惠州市華高儀器設(shè)備有限公司告訴你可以從四個維度來分析人們獲取水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)的目的：

1.了解雜質(zhì)濃度;2.預(yù)測水質(zhì)變化;3.控制和優(yōu)化水處理工藝;4.評估水質(zhì)安全。

目的清楚了，接下來讓我們看看目前具體有哪些水質(zhì)指標(biāo)：物理指標(biāo)、成分指標(biāo)、 評估性綜合指標(biāo)、水質(zhì)轉(zhuǎn)化潛能指標(biāo)、工藝指標(biāo)、替代指標(biāo)。

按照維基百科的定義， “水質(zhì)是指水的化學(xué)、物理、生物和放射性特性，它是和一種或多種生物物種的需求或任何人類的需要或目的有關(guān)的水的狀況的衡量。”

　　個人認為： 這個定義反映了人類自古以來對待自然資源的態(tài)度，那就是“對人有什么用?” (在今天，相信沒有人會對 “水是地球上最寶貴的資源” 這個說法有異議了)

　　就目前的認知而言，水是地球生物生長、繁衍的源泉;也是滿足人類生活、生產(chǎn)、游戲等活動，乃至精神層面的高級需求(腦中閃過“逝者如斯乎”等等若干歌詠水的詩詞)的要素;當(dāng)然，還是這個星球生態(tài)環(huán)境安全的基礎(chǔ)。

水質(zhì)分析儀

　　水的優(yōu)劣是依據(jù)不同的水質(zhì)指標(biāo)來進行衡量的。

　　不同用途的水有著不同的水質(zhì)指標(biāo)要求。

　　自然界中的水，是由水分子和其他物質(zhì)(雜質(zhì))組成的混合物質(zhì)。(重點來了：人們常說的水，其實并不只是化學(xué)課本里的那個分子式是H₂O，被稱作水分子的物質(zhì)。)

　　完全不含雜質(zhì)的水，在地球的自然狀態(tài)下是不存在的。而且，就算費了九牛二虎之力生產(chǎn)出雜質(zhì)含量極低的純水，除了昂貴，也是不適合地球生物直接飲用的

　　正是由于水中雜質(zhì)的存在，才使得人們?nèi)粘＝佑|到的水表現(xiàn)出各種不同的物理、化學(xué)、生物學(xué)特性。

　　水質(zhì)指標(biāo)就是表征水的這些不同特性的參數(shù)，又或者是水中除水分子之外的其他物質(zhì)(雜質(zhì))濃度的量

　　水質(zhì)指標(biāo)的種類和數(shù)量是伴隨著人類社會的發(fā)展，尤其是人口增加帶來的水使用范圍的擴大、水處理工業(yè)的發(fā)展以及分析技術(shù)的進步不斷增加的。

　　在農(nóng)耕時代，水的用途主要是飲用、灌溉、洗滌等;那時候的飲用水，基本都是直接取自河流、湖泊或者居住地附近的井水、泉水。基本不用處理或者只需要簡單的沉淀、過濾就能滿足人們使用的要求。先民們用來判斷水是否可以喝(書面語是“直接飲用”)的那些水質(zhì)指標(biāo)，都是諸如嗅味、顏色、透明度、肉眼可見雜質(zhì)等少數(shù)幾個物理指標(biāo);

　　特別要感謝我們聰明的祖先，不知從什么時候開始讓中國人養(yǎng)成了喝白開水的好習(xí)慣。雖然可能那時候的人們還沒有一丁點兒水源性疾病的概念，但是燒開水確實能殺死水中的致病微生物。這個習(xí)慣保持至今，讓不少中國人免受了由喝生水帶來的疾病折磨。(熱水是好的，那些讓生病的女友多喝熱水的男朋友們，就算你們常常被吐槽，對的事情，還是要堅持的)

　　科學(xué)技術(shù)的進步，帶動了各種分析設(shè)備的發(fā)明，從而發(fā)現(xiàn)了許多原來一直在水中存在，但是卻不為人知的其他物質(zhì)(不管你知不知道，它都一直在那兒)，水質(zhì)指標(biāo)的數(shù)量開始有了增加。最著名的例子有：直到17世紀(jì)，荷蘭人列文虎克才用自己發(fā)明的顯微鏡第一次觀察到雨水中存在的大量微生物。

