人类饮水是如何变迁的

《红楼梦》第二回贾宝玉言：
“女儿是水作的骨肉，男人是泥作的骨肉”。

但实际上男人也是由水作的，
而且含水量甚至超过女人（女人体内脂肪含量比男人高）。

水是生命之源，健康之本。

人类饮水的变迁：

天然水——自来水——净化水 

一.饮用天然水

早期人类饮水是饮用天然水，但天然水含有很多对人体健康有害的杂质，包括物理污染（如泥沙等）、生物污染（致病菌、藻类等）、化学污染（氟、砷、镉、锰、有机物等）

很久以前，人们就对饮水进行处理: 煮沸、净化。这是人类为生存、为健康而战！

1 煮 沸

 

自从人类发现了火，把水煮沸，吃熟食，喝开水，把食物和水中的微生物通过加热煮沸而杀死，这是人类对付水污染的最原始也十分有效并且至今仍在使用的手段。

2 净 化

埃及人在三千多年前就发明了早期饮用水过滤装置。

一千多年前，印度人利用木炭对水进行过滤，并将滤过的水存储于铜质容器中以保持新鲜。据报道，印度一些地区长期采用马钱树的种子来澄清带泥沙的水。

水在水缸中静止一段时间，水中的泥沙、悬浮物会渐渐沉淀下来，取上层清水饮用。后来，人们发现加入某些物质，如明矾，溶于水并搅拌后，会生成絮凝状物，使水中不易沉降的细小悬浮物、胶体等沉淀，上层澄清水更清澈，取之饮用。

我国采用明矾净水的文字记载最早见明代，宋应星在明崇祯10年（公元1637年）刻印的《天工开物》一书。我国在四百多年前就有采用加明矾作为絮凝剂在容器内对天然水进行混凝、沉淀，对水净化后饮用的记载。

在1744～1746年出版的西班牙教士纳瓦雷特撰写的《中国帝国游记》中，详细记载了当时所看到的、普遍使用的明矾使黄河水变为清水的情况，并说这是自然的秘密，为当时西方所不知。

1884年，美国才开发使用硫酸铝作混凝剂。

二.饮用自来水：第一次饮水革命

1774年，瑞典化学家卡尔·希利将盐酸和二氧化锰的混合物加热而制得了氯。

1897年，英国流行伤寒病，人们发现可以用氯来消毒饮水。

1902年，比利时采用氯气消毒供水。

1908年，美国采用液氯消毒饮用水。

19世纪前，水污染中最可怕的是生物污染，它发生最早，延续时间最长，对人类的危害最严重，主要指病原性微生物污染（如伤寒、霍乱、菌痢、甲肝等）并通过水传播而发生的传染病暴发，现今世界上某些落后地区仍然常有这类水中生物污染导致的瘟疫暴发。此外，由于接触或吃了受污染的水而患寄生虫疾病的现象也十分常见。

氯的使用战胜了水的生物污染，制止了瘟疫的流行。氯在水中以次氯酸和次氯酸根形态存在，它们可以穿透细菌的细胞壁，与细胞内部的酶（主要是磷酸丙酮去氢酶）发生作用，破坏酶的功能，达到杀菌效果。水中加氯还可以使水中部分有机物氧化破坏，使水中部分锰、铁氧化生成二氧化锰和氢氧化铁，从而在混凝、沉淀、过滤中除去。

一百多年前，人类通过加氯预氧化、加混凝剂（俗称“加矾”）混凝、沉淀、过滤、加氯消毒等工序制得了自来水，并开始兴建自来水厂和遍布城市各处的输水管网，造就了现代供水工业，产生了流入千家万户、各行各业的自来水，从饮用天然水发展到饮用自来水，这就是第一次饮水革命。直到20世纪70年代以前，洁净的自来水完全适合于人们的饮用。

自来水通到家家户户，不但安全，而且方便。

我国最早的水厂可追溯到1874年在今辽宁省大连市旅顺建立的龙眼泉地下水源供水厂。

1880年，英商上海自来水股份有限公司成立。1883年8月1日上海杨树浦水厂建成投产，日供水量为3700吨，开始了我国现代供水工业，至今已有一百余年的历史了。
 

上图是自来水厂净水工艺流程示意图
 

相对于天然水，自来水安全、洁净，居民使用起来也方便 ，在家拧开龙头即可来水。
 

上图表示第一次饮水革命解决的问题

三.饮用净化水

1 饮水新课题

20世纪中叶，水体受到工业废水、废气、废渣等化学污染，主要是无机化学污染，这时期也存在有机污染，主要是焦化工业带来的苯、酚类，农田中施用的农药，家中使用的杀虫剂（DDT、六六六等）。不过总的来说，这期间无机化学污染是主要危害。

