饮用水中的氨氮问题

　1 饮用水处理中氨氮问题现状

　　作为有机生命体的重要组成元素，氮在自然环境中存在一个循环过程。由于城市人口集中和城市污水处理相对不力，以及农业生产大量使用化学肥料，使地表水体中的氨氮达到了较高的浓度。
根据90年代中国环境状况公报^〔1～7〕的统计(见表1)，我国地表水环境污染状况堪忧，七大水系中仅长江、珠江情况较好，且水质有逐年下降的趋势，氨氮在地表水体超标污染物中出现频率非常高。
　　上海某水厂从黄浦江下游取水，1995年其原水氨氮变化如图1所示。从图中可以看出，该厂原水氨氮污染较严重，很多时间在2mg/L以上，最高可达6～7mg/L，用如此污染状况的原水生产自来水，需重视氨氮对饮用水水质的影响。

　　2 氨氮浓度过高时的问题

　　水中的氮主要以氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和有机氮几种形式存在。在特定条件下，如氧化和微生物活动，有机氮可能转化为氨氮。好氧情况下，氨氮又可被硝化细菌氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。

　　水中氨氮浓度并非固定不变，而是可在多种氮的存在形式间互相转化。我国地面水环境质量标准的说明^〔8〕中指出了水中三氮(氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮)出现的水质意义，见表2。
　　由表2可知，根据原水中三氮出现情况的不同，水质呈现不同的污染特征。但只要水中有氨氮出现，则表示水体受到新的污染，水体自净尚未完成。自来水厂面对这样的原水，为了保证饮用水安全，应该采取相应的水处理措施。

　　到目前为止还没有看到过饮用水中氨氮危害人体健康的报道，但在地表水体中如果存在较高的氨氮，能对水生生物造成毒害，毒害作用主要是由水中非离子氨(NH₃)造成的。水中氨氮以铵根(NH⁺₄)和非离子氨(NH₃)两种形式存在，这两种成分的比例随水温和pH值变化，以铵根为主。水中的亚硝酸盐不稳定，易在微生物或氧化剂的作用下转化为硝酸盐和氨氮。硝酸盐和亚硝酸盐浓度高的饮用水可能对人体造成两种健康危害〔1～7〕，即诱发正铁血红朊症(尤其是婴儿)和产生致癌的亚硝胺，这两种危害都是亚硝酸盐直接造成的，因而对硝酸盐的浓度限制较宽。
　　自来水中含高浓度的氨氮也可能产生亚硝酸盐的问题，尤其是在我国多层建筑广泛采用的屋顶水箱中。屋顶水箱容易受到二次污染，也容易造成死水，使自来水在水箱中停留较长时间才被用户使用。用含氨氮的自来水厂滤后水加氯后进行贮放试验，结果见图2。试验水样(滤后水)含氨氮1.38mg/L，加氯后水样的余氯为2.0mg/L，密闭贮存于5L棕色瓶内，放置在室内环境中，检测时从中取出少量水样分析余氯、氨氮和亚硝酸盐氮。试验期间水温从25℃逐渐升高至27℃。

　　由图2可知，2mg/L的余氯经2d就被消耗掉90%，同时开始进行硝化反应。在开始2d内氨氮稍有下降，应该是同水中余氯反应的结果。第5～8d，有一个硝化反应的高峰期，这段时间内氨氮浓度迅速下降，同时亚硝酸盐氮浓度迅速升高，最高时达到约0.7mg/L。
　　另外，饮用水中氨氮浓度较高，在消毒时会产生令人厌恶的嗅和味。

　　3　国内外饮用水标准对氨氮浓度的规定

　　美国、前欧共体和WHO所制定的饮用水标准，代表了目前世界的先进水平。由于常规处理难以去除氨氮，且西方国家近年水源保护较好，原水氨氮浓度不高，目前各国饮用水标准中对氨氮的规定不一，见表3。