　　進入工業(yè)化時代以來，現(xiàn)代城市也開始出現(xiàn)，城市里的場景是：隨著越來越多的人們聚居在城市中，不能再像以前住在鄉(xiāng)下那樣能隨便打水了，就出現(xiàn)了自來水廠，后來，人們?nèi)粘Ｉ町a(chǎn)生的污水也不能隨意亂排了，建起了污水處理廠;在大型工廠里，也必須對水進行處理，才能用于生產(chǎn);用過的水，也必須處理以后才能排放到環(huán)境中。

　　這個時期，一方面由于化學(xué)工業(yè)等重工業(yè)的飛速發(fā)展，新的化學(xué)物質(zhì)不斷產(chǎn)生，最終都會經(jīng)過各種不同的途徑進入到水中。另一方面由于伴隨著發(fā)達國家城鎮(zhèn)化、工業(yè)化發(fā)展起來的飲用水、污水處理、工業(yè)水處理工業(yè)的快速成長(大型工廠，像采用蒸汽發(fā)電的火電廠，必須對水進行處理、凈化，才能進入鍋爐，防止造成水在鍋爐里結(jié)垢)，出現(xiàn)了大批水處理工藝參數(shù)、綜合指標(biāo)等新型水質(zhì)指標(biāo);同時，各種水處理化學(xué)品被普遍應(yīng)用于水處理過程，最終都會有殘留在水中。所有這些因素，導(dǎo)致水質(zhì)指標(biāo)的數(shù)量出現(xiàn)了爆炸式的增長。

　　第二句話信息量有點大，舉個例子：

　　在現(xiàn)代飲用水廠，在除藻、絮凝、消毒等工藝，會有各種不同的水處理化學(xué)品被加入水中，以保證到達居民家中的自來水達到可飲用的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，其中最著名的就是用來殺滅細菌、病毒等微生物的液lv。

　　氯進入水中以后，會和水分子以及水中其他的雜質(zhì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，除了生成具有殺菌功能的次氯酸以外，還會和水中的有機物反應(yīng)生成一系列新的被稱作消毒副產(chǎn)物的含氯有機化合物(據(jù)說有致癌風(fēng)險，消毒副產(chǎn)物在當(dāng)今的飲用水界不小心就成了網(wǎng)紅)。

　　自來水中溶解的lv氣以及次氯酸等具有殺菌功能的化學(xué)物質(zhì)，被統(tǒng)稱為余氯;由于余氯的量關(guān)系到水中微生物的滋生情況，有時也被作為微生物指標(biāo)。

　　那些si去的細菌和藻類，還會釋放內(nèi)毒素或藻毒素等物質(zhì)到水中。

　　上面提到這些化學(xué)物質(zhì)，幾乎都成為了重要的飲用水水質(zhì)指標(biāo)。

　　另外，在紫外消毒工藝出現(xiàn)以前，氯消毒也是城市污水(包括醫(yī)院廢水)主要的消毒工藝。消毒過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物自然也會隨著經(jīng)過處理的污水進入到環(huán)境水體中;城市污水的排放標(biāo)準(zhǔn)中也有了對相應(yīng)水質(zhì)指標(biāo)，如三氯甲烷和可吸附鹵素(AOX)濃度的最高值要求。

　　隨著水的利用日益增加，人類對水的認知也不斷深入，作為一門應(yīng)用科學(xué)的水質(zhì)學(xué)應(yīng)運而生，其研究的主要目的就是為了解決水環(huán)境保護和水利用過程中諸多涉及水質(zhì)的實際問題(當(dāng)然，相信也有某些科學(xué)家只是單純的為了滿足好奇心而從事水質(zhì)研究的)。

　　從實用角度來看，可以從四個維度來分析人們獲取水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)的目的：