20世纪70年代以来，人类对生物污染和无机化学污染已经积累了丰富的经验，这二类污染逐渐得到控制。但此时癌症的发病率却越来越高，饮水和肿瘤病之间的关系引起了人们的注意。科学家发现，这期间有机化工、石油化工、日用化工、医药、农药等工业蓬勃发展，水的污染主要是由于这些新兴工业排放的大量有机物所造成。目前已知的有机化合物约700万种，常用的5万种化学品中95%以上是有机物，而且每年都有成千上万种新的有机化合物被人工合成制取，这些有机物在研制、生产和使用中都可能进入水体和人体，成为致癌、致畸变、致突变的“三致物质”。

由湖泊水、水库水、山泉水制得的自来水和桶装水中可能含有藻毒素，按其结构和毒性可分为多肽毒素、生物碱毒素和其他毒素三类，它们有的是促癌剂(肝癌)，有的会引起肠胃炎，有的会使人慢性中毒。

人及畜牧业、渔业为防病、治病大量使用抗菌素，导致天然水体中也含有抗菌素。从而使细菌对抗菌素产生越来越多、越来越强的抗药性，人们治病使用时，抗菌素也许再也不起作用了。

近年来，科学家发现内分泌紊乱能导致癌症、不育症、甲状腺机能障碍、先天缺陷、行为障碍、神经系统压抑和生殖器官畸形等，开始重视对引起内分泌紊乱原因的研究，并认为人造有机化学物质可能正在严重破坏人和动物的内分泌系统。过去曾认为人造有机化合物的低水平污染是安全的，但现在发现低水平污染也会危害健康。1996年6月，美国图兰大学的约翰教授等人研究发现，多种用作杀虫剂的化学物质在浓度极低的情况下，仅单个来看并没有不良影响，但如果将它们混合在一起就会产生相当于个体160-1600倍的激素作用。如果这个结论属实，那么它将彻底推翻化学物质的安全标准。目前，科学家们已经确定50种可以影响内分泌系统的化学物质，如二恶英、多氯联苯、杀虫剂、滴滴涕，船底涂料成分、用于食品保鲜的化学物质、用于塑料、树脂和洗涤剂的化学物质等等。这些类激素（内分泌干扰素）在水中极微量，对人体造成的影响缓慢，可能要几十年后才被发现，但一旦发现，可能会影响一代和后代人的健康。

上图为类激素（内分泌干扰素）对青蛙的影响

目前，物理污染、生物污染和无机化学污染在饮水中已基本得到控制，有机化学污染上升为主要矛盾，成为危及人类健康及生命的主要敌人。目前绝大部分自来水的生产依然沿用一百年前的传统工艺，但当代的水质与一百年前的水质已经完全不同了，这些传统工艺无法解决饮水的化学污染、藻毒素污染以及抗菌素、激素、内分泌干扰物等污染。

自来水厂水处理工艺中有加氯预氧化和加氯杀菌二道工序，但氯会与水中的有机物反应生成三卤甲烷、四氯化碳、卤乙酸等新的更为强烈的有机污染物，致使自来水的致癌、致突变性比天然水更为强烈。百年前水中有机物极少，而当今水中有机物的含量及品种越来越多，后果也越来越严重。

美国Lowa州立大学曾对美国14个城市的主要水厂进行Ames试验，每月测一次，共测一年，测得14个水厂的水质中致癌和致突变物的情况如下：

水厂进水（天然水）：4个为肯定阳性，2个为可疑阳性，8个为阴性；

水厂出水（自来水）：8个为肯定阳性，3个为可疑阳性，3个为阴性；

上海医科大学对上海4个主要水厂所作的Ames试验结果均呈阳性。除上海外，国内许多城市均报道过饮用水的Ames试验呈阳性的结果。

美国曾于1975年1-4月对80个城市的水厂（98.85%水厂用氯消毒，75%水厂采用原水预氯化工艺）进行原水和自来水中THMS类物质的检测，结果是：原水平均含三氯甲烷0.36μg/L，自来水平均含三氯甲烷45μg/L；日本大阪市1976年5月对柴岛、庭洼和丰野三座水厂的原水和自来水中三氯甲烷含量进行对照检测，结果是：原水平均含三氯甲烷0.7-0.9μg/L，自来水平均含三氯甲烷40-55.6μg/L。上述二组数字中自来水的三氯甲烷含量比原水的三氯甲烷含量增加几十倍至百余倍，引起人们的高度警觉。

