高度重视饮水健康,切实保护饮用水源
赵娜1、2,王路光1、2,万宝春1、2
1。河北省水环境科学实验室
2。河北省环境科学研究院
前言
东西方文化的起源不同,发展过程也不尽相同,但追溯两种文化的根源,令人惊奇的是对水的推崇是一致的。《易经》称“润万物者莫润乎水”。《圣经》中“耶和华使泉源涌在山谷,留在山间,使野地的走兽有水喝,野驴得解其渴。”把水描述得如此神圣。古代对水的推崇昭示了水的重要性,随着历史的变革,时代的变迁,我们的生活方式虽然发生了变化,但是水对我们的重要程度从不曾改变,而且越来越重要。水是承载生命的基础。一个形象的比喻是:遍布全球的水道像人体的循环系统,水道中的水就是人体中的血液,海洋是地球的心室,河流是通往心室的静脉和动脉,湖泊和湿地是地球的肾脏。血液的流通、心脏的跳动、静脉、动脉的输送、肾脏的过滤是一个人得以存活的必要条件,而水的存在和流通是地球得以维持和蓄养生命的必要条件。
1。水-生命之源
1。1水的理化特性
水如此神奇,对地球和人类如此重要,归根结底是由其分子结构和分子之间的连接形式决定的。水分子由两个氢和一个氧原子构成,三个原子呈等腰三角形排列,据对水蒸气分子的测定,H-O-H健角为104°45′,O-H距离为0。096mm,H-H之间的距离为0。514mm。氧原子外层电子与氢原子的两个电子构成两个O-H把三个原子连接在一起。H2O是极性分子,两个氢原子带正电,氧原子一侧带负电。水分子之间的连接也非常神奇,1个水分子可与其相邻的四个水分子形成氢键连接。水分子的构成及其分子间的氢键连接方式使得水有很多特性。
(1)水是良好的溶剂,是生命过程中营养物质和废弃物的运输媒介,这一特性主要由于水是强极性分子,具有很高的介电常数,可以使绝大部分离子化合物电离,使物质溶解在水中得以输送。
(2)水具有非常高的比热,水要升高或降低一度需要吸收和释放很大的热量,因此可以起到减缓温度变化,稳定气温的作用,这一特性也是维持地球上生命的根本需求。这一特性主要由于水分子有很大的极性,分子间能形成氢键,分子间作用力非常强,其内聚力较大,因此欲促进分子间的运动即改变水的温度需要很大的热量。
(3)水在4℃时密度最大,而在结冰时体积变大,密度变小,冰漂浮在水面上,且水体水流在垂直方向的循环由于密度的不同而受到一定的限制,水体表面的冰起到保护罩的作用,因而大的水体一般不会全部冰冻,冰下面的水体仍然是**并且能够达到一定温度,这样就保护了水底生物的生存和繁衍。水的这一特性主要由于当冰受热融化为水时有两种过程影响其体积和密度变化:其一正常的热运动增加,使体积膨胀,密度减小,其二是分子间氢键裂解使得一部分水分子填充到原来的空隙中去,使体积变小,密度变大。在0-4℃的过程中,后一过程占主导优势,在4℃以上,前一个过程起主导作用,因此冰的体积比水大,密度比水小。
1。2水的循环
水的存在形式不是静态的,而是动态循环的,生命能够运转是靠巧妙的水循环。蒸发作用把咸水转变为淡水,并且在全世界重新分布,水只有循环起来才能起到孕育生命的作用。水的循环主要有三种形态:一是地球上的大水文循环;二是生物链中的中循环;三是生物体中的微循环。
(1)水文大循环的分布区域是约从15公里高的大气层到地下5公里左右。水汽从海洋和其他地表水蒸发到大气层,形成地球的保护罩。当水汽逐渐饱和,形成了云,云层遇冷则产生降雨,降雨是水循环的中心环节,雨水落到地面时,渗入地下,形成地下水,流入河流补充了地表水。最终地下径流和地表径流又注入了海洋。海洋和地表径流遇热又蒸发成水蒸气,如此反复循环,描绘出大自然的俊美,也孕育了大自然的生灵。