　　了解雜質(zhì)濃度;預(yù)測水質(zhì)變化;控制和優(yōu)化水處理工藝;評估水質(zhì)安全。

　　分別說明一下：

　　了解雜質(zhì)(污染物)濃度，很容易理解，主要就是獲得水中雜質(zhì)(尤其是有害成分)的濃度數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行管理，現(xiàn)在各國的污染物排放監(jiān)管法規(guī)越來越嚴(yán)格(例如：中國將在2018年1月1日正式實施的“環(huán)境保護稅法“明確了以排放水中的污染物當(dāng)量來征收環(huán)境稅);或者指導(dǎo)水的分級使用(灌溉、游戲、作為飲用水水源、景觀、各種工業(yè)用途等等);或者諸如水中污染物濃度超過標(biāo)準(zhǔn)值報警等等作用。

　　預(yù)測水質(zhì)變化：環(huán)境中天然狀態(tài)下水，會隨著外部環(huán)境條件的改變而發(fā)生變化;而人工處理的水，在處理、儲存、輸送、使用過程中也會發(fā)生變化，需要基于水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，對水質(zhì)變化做出預(yù)測，降低水質(zhì)安全風(fēng)險。

　　控制和優(yōu)化水處理工藝：控制和優(yōu)化水處理工藝的目的是保證處理后的水質(zhì)達到標(biāo)準(zhǔn)要求，節(jié)約處理過程的能耗，節(jié)省水處理化學(xué)藥品的消耗。所有的控制和優(yōu)化都離不開水質(zhì)數(shù)據(jù)的支持。

　　評估水質(zhì)安全： 重要的內(nèi)容最后講。其實前面所做的一切都是為了水安全(水安全包括充足的水量和水質(zhì)安全兩個方面的內(nèi)容，這里我們只討論水質(zhì)安全問題)。

　　狹義的水質(zhì)安全是主要指飲用水以及和人體直接接觸的各種水(泳池、醫(yī)療用水等)-這是人們最關(guān)心的;現(xiàn)在還加上了生態(tài)安全的問題，人們已經(jīng)認識到了，環(huán)境水質(zhì)的惡化將會嚴(yán)重影響生態(tài)安全。

　　廣義的水質(zhì)安全還包括生產(chǎn)安全，對工業(yè)生產(chǎn)來說，水質(zhì)會影響到工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)裝置和設(shè)備的運行安全(如鍋爐、汽輪機、加熱管線等等);以及最終產(chǎn)品的品質(zhì)(前面說過的IBM半導(dǎo)體工廠的用水必須是經(jīng)過若干工序嚴(yán)格處理的超純水，否則，根本做不出合格的芯片-(按照電子工業(yè)的術(shù)語叫“良品率”低)。污染水體對種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害更是眾人皆知，這里不再啰嗦。

　　目的清楚了，接下來讓我們看看目前具體有哪些水質(zhì)指標(biāo)：

　　1、 先說簡單的物理指標(biāo)，最早的物理指標(biāo)大多是通過人的感官就能觀察到的一些性質(zhì)，如：透明度、嗅味，渾濁度、顏色(se度)、溫度等等。古人的經(jīng)驗已經(jīng)告訴我們，這些指標(biāo)在評估水質(zhì)安全方面的價值了;發(fā)展到今天，濁度、透明度、色度等好些水質(zhì)指標(biāo)已經(jīng)得以量化，可以通過分析儀器準(zhǔn)確測量了。

　　2、 成分指標(biāo)： 天然水體中包括重金屬離子、無機陰離子(氯離子、硫酸根等)、溶解氣體(氧、二氧化碳等)、溶解性有機物等在內(nèi)的各種天然雜質(zhì);微生物、藻類及其代謝產(chǎn)物，以及經(jīng)過各種途徑(雨水、土壤流失、人和動物的排泄物等等)進入水體的人工合成化合物，乃至這些物質(zhì)在自然界的反應(yīng)產(chǎn)物或者通過生物體代謝的產(chǎn)物。這些物質(zhì)隨著分析技術(shù)的發(fā)展而逐漸被發(fā)現(xiàn)，就像前面提到的列文虎克發(fā)現(xiàn)水中微生物的故事，許多水質(zhì)指標(biāo)都是這樣出現(xiàn)的。

