水味与水质标准中有机物的综合指标制定
袁志彬 王占生（清华大学环境科学与工程系，北京 100084）
摘要 目前，由于水源日益受到污染（主要是有机污染），加上净水工艺没有到位，致使用户水龙头出水经常有味。文章就消费者关心的水味问题入手，分析了水味的含义、来源以及水味与水质标准的关系，并提出了增加高锰酸盐指数（CODMn）指标解决水味问题的建议，并已被国家有关部门采用。
关键词：水味 嗅味 生活饮用水 水质卫生标准 高锰酸盐指数（CODMn）
1 水味的含义
在评价饮用水的水质时，味和嗅是相辅相成的。一般味觉对检查水中无机成分更有用，而嗅觉对有机成分更有用。
当尝水“味”时，味觉和嗅觉就会活跃起来，很难加以辨别。因此，味和嗅的联合效应常常归为“味”。但味觉远不如嗅觉敏感。当把明显无嗅的水放入口中时，也可能产生令人厌恶的“味”。这是由于口腔温度高，水中溶解的有机物逸入鼻腔所致。尝水的味道，与仅仅闻水的气味相比，往往是评价水质更敏感的感觉。
1.1 水味
水中的味是唾液和水中溶解物质之间相互作用，由味蕾感受器所接受的感觉。
人的味觉包括甜味、酸味、咸味、苦味等4种基本感觉。与臭气的情况一样，味与物质的物理、化学特性的关系比较复杂。酸味主要取决于氢离子浓度，咸味主要取决于无机盐的阴、阳离子。饮用水中含有微量食盐和碳酸盐等物质时，称为好水，但水温对水味也有很大影响[1]。
1.2 嗅味
饮用水中的嗅味定义为由于存在具有一定蒸气压的物质刺激了在鼻腔和鼻窦中的感觉器官而引起的感觉。一般引起嗅觉产生反应的浓度（每升小于几个微克）比味觉（每升大于几个毫克）要低得多。
产生气味的物质一旦超过阈值（用鼻子刚能感觉到的浓度）时，耐碱泵则嗅味的强度随浓度升高而增加。由人的主观因素支配的感觉强度是无法定量测量的，产生嗅味物质的阈值浓度因人不同而有很大差异。
嗅味的检测方法采用加热超过60℃、多人检验、取平均值的方法。嗅味强度分为几级。
2 水味的来源
人们在饮用时感觉到的水味主要由其中的无机成分和有机物所致，包括水中的余氯、氯化物、盐类、难以挥发的有机物等。
天然水体中一般都含有氯化物。水中氯化物来源于天然形成和人为污染。天然来源主要有地层岩床和火山爆发，人为污染主要是含氯化物的工业废水和生活污水以及人畜粪便。当水中氯化物的含量超过250mg/L时，其水味可能会略咸、咸甚至苦咸，使人们不愿饮用甚至不能饮用[2]。
某种盐类溶于水中，微量或少量能使人觉察出味道，超过一定的阈值则能分辩出咸、苦、涩、酸等味。不少人研究过含盐量与口味的关系，得出水的含盐量口味适宜的范围大致为：<100 mg/L，过淡；200～400 mg/L，适宜；>1200 mg/L，不易接受[3]。
饮用水中硝酸根含量较低时对人体一般无害，但含量过高时会败坏水味[4]。
饮用水中难以挥发的有机物含量过多，一定温度下在口腔中溶解，部分挥发进入鼻腔造成水味。同时，有机物多了，会刺激口腔黏膜、影响口感，产生水味的感觉。
3 嗅味的来源
水中嗅味的感觉主要是由水中有机物和过量投氯等所致，包括藻类代谢分泌物、孳生的微生物、挥发性有机物、腐殖物等有机物。
近年来，城市饮用水水源普遍受到污染，富营养化问题突出，硝酸泵使夏季藻类多，水中嗅味大。水厂如果采取预氯化措施，嗅味会更大。
在富营养化状态下的水体中生长着很多藻类，有些藻类能散发出腥味异臭，向湖泊四周的空气中扩散，直接影响人们的正常生活，给人以不舒适的感觉。这种腥臭使水味难闻，降低了饮用水的水质[5]。表1所示为一些藻类所产生的嗅味[6]。
表1 一些藻类所产生的嗅味
| 藻类名称 | 嗅 味 | |
| 浓度中等 | 浓度高 | |
| 鲁腥藻 | 草味、霉味 | 腐烂味 |
| 组囊藻 | 草味、霉味 | 腐烂味 |
| 束丝藻 | 草味 | 腐烂味 |
| 星杆藻 | 香味 | 鱼腥味 |
| 角藻 | 鱼腥味 | 腐烂味 |
| 锥囊藻 | 紫罗兰味 | 鱼腥味 |
| 颤藻 | 草味 | 霉味、香味 |
| 栅藻 | - | 草味 |
| 水绵藻 | - | 草味 |
| 黄群藻 | 黄瓜味、香味 | 鱼腥味 |
| 平板藻 | - | 鱼腥味 |
| 丝藻 | - | 草味 |
| 团藻 | 鱼腥味 | 鱼腥味 |
从藻类分泌物中识别的致嗅物质有烯烃类、饱和及不饱和的脂肪醇类、醛类、酮类、酯类、硫酯类和硫醚类等[7]。主要的致嗅物质有：土臭素(Geosmin)、2-甲基异茨醇(2-MIB)、2-异丁基-3-甲氧基吡嗪(IBMP)、2-异丙基-3-甲氧基吡嗪(LPMJP)、2，4，6-三氯茴香醚(TCA)及三甲基胺等。一般藻类致嗅物质浓度较低，仅为每升几个纳克，对人畜健康无多大危害，但气味强烈，仅需很少数量即可改变水的正常嗅味[8]。而常规净水工艺很难去除藻类产生的嗅味。