(2)生物链中的中循环。可以以水分子的游历故事来描述水在生物链中的中循环。一个水分子在一次降雨的过程中降落到地面,渗入了土里,最后这个水分子碰到一棵树的小根,被他吸进了木质部组织,最后进入松果肉内,此时一只鸟儿飞上树梢,啄食松果,然后沿着迁徙路线南飞,这时候鸟被蚊子咬了一口,这个水分子便进入蚊子的内脏,当这只蚊子低飞于小溪上时,被一条鱼所吞噬,这个水分子进入了鱼的肌肉组织,而后渔民猎取了含有这个水分子的鱼,这时水分子进入了食物链的高端,最终通过排泄又回归了自然。这是水分子的历程,也是所有水分子的历程,这个幻化的过程对生命非常重要。
(3)人体内的微循环。人身体内的水占体重的比例约是66。7%,体内水含量随着年龄的增长而减少,婴儿水含量为75%,年轻人水含量为58。5%,老年人水含量为49。5%。水在人体内主要有两种存在形态:一是与人体内的蛋白质、氨基酸、维生素、遗传物质等有机物相结合,参与这些生命物质生化和理化活动;二是以游离的形式存在,自由流动,自由水是良好的溶剂,是营养物质和废弃物传输的媒介。人需要水是身体功能使然,我们吐出的每一口气,流出的每一滴汗,排尿与排便,都会丧失水。人体内每日流失2。5升水,虽说人体也会自制水,透过新陈代谢分解碳水化合物与脂肪,从中得到二氧化碳、能量与水,但这仅占我们每日需水量的11。5%,其余的88。5%需要从饮水和食物中获得。身体中的水跟着心脏的节奏运行全身,永不停息地载运着食物、燃料、细胞与分子沉淀物来往于各器官之间,以满足各器官的要求,同时也从各器官带走废弃物,并通过排尿、排便、排汗等方式排出。至此水从人体中完成了一个微循环,然后重新回归到大自然中,它在人体内短暂停留,满足了人体的需求后,进入了大的水文循环中。
水的三个循环并非独立分割,而是相互有交集的三个圆,地球的水文循环是一个大圆,其循环过程包含了生物链循环和在人体内的循环,从大循环的角度看,生命或许仅是水的幻化形式,生命的存在为水的循环提供了一个中间环节的载体。生物链的循环是一个中圆,生物链的高端是人类,因此人类参与了生物链水循环。水在人体内的循环是短暂的和微小的,但却是最微妙的。
水的循环揭示了人的本质是与自然融为一体的,我们虽然不曾亲眼目睹水源,也不曾亲眼看到污水的去向,但是我们不能这样就认为切断了与自然的联系,我们和其他生物一样,需要干净的水源和洁净的水环境。
1。3水环境及饮用水的演变
(1)水环境的污染史
目前世界上大多数河流都遭到了不同程度的污染,据联合国工业发展组织预测,到2025年工业将消耗现在用水量的2倍,而工业对河流的污染程度很可能放大到4倍。
19世纪以前,水质的污染主要是以“生物污染”即指水中含有细菌、毒菌、酵母菌、病毒等微生物,这种污染通过水传播病原性微生物,而引起霍乱、伤寒、病毒性肝炎、寄生虫等传染病,这也是早期人类几大典型的病症。
20世纪中叶,由于工业污水、废气、废液的“无机污染”日益严重,无机污染主要是指水中含有重金属和无机化合物,如铅、镉、氰化物和砷化物等。
20世纪70年代以后人类对解决生物污染和无机污染积累了一定的经验,但是人们逐渐意识到癌症的发病率开始增高,20世纪80年代全世界各种水体中检查出2221种污染物,其中大约有2090种属于有机化学污染物或碳化物,自来水中存在765种,其中20种确认为致癌物,23种可疑是致癌物,18种为促癌物,56种为致突变物,同时尚未发现的有机污染物仍在与日俱增。
纵看世界水环境的污染史可以看到,人们仅仅是热衷于低头做事从不抬头看路,他们仅仅为了解决目前最棘手的问题而忙于奔走,却吝啬停下来仔细深追问题的根源和如何预防未来问题的发生,他们在治理污染的同时又理所当然地向河流排放着废弃物,这是世界水环境在不断被升级污染的主观原因之一。
(2)饮用水的演变
饮用水是水资源中与人类最息息相关的一类。饮用水水源随着经济社会和环境的变化而演变。生活饮用水水源主要有地表和地下水两种,比较这两类水源可知,①地表水由于存在于地表,因此其比地下水易于获取②地表水暴露在人们活动范围中,因此地表水中的污染物质一般较多。③地下水的流动比较缓慢,水质参数变化慢,一旦遭到污染比地表水更加难于处理。④地下水储量是经过长年累月甚至上千年蓄集而成的,水量交换周期很长,循环极其缓慢。地下水的补给比地表水慢,恢复周期也较长。
