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吉林省精品课程申报课程

预防医学系吉林大学公共卫生学院

http://cc.jlu.edu.cn/yfyx.html

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Preventive Medicine预防医学

第一篇 环境与健康

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第二节 水

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本节重

点1. 生活饮用水的卫生要求

2. 介水传染病及其流行特点

3. 水俣病病因 及临床表现

75% ， 这些淡水资源几乎无法利用。

地球总水量的 2.53%3500 万

km3

0.34% ， 10.5 万 km3, 是陆地上的植物、动物和人类获

得淡水资源的主要来源。 0.0000175km3/ 人

22.6% ，但一半的地下水资源处于 800 米以下的深度，难以开采，而且过量开采地下

水会带来诸多问题。

地球上水的分布

　

水资源（ water resources) ？

0.23km3/ 人

1062 万 km3 ，占总水量的

0.64% ， 0.00177km3/人

水循环示意图

水资源指全球水量中可供人类使用的、逐年可以恢复更新的淡水资源。

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我国：世界位居第六。

水资源总量： 2800km3 /a ，第四；人均水资源量： 2300m3,1/4 ，排名 110 ，属世界上 13个贫水国家之一。

我国是水资源的相对“贫乏国家”。

长江以北：土地面积 63.7 ％，水资源占全国的 20 ％长江以南：土地面积 36.3 ％，水资源占 80 ％

水资源少，分布不均衡

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污染严重

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2030 年中国用水量（亿吨） 1995 年 2030 年生活用水 310 1340工业用水 520 2690农业用水 4000 6650合计 4830 10680 （＋ 5850 ）

95 年我国每天城市总共缺水 2 亿吨，影响工业产值 200 亿元

用水量多，污染重

结果：城市供水不足 !!!

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　　一、水资源种类及其卫生学特征

（一）降水（一）降水(precipitation) (precipitation) 由地表蒸发至大气的水汽

随着气流传播各处，在特定条件下，遇冷凝结成高度分散的液态和固态的凝结物，并以雨、雪、雹等形式降落下来，统称为降水。

卫生学特征卫生学特征

1. 水质较好，矿物质少2. 水量难保证，受季　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　节、地域影响大3. 不同地区组成不同4. 能反映大气物质组　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　成，易受污染

（二）地面水(surface water)

降水在地面径流和汇集后形成的水体。包括江河水、湖泊水、水库水等。

卫生学特征1. 水质和水量受流经地区地　质状况、气候、人为活动　等因素的影响较大。2. 水质较软，含盐量较少， 3.浑浊度大，细菌量较高， 4. 溶解氧含量较高，自净能　　　　　力较强5. 水量足经适当处理，水质　可达饮用水卫生标准要求　　

（三）地下水（ underground water)

浅层地下水 指潜藏在地表下第一个不透水层上的地下水。

水质物理性状良好、细菌数较地面水少，硬度增加溶解氧减少易受来自于覆盖土壤的污染。

　　　深层地下水

指在第一个不透水层以下的地下水。

水量较稳定，水质透明无色，水温恒定，细菌数很少，但矿物盐类含量高，硬度大。常被优先作为城市集中式供水水源。　　　　泉　　水

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二、生活饮用水水质标准

( 一 ) 生活饮用水水质卫生要求

1. 流行病学上安全 即水中不得含有病原微生物和寄生虫卵， 以保证不发生和传播介水传染病。

(1) 总大肠菌群：不得检出； (2) 耐热大肠菌群：不得检出； (3) 大肠埃希菌：不得检出； (4) 菌落总数：≤ 100cfu/ml

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2. 水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康

（ 1 ） pH 值：饮用水的 pH 值范围以 6.5~8.5 为宜 （ 2 ）总硬度：不得超过 450mg/L 。（ 3 ）氟化物 ：氟含量不得超过 1mg/L 。（ 4 ）铁、锰、铜、锌、挥发性酚、阴离子洗涤剂、硫酸盐、 氯化物及溶解性总固体：水质标准中规定了上述物质的 上限值 （ 5 ）氰化物、砷、硒、汞、铬、镉、银、硝酸盐等：水质标 准对上述物质做出了最高允许限量值