藻类代谢物土臭素是当前太湖周边地区饮用水异味的主要诱因之一。目前，由于水源富营养化而造成的饮用水中的异味已引起人们的关注。饮用水中的异味主要来自富营养化藻类等生成的挥发性有机物，土臭素是其中的代表。目前的水处理工艺去除异味效果较差[9]。
富营养化造成大量微生物繁殖，也是造成嗅味的原因之一。美国和加拿大关于水味和嗅味的调查已经鉴别出50种引起水臭的所谓“令人厌恶”的生物[10]。由放线菌类生物产生的强烈霉味物质可能是公共给水中气味污染的主要来源。市场上销售的桶装纯净水的嗅味主要是由于微生物污染所致。
比如，氯代酚是一类重要的工业有机化合物，在水环境中普遍存在。即使在低于1µg/L的情况下，氯代酚也能对水质的味道产生不利的影响。在用氯消毒的饮用水中，氯代酚的浓度只需1µg/L则其对水味的影响可提高10～20倍[11]。法国研究人员还证实当水中的余氯和苯酚的比例是1︰1～2︰1时，水中嗅味最大。就是说，与水中的氯化酚的形成（氯化过程）有关。同时，还发现水味强度与水中的2,3,6-三氯苯酚的浓度直接有关。如其浓度高时，水中的霉味在快砂滤池的出水中；其浓度低时，霉味仅出现在慢砂滤池的出水中。在输配水管网中，氯化酚被生物膜进一步生物甲基化，导致管网水中出现霉味[12]。
总之，自来水出现气味，表明某些形式的水源污染或水处理以及配水过程出现了故障。生物来源的气味表明生物活性增加，包括在给水系统中危险病原体的负荷增加。工业来源的气味与工业废物污染水源水有关，其中一些物质可能有毒。卫生调查应包括调查潜在的和现有的产生气味的来源，并应努力鉴别引起气味的现有来源。
水味（包括嗅味）本身是诸多因素的综合反映。与其努力检测水味和嗅味，倒不如采用一个容易测定的综合指标来代替更为合理可行，比如高锰酸盐指数(CODMn)。尽管CODMn没有包括水味（嗅味）的所有来源，但基本上涉及了造成水味（嗅味）的主要因素（包括挥发性有机物和难挥发的有机物等）。
4 生活饮用水水质标准中增加CODMn及其限值的依据
4.1 水污染防治法规定设立生活饮用水水源保护区
1996年5月15日公布的修订后的《中华人民共和国水污染防治法》第20条规定：“省级以上人民政府可以依法划定生活饮用水地表水源保护区。生活饮用水地表水保护区分为一级保护区和其他等级保护区。在生活饮用水地表水源取水口附近可以划定一定的水域和陆域为一级保护区。在生活饮用水地表水源一级保护区外可以划定一定的水域和陆域为其他等级保护区。各级保护区应当有明确的地理界线。对生活饮用水水源保护的具体办法见国务院规定。”
4.2 水污染防治法实施细则规定了生活饮用水水源保护区的水质
2000年3月20日发布的《中华人民共和国水污染防治法实施细则》第21条对防止地表水污染明确规定:“生活饮用水地表水源一级保护区内的水质适用国家《地表水环境质量标准》Ⅱ类标准，二级保护区内的水质适用国家《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准”。
4.3 生活饮用水中有机污染指标的选择
由国家环境保护总局发布、2000年1月1日实施的《地表水环境质量标准》（GHZB1-1999）中，Ⅱ类水域水质有关有机物综合性指标标准值为：化学需氧量（CODCr）15mg/L，生化需氧量（BOD5）3mg/L、CODMn4mg/L。这3项指标中，CODCr值在小于100mg/L时测定较困难，不易准确；BOD5一般自来水部门不进行测定，而且数值小时也不易测准；惟有CODMn容易测定，可操作性强，并且已被给水部门公认用作水源水质的判别指标。
CODMn作为生活饮用水的一个水质项目，它不是一个具体的物质，也没有对人体健康有危害的具体数据。发达国家不采用CODMn作水质指标，是因为他们可以测出水中具体的各种有毒有害有机物的量。如用总有机碳TOC作水质指标，但无具体数值，只规定TOC不得有大的变动。
作为有机物的综合性指标，TOC是最好的指标。但TOC值需由TOC仪测得，TOC仪价格昂贵，在我国不是所有大城市都有，制水部门就更少了。将CODMn作为替代性的水质指标，因其测定所用设备简单、分析测定方便、不需复杂的技术，一般水厂分析人员都可测定，所以是最适宜的。
在新修订的生活饮用水水质标准（2001年9月1日开始执行）中，根据我们的建议，增加了CODMn指标。这是结合我国国情而提出的具有创新意义的一项水质指标，不仅有效地反映了有机物的综合内容，而且也为解决水味问题找到了替代解决方案。在很大程度上，这一指标的引入，可代表引起水味（嗅味）的主要内容。