　　成分指標(biāo)也包括在飲用水、工業(yè)用水，凈化后的污水以及再生水等經(jīng)過人工處理的水中，人為添加的水處理化學(xué)品及其反應(yīng)產(chǎn)物，如飲用水中的余氯和消毒副產(chǎn)物等。(飲用水中zui具代表性的一類消毒副產(chǎn)物是三鹵甲烷;由于三鹵甲烷的含量很低，直到20世紀(jì)六十年代一種叫做“電子捕獲器(ECD)“的分析設(shè)備的出現(xiàn)，才被人們所知)

　　成分指標(biāo)分為單一成分指標(biāo)和綜合成分指標(biāo)。綜合指標(biāo)是指具有相同或者相似化學(xué)、生物學(xué)特性的一類物質(zhì)的量。比如：總有機碳、總磷、總氮、PH值、細菌總數(shù)等等。

　　成分指標(biāo)是數(shù)量最為龐大的一類水質(zhì)指標(biāo)，目前各種水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中提到的化學(xué)指標(biāo)、重金屬指標(biāo)、微生物指標(biāo)等一般都屬于成分指標(biāo)范疇，由于新的化學(xué)物質(zhì)的研制、生產(chǎn)和使用，一直都不斷在出現(xiàn)新的成分指標(biāo)。

　　3、 評估性綜合指標(biāo)：這類指標(biāo)不是指水中某種已知雜質(zhì)的濃度，而是表征在水中的化學(xué)生物成分和物理特性的共同作用下，水會表現(xiàn)出某些特定的化學(xué)或生物學(xué)屬性或能力。評估及綜合性指標(biāo)往往通過人為設(shè)定實驗條件得到結(jié)果，這類指標(biāo)中最有代表性就是大家耳熟能詳?shù)腃OD(化學(xué)耗氧量)，表示在特定條件下，水中能被強氧化劑氧化的物質(zhì)需要的氧的量;

　　COD現(xiàn)在是評估水有機污染程度最重要的指標(biāo)。其他常用的評估性綜合指標(biāo)還有硬度(最初表示水中離子沉淀肥皂的能力)、堿度、BOD(生化需氧量)等等。

　　生物毒性指標(biāo)，生物毒性表示水中的化學(xué)雜質(zhì)整體所表現(xiàn)出來的對某種生物的毒性效應(yīng)。主要分為急性毒性指標(biāo)和遺傳毒性指標(biāo)，是快速評價未知成分的水是否安全的非常有價值的指標(biāo)(現(xiàn)實中，受制于技術(shù)水平、分析成本等諸多因素，現(xiàn)在的分析技術(shù)無法做到分析窮盡水中所有的成分)。

　　在實際應(yīng)用中，“生物毒性“作為一類特殊的評價性指標(biāo)，常用來直接評估飲用水水質(zhì)安全性。具體方法是選用某種生物(如發(fā)光細菌或者大型蚤、藻類等等)作為標(biāo)準(zhǔn)樣品生物，用儀器檢測這些生物接觸待測水樣后的反應(yīng)。

　　4、 水質(zhì)轉(zhuǎn)化潛能指標(biāo)，反應(yīng)水質(zhì)在諸如處理、儲存、輸配過程中隨時間發(fā)生變化的趨勢或者評估加入某種化學(xué)物質(zhì)以后水質(zhì)的變化潛能;主要分為水質(zhì)穩(wěn)定性(生物穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性)和水處理特性兩類;

　　“同化有機碳(AOC)”，則用來評估飲用水在輸配管網(wǎng)中微生物的最大生長潛力(在輸配管網(wǎng)中，水中的余氯、鈣鎂離子、硫酸鹽等化學(xué)物質(zhì)、微生物，以及管道自身的材質(zhì)、管壁附著的微生物、水垢以及水流速等的相互作用，形成了一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)，AOC作為生物穩(wěn)定性指標(biāo)，和其他的生物和化學(xué)穩(wěn)定性指標(biāo)是評估和預(yù)測飲用水經(jīng)過管網(wǎng)輸配，到達居民家中時水質(zhì)狀況的重要指標(biāo);例如：打開水龍頭，出現(xiàn)“黃水”，往往是因為水的化學(xué)穩(wěn)定性出了狀況，輸水管道被腐蝕，鐵溶解到了水中。

