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责任重大、使命光荣的深圳测毒鱼

2015-01-04 10:00 点击: 作者:南方都市报


水厂进水检测点的水缸里养有几条金鱼,负责对东江水进入水厂的第一次检测,工作人员通过评估金鱼的生存状态先了解东江水的水质。

主臭氧接触池池边的鱼缸养有几条金鱼,这些金鱼可及时对刚完成主臭氧接触的水进行监测。

配水泵房设有进水检测点和出水检测点,都有生物监测系统。出水检测点的监测系统养有斑马鱼,只能通过屏幕观察到。

智能监测系统可实时监控斑马鱼的游动轨迹,并在出现异常时报警。

配水泵房里,工作人员记录出厂水质结果。

处理后的自来水经过巨大的水泵加压进入市政自来水管道,然后流入千家万户。

未经任何处理的东江水从大管道汹涌流进反应池。

由于原水携带泥沙、树枝、贝壳等杂质,进入反应池前要先经过一个巨型铁网过滤杂质。

经反应池处理过的水进入沉淀池,经沉淀处理后流入水槽,再流入旁边的砂滤池。
 
 由于鱼类对水体的毒性反应敏感,在“9.11”后美国就在纽约、华盛顿和旧金山部署了一种用太阳鱼报警的生物反恐系统,以监测水质。受此启发,深圳水务科研工作者也研究出一种水质毒性生物监测系统,5条斑马鱼责任重大,负责监测全部净化完毕的出厂水,时刻紧盯水中那些用化学监测方式可能会漏网的毒性物质。
 从金鱼、锦鲤到斑马鱼
  在笔架山水厂,有一套水质毒性生物监测仪(RTB),这套监测仪不是什么高精尖设备,看上去与一个中型鱼缸没有太大差别,但市场价高达68万元。鱼缸三面密封,只有一面的玻璃可以看到5条斑马鱼游来游去。最引人注意的是,无论5条鱼游到哪里,身上始终围绕着一个光圈。
  原来,这面玻璃是电脑屏幕,光圈是视频跟踪识别指示器,通过光圈记录鱼在不同时刻的位置坐标,软件会分析鱼的游动轨迹,一旦水质有变化,斑马鱼的游动轨迹会发生异变,监测仪会立即报警。
  此外,监测仪集成浊度、温度、pH值、氨氮等多项指标,对有毒有害的农药、重金属等的响应灵敏度低于0 .1TU。急性毒性试验要花48小时才能知道结果的毒性,监测仪最短在几分钟内即可发出报警。以重金属镉为例,浓度为0 .7mg/l的镉含量在5分钟内即可发出黄色报警。
  水厂的工程师介绍,监测仪里的斑马鱼不喂食,每2周换一批,里面是已经过水厂处理过的出厂水,而监测仪里的水不断循环,确保流入的自来水是最新的出厂水。
  除了用斑马鱼监测原水和出厂水,水厂此前还用过金鱼监测原水——也就是从东江取来、即将进行净化处理却还未进泵的水,用锦鲤监测经过沉淀、过滤等处理的水。自从斑马鱼进驻后,金鱼和锦鲤就被淘汰了。不过,有些水厂至今还养着这两种鱼,与斑马鱼一起监测水质。
  监测水质不只是鱼的事
  5条鱼就能把关深圳自来水质?当然不会这么简单,国家对自来水有106项标准要求,生物预警是对目前化学监测手段的补充,相当于多加了一道保险。自从深圳1961年有了第一座自来水厂后,设备越来越高级,工艺越来越复杂,但原水的水质也越来越差,我们喝到的自来水把关也必须越来越严格。这些是怎么做到的?
  穿上白大褂、安全鞋,戴上卫生检查手套,深圳市水务(集团)有限公司水质监测站主任刘波从早上8:30就开始了一天的工作,一直到下午5:30。除了中午,他的手就几乎没停过,倒蒸馏水、加试剂、定容、上机检测……国家规定自来水106项指标,他和检测员们平时要检测128-129项。因为水质风险有3000多种,人类对水中物质的认识越来越深,眼睛能看到的只有浊度,鼻子能闻到的只有锈味,看不到也闻不到的危险更多。