4.4 关于生活饮用水水质标准中CODMn限值的讨论
按照国家水污染防治法规定，集中供水取水口处水域的水质变频供水应为地表水环境质量Ⅱ类，也即CODMn为4mg/L。水源水的CODMn为4mg/L，经过给水常规处理工艺（混凝沉淀－过滤－消毒），CODMn有20％～30％的去除率。因此，新修订的生活饮用水水质指标中的CODMn根据我们的建议定为3mg/L。考虑到有些城市水源受污染较严重又无新的好水源，因此，在标准中留有余地，即“特殊情况下不超过5mg/L”，并注明特殊情况包括水源限制等情况。
修订后的新的生活饮用水水质标准即饮用水卫生规范（2001年9月1日开始执行）中增加CODMn作为水质指标，是结合我国国情，全面提高城市供水水质、改善居民饮用水质量的一项重要措施。另一个重要修改是将浊度由3度改成1度,也留有余地，即特殊情况下不超过5度。在非常规检验项目中增加了有关的农药、除草剂、微囊藻毒素-LR、消毒副产物（三卤甲烷、卤乙酸、亚氯酸盐、一氯胺等）及其他有毒有害有机物（这些大多与水味和嗅味有关）。在水源选择时，还要对常规与非常规检验项目外的32项有害物质进行测定。修订后的水质标准较之1985年的旧标准有很大提高，为我国水质标准与国际接轨迈出一大步。
5 结论
由于消费者对水的感官指标如水味和嗅味非常敏感，一旦出现水味很容易引起抱怨。水味（嗅味）本身是诸多因素的综合反映，与其努力检测水味和嗅味，倒不如采用一个容易测定的综合指标来代替更为合理可行。尽管CODMn没有包括水味（嗅味）的所有来源，但基本上涉及了造成水味（嗅味）的主要因素（包括挥发性有机物和难挥发性的有机物等）。因此，在新修订的生活饮用水水质标准中增加CODMn，不仅可以更方便地检测、控制和有效减少水味问题，而且也为今后国际上饮用水标准的制订指出了方向。
6 参考文献
1 [日]合田 健编著．全浩等译．水环境指标．北京：中国环境科学出版社，1989，第１版，154～155．
2 孟祥有．黄河兰州段氯化物含量在一年中的变化．甘肃环境研究与监测，1996，9（4），25～26.
3 王恩美．饮用水与健康．上海预防医学杂志，1996，8（11），492～493.
4李云山．齐齐哈尔地区地下水中氮污染及其危害探讨．中国地质灾害与防治学报，1995，6（2），16～20.
5陈水勇，吴振明，俞伟波，等．水体富营养化的形成、危害和防治．环境科学与技术，1999，2，11～15.
6 JMM,Consulting Engineering,Inc．Water treatment principles and design， New York: John Whiley Sons,1985.
7 Juettner F.Volatile odorous excretion products of algae and there occurrence in the natural aquatic environment.Wat.Sci.Tech.,1982,15，14～18.
8 Pirbazari M.Physical chemical characterization of five earthy-musty-smelling compounds.Wat.Sci.Tech.,1992,25(2)，177～184.
9 李丽洁，华兆哲，陈坚，等．新型光催化反应器降解土臭素的初步研究．无锡轻工大学学报，1999，18（2），68～71.
10 世界卫生组织编，秦钰慧译．饮用水水质准则第2卷（卫生基准及其补充资料）．北京：人民卫生出版社，1986，第１版，429～432.
11 迟杰，黄国兰．阴离子交换树脂富集净化环境水样中氯代酚方法的研究．离子交换与吸附，1999，15（4），248～256.
12 Montiel A, Rigal S，Welte B. Study of the origin of musty taste in the drinking water supply,Wat. Sci. Tech.,1999,40(6),171～177.
第一作者袁志彬，男，1969年8月生，1992年毕业于天津大学材料科学与工程系腐蚀与防护专业（本科），1995年毕业于天津大学应用化学系，获应用化学（电化学）专业硕士学位，现为清华大学环境科学与工程系博士研究生。
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