惠州市華高儀器設(shè)備有限公司---水質(zhì)分析儀

　　廣義上講，水質(zhì)評價常常用到的BOD也是衡量廢水可生化性能的一個非常有用的指標(biāo)(BOD本身還是評價水有機污染的水質(zhì)指標(biāo)和廢水生物處理工藝中重要的工藝指標(biāo))。

　　另外，現(xiàn)在常常出現(xiàn)某地湖泊水庫藻類爆發(fā)的新聞，主要就是因為水體中的氮磷等物質(zhì)濃度超過一定水平(常說的“富營養(yǎng)化”)，在適宜的環(huán)境條件下(溫度、日照、水流速度等)發(fā)生的。藻類爆發(fā)的危害很大(藍綠藻中釋放的微囊藻毒素是迄今發(fā)現(xiàn)的zui強的肝腫瘤促進劑)，如果能根據(jù)獲得的水質(zhì)數(shù)據(jù)(中國用于水體富營養(yǎng)化評估的水質(zhì)指標(biāo)分別是：葉綠素、總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)和透明度)和環(huán)境、氣象數(shù)據(jù)提前預(yù)測，提早介入，可以有效降低爆發(fā)的風(fēng)險。現(xiàn)在，對于環(huán)境水體中由于水質(zhì)變化引起的藻類生長潛力變化也屬于廣義的水質(zhì)轉(zhuǎn)化潛能研究范疇。

　　5、 工藝指標(biāo)，是指在水處理工藝中用來調(diào)整或者控制后續(xù)工藝的水質(zhì)指標(biāo)。這些工藝指標(biāo)的變化是水中多種物理、化學(xué)、生物特性綜合作用的結(jié)果。

　　例如，污水生物處理工藝常用的污泥體積指數(shù)(SVI)，就是衡量活性污泥法工藝中污泥沉降性能的指標(biāo);

　　流動電流是原水凈化過程中的絮凝沉淀工藝時常用的工藝指標(biāo);

　　而最近十分紅火的膜處理工藝中，zui受關(guān)注的一個指標(biāo)就是污染指數(shù)(SDI)，SDI代表了水中膠體、固體顆粒等能造成膜堵塞的物質(zhì)的量;其大小關(guān)系到膜的運行壽命和維護費用

　　有一些物理指標(biāo)和成分指標(biāo)，也是工藝指標(biāo);比如：濁度和余氯是飲用水處理的關(guān)鍵性工藝指標(biāo)。而BOD和COD則是污水處理的重要工藝指標(biāo);

　　隨著水處理新工藝的不斷出現(xiàn)，還會產(chǎn)生更多的工藝指標(biāo)。

　　6、 替代指標(biāo)：對于某些測量起來很困難，或耗時間太長，或成本太高;或者沒有辦法實現(xiàn)連續(xù)測量的水質(zhì)指標(biāo)，選擇和該指標(biāo)相關(guān)，而且能夠反應(yīng)該指標(biāo)變化的其他參數(shù)進行測量。

　　應(yīng)用最為廣泛的替代指標(biāo)是UV254(水樣在254nm波長的吸光度)。UV254的數(shù)值和水中的腐殖質(zhì)等有機物濃度具有很高的關(guān)聯(lián)性，實踐中，常常用UV254的值來衡量水中有機污染物的情況。

　　再舉一個例子，飲用水中兩蟲(隱孢子蟲和甲第鞭毛蟲)的去除和濁度或者水中顆粒物數(shù)量的降低具有相關(guān)性，通過濁度值或者顆粒物數(shù)量的監(jiān)測，就可以間接確認兩蟲去除率。