　　从表3可以看出，在饮用水标准中对氨氮有规定的主要是欧洲国家，其他如美国、日本都没有规定。
　　我国现行的饮用水标准(GB 5749—85)中对氨氮没有规定，而文献^〔9〕中推荐的一类水司(供水量100 ×104m³/d以上的自来水公司)88项指标中，规定氨氮(以NH₃计)的标准值为0.5mg/L。我国生活饮用水水源水质标准^〔10〕将饮用水水源分为Ⅰ、Ⅱ两级，其中对原水氨氮的规定是：Ⅰ级、Ⅱ级≤0.5mg/L。水质指标超过Ⅱ级标准限值的水源水，不宜作为生活饮用水的水源。若限于条件需加以利用，应采用相应的净化工艺进行处理。综上所述，我国并不是缺少对饮用水源的氨氮规范，而是目前自来水厂采用的标准GB5749—85中，没有氨氮的限值。
　　去除污染原水中的氨氮，需要较高的经济投入。在我国目前的经济条件下，普遍要求处理水中的氨氮较难实施，但有条件的自来水厂或原水受氨氮污染严重的水厂，应该逐渐实施去除水中的氨氮，还要逐步将这一要求推广开来。

　　4 解决饮用水中氨氮的方法

　　解决饮用水中氨氮污染的根本方法是控制水源污染，在当前的实际情况下，应该在水厂中强化、增加处理工艺，去除原水中的氨氮。
　　目前生物法处理是去除原水氨氮最有效、最经济的方法。生物预处理技术是在常规处理之前进行生物处理，该工艺不仅能去除60%～90%的原水氨氮，而且对水中有机物(COD_Mn、TOC等)、浊度、色度和锰等均有一定的去除效果，特别适合原水遭到较严重有机污染的水厂采用。除此之外，生物活性炭深度处理工艺也能去除水中的氨氮，但受工艺条件限制，去除能力有限。
　　有些水厂常采用折点加氯的方法来去除氨氮，在原水被有机物污染的情况下，折点加氯会产生大量有机氯化物，使饮用水的安全性下降，因而一般不提倡使用折点加氯工艺。

　　5 结论

　　目前我国地表水污染情况较严重，饮用水源大多受到氨氮污染。原水中较高的氨氮浓度预示着水体遭到新的有机污染，饮用水中的氨氮可能导致管网末梢的亚硝酸盐问题和嗅味问题。目前欧洲多数国家对饮用水中的氨氮浓度有较严格的规定。我国对饮用水水源的氨氮浓度也有类似限值，但目前自来水厂采用的饮用水标准GB 5749—85对氨氮却没有规定，应该逐步推行控制饮用水氨氮浓度的标准。解决饮用水氨氮问题的根本办法是控制水源污染，但在控制污染不力的情况下，只能加强自来水厂的除污能力，生物法预处理技术是目前解决饮用水中氨氮问题最有效、最经济的方法。

　　参考文献：
　　〔1〕中国环境状况公报〔J〕.中国环境年鉴，1993，59-60.
　　〔2〕中国环境状况公报〔J〕.中国环境年鉴，1994，79-80.
　　〔3〕中国环境状况公报〔J〕.中国环境年鉴，1995，65-67.
　　〔4〕中国环境状况公报〔J〕.中国环境年鉴，1996，88-89.
　　〔5〕中国环境状况公报〔J〕.中国环境年鉴，1997，58-59.
　　〔6〕中国环境状况公报〔J〕.中国环境年鉴，1998，167-168.
　　〔7〕中国环境状况公报〔J〕.中国环境年鉴，1999，117-118.
　　〔8〕夏青，张旭辉.水质标准手册〔M〕.北京：中国环境科学出版社，1990.
　　〔9〕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，1993，7.
　　〔10〕黄明明，张蕴华.给水排水规范实施手册〔M〕.北京：中国建筑工业出版社，1993，10.