目前，飲水水源受污染的情形日益嚴重，微污染水源中的無機物、有機物以及微生物等嚴重地威脅著人們的健康。與此同時，人們對飲水水質越來越關心，瓶裝飲用水是暢銷市場。隨著人們生活水平不斷提高，健康意識不斷增強，水質科學的研究會不斷遇到各種新的問題，這就為水處理工作者提出了更多的研究課題。綜合國內外飲水水質科學研究的現狀和發(fā)展的趨勢，我們認為，應不斷加強飲水水質科學的研究，特別是關于飲水安全和飲水健康的研究，以跟上形勢的發(fā)展。

　　一、研究內容

　　1.宏觀研究
　　
　　(1)關于飲水中所含微量無機離子的研究
　　
　　目前飲用水水質標準中一些元素，只規(guī)定了最高限值卻沒有最低限值，那么理想的飲水中是否應含有一定量的離子呢？醫(yī)學界的專家們認為水中的微量元素，如鈣、鎂、鐵、碘等是人們不可缺少的營養(yǎng)元素，不主張喝純水、蒸餾水。而商界的某些公司則宣傳水中的這些微量元是微不足道的，營養(yǎng)可以從食物中獲得。
　　
　　人們獲取的營養(yǎng)的確大多數是從食物中來的，即使對于人體必須的微量元素，人們通過飲水所攝取的營養(yǎng)也只占人體攝取的營養(yǎng)總量的很少的一部分（見表1）。問題在于我們的食物結構能否保證取得應有的有益元素與營養(yǎng)？食物中的這些有益元素與營養(yǎng)人體是否容易吸收？而水中的微量元素除了起到補充人體所需的鹽分的作用以外，是否還有其它的作用？

        過去的地方病往往發(fā)生在交通不發(fā)達地區(qū)。這些地區(qū)的人們常年喝當地的水，吃當地的糧由于同一地區(qū)的水和糧食中有可能同時缺乏某種或某些有益元素，或同時含有某種或某些有害元素，因此容易致病�，F在交通發(fā)達，商品得到流通，食物、飲料的產地不一，含無素各異。如果我們的食物結構單調，不能保證獲得應有的元素與營養(yǎng)，那么喝噸水、蒸餾水就會使缺乏的有益元素得不到補充，從而引起不良反應（尤其對正在發(fā)育成長的兒童）。
　　
        同時我們還必須注意到，水中的微量元素除了補充人體必須的營養(yǎng)元素以外，可能還有別的作用。也就是說，即使我們的食物結構能夠保證我們獲得應有的元素與營養(yǎng)，飲用含有一定含量的礦物質的水也有可能對我們的健康更加有益。
　　
        國外研究表明，水的硬度與心臟病死亡率有確定的關系：軟水地區(qū)心血管病死亡率比硬水地區(qū)高。這種關系也被我國學者所證實。
　　
        Sorenson J博士（醫(yī)藥化學家、礦物質新陳代謝理論權威）認為，飲用水中的礦物質能很好地被吸收。他發(fā)現新陳代謝的主要金屬元素與非主要元素的比例極受水中主要元素數量的影響，如果所需主要元素得到滿足，非主要元素就很少或不會被吸收，而是被排泄掉。也就是說，如果水中鈣、鎂含量也低，細胞就可能選擇鉛，從而造成傷害。
　　
        美國馬丁·�？怂疾┦�1996年在《健康的水》一書中，綜合了近年國外研究成果認為：對于飲水，硬度的理想指標是170mg/l左右；總溶解固體理想指標是300mg/L。
　　
        由于以上的理論和統(tǒng)計數據不受地域的限制，因此我們有理由認為，水中的微量元素除了對人體進行必要的補充以外，還可能具有其它的功能。研究水中微量元素所具有的對人體的營養(yǎng)補充功能和更深層次的功能，就成為一個重要的課題。
　　
        (2)關于水中有機物及毒理學方面的研究
　　
        水中有機物對人體的影響是積累的。一旦發(fā)現問題，往往已經影響一代人的健康。新的有機物不斷合成，給環(huán)境帶來污染�！庥袑W者反映，現在的研究都是單個有機物對人體的影響，如果考慮幾個有機物的綜合影響，可能是單個有機物的幾十倍危害，而這方面的研究很少。