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3.感官性状良好

不得有任何异色、异味、异嗅，不得有肉眼可见物。

4. 经过消毒处理且符合消毒剂余量的要求

与水接触时间：≥ 30min出厂水中限值： 4mg/L出厂水中余量： ≥ 0.3mg/L管网末梢水余量： ≥ 0.05mg/L

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（二）生活饮用水水质卫生标准（ GB5749—2006）

包括四大类指标：　　微生物指标　　毒理指标　　感官性状和一般化学指标　　放射性指标

详见 P49 表 2 － 5

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三、水污染与疾病

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（一）生物性污染与介水传染病

1. 介水传染病（ water-borne infectious disease ）

通过饮用或接触受病原体污染的水 , 或食用被这种水污染的食物而传播的疾病。

2. 病原体

细菌：伤寒、副伤寒杆菌、霍乱弧菌、痢疾杆菌、 致病性大肠杆菌、结核杆菌、嗜肺军团杆菌

病毒：甲肝 V 、椅萨奇病毒、脊髓灰质炎病毒、腺病毒、 新肠道病毒、人类轮状病毒等。寄生虫：血吸虫、贾第氏鞭毛虫、溶组织阿米巴原虫

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3.流行原因未消毒或消毒不彻底二次污染其他

——————————————————————我国 1979～ 1984 年 212起给水污染事故原因分析—————————————————————— 原因 比例 (%) 水源受污染 69.8 管网污染 25 贮水池污染 3.77 其他 0.43———————————————————————

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二次供水又称高层建筑第二次加压供水。 是将来自集中式供水或自备水源的生活饮用水储存于特制的水箱或蓄水池中，然后通过机械加压将饮水输送到高层建筑上，或者是通过机械加压将饮水输送到高层建筑上的水箱中并凭借其自然压差将饮水二次输送到用户的供水系统。

供水管网破裂导致饮水污染

二次供水污染

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低位水箱(贮水池 )

高位水箱

二次供水示意图

溢水管污水管

泵水

管

给水 地面

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4.流行特点 （ 1）暴发流行：饮用水受到病原微生物一次大量污染，在短期内出现大量该病的患者，发病日期绝大多数集中在该病的最短和最长潜伏期之间 。霍乱：最短潜伏期 3h ，最长潜伏期 7d 。（ 2）病例分布与供水范围一致：患者大多有饮用同一水源的历史。（ 3）流行可控制：对污染源采取治理措施，加强饮水的净化、消毒，对病人实行终未消毒，流行会迅速得到控制，并最终扑灭

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(1) 污染来源 : 氯碱、塑料、电池和电子等工业 重力 (2)迁移转化 颗粒物吸附 水底 甲基汞 入水 生物链 化学反应 生物富集(3)吸收、分布和代谢金属汞： 7% ，经肠道排出离子型无机汞： 7% ，聚积于肝脏和肾脏，产生毒性有机汞：≥ 95% ，可通过血脑屏障和胎盘屏障，经肾排出 T1/2: 全身为 70 － 74d ；脑组织中为 240d　

( 二 ) 化学性污染与疾病

1.汞污染与水俣病

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（ Hg2) 2+ Hg 2+ Hg 0

Hg o CH3Hg+ (CH3)2Hg

　　 细菌

　需氧细菌

厌氧细菌

CH4 　　　　　　　　 C2H4

鱼 （ CH3 ） 2Hg Hgo

空气

水

淤泥

细菌

　环境中汞的甲基化引自《卫生学》，王翔朴主编

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甲基汞的生物富集

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水俣病 (Minamata disease)

