我国部分城市饮用水中铝含量调查

　　摘 要：对我国部分城市水处理厂使用铝盐类混凝剂的情况以及部分城市饮用水中的铝浓度进行了实地调查，认为所投加的铝盐类混凝剂是饮用水中铝的主要来源。在所调查的范围内，有32.5%的城市饮用水中铝浓度＞0.2mg/L，这些城市主要集中于东北地区。重复取样表明，在同一城市饮用水中铝的浓度随时间而变化，一般是混凝剂投加量越高残留铝浓度越高。统计分析还表明，水的浊度越低、水温越高，则残留铝浓度越低。
　　关键词： 饮用水； 铝含量； 调查； 铝盐混凝剂
　　中图分类号：TU991.21
　　文献标识码：A
　　文章编号：1000-4602(2002)01-0005-04

Investigation on Aluminum Concentration in Drinking Water in Part of China‘s Cities

CUI Fu-yi1, HU Ming-cheng2, ZHANG Yan3, LIU Rui-qian4, CUI Chong-wei1
(1.School of Municipal and Environmental Engineering,Harbin Institute ofTechnology,Harbin 150090,China; 2.Dept.of Architecture,Daqing Instituteof Petroleum,Daqing 163000,China; 3.Dept.of Civil Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310000,China; 4.School of Engineering Research,Harbin Institute of Technology,Harbin 150090,China)

　　Abstract：Investigation was made on the use of aluminum salts coagulant in urban water treatment plant and aluminum concentration in drinking water.It was believed that the added aluminum salts coagulant is the main source of aluminum in drinking water.In the investigated area,the cities where had aluminum concentration＞0.2 mg/L account for 32.5%,mainly in northeastern region.The repeated sampling showed that the aluminum concentration in the same city varies with time.In general,themore the coagulant dosage,the high residual concentration of aluminum is.The statistical analysis also showed that the lower the water turbidity,the higher thewater temperature,resulting in lower residual concentration of aluminum.
　　Keywords:drinking water; aluminum concentration; investigation; aluminum salts coagulant

1 问题的提出

　　铝盐是使用最早、最广泛的混凝剂，据报道，在世界范围内铝盐类混凝剂占混凝剂总量的80%。在水处理过程中投加铝盐类混凝剂是饮用水中含铝的主要原因；有些水体因受周围地质条件影响，也会含有较高浓度的铝。由于过量的铝会对人体健康造成危害，因而许多国家都在饮用水卫生标准中对铝浓度进行了限定。多数发达国家(如德国、比利时、瑞典、瑞士、美国、前苏联等)规定饮用水中铝的浓度应低于0.05mg/L；还有一些国家(如爱尔兰、芬兰、奥地利、尼日利亚、南非等)执行世界卫生组织的标准，即铝浓度应低于0.2mg/L。在我国“城市供水行业2000年技术进步发展规划”中，提出一、二类城市水司饮用水中铝浓度不得超过0.2mg/L［1］。
　　为了控制铝在饮用水中的浓度，有些国家对相关问题做过一些调查。例如美国1986年的调查显示，在以铝盐为混凝剂的水厂中，有25%的出厂水含铝平均浓度为0.21mg/L，超过了美国国家环境保护局的标准。
　　我国进入2000年以后，城市供水行业也面对技术进步发展规划的新要求。我国城市饮用水中铝浓度的现状如何、是否能满足上述规定的要求、应该采取那些技术措施，都是人们所关心的问题。为此，在国内部分城市进行了一次关于铝盐类混凝剂和饮用水中铝浓度的专项调。

2 调查的范围与方法

　　此次调查主要在1998年的7月—9月间进行，少量数据是在1998年的3月—5月间获得的。调查涉及了全国25个省、市、自治区的55座大、中、小型城市，调查内容包括城市水厂使用混凝剂的种类情况、部分城市管网中铝的浓度等。在11个省市的40座城市管网中，共采集水样128个。
　　水样采集用随机选点的方式，从城市中随机选择地点的自来水龙头取样。对于一些较大的城市，则在城市的不同区域分别采集水样。水质分析一般在采样当地委托有关检测部门进行，部分水样在哈尔滨工业大学水与环境实验研究中心进行分析，采用的分析方法有原子吸收法、发射光谱法和铝试剂分光光度法等。

