穹頂之下,不止霧霾。水是人體的主要組成部分,人體每天消耗的水分中,約有一半需要直接喝飲用水來補充。那么我們的飲用水安全嗎?
一、一滴水的旅行
飲用水水源,指提供城鎮(zhèn)居民生活及公共服務(wù)用水取水工程的水源地域。水質(zhì)達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類的水源可作為飲用水水源;特殊情況下,因取水水源限制,經(jīng)過水廠凈化可以滿足飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水源也可以作為飲用水水源。
飲用水水源地的水質(zhì)達(dá)標(biāo)是我們能喝上干凈水的第一步。若這一步都做不到,那后面的步驟就直接面談了。
二、我們的水源地還好嗎?
2016年度,全國共公開1333處飲用水水源地的水質(zhì)狀況,其中有98處出現(xiàn)過水質(zhì)超標(biāo)的情況,占比7.35%。這98處水源地分布在24個省(區(qū)、市)。黑龍江、內(nèi)蒙古和浙江三省的超標(biāo)水源地個數(shù)名列三甲。
另外,報告顯示,在這98處超標(biāo)飲用水水源地中,地表水水源地為48個,地下水水源地為50個,而“地下水水源超標(biāo)比例明顯高于地表水水源,且污染的持續(xù)時間較后者更長”。
地表水水源地數(shù)量為995個,地下水水源地數(shù)量為338個,雖然地下水水源地數(shù)量只有地表水水源地數(shù)量的1/3,但其超標(biāo)比例卻是后者的3.2倍。平均每個地下水水源地超標(biāo)6.3次。
三、不超則已,一超驚人
各省水質(zhì)超標(biāo)水源地中,竟然有16個全年12個月持續(xù)超標(biāo)。
另外,12個飲用水水源地一度超標(biāo)至最差的水質(zhì)級別(地表水劣Ⅴ類,地下水Ⅴ類)。
按照《中華人民共和國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,依據(jù)地表水水域環(huán)境功能和保護目標(biāo),我國水質(zhì)按功能高低依次分為五類,其中I類水質(zhì)良好,地下水只需消毒處理,地表水經(jīng)簡易凈化處理(如過濾)、消毒后即可供生活飲用。II類水質(zhì)受輕度污染,經(jīng)常規(guī)凈化處理(如絮凝、沉淀、過濾、消毒等)后,可供生活飲用。III類水質(zhì)經(jīng)過處理后也能供生活飲用。III類以下水質(zhì)惡劣,不能作為飲用水源。所以,這些檢測出來的Ⅴ類水質(zhì)的水,別說作為飲用水水源了,就是直接的人體接觸也是很危險的。
自從英國科學(xué)家亨利.卡文迪許(公元1731~1810年),于1781年發(fā)現(xiàn)水是由兩個氫和一個氧組成的,直到現(xiàn)在,所有的教科書中一直沿用這個觀點。
已發(fā)現(xiàn)水具有42種特殊的物理特性。為什么它具有如此不可思議的物理特性,普遍認(rèn)為水分子不是以單分子的形態(tài)存在。HOH分子的V字形式以及O-H鍵的極性導(dǎo)致電荷的不對稱分布,此極性程度使水分子間產(chǎn)生引力,使得水分子以相當(dāng)大的程度締和在一起,一般稱為水分子簇(ClusteredWater),或者稱微小分子團水(Small clusters of liquid, butstructured)。
在1884年,Whiting首次報道了水的最大不規(guī)則密度;在40年后,Chadwell又再度提出這個觀點;1933年,Bernal和Fowler在水的結(jié)構(gòu)方面進一步發(fā)展了這些模型;1959年,Pauling提出了具有空隙的水分子簇狀結(jié)構(gòu);1975年,Bontron和Alben提出了水的環(huán)狀結(jié)構(gòu);2000年以后,提出了水的二十面體結(jié)構(gòu),即280個水分子組成。
從2000年到2013年,愈來愈多的水分子簇結(jié)構(gòu)的論文在著名的《科學(xué)》和《自然》雜志上發(fā)表。繼2002年《科學(xué)》雜志報道加州大學(xué)柏克萊分校用掃描隧道電子顯微鏡觀察到了結(jié)晶六環(huán)水。結(jié)構(gòu)化小水分子簇也可以在一定條件下形成結(jié)構(gòu)化較大的分子簇(H2O)n,形成更復(fù)雜的水巴基球。水也可通過氫鍵與各種無機離子和有機大分子中的極性基團相互作用形成更為復(fù)雜的功能性結(jié)構(gòu)分子簇。2004年的《科學(xué)》雜志,又相繼報道了耶魯大學(xué)等觀測到穩(wěn)定的納米級結(jié)構(gòu)的分子簇水。
在長期靜止的情況下,水可形成多達(dá)幾十個水分子的團簇。這些大分子團是隨機的、無定形的鏈狀線團,其溶解能力、滲透力都很低,不易被動植物和人體吸收。這些無定形結(jié)構(gòu)的分子簇可以經(jīng)一定的物理化學(xué)處理,使其成為較小的分子簇。例如,自然界的地磁作用、人工的磁場、電場、震動、超聲波等方法,都是常用的處理方法。
水的半幅寬的確定
從上世紀(jì)九十年代開始,科研人員用17O-NMR對水的分子團的大小進行定性的測定,特別是日本、臺灣和美國等國家對各種水進行半幅寬的測定發(fā)現(xiàn),國際上認(rèn)定的長壽村水、天然的優(yōu)質(zhì)水的半幅寬都小于100Hz,而蒸餾水、雨水和自來水的半幅寬一般都在100Hz以上。
越來越多的研究表明,利用17O-核磁共振譜半幅寬可以定性地反映液態(tài)水團簇的大小。一般說,譜線越寬,團簇越大;譜線越窄,團簇越小。團簇小的水對物質(zhì),包括中藥和營養(yǎng)物質(zhì)的溶解性高。
大分子團與微小分子團的區(qū)別
我國水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,CODMn小于2。研究表明,當(dāng)CODMn大于1時,水的半幅寬均大于100Hz。從研究中表明,水分子簇小,則水的生物學(xué)利用率高。
在物理常數(shù)中,粘度對水的氫鍵的影響顯著。擴散力與粘度相反,粘度增加,則分子移動減慢,擴散力降低。水的黏度和表面張力對生命物質(zhì)的溶解作用和被細(xì)胞吸收、傳送起著非常重要的作用。表面張力相對較小的水,不但可以攜帶較多營養(yǎng)物進入細(xì)胞,而且可以把廢物和毒物排出細(xì)胞,這是生命體解毒功能的物質(zhì)基礎(chǔ)。可是,表面張力也不能太小,否則會導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)的流失。可見水分子簇的結(jié)構(gòu)及水的表面張力對維持細(xì)胞內(nèi)水和細(xì)胞外水的平衡起著重要作用。
2003年美國科學(xué)家阿格雷和麥金農(nóng)因發(fā)現(xiàn)細(xì)胞水通道只允許2納米以下的水分子或負(fù)離子團通過而榮獲諾貝爾獎,這項研究表明只有飲用具有單分子或微分子結(jié)構(gòu)的微分子水才能使水分直接進入人體細(xì)胞,參與生命活動。飲用具有微分子或單分子結(jié)構(gòu)的水才能讓細(xì)胞的新陳代謝順利進行,微分子水自然成為解決新陳代謝問題的最重要途徑之一。