水俣湾是日本九州南部的一个小镇，属熊本县管辖。1925年在此建成一个日本氮肥公司， 1932年扩建一个合

成醋酸厂， 1949年生产氯乙烯。1950年，水俣湾中鱼类大量死亡，贝类自行腐烂、海藻

枯萎等异常现象。1952 年出现乌鸦和海岛自投入海，章鱼、乌鱼呈半死状态。1953 年出现猫、狗、猪等发狂致死现象，出现“舞蹈病”猫。

1956年 4月末，水俣工厂附属医院相继有 5岁、 3岁女孩和其他 3个人以特殊神经症状而来就诊，主要症状有共济运

动失调，步行障碍、语言障碍等。

医院方面意识到发生了异常事态， 5月 1日向水俣保健所报告的同时，着手对患者周围的环境进行调查，发现尚有 50

余具有相同症状的而未前来就医的人。

为了查明病因，熊本大学水俣病研究组进行了临床医学、病理组织学、海水、污泥、鱼贝类的化学分析和动物实

验等多方面的研究。

流行病学调查表明，这种奇病发生在居住在水俣湾周围食用海湾内所产鱼贝类较多的渔民家庭，各年龄段均有发病，具有较高的家庭聚集性，因此提出病因可能与食用鱼贝类而摄入了某种有毒化学物质有关。而在水俣湾周围可能使海水广

泛污染的工厂只有水俣工厂。

水俣工厂在生产氯乙烯过程中使用无机汞盐作触媒，用乙炔合成乙醛、醋酸、氯乙烯，在此过程中触媒无机汞进入废水中，随废水排入水俣湾内后，通过早甲基化生成甲基汞，

被浮游生物所蓄积，通过食物链富集到鱼贝类体内，人或动物因食鱼贝类而引起甲基汞中毒。

这就著名的公害事件：水俣病

1991年，日本环境厅公布的中毒病人仍有 2248 人，其中 1004 人死亡。

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水 俣 病 (Minamata disease)

病因 : 甲基汞中毒

中毒机理：甲基汞胃液

CH3HgCl小肠

>95%

肝、肾、脾 70~74d)脑 (180 ~ 245d) 胎盘 胎儿

临床表现 : 末梢感觉减退、视野向心性缩小、听力和语言 障碍、共济运动失调 (Hunter-Russel症候群 )

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水俣病患者　

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2.氰化物 (cyanide)

是分子中含有－ CN 的一类化合物的总称。分类：无机氰化物 --- 氰化钠、氰化钾、氰化氢 有机氰（腈）化物 ---丙烯腈、丁腈等 毒性及毒作用特征：在很大程度上取决于代谢过程中释放出 CN-

的速度和数量。

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（ 1）污染来源 主要来自炼焦、电镀、染料、医药、塑料、石油化工等排出的含氰化物的废水

氰化物在偏酸性的废水中可形成氢氰酸，在阳光下进一步分解成氨、甲醛和草酸等；某些微生物可将氰化物分解转化为碳酸盐和氨。

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（ 2）危害

a．急性中毒：主要表现为中枢神经系统的缺氧症状和体征，患 者可出现呼吸困难、痉挛并于数秒内死于呼吸衰竭，亦称 “电击样死亡”。 b．慢性中毒：长期饮用受氰化物污染的水（＞ 0.14mg/L ）， 可出现头晕、头痛、心悸等神经细胞退行性变化的症状。c. 导致甲状腺肿大。

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3.酚类化合物

酚类化合物是指苯环上的氢原子被羟基取代产生的化合物 。

（ 1）污染来源主要来自焦化厂、煤气发生站、石油化工厂、塑料、农药、制药厂、合成树脂、造纸厂等工厂排出的废水以及城市粪便污水

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（ 2）危害酚是一种中等强度的化学原浆毒，可使蛋白质凝固 。酚类化合物→皮肤、粘膜、呼吸道和消化道吸收→肝脏→苯二酚和苯三酚 +磺基葡萄糖醛酸→失去毒性→尿→体外；少部分的酚→多元酚。酚类化合物进入体内后一般在 24h代谢完毕，不会在体内蓄积。

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a.急性酚中毒

多见于生产性事故，主要表现为大汗不止、肺水肿、吞咽困难及肝、造血器官的损害，黑尿及腹泻和口腔炎，受害者可出现受损组织坏死、虚脱甚至死亡。

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b.慢性危害

长期饮用低浓度含酚水，可使人出现记忆力减退、皮疹、皮肤搔痒、头昏、失眠、贫血等慢性中毒症状，尿酚含量显著升高。

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c．促癌致畸作用：目前的研究表明，酚无致突作用，但它是一种促癌剂，达到一定剂量后显示出弱的致癌作用，并具有致畸作用。 ------------------------------------------------------ 处理 皮肤乳头状瘤 (%) 皮肤癌 (%) ------------------------------------------------------ DMBA 36(52w) 10% 酚溶液 15(52w) DMBA+ 10 ％酚溶液 95 73(42w) -----------------------------------------------------

