第四章 自来水与饮水科学

一、自来水（自来水水源、消毒、 二、生活饮用水的水质要求 三、谈“水味” 四、饮水的科学 五、正确对待各种瓶装水及饮料 六、饮水的健康标准 七、人体生理功能与水的关系

一、自来水 1、自来水水源 我国大城市自来水多取自于江河湖泊，以地表水为 主。 地表水一般可以大量集中取水，不像开采地下水的 管井和井群，其水量取决于地下含水层，一般说来每个 管井的产水量不会很大。

地表水受外界影响较大，也容易受到污染，水质条件一般较差，常含有粘土、砂、腐殖质、溶解性气体、各种盐类、细菌和病原菌等，远远达不到国家规定的“生活饮用水水质标准”，不能直接饮用，需经过一系列复杂的净水构筑物和净水过程——混凝、沉淀、澄清、过滤、消毒等，使水质合乎饮用水标椎。

对地下承压水的开采也要适度，因为地下水的径流远不能与地表水径流相比，它的径流速度很小，补给也往往很缓慢，过量开采会产生很大面积的下降漏斗，同时，地下水在开采时产生弹性释放，往往会导致地面沉降。

有些自来水就是取自于地下。地下水又分潜层水(简称潜水)和承压水。 潜水是指在地面之下，第一个隔水层之上，有一个自由水面的地下水。潜水是可以直接向地面蒸发和得到地表水的渗透补给，其水位常随季节和气候状况而变化。

承压水也叫自流水，一般埋藏较深，受气候等直接影 响小，流量稳定。 一般也不容易受到外界污染，并且在补给的过程中， 由于地层的过滤作用，水中许多杂质和细菌基本上被除 去，常可直接供生活和生产使用。但鉴于有贮存和管道 输送过程，为保证水质，也还要消毒。

2、自来水消毒 自来水的消毒方法很多，例如，使用漂白粉、次氯酸 钠、氯气、臭氧、紫外线等。 使用漂白粉、氯气和次氯酸钠的消毒机理基本相同。 以氯气消毒为例，氯气溶解于水的水溶液叫氯水。 在常温下1体积的水能够溶解约2体积的氯气。溶解的氯 气能够跟水起反应，生成盐酸和次氯酸(HCLO)。

氯气是一种有强烈刺激性气味的有毒气体，对人体的生理组织有害，但自来水在用氯气消毒时，总是控制在规定的对人体无害的限度内。 符合规定的水质、水压和水量是用户对自来水的三项基本要求，也是供水部门服务于用户必须保证的三个方面。

二、生活饮用水的水质要求 生活饮用水必须确保人们饮用的安全。生活饮用水 必须符合下列基本要求： 1．水中不得含有病原微生物。 2．水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。 3．水的感官性状良好。 为此，所有城镇集中式供水部门必须对出厂自来水 按国家规定的《生活饮用水水质检验项目》严格地进行 检验，确保水质达到规定的要求。

中国水中有毒污染物的最高允许标准 水类型 Hg Pb Cd Cr As 酚 氰 饮用水 0.001 0.05 0.01 0.002 地面水 0.1 Cr3+ 0.5 Cr6+ 0.05 灌溉水 Cr6+ 0.1 1 0.5 工业废水 Cr3+ 3.0 Cr6+ 0.5

世界卫生组织(WHO) 《饮用水水质准则》 欧盟(EC) 《饮用水水质指令》 美国环保局(USEPA） 《国家饮用水水质标准》

我国现行饮用水水质标准与国际水质标准的比较 项目分类 GB5749- 1985 卫生部 规范-2001 建设部行标-2005 WHO（2004） EPA（2004） EU （1998） 日本（2003） 感官和一般化学 15 19 27 16 无机物 10 17 18 14 12 有机物 2 23 20 28 29 9 农药 37 24 6 消毒剂及其副产物 1 13 微生物 3 4 7 放射性   总计 35 96 93 132 107 52 72

三、谈“水味” 纯水是没有任何气味的，可是水在自然界循环过程 中，无时无处不与外界接触，由于水极易与各种物质混 杂，溶解能力又强，所以，任何天然水体均不同程度地 含有多种多样的杂质，当这些杂质的含量达到一定程度， 人的味觉就有所感觉，所含杂质不同，“水味”也就不同。