水源中有机物含量越高，氯的投放量越大，接触时间越长，越有利于THMS等致癌物的形成。

2  第二次饮水革命

基于：

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（1）原水的污染加剧，而自来水工艺仍是百年老工艺，很难对付原水中日益严重的化学污染；

（2）自来水生产加氯导致的氯化副产物；

（3）供水突发事件时有发生；

（4）自来水输水过程中，管道、水池、屋顶水箱的二次污染；

（5）人们生活水平的提高，对饮水水质的要求也不断提高。

根据人口、经济发展的趋势，近期内水环境污染状况不可能得到根本改善，现行自来水的处理工艺无法完全解决饮水安全的问题，而我们又不可能等到饮水水源得到改善后再喝水。因此，为了保障饮水安全，确保人体健康，必然要提高饮水处理水平，从而引发了人类历史上的第二次饮水改革。

西方发达国家致力于研究开发水处理消毒的新方法，较引人注目的消毒剂有：氯胺、二氧化氯、碘、臭氧等，各种消毒剂经研究比较后得出：从消毒效果看：臭氧>二氧化氯>氯气>氯胺，而从消毒后水的致突变性来看：则氯气>氯胺>二氧化氯>臭氧。

此外，欧、美自来水厂在水处理过程中已广泛使用活性炭。据报道，20世纪70年代，美国环境保护署为自来水中的三卤甲烷问题，普及了颗粒活性炭与臭氧组合的方法，活性炭可以去除水中的异臭味、农药、表面活性剂（洗涤剂）、三卤甲烷及其他微量有机污染物，而采用臭氧杀菌又可以免除加氯杀菌的种种弊病。有的水厂还进一步采用膜技术（微滤、超滤、纳滤、反渗透等）处理，据报道，法国推广应用膜法处理饮用水，例如，位于巴黎南部的维诺自来水厂，把水从塞纳河抽来后，进行沉淀、初滤、预加氯、混凝、沉淀、过滤，再用颗粒活性炭吸附过滤以去除水中的有机物及余氯，再进入氧化塔进行臭氧氧化以杀死水中的微生物，最后通过中空纤维膜超滤。该厂处理能力为每天5.5万立方米，可供20万居民生活用水。据报道，日本制订了“膜技术处理自来水的21世纪计划”，成立了“膜法用于新净水系统委员会”。严重缺水的新加坡采取预处理+UF（超滤）+RO（反渗透）处理回用水，不仅本国使用，还部分返销马来西亚。采用反渗透技术进行海水淡化、苦咸水淡化制取饮用水更是越来越多。

西方发达国家还广泛推广家用净水器，日本和美国的净水器的普及率已达70%以上。

我国是一个发展中国家，处于社会主义初级阶段，经济实力尚不雄厚，自来水厂只能沿用价廉效能好的氯消毒，如采用臭氧消毒，生产每公斤臭氧需耗电22度，能耗大，代价高，用不起。用膜技术进行水处理代价更高。结合我国国情，目前尚无法普及。我们必须借鉴国外先进经验，走一条中国式的饮水革命之路。

据统计，居民用水仅占城镇供水的20%左右（其余80%为工业、农业、商业、消防、绿化等生产用水），而饮用水又仅占居民用水的20%左右（其余80%为洗衣、拖地板、冲厕所、洗澡、洗脸、洗碗等生活用水），因此，饮、食用水（包括煮饭、烧菜、熬汤、泡茶、冲咖啡、煎药等等用水）仅占全部城市总供水的4%左右。把全部自来水提高到优质水，用来冲马桶、拖地板、浇花草，显然是不科学、不经济、不合理也不现实的，而对仅占城镇总供水4%的饮用水深度净化处理后饮用，去除水中的各种有害污染特别是化学污染物，不仅在经济上十分合理，操作上也完全可行。

将自来水深度净化，可分为“集中处理式”（建桶装水厂、净水屋、设自动售水机、小区管道分质供水）及“使用点处理式”（单位或家用的净水器）二类。民间亦常按桶装水、管道分质供水、家用净水器分成三类，并称之为我国第二次饮水改革的三大支柱。近年来，全国各地的净水器厂、自动售水机、净水屋、纯净水厂以及有关的配套设施和零部件制造厂如雨后春笋，呈现出我国第二次饮水革命欣欣向荣的喜人景象。
 

上图表示第二次饮水革命的三大支柱



 

上图表示第二次饮水革命解决的问题