3 调查结果与讨论

3.1 铝盐类混凝剂的使用情况
　　由调查得知，我国的东北地区、长江流域及长江以南的大部分地区铝盐类混凝剂的使用相当普遍，且以硫酸铝为主；在华北、西北地区使用铝盐类混凝剂的相对较少。表1中列出了我国部分以地表水为水源的城市使用铝盐类混凝剂的情况。

表1 铝盐类混凝剂使用情况

城市	平均投量(mg/L)	铝盐使用程度	城市	平均投量(mg/L)	铝盐使用程度	城市	平均投量(mg/L)	铝盐使用程度
齐齐哈尔	70	全部	鸡 西	40～60	全部	无 锡	20～30	全部
哈尔滨	50～80	全部	昆 明	40	全部	重 庆	20	少数
佳木斯	50～90	全部	苏 州	40	全部	南 昌	12	全部
牡丹江	40～70	全部	北 京	30	少数	西 安	12～13	少数
石家庄	30	少数	大 连	30	全部	上 虞	8	全部
七台河	20～70	全部	鹤 岗	30～70	全部	兰 州		少数
防城港	15～25	全部	嘉 兴	30	全部	上 海	20	全部
长春市	5*	全部	宁 波	30～60	全部	深 圳	2.0*	全部
吉林市	3*	全部	成 都	25	少数	太 原		少数
大 庆	70～200	全部	杭 州	20～30	全部	西 宁		少数
武 汉	50	全部	南 京	20	部分	银 川		少数
合 肥	40～50	全部	南 宁	20	全部
注： ① 表中所提供的是这些城市中有代表性水厂的净水处理情况； ② 标 有“*”的数据是以Al浓度计量的，其余为商品浓度。

　　由表1可见，不同城市之间混凝剂的投加量有着很大的变化范围。尽管各城市使用的混凝剂中有效成分(Al)的含量不同、混凝剂的其他性能指标也有所差别，不宜直接比较，但总的趋势显然是东北地区较高而南方地区较低。由于投加铝盐类混凝剂是饮用水中铝的主要来源之一，因此表1预示着在东北地区降低饮用水中残余铝的任务更为艰巨。
3.2 饮用水中铝浓度的分布情况
　　1998年的7月—9月间，在40座城市管网中取样测定水中铝的浓度，得到的结果见表2(有部分数据是多次采样的平均值)。表2中铝浓度＞0.2mg/L的有13座城市，占取样城市总数的32.5%；铝浓度＞0.05mg/L的有31座城市，占77.5%。若按地域划分，铝浓度高的城市主要集中在东北地区，铝浓度＞0.2mg/L的城市占76.9%。南方地区饮用水中铝浓度普遍较低，在所调查的27座铝浓度＜0.2 mg/L的城市中，南方城市占81.5%。上述数据分析表明：①饮用水中铝浓度的控制是带有普遍意义的问题，尤其对于东北地区更是如此；②若将表2与表1对比，可以看到在铝浓度较高的城市中，其混凝剂投量也普遍较高，特别是东北地区，这是导致铝浓度偏高的重要因素；③一些以地下水为水源的城市饮用水中也出现了较高的铝，这可能是该水源水中铝的本底浓度较高所致。

表2 部分城市饮用水中铝浓度检测结果　　mg/L

城市	铝浓度	城市	铝浓度
哈尔滨	0.661	安达(地下水)	0.094
鸡东(地下水)	0.58	深圳	0.094
牡丹江	0.55	北仑	0.085
七台河	0.456	宁波	0.085
大连	0.36	长春	0.082
福州	0.33	望奎(地下水)	0.082
昆明	0.31	桐庐	0.08
佳木斯(地表水+地下水)	0.30	武汉	0.07
鹤岗	0.27	嘉兴	0.06
吉林	0.267	绍兴	0.06
大庆	0.26	余姚	0.06
鸡西	0.25	富阳	0.04
苏州	0.21	上虞	0.04
南京	0.17	南宁	0.032 5
富春江镇	0.15	海宁	0.03
双鸭山(地下水)	0.135	桐乡	0.03
上海	0.12	杭州	0.023
齐齐哈尔	0.10	常州	0.02
无锡	0.10	德清	0.02
湖州	0.095	萧山	0.02
注： 表中常州市采用铁盐混凝剂。