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4. 多氯联苯 (polychlorobiphenyl, PCB)

(1) 理化特性

是一组由一些氯置换联苯分子中的氢原子而成的化合物。是一种无色或淡黄色的油状化合物，呈液态或树脂状。具有耐酸、碱、腐蚀、热、绝缘、不燃烧及较高的电解常数。工业上常用作冷却剂、润滑剂、绝缘剂以及增型剂、橡胶软化剂等。　

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(2) 污染来源

生产和使用 PCB 的工业废水和废弃物。

如：变压器、电容器、无碳复印纸、油漆、塑料、阻燃剂等生产以及废旧电器拆卸、渗漏等。

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(3)危害

PCB 可从皮肤、呼吸道或经口吸收，消化道的吸收率约为 50% ，多在脂肪中蓄积，肝、肾上腺、消化道亦较多。借助胆汁从粪便中排泄为主要途径，其次从皮脂腺、眼垢中有少量排出，也可经乳汁排出，或经胎盘转移给胎儿。

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a.引起中毒：中毒者首先出现倦怠、头痛、多汗、四肢麻木疼痛、恶心等胃肠道功能紊乱、上眼睑浮肿等症状。颜面、颈部、躯干部、阴部等体表部分发生酒刺样皮疹，有的出现毛孔、粘膜的色素沉着，皮肤搔痒、视力减退、羞明等症状，即“油症”病人。女性中毒者可出现月经不调，性欲减退，黄疸等全身症状。严重者可有肝脏的损害，甚至出现肝昏迷而死亡。b. 干扰机体内分泌功能：环境雌激素，拮抗雄激素睾酮 ；c. 影响免疫功能

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米糠油事件 1968年春，日本北九州一带出现很多皮疹患者，表现为痤疮样改变，难治。所有患者都有食用过加勒米油的历史，原因是加勒米仓库株式会社制油车间在米糠油的加热脱臭过程中，作为热载体使用的 PCB从热导管的腐蚀孔泄漏而混入油内。调查表明，在中毒者家中的米糠油内可检出 PCB2000~3000ppm ，患者的皮下脂肪中也检出了 PCB 。1976年 5月，按油症诊断标准确诊了 1540 人，申报患者达 1万余人，死亡 29 人。

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四、改良饮用水水质的卫生对策

（一）水源选择卫生要求

1. 水质良好

2. 水量充足

3.便于防护

4.技术和经济上合理

感官、化学性状、细菌学指标： 水厂处理后达标毒理学、放射性指标：原水达标耗氧量：≤ 4mg/L ；五日生化需氧量 : ≤4mg/L 。总大肠菌群的最大可能数：消毒： MPN≤200/100ml净化 +消毒： MPN≤2000/ml

90~97% 保证率枯水期流量大于总供水量

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( 二 ) 水的净化

原水 混凝沉淀

过滤自来水厂

自来水净化处理流程示意图

净化

消毒

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混凝沉淀 + 过滤 净化处理

净化处理的目的 除去原水中的悬浮物质、胶体物质和细菌等， 改善水的感官性状

　水质处理＝净化＋消毒　　

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1. 混凝沉淀 (coagulation precipitation process)

指加入适当的混凝剂，使水中的微细颗粒凝聚成颗粒而沉降。

(1)原理

①压缩双电层作用

[ （ SiO2)m nSiO32-,2(n-x)H+]2x- 2x·H+

↓ ↓ ↓ 胶核 束缚正离子 自由正离子

③吸附架桥作用 ：混凝剂经水解和缩聚，形成线形结构的高聚物，后者对胶体具有强烈的吸附作用。随着吸附颗粒物的增多，高聚物弯曲变形或形成网状结构，从而起到架桥作用，微粒间的距离缩短而相粘结，逐渐形成粗大的絮凝体而下沉。②电荷中和作用 ：混凝剂在水中形成带正电荷的胶体，与水中带负电荷的胶粒相互吸引而凝聚。凝聚的颗粒称为绒体或矾花