甜味：主要因为水中含有大量有机质。 苦味：主要是水中含有氯化镁、硫酸镁(实质 是镁离子——Mg 2+ )。 咸味：主要由于水中溶有氯化钠(实质是钠离子Na+)。 涩味：主要是水中含有铁盐或硫酸钙所致。 酸味：主要是因水中含有矾盐矿物质。

腥味：主要是由于水中含有大量绿色藻类、原生物类等。 药味：主要是水中含有酚、碘仿及用漂白粉或液氯消毒产 生氯仿之故；如果用漂自粉或液氯消毒，“余氯”会 使水产生氯气味。 臭味：是因为水被污染，有机物腐败分解产生臭气。 如有机物腐败分解产生硫化氢(H2S)气体，使水产 生臭鸡蛋味。

四、饮水的科学 1．科学饮水好处多 健康人在没有食物只有水的情况下，可以生存个把 月甚至更长时间；然而在无水的情况下，连一个星期都 活不了，几天就会因干渴而死。这是为什么呢?

2、科学饮水方式 早晨起床后喝杯盐水(水中放入适量盐)，对肠胃清洗是大有好处的。 生物的新陈代谢伴随生命体始终，一刻也不会停歇。人在睡眠时，新陈代谢却没有“睡眠”，仍在进行，只不过通常此时的新陈代谢没有不睡眠时的新陈代谢旺盛而己。水代谢也是如此。

成年人要维持水代谢平衡，不睡眠时，一般2h就要补充水(饮水)一次。 少儿新陈代谢旺盛，饮水次数应比成人多，每天要保证在1000g左右。

发烧时，多喝糖开水可增快水分代谢。这除了能降低体温外，还能排除血液中的有毒物质；糖作为营养物质，可产生热量，恢复体能，增强体质。但无论什么事情都不能一概而论。

最新研究结果证明，如果一个人呼吸道发生感染， 或患支气管炎时，身体会释放大量的保水性荷尔蒙。如 果这种物质含量高时，喝入更多的水，就会导致水分过 量而影响体内电解质平衡，发生低钠血症。所以，不是 任何感冒都适宜多饮水。

炎热的夏天或运动之后，由于大量出汗，体内水分大大减少，应及时补充水分，同时还应适量补充盐分，因为体内盐分也随汗液流失。 盐(主要是氯化钠)溶液能与细胞保持等渗(进出水分相等)。人体在腹泻等失去过多水分的情况下，就要向体内补充生理盐水，以此保持体内电解质平衡。生理盐水是含0.9％氯化钠的水溶液。通常是在医院里由静滴注入体内，也就是常说的“吊盐水”。

五、正确对待各种瓶装水及饮料 现在，由于生活水平的提高，人们对饮用水的“品质”要求也越来越高，为了迎合人们这种需求，各种饮料应运而生，作为商品饮料真是琳琅满目，目不暇接。

①蒸馏水 蒸馏水是将水煮沸获得蒸汽，冷却而成。蒸馏水由于是把水煮沸达100℃左右(与所处地点的绝对海拔高度有关。一般低于100℃，但也在80℃以上)可杀灭一般的细菌和病毒。但在蒸馏的过程中，许多对人体有益的矿物质和微量元素并未进入蒸馏水，而一些低沸点的有害物质，如四氯化碳(沸点为70℃) 仍能进入蒸馏水。所以如果长期饮用蒸馏水并无益处。

②纯水 纯水是指用离子交换、反渗透法得到的基本上由纯粹的水分子组成的水，几乎不含水中原有的矿物质和微量元素。在分离过滤过程中，滤掉的不仅是水中的有害物质，那些对人体有益的矿物质和微量元素也同时被过滤掉。

③净水 净水是经过活性碳等过滤的饮用水。这种过滤除去的主要是有害物质，而对人体有益的矿物质和微量元素却基本上能予以保留，但滤芯必须保持干净有效，这就需要定期清洗和更换，否则，不仅达不到净水的目的，还会将己过滤(或吸附)在活性炭等滤料上累积的有害物质又带入饮用水中。

④矿泉水 矿泉水是来自地下深处流经岩石的地下水。含有一定的对人体新陈代谢有益的矿物质和微量元素。 矿泉水由于是流经地下，地下地质情况千差万别，因而对矿泉水的“品质”优劣必须有严格的检验测试，一般钙高钠低为优，符合人们需要的矿物质和微量元素种类多、含量适中为最佳。优质的矿泉水对人体健康最有益，可惜这种矿泉水并不多见。