通过地下水和地表水的比较不难看出,饮用水随社会经济和周围环境发展的演变史:在社会发展初期,地球上森林到处可见,没有环境污染,地表水资源丰富且纯净,能够满足人们的饮水要求,同时人们受到知识水平和生产工具的限制还不能驾驭地下水的开发,因此地表水是当时主要的水源。随着经济社会的发展,工业化和城市化给人们带来了物质享受的同时也带来了呈指数般增长的需水量和环境污染,这时人们的思想意识和社会发展的水平足以支持人们开发地下水,此时地下水成为了饮用水水源演变史的第二任主角;地下水不是取之不尽用之不竭的,人们追求GDP的欲望与日俱增,地下水也面临了与地表水同样的问题即水资源量不足,水环境受到污染。人们逐渐把目光转移到占地球表面34的海水中,海水中的含盐量高达35000mgL,海洋水只有在被特殊处理后才能用为生活饮用水的水源,而目前这种处理的经济代价是非常高的,因此海水只能是饮用水水源发展史上的一个小分支,目前并没有成为主流。
(3)饮用水的严峻形势
我国的饮用水形势非常严峻,说其严峻主要体现在两个方面其一是饮用水数量少,其二是饮用水质量差。我国饮用水资源可以说相当匮乏,全国668个城市,其中缺水城市400多个,严重缺水城市114个,几乎所有的省会城市都缺水。我国广大农村,特别是西北、华北、东北等地区淡水不足,许多地区饮水困难。在极度缺水的情况下,我国饮用水水质存在很大程度的污染和不达标现象,更加激化了饮用水的供需矛盾。目前我国的饮用水源不仅受到常规的污染物污染,而且还受到新型的有毒物质污染,已经威胁到城乡居民的饮用水安全。据调查,全国设市城市及县级政府所在地城镇的4。18亿人口中,水质不安全的人口0。72亿人,水量供给不足的人口有0。49亿人,扣除两者重复计算的人口,城市饮用水不安全人口共计0。99亿人,约占总人口的23。7%。我国农村饮用水水质状况更不容乐观,据初步调查,全国农村有3亿多人饮水不安全,其中约6300多万人饮用高氟水,200万人饮用高砷水,3800多万人饮用苦咸水,1。9亿人饮用水有害物质含量超标,血吸虫病区约1100多万人饮水不安全。当前饮水水质带来的危害,已严重影响人们生命健康。
河北省水资源的形式更加严峻,目前我省地下水累计超采996亿立方米,是多年平均地下水资源总量的5。8倍,地下水的涵养时间非常长,过度超采使得补水量跟不上,必然带来地面下沉、地面塌陷、海水入侵等问题。同时,海河流域水资源开发利用率高达90%以上,大大超过了国际警戒线,流域生态功能严重退化。除了开发利用率高我省的水源还存在一定程度的污染。据初步统计目前全省县级以上城市共有水源地92个,其中,地表水型水源地16个均基本呈现中营养化-富营养化状态。地下水水源地76个,其中5个出现了氟化物超标现象,因此可知饮用水水源水质、水量的安全是我省目前亟待解决的问题。
2。饮用水-重中之重的环保任务
2。1新《水污染防治法》-加强饮用水水源保护的法律保障
2008年2月28日,十届全国人大常委会第三十二次会议表决通过了修订后的《水污染防治法》。并于2008年6月1日起施行。该法共8章92条,比修订前增加了30条。新法的亮点之一是在目的、原则和内容上对饮用水水源保护做出了明确的规定。是从法律位阶上加强饮用水水源保护的硬性保障。
(1)在立法目的上,在新水法的第一条就明确了立法目的“保障饮用水安全,促进经济社会全面可协调发展”,这一变化充分反应了我国现阶段立法的需求,明确了饮水安全为我国新水法的首要价值。
(2)在立法原则上,在新水法的第三条明确了要优先保护饮用水水源。这是在我国环保法律系统第一次明确优先原则,对饮用水水源保护的推动作用是巨大的。
(3)在内容上,新水法增添了饮用水水源保护的专章。从第56条到第63条,对饮用水水源地如何进行保护做出了详细的规定。