  刘波介绍,水质分析师对水的检测就像医生体检,首先必须先做好计划。一般,由工作人员到水厂采样,回来后对水样编码以方便进行盲测保证数据的公正,然后是排队待检。如果水样检测结果出现波动,会立刻反馈给水厂和水务集团的技术和生产管理部门,根据原水水质变化查找原因优化水质处理工艺。
  在水质监测站,不同实验室里摆放着大小形态各异的设备和仪器,有的检测有机物、有的检测阴离子。而在仅有3000多平方米大的检测站,资产就高达5000万元,一台机器动辄百万元一点不稀奇,大部分仪器都是国家乃至国际最先进的,比如用于探测COD、pH值的专属探头,就是国际大品牌,可实现实时检测,而过去的人工检测只能做到2小时一次。
  1989年以前,深圳的水质检测只有浊度、余氯、pH值等少数几项,而且多为手工检测,采用目视比色法。1990年后逐渐改为在线仪表自动监测,并逐步扩大到包括原水、沉淀后水、滤后水、出厂水在内的全过程实时监测,确保在较前端环节及时发现问题。
  正是借助了自动化仪器和设备,水质分析师从过去繁重的体力劳动中解放出来,只需要不到30人,检测站就能做到水、泥、气三态30余类350余项检测,年产15万个数据,实现了原水、出厂水、管网水、龙头水的全流程监测。
  水处理工艺缘何越来越复杂
  对比深圳第一座水厂时的情景,如今的水质检测设备可以说是鸟枪换炮。1961年,深圳水库边的东湖水厂在一片农田上建起,供水能力仅为0 .25万吨/日,服务1.5万人。当时采用的处理设备是2个直径3米的压滤缸,进行直接过滤及漂白粉消毒。别小看这样简陋的水厂,在当时的镇级居民饮水中,还是最先进的。
  1979年,深圳建市,次年特区成立。此后,深圳对东湖水厂投资2.5亿元扩建、新建和挖潜改造,日供水能力达到30万吨。大涌水厂、笔架山水厂也在那时建起来了。但此时的水处理手段依然常规,大部分水厂采用了微絮凝直接过滤和气水两段式反冲,也就是原水加药水后使水中微型絮状颗粒物凝结,然后经过无烟煤、石英砂双层滤料过滤。实际上,如此简单处理的自来水不一定比现在差,因为那时的原水未经污染,水质较好,浊度较低。
  上世纪90年代,特区发展迅猛,市政府加大了对基础设施的投入,也包括供水行业的建设,一批重大供水项目上马。以现代化、高标准设计的梅林水厂于1995年建成投产,供水能力达60万吨/日。就是在这个时期,水质检测的硬件和管理开始成型。
  不过,正是在发展速度最快的这些年,原水水质开始恶化。恶化主要来自两方面,一个是深圳对水的需求猛增,东江水在水库停留的时间缩短一半,水库对原水的净化作用减弱;此外,东江沿线经济发展,水源污染不断加重。上世纪90年代,深圳的水厂处理工艺开始上马沉淀工艺。由于东江沿线污染,原水氨氮超标,藻类也增多,1995年和1998年,深圳的水厂开始在水处理过程中加入粉末活性炭除臭及生物预处理环节,但对其他有机物等指标无明显作用。
  2000年左右,国家对自来水的标准要求只有88项,为了达标,深圳水厂又增加预臭氧工艺,可以氧化水中的有机质并杀菌。直到2005年后,梅林水厂及笔架山水厂工艺升级换代,臭氧-生物活性炭深度处理工艺正式投产,标志着深圳的水处理工艺重大突破。
