施美霞（寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，浙江 寧波315800）

1 水資源及其問(wèn)題

地球上淡水資源匱乏，約占水資源總量的2.5%[1]，且絕大部分分布在南北極的冰川積雪和遙遠(yuǎn)的山區(qū)，無(wú)法被人們有效利用，總體說(shuō)來(lái)，人類面臨著資源型缺水。如果考慮到供水和用水的季節(jié)性變化，那么當(dāng)前的水短缺事實(shí)就更加嚴(yán)重。發(fā)展中國(guó)家由于工業(yè)迅速發(fā)展，水污染問(wèn)題愈演愈烈。缺水問(wèn)題也從資源性缺水發(fā)展延伸到水質(zhì)型缺水，即某些地區(qū)盡管水資源豐富，但由于水質(zhì)差而導(dǎo)致可使用的水資源量仍然短缺[2]。資源型缺水和水質(zhì)型缺水并存的現(xiàn)狀使水資源問(wèn)題更為嚴(yán)峻。

飲用水是一個(gè)關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的重要議題。每個(gè)人都需要喝水，保障飲用水安全關(guān)系到每個(gè)人的身體健康、生命安全和國(guó)家的社會(huì)穩(wěn)定。飲用水的安全管理必須從水源地到水龍頭全過(guò)程考慮，通常分為三個(gè)環(huán)節(jié)：一是取水環(huán)節(jié)，水源地的水質(zhì)必須符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。二是制水環(huán)節(jié)，自來(lái)水公司制水過(guò)程中的處理工藝合理、規(guī)范，出廠水的水質(zhì)必須滿足《GB 5749-2006 生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[3]。三是輸水環(huán)節(jié)，保障供水管網(wǎng)的水質(zhì)安全，確保飲用水經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的管網(wǎng)輸送到達(dá)用戶的水龍頭端仍滿足《GB 5749-2006 生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。前兩個(gè)環(huán)節(jié)的工作是保障第三個(gè)環(huán)節(jié)的必要條件，第三個(gè)環(huán)節(jié)是用戶安全用水的最后一道防線，若沒做好，將前功盡棄。所以如何確保供水管網(wǎng)的水質(zhì)安全，尤其是管網(wǎng)末梢的水質(zhì)，是非常必要且急需的。

2 供水管網(wǎng)水質(zhì)問(wèn)題來(lái)源

假定自來(lái)水公司出廠水的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均符合國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，供水管網(wǎng)的水質(zhì)問(wèn)題可能來(lái)源于：1）與管道相關(guān)的污染物對(duì)水質(zhì)的影響；2）與管道無(wú)關(guān)的污染物對(duì)水質(zhì)的影響；3）水質(zhì)在配送過(guò)程中的退化。

與管道相關(guān)的污染物對(duì)水質(zhì)的影響可能源于：1）管道內(nèi)壁微生物生長(zhǎng)形成的生物膜污染物入侵；2）金屬管道的腐蝕發(fā)生氧化還原反應(yīng)排出副產(chǎn)物；3）裸露的管道或襯里由于物質(zhì)的溶解釋放出化學(xué)物質(zhì)；4）碳?xì)浠衔飶乃芰瞎芗捌渑浼餄B出[4]；5）主干管附近有污染源且主干管中出現(xiàn)負(fù)壓或低壓[5]；6）新建或改建的供水管道介入城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)；7）管網(wǎng)分支有泄漏或破損；8）錯(cuò)接管道[4]；9）管道修復(fù)（指利用原有管道本體結(jié)構(gòu)，對(duì)管道漏損點(diǎn)、內(nèi)襯和強(qiáng)度進(jìn)行原位修復(fù)，使之恢復(fù)功能的工程活動(dòng)[6]）或更新改造（指對(duì)不能滿足供水要求的管道進(jìn)行原管徑更換或擴(kuò)大管徑、改變管道布局等的工程活動(dòng)[6]）；10）輸配水干管并網(wǎng)；11）非生活飲用水（長(zhǎng)期滯留或易受污染，如消防用水、工業(yè)用水、游泳池、綠化用水等）在管道內(nèi)倒流引起污染。

