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饮用水的关键水质指标TOC

添加时间:2018-04-19
  
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  前言:我国最新的生活饮用水卫生标准有106项水质指标,TOC并没有正式列入其中,只是作为参考标准会进行检测。事实上,饮用水TOC指标非常关键,和三卤甲烷致癌风险、Ames试验致突变性等高度相关,本文简单介绍下TOC指标的相关知识。
  1、TOC是什么?
  TOC中文叫总有机碳,是Total Organic Carbon三个英文首字母的缩写。水中有机物的种类很多很复杂,目前还不能全部进行分离鉴定,但是,任何一种有机化合物的分子结构中都包含碳元素。所以,通常以“TOC”表示。TOC是一个可以快速测定的综合性指标,它以碳的数量表示水中含有的各类有机物的总量。
  2、饮用水中TOC主要有哪些污染物?
  饮用水中的有机物组成非常复杂,尤其是水源不合格的情况下,就更是如此。主要包括:各种农药、除草剂、杀虫剂、内分泌干扰物质等。以湖泊为水源的城市,饮用水里往往还存在毒性很强的微囊藻毒素。另外,任何一个集中式供水的城市,大多数都采用加氯消毒工艺,导致饮用水中的TOC中还包含了种类极多的消毒副产物,这里面大量种类都是“致癌、致畸、致突变”的危害很大的有机污染物。
  3、TOC比常用的指标COD更为科学
  具体谈到饮用水,自来水厂通常用CODmn来表征有机物总量。但是,由于CODmn的测定原理的局限,测定结果中不仅会包括有机物,还会计入其他还原类物质,比如氨氮、亚硝酸盐、亚铁盐和硫化物等。而且,有些有机物比如吡啶、某些多环芳烃等又不能被测定。
  所以,尽管CODmn在自来水厂日常监测中比较常用,但是其科学性一直备受质疑。相比之下,TOC是更准确、更直接表征饮用水中的有机物总量的科学指标。
  4、TOC如何测量?
  饮用水中的TOC,现在都用高精度的TOC仪来测定,其原理是燃烧法。将一定量水样注入高温炉内的石英管,在900~950℃下,以铂和三氧化钴或三氧化二铬为催化剂,有机物燃烧裂解转化为二氧化碳,用红外线气体分析仪测定CO2含量,从而确定水样中碳的含量。
  5、TOC指标限值多少才合理?
  饮用水中的有机物种类很多,通常难以一一检测确定。所以,比较实际可行的办法是先测定饮用水中的有机物总量。目前,TOC并没有纳入饮用水标准的106项指标内,主要原因是国外发达国家饮用水的水源保护很好,饮用水的有机物总量很低,所以,他们的标准中基本不测有机物总量,而是具体检测分析饮用水中的各种有机物类别。
  由于我国水源有机微污染情况比国外发达国家严重,我国自来水厂会把TOC作为参考指标来测定,合格的标准是TOC<5.0mg/L, 但是这个标准限值一直是充满争议的。因为按照这个标准,国内各个地区的自来水,几乎没有不合格的。而事实上,很多地区的自来水水质健康风险是不容忽视的。
  中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室的黄永东教授等,发表在2005年《净水技术》杂志24卷第3期的论文指出,饮用水中的有机物TOC大部分是分子量小于500的小分子有机物,TOC含量高低与饮用水的消毒副产物含量、Ames试验致突变性存在良好的相关性。当TOC<1 时,饮用水的三卤甲烷致癌风险较低,Ames试验通常都呈阴性。
  很多国内外类似的研究表明,饮用水中的TOC浓度大于1mg/L,消毒副产物带来的致癌风险明显升高,Ames试验致突变阳性率明显升高。
  2015年2月,有饮用水研究专家接受瞭望东方周刊采访(要求匿名)时表示,TOC在中国最早的饮用水国标中并没有,是修改后增加的,最初的限定值是1mg/L。随着工业污染的加剧,水中的有机污染物在不断增加,如果仍然保持1mg/L的要求,那很多地方的饮用水都是不合格的,所以现在国标把这个数值放宽了。实话实说,TOC限定在5mg/L风险太高。按照国外的研究,TOC大于1mg/L都是有问题的。
  我个人的观点是:有机物总量TOC限定在5mg/L实在风险太高,TOC大于1mg/L的地区都是值得警惕的,TOC>1.5 就算明显偏高。当地政府和自来水公司应该高度重视并下决心改进水厂处理工艺,设法将出厂水TOC控制在1mg/L以下。
  所以,保护好饮用水水源,是重中之重。水源中TOC太高,即使采用臭氧活性炭等深度处理工艺也很难把自来水净化到TOC小于1,更重要的是,水中有机物含量如此之高,加氯消毒会产生更多、更复杂的消毒副产物。无论是水源中本身就存在的各类有毒有害有机物、还是二次反应产生的种类繁多的消毒副产物,很多种类都具有“致癌、致畸、致突变”效应,很多具有内分泌干扰效应,导致当地人群中癌症、不育不孕、新生儿畸形等疾病的风险明显升高。
  6、为何大家喜欢谈TDS,却忽略TOC?
  TDS是指总溶解性固体,标准测定方法是蒸发称重法,但是实际工作中,经常用TDS笔进行快速检测。TDS笔,本质上是测量饮用水的导电性,由于TDS笔结构简单,检测方便快速,价格便宜,所以,应用非常广泛。普通消费者也可以方便地购买和快速检测,导致人们误以为TDS是水质好坏的重要指标。
  事实上,TDS检测只能简单地反应饮用水的导电性,间接反应出水中矿化度的高低,与水质的健康与否,几乎没有任何关系。相比之下,由于TOC指标测试需要大型科学仪器,除了相关领域的科研人员,普通老百姓很少接触这种专业概念,导致人们反而忽略了水质健康的更为关键的TOC指标。
  饮用水TOC检测精度高,重复性好,易于实现自动化,可以比较准确全面反应饮用水有机微污染程度,如果消费者想要了解家里自来水、桶装水、或净水器净化以后的水质状况,可以联系第三方检测机构,通过TOC这个指标,可以大体了解饮用水有机污染状况,我们认为TOC应该控制在1.0mg/L以下,越低越好。