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(2)常用混凝剂

无机盐类：硫酸铝、明矾、三氯化铁等； 以电荷中和作用为主。

高分子混凝剂：聚合氯化铝、碱式氯化铝、聚丙烯酰胺等 。 以吸附架桥作用为主。

(3)效果

浑浊度降低 98% ，细菌除掉约 80% ，且能除去部分的色度

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2. 过滤 (filtration)

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(1)原理 ①筛除作用

②接触凝聚作用 (2)滤料的卫 生学要求

①无毒、化学性质稳定

②不能被微生物利用和分解

③有良好的机械强度

④粒度均匀、大小适当

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( 三 ) 水的消毒 目的：防止通过饮用水传播介水传染病。

常用消毒方法：

物理消毒法：煮沸、紫外线、超声波消毒等

化学药剂消毒法：氯化消毒法、臭氧消毒法、碘消毒法、 高锰酸钾消毒法、二氧化氯消毒法等

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1.氯化消毒 (chlorination)

常用的氯化消毒剂：液氯、漂白粉（精）、次氯酸钠等

(1)原理 CI2 + H2O → HOCI + H+ + CI －

HOCI == H+ + OCI －

杀菌作用主要是次氯酸能够穿透细菌细胞壁进入细菌内部，同时，它又是一种强氧化剂，能损害细胞膜，使蛋白质、RNA 和 DNA 等物质释出，并影响多种酶系统（主要是糖类代谢过程中的重要酶类 --磷酸葡萄糖脱氢酶的巯基被氧化破坏），从而使细菌死亡；次氯酸对病毒的作用在于对核酸的致死性损害。

有效氯：含氯化合物中具有杀菌能

力的有效氯成分即价数＞－ 1者

次氯酸Hypochlorous

acid

漂白粉： 25 ～ 30%漂白粉精： 60 ～ 70%

有效氯＜ 15% 不能用于消毒

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（ 2）影响氯化消毒的因素

①加氯量和接触时间

加氯量是指消毒时加入水中的氯量 需氯量是指因灭菌、氧化有机物和还原性无机 物所消耗氯量 余氯是指加氯消毒接触一定时间后，水中所 剩余的氯我国饮用水标准要求，加氯接触 30分钟后，游离性余氯（ HOCI 、 OCI— ）为 0.3~0.5mg/L

②水的 pH值

HOCI → H++ OCI—

当 pH ＜ 6.0 时，水中的 HOCI 接近 100% ；当 pH=7.5 时， HOCI 与 OCI- 大致相等。

当 pH ＞ 9 时， OCI— 接近 100% ；

HOCI 的消毒作用为 OCI— 的 80倍

③水温

水温高，杀菌效果好。水温每升高 10℃ ，病菌杀灭率约提高 2~3倍

④水的浑浊度

悬浮于水中的颗粒物可将病原微生物包裹于中间，而使消毒效果降低。

⑤水中微生物的种类和数量

各种微生物对氯化消毒剂的抵抗力依次为：细菌＜病毒＜原虫包囊

A

C

D

B

2NH2Cl + HOCl → N2 + 3HCl + H2O NHCl2 + HOCl → NCl3 + H2O

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（ 3）常用消毒方法

1）普通氯化消毒法 应用：

水的浊度低，有机物污染轻，基本上无氨和酚

特点：主要产生的是游离性余氯，接触时间短，效果可靠。若原水含有有机前体物较多，会产生氯化消毒副产物；含有酚类物质时，加氯消毒会

产生氯酚。

2）氯氨消毒法

应用：

原水中含有机物和酚较多，给水管网中藻类和细菌有再生长的可能，自来水需要减轻或避免

氯酚臭味等情况下

方法：在水中加入氨或胺盐，利用

氯胺来消毒。氨：氯 = 1 ： 3 ~ 1 ： 6 ，水温高时可取 1 ： 3 ，水温

低时可取 1 ： 6 一般是“先氯后氨”， 当水中有酚时，可“先

氨后氯”