⑤矿物质水 矿物质水系人工向水中加入矿物质的水。远不能与天然的优质矿泉水相比。 ⑥山泉水 山泉水也不是矿泉水，国家尚无相应标准，其“品质”也不稳定。 ⑦富氧水 富氧水为人工向水中充氧的水。水对氧的溶解有一定限度，并非越多越好。

⑧磁化水 这种水是通过了看不见的磁场的强磁力线作用，由于水是极性分子，从而改变了水分子的极性排列，也就改变了水的若干理化性质，使在水中进行的一些化学反应运度加快，溶解物的结晶速度也加快，成为大絮状沉积物而析出。

⑨含银水 装在银制器皿的水具有杀灭水中细菌的作用。有的国家也曾对这种水的灭菌机理进行研究，前苏联宇航员就曾饮用含银水。 ⑩冰雪融化水 人们早就知道，饮用没有污染、纯净的冰雪融化的水，使人生气勃勃，赋予青春活力，这固然是由于这种水没有毒素感染，还由于这种水中重水含量比一般水要低得多，活性比一般水要强得多之故。

六、饮水的健康标准 前面所说的对城镇自来水的水质要求，是从必须确保用户终生饮用安全出发而规定的，这显然是个安全标准，若从更加有益于身体健康的角度出发，对水质的要求就要高于安全标准。 专家一般认为健康的饮用水应有如下特点； ①除应符合已经颁布的生活饮用水水质常规和非常规检验项目及限值外，色度与浑浊度越低越好；有毒有害物质和细菌越少越好。

②水的硬度应适中。 ③人体所需的矿物质含量适中，种类越全越好。 ④PH值是微碱性。 ⑤水中溶解氧及二氧化碳含量适中。

⑥水分子团小。水分子尽管极性不强，但毕竟是极性分子。由于静电的引力，液态水也不是单个的水分子均匀分布，而是若干水分子成团一簇一簇地拥在一起。 ⑦水中重水(D2O)和超重水(T2O)分子越少越好。 ⑧水的生理功能（包括水的溶解力、渗透力、扩散力、 乳化力）越强越好。

目前国外有人提出活化水的概念，认为活化了的水有益健康。 活化水又名电解水。将普通的自来水先净化，然后通过正负电极，在电场的能量下将水分子团打散、变小、重新排列，使其中一部分水带有正电位，另一部分水带有负电位，最后通过膜分离技术得到正活化水和负活化水。正活化水，带正电位，偏酸性，含氧量高，有收敛性和漂白作用。

负活化水带有负电位，分子团小，偏碱性，口感甘甜，是十分优良的健康用水，具有抗疲劳、抗氧化、提高 SOD 活性、调节血脂的作用。 据说金鱼在密封的活化水罐中能生存5个月之久，是因为水能将宇宙能量转变为生命体的能量，金鱼依靠宇宙能量得以生存。

对人体而言，水的生理功能是多方面的，而体内发生的一切化学反应都是在介质水中进行，没有水，养料不能被吸收；氧气不能运到所需部位，养料等也不能到达它的作用部位；废物不能排出，新陈代谢将停止，人将死亡。因此，水对人的生命是最重要的物质。

多喝水，保持体内充足的水分，可使皮肤显得滋润光滑。 开水自然冷却至20~25℃时，溶于其中的气体比煮沸前少 1/2，这些水的内聚力增大，分子间更加紧密，表面张力 加强。这些物质与生物细胞内的水十分接近，有很大的亲 和性，饮用后易被皮肤吸收渗透到皮肤内，有利于美肤。

人体成分中，水的含量最高。成年人体内水分约占体重60%~70% 。 人们在夸奖少女漂亮时，总爱说这姑娘真的 “水灵”。年龄越小，体内所含水分的百分比越高。 人体含水量随年龄增长而减少，肌肉弹性降低，皮肤干燥，骨骼萎缩，于是人就变老了。

在自然界的水中，有多种人体所需的矿物质和微量元素，可以直接为人体补充有益的矿物质；根据水中这些矿物质的多少，主要是按水中的钙离子和镁离子的含量，可将水分为软水和硬水。硬水对防治心血管疾病有一定的好处，水中的氟离子还有预防儿童龋齿的功能。各种各样的矿泉水就是基于此而研制生产的。