　　關(guān)于替代指標(biāo)，多說兩句：

　　不同于直接測量，通過間接測量方式。替代指標(biāo)的出現(xiàn)為實現(xiàn)水質(zhì)在線監(jiān)測提供了廣泛的應(yīng)用空間。

　　當(dāng)下，各種新的分析技術(shù)(如全光譜掃描、三維熒光、流式細胞術(shù)等等)都開始應(yīng)用到了水行業(yè)，提供了數(shù)量巨大的水質(zhì)信息，同時，隨著計算能力的指數(shù)級增長，許多以前無法處理的信息得以數(shù)字化，得到分析和處理，帶動了更多的替代指標(biāo)出現(xiàn)。

　　舉例，荷蘭科學(xué)家最近開發(fā)了基于馬赫-曾德(Mach-Zehnder)干涉原理的飲用水水質(zhì)安全預(yù)警儀器，其原理是：污染物進入水體以后，會改變水的折射率，通過干涉光可以測量到這種變化，可以實現(xiàn)連續(xù)在線監(jiān)測，其能夠響應(yīng)的污染物濃度可以低至百萬分之一(ppm)水平

　　需要說明的是，上面幾種水質(zhì)指標(biāo)的劃分并非基于嚴(yán)格科學(xué)的方法，有些指標(biāo)的界限也比較模糊，彼此之間還有許多重疊的部分;不過，這樣可以幫助我們從不同角度來了解水質(zhì)指標(biāo)的來源，用途等等。

　　今天，地球上已知的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)超過700萬種;而且，人類的化學(xué)工業(yè)和實驗室每天都還在制造出新的化學(xué)物質(zhì)，其中的大部分通過各種渠道最終都會進入到水中。(由于樣品富集和質(zhì)譜等微量污染物分析技術(shù)的快速發(fā)展，近來，水中的抗生素和環(huán)境激素等低濃度化合物引起了很多關(guān)注)

　　可以預(yù)見：隨著分析技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘和處理技術(shù)，以及新型水處理工藝的應(yīng)用，在三種技術(shù)的共同推動下，未來水質(zhì)指標(biāo)的數(shù)量還將不斷增加。

　　最后，送福利，回答一個熱門問題：面對數(shù)量越來越多的水質(zhì)指標(biāo)，在評估水質(zhì)安全時，如何選擇哪些有用的指標(biāo)呢?

　　答案很簡單： 根據(jù)水的用途來確定需要的水質(zhì)指標(biāo)。

　　具體做法是：針對不同用途的水，選擇不同的水質(zhì)指標(biāo)，提出不同的水質(zhì)指標(biāo)限定值要求。一般而言，對于涉及人體健康和環(huán)境安全的水，水質(zhì)指標(biāo)的數(shù)量就比較多;而對于生產(chǎn)或者實驗用水，就主要是幾個為數(shù)不多的關(guān)鍵性成分指標(biāo)。

　　舉例：大家都很關(guān)心的中國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)，由于涉及到公眾健康，規(guī)定了包括感官指標(biāo)、微生物指標(biāo)、一般性化學(xué)指標(biāo)、毒理指標(biāo)和放射性指標(biāo)等幾大類水質(zhì)指標(biāo)下的總計106項具體指標(biāo)。

　　GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中也有109項水質(zhì)指標(biāo)。

　　而去年剛發(fā)布的分析儀器用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 33087-2016《儀器分析用高純水規(guī)格及試驗方法》才只有區(qū)區(qū)6項指標(biāo)。(重點是：即使只有6項，這些指標(biāo)也涵蓋了物理指標(biāo)和成分指標(biāo)這兩類最基礎(chǔ)的水質(zhì)指標(biāo)：成分指標(biāo)中的無機陰離子(氯離子)、無機陽離子(鈉離子)、弱電解質(zhì)(硅酸根)、有機物(總有機碳或COD)和微生物(細菌總數(shù))、以及物理指標(biāo)的電阻率)，基本上能夠?qū)嶒炇矣盟|(zhì)進行全面評估了。

　　近來，政策和媒體都十分關(guān)注的“黑臭水體”(這可是網(wǎng)紅一枚)，由于主要涉及景觀方面的用途，更只是僅用4項水質(zhì)指標(biāo)就能完成評估和分級，它們分別是：溶解氧、ORP(氧化還原電位)、氨氮以及透明度。