特点：

余氯浓度较高而稳定，产生的三卤甲烷较低；但消毒作用慢而弱，接触时间较长，至少需有2小时的接触时间才有

效。

3）折点消毒法

应用：

原水中氨含量较低时( 在 0.5mg/L 以下 ) ，加氯量可控制在折点后，利用游离性氯进行消毒

特点：

明显降低铁、锰、锌和有机物的含量，降低色度和除臭，消毒效果好。但耗氯多、产生的氯化副产物多，需先求出折

点加氯量 4）过量氯消毒法

应用：有机污染严重或需在短时间内达到消毒目的时。

方法：使余氯达到 1~5 mg/L ，消毒后的水用亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或活性炭脱

氯。

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2. 二氧化氯消毒 理化特性：

ClO2 为橙黄色气体，带有刺激性的辛辣味，易挥发，遇光易分解，在空气中浓

度超过 10% 或水中浓度超过 30%就可能发生爆炸。

是一种高效氧化剂，对细菌、病毒及真菌孢子均有较强的杀灭能力，消毒效果不受 pH 值的影响，有强大的脱色和漂白作用，不

和氨起反应

特点：

不产生氯酚臭味，去除铁、锰不产生 THMs 。

但成本高，具有爆炸危险，其在碱性条件下歧化产物可引起溶血性贫血和变性

血红蛋白症。

方法：

二氧化氯的投加量需由实验来确定，一般为 0.1~1.5 mg/L ，反应时间 30 ~ 40min ，反应后的浓度不大于 0.2mg/L, 否则会成为亚氯酸盐和氯酸盐而消失。

3.臭氧消毒

理化特性：

O3 是一种强氧化剂，带有强烈刺激性的淡蓝色气体，可自动分解为氧气 ，水中

溶解度低

特点：

消毒效果比 ClO2 和 Cl2好；接触时间短；不影响水的感官性状；不产生 THMs ；除色，除臭，控制藻类生长，氧化有机物和无机物。缺点是，成本高；处理系统复杂、运行费用高；无持续杀菌能力。

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4. 饮水氯化消毒副产物与健康

有机前体物腐殖酸、富里酸、藻类及其代谢

产物、蛋白质等

氯化消毒副产物在氯化消毒过程中氯与水中的有机物反应所产生

的卤化烃类化合物称为氯化消毒副产物

种类

挥发性卤代有机物：三卤甲烷类－氯仿、一溴二氯　　　　　　　　　　甲烷、二溴一氯甲烷、溴仿

非挥发性卤代有机物：卤代乙酸类和卤代醛、腈、酮、　　　　　　　　　　　卤代羟基呋喃酮

毒性与危害　致突变性　　

氯化饮用水的浓集物的 Ames试验特点

属直接致突变物：加 S － 9 反而减弱以 TA100 菌株最敏感

酸性提取物的致突变性最强　

Morimati 用四种 THMs纯品进行人体外周血淋巴细胞体外姊妹单体实验、小鼠骨髓细胞单体交换实验，均得出阳性结论，并有剂量－反应关系，其交换频率有随 THMs 中溴离子的增加而增加的趋势

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致癌作用

氯仿－－小鼠肝和肾肿瘤二氯乙酸－－小鼠大鼠肝肿瘤

美国进行过十次大规模的流行病学调查，有九次发现居民癌症的发病率和死亡率与饮水有关。

有人指出长期饮用氯化自来水的人群，膀胱癌、结肠癌、直肠直肠癌的发病率较对照高

1991 年，国际肿瘤研究机构指出：直肠癌、结肠癌和膀胱癌的死亡率与氯化消毒和 CBPs具有强而稳定的

联系。且与胃、脑、胰腺、肺和肝肿瘤的死亡率有关

认为饮用氯化饮用水与癌症无关的理由

饮用氯化水达 30年以上的人群其膀胱癌发病率　与对照人群无差异

即使产生氯仿，其量仅在几－几十 μg/L之间，　产生癌危险性的可能性很小

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对生殖、发育的影响

有研究提示：饮用氯化水可引起自然流产、死胎、早产和出生缺陷

可造成新生儿体重减轻，早熟或胎儿生长延迟等。

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减少氯化副产物的措施　

降低有机前体物含量：消毒前用活性炭过滤降低或去除 CBPs:混凝沉淀或消毒后活性炭过滤减少 CBPs 的生成：中途加氯法 改用其他消毒方法