3.3 饮用水中铝浓度的变化
　　在平均铝浓度较高的黑龙江省的8座城市中，分别在春季和夏季取样测定铝浓度(见表3)。
　　由表3可见，饮用水中的铝浓度在不同季节是变化的，其中：①地下水中的铝浓度变化不大(第6、7项)，在夏季则略有升高；②以地表水为水源的6座城市中，有4座城市水中铝浓度在春季较高，另两座则在夏季较高；③无论何种季节，以地表水为水源的7座城市(含地表水和地下水的混合水源)饮用水中铝浓度总是超标的，最高达0.661mg/L。

表3 部分城市两次取样结果对比　　mg/L

城市	铝浓度
	第一次	第二次
牡丹江	0.213	0.55
鸡西	0.326	0.25
七台河	0.52	0.36
大庆	0.475	0.26
鹤岗	0.365	0.27
佳木斯(地表水+地下水)	0.24	0.30
双鸭山(地下水)	0.11	0.135
哈尔滨	0.30	0.661
注： 第一次取样时间为1998年3月—5月，第二次取样 时间为1998年7月—9月，部分数据为多次取样测定的平均值。

　　进一步对某城市1997年全年饮用水中铝浓度变化进行了监测(见图1)。

　　图1表明，一年中有7个月水中的铝浓度超标，而且水质越难处理混凝剂消耗量越大，水中残留的铝越多。如1月—3月处于低温低浊期，6月—9月处于高浊期，都有较高的残留铝浓度。可见对于东北地区的水厂，减少饮用水中的铝浓度是一项艰巨的任务。
3.4 水质条件对铝浓度的影响
　　调查数据表明，水质条件对饮用水中的铝浓度有一定影响。在此主要考察了水的浊度和温度的影响。以在浙江省获得的数据为例，在该省15个城市(涉及的城市参见表2)采集水样19个，涉及了全省半数以上的地区，且都是地表水源，原水水质情况相近，pH值基本在6.8～7.0之间，皆以铝盐为混凝剂，投加量多数在10～30mg/L(商品浓度)。这些水样的浊度与铝浓度的关系见图2。
　　图2表明，铝浓度随着浊度的增加而增加，但其数据点较分散，特别是在同一浊度下有较大的铝浓度分布，如在浊度为1 NTU和2 NTU的情况下就非常明显。对此做进一步的分析，发现水温的影响较为明显(见图3)。

　　在浊度一定时，铝浓度与水温呈较好的相关性，随水温的升高而降低；在同样水温下，浊度高则铝浓度亦高。这一现象的主要原因可能在于水温高有利于混凝，使混凝剂得到充分利用，铝的残留量则较少。南方水温普遍高于北方，这也是北方城市饮用水中铝浓度较高的原因之一。
　　图2中浊度为3NTU的两个点呈现了相反的规律。其中，一个点水温为18℃，铝为0.02mg/L；另一个点水温为27℃，铝浓度却高达0.12mg/L。经调查，该市水厂当时处于超负荷工作状态，混凝剂投量较正常值高出一倍以上，过量地投加混凝剂导致了铝浓度的异常。因此降低出厂水的浊度、改进混凝工艺、提高混凝剂的有效利用率、减少混凝剂残留量，都是降低饮用水中残留铝浓度的有效措施。

4 结论

　　由于饮用水中的铝主要是通过水处理过程中投加铝盐类混凝剂产生的，而这类混凝剂在我国有着广泛的应用，因此在相当一些城市饮用水存在铝浓度超标、甚至严重超标的问题，应当引起充分关注，而优化混凝条件、优选混凝剂品种、降低混凝剂投量、提高混凝效率、降低出水浊度，都是减少残余铝的有效措施，需要专门加以研究。

参考文献：

　　［1］ 汪光焘.城市供水行业2000年技术进步发展规划［M］.北京：中国建筑工业出版社，1993.

作者简介：
　　崔福义(1958- )， 男， 黑龙江哈尔滨人， 博士， 哈尔滨工业大学教授、博士生导师， 主要从事水处理工艺及水处理过程优化与自动化研究。
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