        現在國外又提出環(huán)境雌激素的問題，它主要包括環(huán)境有機污染物、工業(yè)化學藥品、人體合成雌激素和植物雌激素等，是能干擾體內雌激素的合成、分泌、傳遞、鍵合和減弱作用的一種類激素。它的影響深遠，怎樣防止與去除還有待研究。
　　
        在水質標準中，為了限定飲水中有毒有害的有機化合物對人體健康的影響，采取了逐項限定各種有機化合物濃度的方法，但卻沒有給出綜合性的指標。這樣做，一方面由于水質標準發(fā)展的速度總是滯后于化學品合成的速度，因而不可能將每種現時可能的有毒有害物質都包括在水質標準中，另一方面，由于各物質間的協(xié)同作用，因此不能排除所有有毒有害物質的綜合作用具有對人體健康構成威脅的可能性。
　　
        因此我們認為，應研究以綜合性指標來衡量飲水中所含的微量有機污染物對飲水安全影響的可能性。可能的綜合性指標有：代表飲水中有機污染物總量的TOC（或DOC），代表飲水中可生物降解的有機污染物總量的BDOC（或生物可同化的有機污染物總量AOC），以及評價飲水中微量有機物毒性的毒性學指標Ames實驗等。
　　
        (3)關于水中微生物的研究
　　
        水中微生物的污染，也是不斷發(fā)現，不斷研究出來的。如O-157大腸桿菌、軍團菌、小隱孢子蟲、賈弟蟲等，并且由于環(huán)境污染加劇，還會新產生一些變異的細菌、病毒，危害人的健康。對于水中微生物及其防治方法，也應不斷進行研究。
　　
        2.關于水的微觀結構的研究
　　
        對水質的研究發(fā)現，有些傳統(tǒng)觀念受到了沖擊。如超濾器用于燒開水鍋爐的水處理有防垢的功能。按理只要Ca2+離子和HCO-3離子的濃度高達CaCO3的濃度積，就應該產生CaCO3垢，可是用超濾出水燒開水，水壺上只積松散的白色垢，用手就可以擦取。根據我們的分析，將自來水經過超濾在反滲透膜上結的垢與自來水在反滲透膜上結的垢作X射線能譜分析(EDX)，發(fā)現經超濾處理的水垢中的Al、Si、Ca、Fe元素含量顯著降低，分析認為，可能是去除了絕大多數膠體，使結垢狀況改變。
　　
        目前日本提出“兀水”，奧地利出了一本《追蹤水的奧秘》的書，也提出活化水與健康。兀水資料中提到將金魚放在兀水中予以密封，而金魚仍能生存5個月之久，這是因為金魚利用了宇宙能量得以生存，水能將宇宙能量轉變?yōu)樯w的能源。資源還例舉了活化水對植物生長有利，雞飲用活化水多下收，人飲用了活化水某些疾病得到控制甚至痊愈。
　　
        而對這些資料，我們只能半信半疑。出現這些問題的原因，是由于已往水處理領域的研究都集中在水中的化學組分方面，如水中的微量污染物、無機離子等，對水本身的物理特性，即水的團簇結構的研究則接近空白。
　　
        近年來，在物理學的理論研究中發(fā)現了在物質結構的原子分子和凝聚態(tài)兩層次之間存在原水團簇這一重要的現象，并由此發(fā)展成為一門新的學科——團簇物理學。另一方面，有關飲水健康的研究表明，水的團簇結構很可能與人體健康有著直接的關系。水的微觀結構開始引起人們濃厚的興趣。
　　
        原水分子團簇，簡稱團簇(cluster)或微團簇(microcluster)，是由幾個仍至上千個原子、分子或離子通過物理和化學結合力組成的相對穩(wěn)定的聚集體，其物理和化學性質隨所含的原子或分子數目的變化而變化。團簇的空間尺度是一個納米到幾十個納米的范圍，用無機分子來描述顯得太大，用小固體描述又顯得太小。因此，人們把團簇看成介于原子分子與宏觀固體或液體之間的物質結構的新層次。
　　