  据水务集团总工程师张金松介绍,经过深度处理的自来水,不仅达到国家要求的106项标准,而且已经达到国外直饮水的标准,属于优质饮用水了。而在今年6月,沙头角水厂在活性炭基础上又上马了超滤膜新工艺,使安全性更强。
  测毒鱼可防止兰州自来水苯超标事件重演
  在臭氧-生物活性炭深度处理工艺投产3年后,斑马鱼陆续进入原特区内的大型水厂。水质毒性生物监测仪(RTB)的研发者——市水务集团下属的深圳市开天源自动化工程有限公司总经理宛如意告诉南都记者,这套系统是围绕国家高技术研究发展计划,即863课题中的关于水质监测的部分而展开的研究结果。
  原来,虽然国家对自来水的标准要求已从过去的49项增加到106项,但日常接触的化学品有4万-8万种都有可能出现在水体,无论从技术还是人力上,化学监测都无法全部顾及,而很多化学物结合在一起还会协同反应为化合物,因此化学方法不太保险,也永远都不够用。
  以兰州自来水苯超标事件为例,就是偶然发现的,苯这种物质按规定半年才检测一次,很难被发现。而斑马鱼会对水体中的苯有直接异常反应。自古以来,人类就有用生物监测有毒物质的传统习惯。科学也证实,生物监测方法是对化学方法的很好补充,也很有效,生物体能迅速直接地对很多甚至不明的毒性物质有反应。
  确定了深圳也必须采用生物监测方式后,研究人员开始选择生物种类。对比参考国外研究成果,研究人员发现,流行生物监测的欧美国家会在不同的河流使用最本土化的生物。比如,美国在纽约、华盛顿和旧金山的河流选用当地最普遍和适应性强的蓝鳃太阳鱼。于是,广东地区常见的淡水热带鱼——斑马鱼成了首选,这种鱼身躯玲珑纤细,具有顽强的生命力,关键是它和人类基因有着87%的高度同源性,作为模式生物的优势很突出,这意味着其试验结果大多数情况下适用于人体,用于水质环境的监测是最佳选择,也是国际上公认的监测生物。
  “我们选择斑马鱼是经过科学试验的。”宛如意说,科研人员对斑马鱼做了除草剂类、农药类、重金属类等大约200多种毒性物质的试验,证实斑马鱼对这些常见毒物都有迅速反应。此前在水厂里养的金鱼经试验证明,它们对某一类毒物会有反应,对有些毒物则没有,锦鲤的反应范围更小,都属于不规范的监测生物体。2008年,以斑马鱼为主角的水质毒性生物监测仪研发成型,开始陆续安装到特区内大型水厂。
  2011年深圳举办大运会,出于水体反恐考虑,也是受美国“9·11”后水体中部署生物反恐系统启发,RTB系统开始在深圳的原水取水口使用,还包括一些重点泵站。目前,只要经济条件允许,水质风险较高的水厂基本都安了RTB系统。宛如意说,这相当于给深圳饮用水上了一道活的保险。
  记者观察何时能喝到不需监测的水?
  水务集团总工张金松写过一本书《深水人看洋水务》,对比了国外水务技术与管理。他认为,中国的水处理技术其实与国外差距已经不大,最大的差距在水源上,欧美国家对水源的保护常常让他叹为观止。他在瑞士看到的原水清澈透明,浊度与处理过的自来水几乎没有差别。即便如此,瑞士人还要用超滤膜进行深度处理。深圳市开天源自动化工程有限公司总经理宛如意也说,在欧美国家,生物监测系统不仅仅用于原水和出厂水的监测,更广泛的应用地点是自然水体,也就是各大河流中,几乎每公里都会放一台,除了反恐的需要,还肩负着监测监控污水厂排水是否超标的任务。以目前我们河流的现状,别说斑马鱼了,金鱼和锦鲤都没法活命。何时能喝到不需监测的水,恐怕首先要做到将监测上移到水源中去,而这也只怕是万里长征的第一步。
(南方都市报 2014年12月25日)