與管道無(wú)關(guān)的污染物對(duì)水質(zhì)的影響可能源于涉水裝置和部件，如閥門、水泵、供水水箱、水塔或地下水池等。與管道無(wú)關(guān)的污染物入侵問(wèn)題中，二次供水是熱點(diǎn)話題?！岸喂┧侵竼挝换蛘邆€(gè)人使用儲(chǔ)存、加壓等設(shè)施，將城市公共供水或者自建設(shè)施供水經(jīng)儲(chǔ)存、加壓后再供用戶的形式?！盵7]二次供水是高層建筑的唯一選擇，也是老小區(qū)的普遍供水方式，當(dāng)市政管網(wǎng)的水壓無(wú)法將水送達(dá)到用戶時(shí)就需采用二次供水。二次供水經(jīng)樓頂水塔或地下水箱/水池貯存、加壓后給用戶供水，在水塔、水箱或水池等儲(chǔ)水設(shè)備內(nèi)部易產(chǎn)生水污染問(wèn)題，即二次污染問(wèn)題，其原因可能是儲(chǔ)水設(shè)備老化、微生物污染或清理不及時(shí)等。

最后是飲用水本身在漫長(zhǎng)的管道配送過(guò)程中的水質(zhì)退化，其原因可能是消毒劑的損耗及其消毒副產(chǎn)物的生成，如氯消毒引起的三鹵甲烷副產(chǎn)物毒性，氯胺消毒在供水管網(wǎng)中產(chǎn)生的硝化作用[8]。

上述這些問(wèn)題使每個(gè)家庭水龍頭中流出的自來(lái)水潛伏著各種影響人們身體健康的衛(wèi)生安全問(wèn)題，且不同供水管道的飲用水暴露出不同程度的健康隱患。供水安全是直接關(guān)系到用水客戶生活的健康與品質(zhì)，所以，如何確保飲用水水質(zhì)安全，判斷其是否滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在管網(wǎng)末梢的水質(zhì)監(jiān)測(cè)是不可或缺的。

3 管網(wǎng)末梢水質(zhì)監(jiān)測(cè)的重要性

飲用水的衛(wèi)生安全是保障人們身體健康、扼制疾病傳播的必要途徑。人工采樣檢驗(yàn)雖然可以很全面地分析各個(gè)指標(biāo)參數(shù)，但其局限性也很大。這些局限性主要體現(xiàn)在水樣采集不連續(xù)、水樣分析滯后等。

實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)供水管網(wǎng)水質(zhì)是非常必要的。它克服采樣檢測(cè)的一些弊端，大幅提高采樣頻次，實(shí)時(shí)提供監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)信息，避免水樣由于存儲(chǔ)、運(yùn)輸造成的潛在數(shù)據(jù)誤差。水質(zhì)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)并高效、穩(wěn)定地傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到指揮中心，結(jié)合水質(zhì)安全的預(yù)警預(yù)報(bào)功能設(shè)計(jì)，便于供水單位或水質(zhì)衛(wèi)生監(jiān)督部門及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)水質(zhì)問(wèn)題、預(yù)防水質(zhì)事件的發(fā)生、調(diào)控供水水質(zhì)。必要時(shí)，及時(shí)安排自來(lái)水廠調(diào)整當(dāng)前的工藝流程，以確保飲用水的安全。供水管網(wǎng)水質(zhì)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)除了給供水的管理、監(jiān)督帶來(lái)實(shí)時(shí)、可靠的數(shù)據(jù)外，也為科學(xué)研究提供翔實(shí)的數(shù)據(jù)，從而可以進(jìn)一步研究各水質(zhì)指標(biāo)在水中時(shí)間上和空間上的變化規(guī)律，為后面的供水管理給予指導(dǎo)建議。也就是說(shuō)，供水管網(wǎng)水質(zhì)連續(xù)性的數(shù)據(jù)對(duì)探明污染原因、污染機(jī)理和具體污染物質(zhì)，對(duì)進(jìn)一步深入飲用水的傳輸及污染理論研究具有重要意義。