        水的團簇結構與人體健康的關系是在對水質以及水在食品、飲料等工業(yè)中的利用的不斷認識過程中逐步得到重視的。在日本清酒的研究過程中發(fā)現，陳年酒的風味比未經釀成的酒要醇美而不會宿醉。經過化學分析發(fā)現，二者之間在酒精度、糧度以及其它組分方面都沒有什么差異，只是陳年酒的水的族群變小，也就是小的物理性質有所不同。不久，在日本普遍地傳出族群小的水對于健康有益的說法。至于是否真的有益于健康，還有待于科學上進一步的驗證。
　　
        由于水的團簇結構可能與體健康有著密切的關系，而對于水的微觀結構的認識，又有可能使我們獲得對于水的性質和功能的更深層次的認識，因此，水的微觀結構的研究，必將成為今后水質科學研究的熱點。
　　
        3.建立水質指標體系，正確反映水的特性
　　
        為了保證飲水安全，現有各種水質指標必須不斷地進行修訂。我們認為，現有水質指標中亟待研究和修訂的內容，一是飲水中對人體有益的無機離子，必須有一個最低限值；二是對綜合性有機物指標和TOC，DOC，AOC，BDOC等，必須有一個最高限值；三是必須建立評價飲水中有機物毒理學性質的綜合性指標。
　　
        同時，照顧到不同的需求層次，我們認為，還應當建立各種水質指標體系，綜合反映水的各種特性，如健康水的水質指標，美味可口的水質指標等。
　　
        目前得到各方公認的健康水的水質指標大體有以下幾點：
　　
        (1)不含有害物質；
　　
        (2)硬度適中（大部分人認為硬度應高于50mgCaCO3/L而低于150mgCaCO3/L，美國的馬丁·�？怂疾┦縿t認為硬度的理想指標是170mg/L左右）；
　　
        (3)含有適量的礦物質，馬丁·�？怂颊J為理想的指標是300mg/L左右；
　　
        (4)pH值偏弱堿性；
　　
        (5)含有碳酸離子（或說含有二氧化碳）。
　　
        除以上已獲得公認的幾點以外，尚有一些未能達成共識或有待于進一步研究的觀點，其中我們認為爭議最大的就是水分子團的大小，因為它缺乏理論上的支持，同時各家在說法上分歧很大。現在有不少人認為水分子團越小越好，但是，我們在研究水的族群的過程中發(fā)現，淋浴污水經過膜一生物反應器處理后，其水分子團比某些水質很好的山泉水的分子團還要小。因此我們認為，對于水分子團的大小，有可能有一個合適的范圍，而不是越小越好。關于這一點還有待于進一步更深入地研究。
　　
        除此以外，照顧到人們對水的口感的需求，建立美味可口的水的指標體系也是一個值得研究的領域。
　　
        對于水質指標的具體形式，我們認為，能否考慮建立一個關系值，載明各主要有益元素的含量與有害元素含量之比，還可以將TOC與毒理學指標等列入其中。從這個關系值我們可以看出飲水中有益指標與有害指標各有多少，以取得一個對飲水的綜合性的評價。并以此為基礎，尋求建立一個衡量健康水的綜合性的指標。

　　二、研究方法

　　隨著科學的不斷發(fā)展，隨著各學科之間的相互滲透和融洽，隨著我們對飲水研究的不斷深入，單純依靠水處理領域研究人員的力量，已經難以使水的研究跟上人們對飲水水質需求的發(fā)展。因此，將物理、化學、生物、醫(yī)學等領域的相關知識滲透到水處理領域中來，已成為歷史的必然。
　　
        對水的研究需要多學科的研究互相滲透，取長補短，發(fā)揮各自優(yōu)勢，共同作出貢獻。水處理工作者應向化學、醫(yī)學、營養(yǎng)學、生物學專家學習，去認識水的微觀世界，才能跟上形勢。
　　
        對水的研究要從微觀著手，運用現代化學、生物化學、生物物理學的基本原理去分析，同時還必須應用當代最新分析儀器研究它的形態(tài)、構造。健康水的特征確定后，怎樣從現有水源將水處理加工成健康的水，則需要水處理學、電學、磁學、水生物學等學科共同努力。
　　
        我們相信，只要各學科專家團結奮斗，必能為人們制造出健康的水！

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