专家们提倡空腹饮水，因为空腹喝下的水，在胃内只停留数分钟，很快进入小肠，再被吸收到血液里，一小时左右就可以补充给全身的组织细胞。由于体内水分达到平衡，吃饭时就可以保证分泌充足的消化液，增进食欲，帮助消化。 天气炎热或运动后出汗过多，需要尽快补充水分，最好在饭前一小时适量多次饮水。如果吃饭时才大量补充水分，吃汤泡饭或者水泡饭，必然影响消化液的分泌，导致肠胃不和，时间一长，就会消化不良。

一般情况下，喝杯水就能解渴，但是在夏天劳动或运动出汗较多时，人体失去水分的同时也丢失较多的盐分，喝进去的水很快又通过汗液排出体外，于此同时又带走一些盐分，所以更感到口渴难忍。这是一种“越喝越渴”的病态；严重时全身无力、恶心、头晕和抽搐，甚至发生中暑；这时只要喝些加盐的凉开水，并到荫凉的地方休息就可以恢复。 所以，夏季在农田高温作业时、在烈日下参加体育锻炼或军训时，要供给足够的咸凉开水，但一次不能喝得太多，应当分几次喝，这样既解渴又补充了盐分。

人体排汗时，有许多维生素和电解质会伴随汗液而丧失，其中尤以氯化钠损失最多。如果大量出汗后光喝不加盐的淡水，那么进入体内的水分不但不能保留在细胞内，反而更容易随汗或尿液排出体外，结果是越喝越渴，有时还会引起心慌、乏力等低钠症状。 所以在大量出汗后，最好在饮水里放少量食盐，以便迅速补充水分和电解质。炼钢、炼铁等高温作业人员通常以盐汽水补充体内水分，在这个基础上发展出运动饮料，运动员在大量出汗后，必须喝含盐的饮， 方可维持体内电解质的平衡。

有些人的饮水习惯不科学，一般情况下滴水不进，想喝水时又一口气灌个“水饱”，这是拿身体开玩笑。 人体内的水主要分布于血液、间质液和细胞液里，水在体内必须维持相对稳定。人体的细胞是半透膜，水可以自由渗透。

如果体内水分大量增加，血液和间质液被稀释，渗透压降低，水就会渗入细胞内，使细胞肿胀，发生水中毒，出现头痛、呕吐、疲乏、视力模糊、嗜睡、呼吸和心率减慢、昏迷、抽搐等症状。 幸好人体肾脏具有调节体内水量的功能，通过排尿减少过量的水分，以维持体内平衡，但如果长期暴饮，势必增加肾脏的工作量，加速其衰老。

另外，暴饮还会加重胃肠负担，使胃液稀释，降低了胃酸的杀菌作用，并妨碍对食物的消化。胃内水量过多，重量过大，还容易患胃下垂。心脏病人暴饮，会因心脏负但过重而诱发心衰。

中国城乡饮用水卫生问题主要有以下几方面问题： 首先是细菌超标。经水传播的传染病主要有腹泻、伤寒、痢疾、病毒性肝炎等，而肠道传染病仍是中国农村最主要的传染病，约占传染病总例数的80％。在环境污染引起危害健康的事故中，饮水引起的传染病暴发占总事故案例的80％左右，因而微生物污染是中国饮水卫生中的首要问题。

其次是污染影响。 饮水中有机污染物主要来自生活废弃物和工业污染。当污染物浓度较高时可使饮水具有异常的颜色和臭味。有机污染还导致微生物生长加速，使水恶臭并含有微生物分泌的毒素。 据中国分别进行的饮水水质调查与恶性肿瘤调查资料，有2072个县同时具有有机污染物浓度和肝癌死亡率资料，经统计分析，两者之间有极为显著的正相关关系，这启示了在全国范围而言，饮水有机污染有可能是促使肝癌高发的重要因素。

据调查资料表明，中国约有17％的人饮水中有机污染物的浓度过高。有机污染问题在以地表水为水源的地区更为突出。在工农业生产发达地区，即使已建立起集中式供水设施，但水中溶解性有机物的浓度仍居高不下，成为当地饮水水质的主要卫生问题。

第三是氟化物超标。 中国卫生标准要求饮水中氟化物不超过1毫克／升。 若按此要求，则中国约有7700万人口的饮水超过此标准， 他们主要分布在东北、西北和华北的农村地区。这些地 区因饮高氟水而引起的氟斑牙患者约3700万人，氟骨症 患者约172万人。

第四是含盐过高。 饮水中的钙、镁、硫酸盐、氯化物为主要成分的含盐量过高往往使饮水具有苦涩味或咸味。 高浓高盐类会引起腹泻。约有1亿人的饮水含盐量过高，他们主要分布在西北、华北。某些沿海地区饮水中含盐量也往往超过标准。

