)飲用水污染進(jìn)行有效處理的現(xiàn)狀，他們還專門對(duì)活性炭、光催化氧化和膜處理技術(shù)等工藝和技術(shù)的處理效果進(jìn)行了相關(guān)研究，結(jié)果也令人樂觀。

　　此外，蔣展鵬課題組提出，影響水質(zhì)好壞的因素應(yīng)包含水中雜質(zhì)和水自身兩慷慨面。而從前采用的水處理技術(shù)只關(guān)注如何打消雜質(zhì)和將雜質(zhì)與水分別，不關(guān)灌水本身的分子締合結(jié)構(gòu)，但后者也會(huì)影響水質(zhì)。因此，他們采用核磁共振和拉曼光譜初步建立了水分子締合結(jié)構(gòu)的表征方法，并研究了不同離子對(duì)水分子締合結(jié)構(gòu)的影響。

　　尋找更安全有效的消毒方式

　　目前，我國(guó)自來水廠簡(jiǎn)直全體采取傳統(tǒng)的液氯、漂白粉進(jìn)行消毒。氯消毒后果好，擁有連續(xù)消毒作用(管網(wǎng)余氯)，且用度較其余消毒方法低。然而，氯在消毒過程中常與水中的有機(jī)物作用，產(chǎn)生一系列反映，產(chǎn)生三鹵甲烷、鹵乙酸等多種消毒副產(chǎn)物，對(duì)人體可能產(chǎn)生極大的迫害。

　　為實(shí)現(xiàn)對(duì)消毒副產(chǎn)物的控制，課題組研究了7種不同的水處理工藝和2種消毒工藝對(duì)消毒副產(chǎn)物的控制造用，開發(fā)了全新短時(shí)游離氯加氨消毒工藝。

　　“從名義上看這個(gè)工藝相稱簡(jiǎn)略，以往也有過氯、氨結(jié)合消毒工藝，但是多為氯、氨同時(shí)使用。而咱們新開發(fā)的次序氯化消毒大大優(yōu)化了工藝參數(shù)。目前，這項(xiàng)工藝已經(jīng)投入了貿(mào)易運(yùn)營(yíng)。從天津芥園水廠的實(shí)際經(jīng)營(yíng)情況來看，與傳統(tǒng)的氯消毒工藝相比，該消毒工藝能夠有效減少消毒副產(chǎn)物的天生量。其中，三鹵甲烷減少35%～77%，鹵乙酸減少36%～55%。”楊宏偉說：“盼望這種高效、簡(jiǎn)便，適合采用傳統(tǒng)消毒工藝水廠使用的方法，可以得到更大范圍的推廣。”

　　揭示管網(wǎng)二次污染的起因

　　楊宏偉指出，目前，鑄鐵管和鍍鋅鋼管仍大量存在于我國(guó)給水管網(wǎng)中。因?yàn)槠漭p易發(fā)生腐化，而且腐蝕產(chǎn)物長(zhǎng)時(shí)間在管內(nèi)部沉積會(huì)造成管垢。這些管垢豈但造成輸水能耗的增加，而且與管網(wǎng)水發(fā)生化學(xué)反響，引起管網(wǎng)水中鐵含量增長(zhǎng)以及余氯和溶解氧的衰減；此外其還為微生物提供了良好的棲身地，使管內(nèi)壁易于生永生物膜，增添管網(wǎng)水的生物不穩(wěn)定性。這樣就可能呈現(xiàn)出廠水達(dá)標(biāo)，但達(dá)到用戶端后水質(zhì)卻不及格的情況。

　　為此，蔣展鵬課題組對(duì)管網(wǎng)體系的化學(xué)穩(wěn)定性跟生物穩(wěn)固性進(jìn)行了相干研討。

　　化學(xué)穩(wěn)定性研究主要是對(duì)管網(wǎng)中鐵離子的溶出機(jī)理以及控制機(jī)理的分析。楊宏偉告訴記者，他們意本地發(fā)現(xiàn)，與假想相反，在高氯的環(huán)境中，鐵溶出反而絕對(duì)減少。由于在高氯的環(huán)境下管道內(nèi)部會(huì)構(gòu)成致密的氧化膜，反而克制了鐵溶出。

　　在生物穩(wěn)定性研究方面，課題組首創(chuàng)性地采用了分子生物學(xué)方法來分析和辨別飲用水中懸浮微生物以及管道生物膜菌類的種群和數(shù)目。另外，他們還對(duì)管網(wǎng)中的余氯水平以及總余氯、生物可同化有機(jī)碳（AOC）以及懸浮微生物之間的彼此接洽進(jìn)行懂得析。

　　建立飲用水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)

　　只管飲用水也被良多人看作是一種食物,清華大學(xué)培訓(xùn)班報(bào)名，但與一般食操行業(yè)比擬，其生產(chǎn)和供給方法都存在特別性。城市供水系統(tǒng)從取水、處理到配水的各個(gè)環(huán)節(jié)都是持續(xù)運(yùn)行的，其產(chǎn)品供應(yīng)具備連續(xù)性。因?yàn)樗|(zhì)檢測(cè)成果的時(shí)光滯后，一旦發(fā)明品質(zhì)問題，即便及時(shí)采用糾偏辦法也無奈撤回已供應(yīng)的水，并且這些有質(zhì)量問題的飲用水可能已經(jīng)被用戶應(yīng)用。因而，防備性措施在城市給水系統(tǒng)中更為主要。

　　我國(guó)飲用水源污染局勢(shì)嚴(yán)格，水質(zhì)檢測(cè)能力發(fā)展滯后，急切須要城市供水系統(tǒng)建立一套涵蓋取水、輸水、處理、儲(chǔ)存、配水全過程的辨認(rèn)和預(yù)防傷害的系統(tǒng)方法，進(jìn)步城市供水系統(tǒng)的過程控制微風(fēng)險(xiǎn)管理能力，保障飲用水水質(zhì)安全。

　　蔣展鵬課題組建立了稀缺數(shù)據(jù)前提下的給水系統(tǒng)水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理研究的辦法學(xué)及指標(biāo)體系，開發(fā)了給水系統(tǒng)單元集成模型，應(yīng)用研制的軟件對(duì)飲用水原水水質(zhì)狀況和水廠的處理工藝進(jìn)行綜合剖析，由此來斷定水廠出水是否存在水質(zhì)超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，為水廠水質(zhì)的危險(xiǎn)管理和城市供水安全預(yù)警提供了有力的決議支撐。