城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)的管道敷設(shè)漫長(zhǎng)且復(fù)雜，飲用水需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離、長(zhǎng)時(shí)間的輸送才能到達(dá)用戶，而輸送過(guò)程中由于各種原因，飲用水極易被污染，水質(zhì)惡化。尤其是樹狀的供水管網(wǎng)鋪設(shè)，管網(wǎng)末梢水的流速很慢、滯留時(shí)間變長(zhǎng)，更容易引發(fā)水質(zhì)問(wèn)題。飲用水經(jīng)供水管網(wǎng)最終到達(dá)用戶，其水質(zhì)總會(huì)受到不同程度的污染。人們從感官上只能識(shí)別非常少的一些污染情況，比如可以用肉眼觀測(cè)到水龍頭放出來(lái)的水渾濁、帶黃色、含細(xì)沙等，但這種情況比較少見，而且只有在渾濁度嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)才能被肉眼發(fā)覺。而別的更多污染情況（渾濁度超標(biāo)但還沒有達(dá)到人眼可識(shí)別的程度、別的指標(biāo)超標(biāo)等），人們則無(wú)法通過(guò)肉眼來(lái)鑒別。所以通過(guò)有效的水質(zhì)檢測(cè)手段是非常必要的。這也是供水系統(tǒng)管網(wǎng)末梢的水質(zhì)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的意義所在?？梢员M早發(fā)現(xiàn)水質(zhì)問(wèn)題，減少人們飲水健康的隱患。也可以建議指導(dǎo)在供水和維修方面的決策，增加用水客戶的用水信心，同時(shí)還可以指導(dǎo)用戶有效的利用家用濾水裝置。最后，水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)獲得的數(shù)據(jù)可以充實(shí)水質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)建立該地區(qū)的水質(zhì)分析模型和預(yù)警系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考依據(jù)。

用水客戶基本上都關(guān)心個(gè)人的用水健康與安全，供水是否可以長(zhǎng)期無(wú)健康潛在影響的使用，而不僅僅是預(yù)防突發(fā)性水污染事故。針對(duì)用戶個(gè)人的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)是為了消除長(zhǎng)期性的、慢性的衛(wèi)生潛在安全隱患。當(dāng)用戶端的水質(zhì)異常（即使是輕微異常）時(shí)，用戶可以繼續(xù)用水沖廁等，但以飲用為目的的水則啟動(dòng)家用水質(zhì)凈化器，同時(shí)供水單位得到管網(wǎng)末梢水質(zhì)異常的數(shù)據(jù)，能更有效地查明污染原因并解決相關(guān)問(wèn)題?？梢哉f(shuō)，供水主干管的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)和管網(wǎng)末梢的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)是宏觀和微觀的兩個(gè)不同的概念和目標(biāo)。用戶端管網(wǎng)末梢的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)可以提供供水單位末端用戶用水水質(zhì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)水質(zhì)曲線的波動(dòng)來(lái)判斷水質(zhì)是否異常；也可以指導(dǎo)用戶選擇用水方式、協(xié)助判斷是否臨時(shí)啟用家里的水質(zhì)凈化器等。目前尚沒有產(chǎn)品設(shè)計(jì)專門針對(duì)供水管網(wǎng)末梢的水質(zhì)在線檢測(cè)設(shè)備。人們對(duì)生活品質(zhì)提升的需求將是實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)末梢水質(zhì)在線檢測(cè)。供水管網(wǎng)末梢的水質(zhì)在線監(jiān)控，為供水單位和用戶提供實(shí)時(shí)的水質(zhì)數(shù)據(jù)，從而確保用水安全。供水末梢水質(zhì)在線檢測(cè)不僅補(bǔ)充了供水單位的宏觀層面的供水主干管在線監(jiān)測(cè)，有益于管網(wǎng)水質(zhì)模型的建立和驗(yàn)證，而且提供了管網(wǎng)末梢的水質(zhì)情況。當(dāng)出現(xiàn)水質(zhì)異常時(shí)，末梢的水質(zhì)在線檢測(cè)數(shù)據(jù)定位更準(zhǔn)確。