中國城市供水水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)
1993年建設(shè)部組建了“國家城市供水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)”(以下簡稱監(jiān)測網(wǎng))。據(jù)調(diào)查，在監(jiān)測網(wǎng)成立之前，全國只有7家大型供水企業(yè)具有檢測當(dāng)時(shí)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的35項(xiàng)檢測指標(biāo)的能力。1992年建設(shè)部提出“城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃”(以下簡稱2000年規(guī)劃)，要求一類水司應(yīng)具備89項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的檢測能力。目前大部分監(jiān)測站具備88項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的檢測能力，另外還有6個(gè)監(jiān)測站具有致突變試驗(yàn)(Ames試驗(yàn))的檢測能力。衛(wèi)生部于2001年公布的“生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范” 檢測項(xiàng)目共96項(xiàng)，一般監(jiān)測站還不具備“非常規(guī)項(xiàng)目”中個(gè)別的項(xiàng)目檢測能力。但有些監(jiān)測站結(jié)合當(dāng)?shù)厮|(zhì)的需要檢測項(xiàng)目的能力已達(dá)100多項(xiàng)。
水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)是水質(zhì)督查工作中最基本的依據(jù)，因此對檢測機(jī)構(gòu)的組織機(jī)構(gòu)、人員素質(zhì)、儀器設(shè)備、檢測方法、工作環(huán)境、實(shí)驗(yàn)室管理等多方面，在實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證/認(rèn)可時(shí)都有嚴(yán)格要求，檢測機(jī)構(gòu)需經(jīng)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局有關(guān)部門認(rèn)證/認(rèn)可審查合格后才有資格進(jìn)行城市供水水質(zhì)監(jiān)測工作，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和合法性。目前我國已有36個(gè)監(jiān)測站，取得了認(rèn)證資格。個(gè)別監(jiān)測站已取得認(rèn)可資格。
物理項(xiàng)目的測量
在“2000年規(guī)劃”規(guī)定的89項(xiàng)檢測項(xiàng)目中，有7項(xiàng)屬于物理測量或感官測試，其中建設(shè)部要求水中濁度由原來的硅藻土目視比濁法改為甲標(biāo)準(zhǔn)散射濁度計(jì)法(以NTU計(jì))其濁度標(biāo)準(zhǔn)為IN鄄TU，以便與國際接軌。此項(xiàng)要求公布后提高了供水水質(zhì)質(zhì)量。
放射性物質(zhì)α、β射線強(qiáng)度的測量是將水樣濃縮后進(jìn)入計(jì)數(shù)系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行比較，如果發(fā)現(xiàn)超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)請衛(wèi)生部門作核素分析，并做出評價(jià)。操作時(shí)要注意防護(hù)安全措施。
無機(jī)物質(zhì)的檢測
———無機(jī)陰離子的檢測從前水中氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氟化物等一般都用滴定法或分光光度法檢測，近幾年監(jiān)測站為了提高檢測的精度和簡化操作手續(xù)，有50%的監(jiān)測站已經(jīng)改用色譜法進(jìn)行分析。但是該儀器對飲用水中亞硝酸鹽的檢測不適宜，可用于原水中亞硝酸鹽的檢測。
如采用離子色譜儀一次注入多種混合標(biāo)準(zhǔn)液，可測出多種物質(zhì)的含量，提高了工作效率。
———無機(jī)陽離子的檢測在天然水中有許多微量元素，有的微量元素對人體健康是有益的，長期飲用缺乏某些微量元素或飲用超過飲水標(biāo)準(zhǔn)的水，都會產(chǎn)生地方病，污染嚴(yán)重甚至?xí)鹣嚓P(guān)疾病發(fā)病率上升。
