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直到上世纪60年代到70年代，过滤和氯化消毒技术才广泛使用在饮用水处理上。从那以后，饮用水的水质得到了极大的改善，尤其是饮用水的生物安全性：以水为媒介传播的传染病得到了很好的控制。 那时，学术界甚至有人乐观地认为饮用水处理已经没有什么好研究的了，该知道的都已经知道了。不过，科学史上凡是有这种想法的人都被狠狠地打脸了，无一例外。 饮用水的氯化消毒始于19世纪末20世纪初，其理念是在饮用水中添加较低浓度的化学药剂，从而达到既能有效杀灭水中的微生物病原体，而又不对人体健康产生负面影响的目的。但是，这项技术是有一定的副作用的。
水处理的消毒副产物 1974年，荷兰化学家John Rook在阿姆斯特丹研究饮用水的氯化消毒过程中，通过对比未经任何处理的河水和氯化消毒处理后的水的色谱图，发现氯化消毒过程产生了河水中原本没有的化学物质：包括三氯甲烷（氯仿）在内的4种三卤甲烷。John认为这是由于氯消毒剂和水中的天然有机物质发生了氧化反应而产生的。 几乎同时，美国环保局的科学家Bellar等人也独立的发现了氯消毒饮用水中的三卤甲烷。John的发现于1974年发表在了《水处理和检测》（Water Treatment & Examination）杂志上。 三卤甲烷这类化学物质是水处理消毒过程中附带产生的，而不是水源中原来就有的，因此这类物质被统称为消毒副产物。 消毒副产物是怎么产生的呢？天然水中不可避免的含有各种有机和无机成分，它们会和消毒剂发生化学反应，生成各种消毒副产物。这是不可避免的，只要天然水中添加了消毒剂就一定会发生化学反应。至今，科学家已经发现了至少600种以上的消毒副产物，并且不断有新的消毒副产物被发现。三卤甲烷由于发现的最早，因此对其的研究也最为详尽。 三卤甲烷，有怎样的风险？ 研究显示通过饮用或者皮肤接触三卤甲烷(THMs)都会增加致癌的机率。图片来源:waterelated.com 1976年美国国家癌症研究所发现，三卤甲烷中的氯仿可以使试验用的老鼠致癌，进而将氯仿列为可疑的人类致癌物（注意，只是有嫌疑，还没有证据）。这项发现引发了大量的对于消毒副产物的毒理学研究和流行病学调查。仅仅四个月后，美国食品和药品管理局就禁止了氯仿在化妆品中使用。1979年，在还没有足够人类致癌数据的情况下，美国环保局就将三卤甲烷列入了饮用水标准加以控制，要求4种三卤甲烷的年平均浓度不得超过100微克每升。不过，1976年氯仿对老鼠致癌的毒理实验被证实有各种缺陷，严重的高估了氯仿的致癌风险。 当年的实验是将极高浓度的氯仿溶解在玉米油里，然后混在食物里喂给老鼠吃。当时的实验目的是最大限度的揭示氯仿的致癌可能性。但是以现在的观点来看，无论是实验剂量还是喂食方式都有问题。 试验用的老鼠摄入了多少氯仿呢？如果我们换算成人类的话，假设平均的体重和寿命，假设每天喝2升水，而且水中含有100微克每升的氯仿（我国的饮用水标准是不超过60微克每升），那么至少需要2.5万人喝一辈子这样的水才能达到同等的摄入量（相对于体重而言）。将氯仿溶解在玉米油里也被证实要比溶解在水里毒性大得多，1985年，Jorgenson等人采用高浓度的氯仿溶解在饮用水里的方式进行毒理实验，并没有发现显著的致癌反应。 其他消毒副产物 1983年，Christman等人在氯化消毒饮用水中发现了卤乙酸类消毒副产物；1989年，加拿大安大略省的饮用水中首次发现了一类含氮的消毒副产物：亚硝胺类副产物。近年来由于化学分析仪器分析方法的不断发展，不断有新的消毒副产物被发现，消毒副产物已经成为多数国家和组织的饮用水水质标准中的控制指标。 这些消毒副产物主要包括三卤甲烷和卤乙酸等有机消毒副产物，以及溴酸盐、氯酸盐和亚氯酸盐等无机消毒副产物。我国最新的《生活饮用水卫生标准》中也对消毒副产物的限值进行了详细的规定。 尽管有越来越多的新发现的消毒副产物被证实在同等浓度条件下具有比三卤甲烷更大的毒性，但是这些新发现的副产物由于在饮用水中浓度极低，并不构成显著的致癌风险。 放弃氯消毒？ 其实，一种常见的误解会将化学物质自身的毒性和其通过饮用水途径（浓度极低）对人造成的健康风险混为一谈。就好像只关注了彩票的总奖金，却完全不考虑实际中奖的可能性一样。 尽管流行病学研究表明，氯消毒副产物和膀胱癌、直肠癌及结肠癌等的发病率之间存在微弱的相关性，但是相关性和因果关系是完全不同的两个概念。我们说氯消毒的饮用水是安全的，并不是说水里什么有机无机的化学物质都没有，而是说由于健康风险极低，任何一个理性的人都不会为此而放弃氯消毒。 历史上无数惨痛的案例告诉我们，饮用未经消毒的饮用水是会死人的。比如2000年5月，加拿大安大略省一个只有5000多居民的小镇沃克顿发生了严重的饮用水污染事故，未经消毒的饮用水中的致病大肠杆菌造成了7人死亡，2000多人腹泻的严重后果。 不管怎么说，现状是消毒副产物已经成为多数国家和组织的饮用水水质标准中的控制指标。鉴于科学家手中现有的证据，采取措施消减饮用水中消毒副产物的浓度更多的被认为是预防性的，是宁可信其有，不可信其无。 不管这种措施合理不合理，但是客观上对水处理技术的改进和发展起到了促进的作用。但是，任何减少消毒副产物的努力，都不能以影响饮用水的消毒效果为前提。 水处理技术的未来 饮用水消毒未来的研究方向依然会是消毒副产物的危害、控制和处理，以及消毒剂的改进等。 也许随着技术的进步，未来能够确认某个消毒副产物对人类致癌，从而发展出有针对性的控制措施和饮用水标准，用高效而低成本的处理技术来去除或者减少消毒副产物的前驱物。因为生成消毒副产物的化学反应需要“前驱物”的参与，因此去除掉了前驱物这个因，也就不会有消毒副产物这个果了。 另外，消毒剂的改进未来仍有相当大的改进空间。现在主流的方法主要有氯气、臭氧、紫外线、氯胺、二氧化氯等，但是都各有缺点。 比如臭氧消毒就会产生以溴酸盐为主的消毒副产物，氯胺消毒会产生亚硝胺类副产物。紫外线消毒也不例外，只不过到目前为止没有发现毒性较大的副产物。但是紫外线由于不能提供持续性的保护（离光源稍远一点杀毒效果就没有了），仍然需要配合化学消毒剂一起使用。未来，一种能够显著的减少有害消毒副产的、高效广谱的消毒剂是值得期待的。 渗透的水是目前水处理中最干净，水中除水分子外无任何矿物质或金属。 渗透的水是目前水处理中最干净，水中除水分子外无任何矿物质或金属。图片来源：www.chandlerplumbingcompanies.com |
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