第五是感官性状不良。 由于大部分居民的饮水未经处理，或者只有初步处理，致使大约有1／3城乡居民饮水的感官性状不佳，这就是饮水具有颜色，水体浑浊，有异臭味。造成水的感官性状不良的主要原因是由铁、锰使水浑浊和带棕黄色。

七、人体生理功能与水的关系 （一）人体生理功能与水的关系主要表现在 1、水参与体内新陈代谢过程 水的溶解力大，有较大的电离能力，可以使体内的水溶性物质，以溶解状态和电解质离子状态存在； 又由于水有较大的流动性能，所以在人体消化、吸收、循环、排泄过程中，可以协助加快一些营养物质的输送和废物的排泄，使人体内新陈代谢的化学反应得以顺利进行。

2、水是细胞与体液的重要组成部分 人体的各个细胞及其最基本单位都含有水分，人体各种腺体分泌，都是液体，若体内缺水，则消化液分泌减少，影响食物消化，食欲下降，同时血流缓慢，代谢活动降低，体内废毒物积聚，不但可以致病，且会加重病情。

3、水在调节体温方面起着重要作用 （1）是水的比热数值高，每克水升高或降低1摄氏度(℃)，就需要1000卡热值，由于人体内含有大量的水，故在代谢过程中所产生的热，能为水所吸收，使体温不至显著升高。 （2）是水的蒸发数值大，每毫升水的蒸发热约为579.5千卡(37摄氏度时)，故人体只要蒸发少量的水，即可散发大量的热，以维持人体一定的体温。如外界环境温度高时，体热可随水分经皮肤蒸发散热，以维持恒温。

4、水保持人体一定的血溶量 人体血液的含水量约为80％，如果大量失水，就可使血溶量减少，产生低血压，从而影响人体各种器官，特别是影响心、脑、肾的各种机能活动，所以人体内水的含量与血溶量有密切关系。

5、水是关节、肌肉和体腔的润滑剂 人体内缺水，则消化吸收、血液循环、废物代谢、关节、肌肉、体腔的活动、体温调节、器官机能等都会受到影响，所以水对人体各种器官和组织，都能起到一定的缓冲保护作用。

6、水是人体急救法宝之一 医疗上常用输液、输氧、输血作为急救的三大法宝，尤其对高热、腹泻脱水病人，用静脉输入0.9％的生理盐水或葡萄糖盐水，常能起到起死回生作用。 一般疾病，多是由于各种病源入侵所致，为了清除病源，人体内的白细胞、抗体等都会积极活动起来，另外，服用各种药物也是为了消灭病源。为了排出病源，代谢废物及多余的药物，则需大量饮水，以便产生大量尿液、汗液，将死亡的病源，代谢的废物，排出体外，并可促进药物的代谢，减少药物对人体的毒副作用。

（二）人体生命安全及健康与饮水的关系 水除了对人体有很多的生理功能之外，还直接关系 到人体健康，甚至人体生命。1999年3月世界水日，联 合国呼吁世界各国要保障饮水“安全”。 目前近60亿的世界人口，70％的人饮不到“安全”洁 净的水，而被迫饮服“不安全”的水，世界上每8秒钟就有 一名儿童死于从水的媒介而来的肠道传染病，如伤寒、 痢疾、肠炎、霍乱、登革热等，不少是因为直接饮服了 未经烧沸，或“不安全”的水而引起的。

人和温血动物是不能直接吸收和利用无机矿物质的，只有植物能从土壤和水中吸收无机化合物，并通过光合作用，才能被植物吸收利用，维持其生长发育； 没有人能从无机矿物质中摄取营养成分，也没有 人能有效地运用无机物于体内；无机微量元素作为被储存的废物，在可预期的时间内积存至相当的“量”时，即会伤害人体，如动脉硬化症的形成、胆结石、肾积石、膀胱结石、输尿管结石、关节及各器官的变性、变形、脂肪细胞的变大等等。

水在我们体内是一个不知疲倦的搬运工，负责运送食物、废料、氧气和二氧化碳等。我们身体所能吸收的营养物质，通过细胞外液流到每个细胞附近，再通过细胞膜渗透到细胞里面去；同时，细胞里的各种新陈代谢后的废料，也同样要溶解于水小，通过细胞膜渗透，流到细胞外液再随汗、尿等排出体外。