這些微量元素的檢測在60年代采用化學(xué)分析方法手續(xù)繁雜，藥耗大、污染環(huán)境，有些微量元素也沒有很好的檢測方法。隨著科技的發(fā)展，在70年代起逐漸推廣原子吸收分光光度法。目前36個(gè)監(jiān)測站全部都采用了無火焰原子吸收測定儀，其精密度、準(zhǔn)確度、檢測限都比化學(xué)方法準(zhǔn)確，簡而易行。近幾年又采用氫化物原子螢光儀測定水中砷、汞、硒，也提高了檢測精度。兩種檢測儀器對指定的檢測項(xiàng)目都能滿足要求，因此該兩種檢測儀已成為監(jiān)測站的基本儀器。但是這兩種儀器對于一個(gè)未知水樣，要了解水樣中都會有那些元素是無法做到的，它只能完成指定項(xiàng)目的檢測，沒有對未知水樣“掃描”的功能。
在70年代我們曾采用2m光柵攝譜儀，測定水中元素但該儀器需要大量濃縮水樣，手續(xù)繁雜，精度不夠，它的優(yōu)點(diǎn)是能“找描”未知水樣中的各種元素，這種儀器對冶金、地礦、建材行業(yè)很適用。
進(jìn)入80年代，在分析化學(xué)的技術(shù)發(fā)生了一次重大突破，就是電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)技術(shù)問世，至今仍認(rèn)為是元素最理想的檢測手續(xù)。1980年英國、加拿大兩上公司同時(shí)推出商用電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)。它的主要原理是樣品經(jīng)過氣功霧化器，使樣品變成氣溶膠，然后以氬氣為基質(zhì)，進(jìn)入高溫射頻等離子體，該離子體發(fā)生器是一個(gè)套管，其內(nèi)管外面有高頻射線圈，產(chǎn)生高頻電加熱溫度高達(dá)100000K(≈9727℃)氣溶膠在內(nèi)套管內(nèi)進(jìn)行離子化，外套管內(nèi)通氣或水冷卻內(nèi)套管外壁，樣品離子化后很快經(jīng)過采樣器進(jìn)入質(zhì)譜儀真空系統(tǒng)，質(zhì)譜儀一般選用4極桿質(zhì)譜，它是由4個(gè)電極組成，分別通入直流電和高頻電，產(chǎn)生2個(gè)電場當(dāng)加速粒子進(jìn)入兩個(gè)場后產(chǎn)生復(fù)雜形式的振動，在連續(xù)改變高頻電場和直流電場強(qiáng)度的比值(即改變高頻及直流電壓)離子通過電場分別進(jìn)入電子倍增管產(chǎn)生信號，(其強(qiáng)度與到達(dá)的離子數(shù)目成正比)，進(jìn)入計(jì)算機(jī)后進(jìn)行整理就可以得到元素的定性分析，如果用已知標(biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)行標(biāo)定，即可完成精確的定量分析。該儀器對水樣的最低檢測質(zhì)量濃度在0.08滋g/L，我們的飲用水標(biāo)準(zhǔn)一般在0.0xmg/L，因此完全能滿足飲用水檢測的要求。特別是對一個(gè)新水源或從來沒有用ICP-MS“掃描”過的水樣，摸清水中無機(jī)物質(zhì)的情況，防止漏檢。 環(huán)境技術(shù)論壇
同時(shí)該儀器能及時(shí)偵破突發(fā)的水質(zhì)污染事故和投毒事件的無機(jī)有毒物質(zhì)及其含量，但是由于ICP-MS價(jià)格昂貴，檢測中消耗氬氣量大，檢測成本高，一時(shí)很難普遍采用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，石家莊、蘭州、西寧等監(jiān)測站有ICP-AES光譜儀。呼和浩特、廣州、深圳、西安、北京等監(jiān)測驗(yàn)站及建設(shè)部國家城市供水水質(zhì)中心都已具備ICP-MS光譜儀。
有機(jī)物質(zhì)的檢測
當(dāng)前全球水污染的重點(diǎn)是水中微量有機(jī)物質(zhì)的污染，目前世界上在水中已經(jīng)檢測出微量有機(jī)物質(zhì)2000多種，在美國從水中鑒定出767種有機(jī)化學(xué)污染物，其中有109種為致癌和致突變物質(zhì)。1990年國家環(huán)保局結(jié)合我國國情提出水中優(yōu)先控制污染物質(zhì)共選出14類68種，近年來發(fā)達(dá)國家除關(guān)注“三致”的物質(zhì)危害時(shí)，還特別關(guān)注水生生物受到污染后產(chǎn)生異常變化。其原因是由于內(nèi)分泌干擾物質(zhì)的危害造成的，如癌癥、不育癥、先天缺陷，生物雌性化、雄性精子數(shù)量減少等。發(fā)現(xiàn)內(nèi)分泌干擾物質(zhì)來自一些農(nóng)藥、塑料、橡膠增塑劑以及工業(yè)排出的污染物質(zhì)。我國有關(guān)部門正在開展這方面的調(diào)查研究工作。
在評價(jià)飲用水水質(zhì)量即要看到物質(zhì)的毒性，更重要的是弄清其含量與標(biāo)準(zhǔn)對照才能進(jìn)行評價(jià)。因此準(zhǔn)確的檢測水中有機(jī)物質(zhì)的含量是十分重要的。目前普遍采用氣相譜儀、液相色譜儀對水中微量有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行檢測。
氣相色譜法是將樣品經(jīng)加熱后隨載氣進(jìn)入色譜柱使多種復(fù)雜化合物進(jìn)行分離，然后分別進(jìn)入檢測器，檢測器有四種其中有機(jī)氯化合物檢測時(shí)多用放射性電子捕獲鑒定器(ECD)，有機(jī)硫、磷農(nóng)藥檢測時(shí)多用火焰光度鑒定器，通過鑒定器產(chǎn)生的電信號進(jìn)入微機(jī)與已知濃度的標(biāo)樣進(jìn)行比對，就可以測出該物質(zhì)濃度。氣相色譜儀適用于因加氯后產(chǎn)生的有機(jī)鹵化物、農(nóng)藥和加熱后易揮發(fā)的有機(jī)化合物的測定。
高效液相色譜儀是將樣品及溶劑經(jīng)驅(qū)動泵進(jìn)入分離柱，分離柱內(nèi)裝硅膠填料，可以將各種有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分離，然后進(jìn)入檢測器(紫外或螢光)輸出信號進(jìn)入微機(jī)與已知濃度的標(biāo)樣比對可得到樣品的質(zhì)量濃度。一般分析水中酚類、多環(huán)芳烴及高溫分解物質(zhì)等致癌物質(zhì)多采用液相色譜法。
就已知化合物中一般不經(jīng)過處理直接進(jìn)入氣相色譜儀的樣品只占20%，而液相色譜儀可以有70%的化合物可直接進(jìn)入儀器檢測。這兩臺儀器都具有檢測水中指定的有機(jī)物的檢測功能，是監(jiān)測站必備的基礎(chǔ)儀器目前36個(gè)監(jiān)測站都已具備了這兩種儀器。
在氣相、液相色譜儀的后面與質(zhì)譜儀聯(lián)用，就可以近似ICP-MS儀，具有“掃描”功能。能檢測出水樣中含有那些有機(jī)物的種類并能定量。氣相和液相色質(zhì)聯(lián)機(jī)也同樣具有偵破功能。
此外為了減少人工操作誤差，提高工作效率，采用流動注射自動水質(zhì)分析儀，代替復(fù)雜的化學(xué)分析方法這種儀器多用于分析水中的酚、氰、洗滌劑等多種項(xiàng)目的檢測，目前在太原、呼和浩特、武漢、寧波、廣州、深圳、北京等監(jiān)測站已設(shè)置了流動注射自動水質(zhì)分析儀。
水中微生物的檢驗(yàn)
在“2000年規(guī)劃”中規(guī)定，考慮到要與國際飲水標(biāo)準(zhǔn)接軌，要求檢驗(yàn)水源水及飲用水中糞型大腸桿菌、糞型鏈球菌、亞硫酸鹽還原菌來判斷水源污染狀況。一般檢驗(yàn)方法是原水多采用多管發(fā)酵法，飲用水采用超濾膜法，具體檢驗(yàn)方法建設(shè)部已頒布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(CJ/T148-2001)。
水中化學(xué)物質(zhì)致突變性的檢測
近20年來對水中化學(xué)物質(zhì)致突變性的檢驗(yàn)方法已接近100多種，但經(jīng)常用于環(huán)境污染檢測改變突變性的方法約20多種，“2000年規(guī)劃”中規(guī)定采用Ames試驗(yàn)法，其方法的檢驗(yàn)結(jié)果在致突變與致癌變的一致率還有一定差距，但由于其操作快速易物，目前仍列為首選的方法。
其原理是將一定量水樣濃縮后殘留物質(zhì)是否能構(gòu)成對基因致突變，常用鼠傷寒沙門氏菌做試驗(yàn)，用受試物質(zhì)誘發(fā)沙門氏菌突變型恢復(fù)為野生型的能力試驗(yàn)。采用的菌種是營養(yǎng)缺陷型，它不能自給合成組氨酸，在缺乏組氨酸的培養(yǎng)基上不能生長，如果在受試物作用下，使致突變型轉(zhuǎn)化為野生型就能在培養(yǎng)基上生長菌落，根據(jù)菌落多少，就可以判斷受試物的致突變性強(qiáng)弱。
目前天津、北京、上海、深圳、武漢、昆明監(jiān)測站具有這種檢驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
經(jīng)水傳播的寄生蟲檢驗(yàn)
蘭氏賈弟鞭毛蟲，隱孢子蟲，寄生蟲病遍及全世界，在人類傳染病中占有重要地位，由于飲用不清潔的水，是寄生蟲傳播的主要途徑，目前對隱孢子蟲病還沒有特效藥治療，因此對患者產(chǎn)生嚴(yán)重危脅。美國1965年至1984年共報(bào)導(dǎo)過90多起暴發(fā)流行賈弟蟲病，日本1996年也曾暴發(fā)過，1998年悉尼市報(bào)導(dǎo)自來水中檢查出賈第蟲，并號召市民飲用開水。我國衛(wèi)生部門也有相關(guān)報(bào)道，特別是近年艾滋病蔓延，患者免疫力下降，傳遞上隱孢子蟲病后，構(gòu)成了患者死亡的原因之一，因此引起了國際上的重視，目前我國有關(guān)部門正在研究檢測方法及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
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