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馮新譯 劉萬福

　　經實驗室研究，對有害金屬從飲用水管線水泥砂漿襯里中滲出做了檢測。將已知水質情況的自來水放入要測試管線中，在靜止、有壓力的條件下保持一段時間，并在測試階段不斷從這條管線中取水樣，檢測其中的金屬和其它水質參數。前14天中，被測的3條管線中有2條管線的水泥砂漿襯里中明顯滲出了鋇，鎘和鉻。重新注滿水后，測得鋇和鉻繼續滲出。因此，作者建議給水公司要有選擇地挑選水泥做為管道村里材料。
　　越來越多的水泥窯使用有害的廢物衍生燃料(簡稱HWF)做為主要的或可替換的能源。目前，美國大于20％的水泥窯還在按常規燃燒有害的廢物。有些HWF不僅含有應該控制的有機化合物，還含有應控制的有害金屬。與煤相比，產生相同的熱能，HWF含有的鋇比煤多30倍，含有的鉻比煤多11倍，含有的鉛比煤多28倍。
HWF中的金屬沒有被破壞，最后存在于水泥窯的排放物，窯灰或燒結塊中。將燒結塊和石膏磨碎后制成水泥其具有多種用途。

　　水泥砂漿是水泥、砂和水按照一定比例配制的混合物，廣泛應用于新的飲用水管道內涂襯。當含有金屬的水泥用于飲水管道涂襯時，應受到控制的金屬會從水泥砂漿襯里中滲出。
　　在本研究之前，應受到控制的金屬從飲用水管道水泥砂漿樹里中滲出的數量還沒有確定。人們缺乏對水泥砂漿襯里中重金屬致命危害的了解，因此促使我們對有害金屬的瀝濾過程做了實驗室研究。

一、材料、實驗步驟及分析方法

　　1、實驗裝置
　　使用未涂襯的管線，其特性列在表1中。
　　實驗室測試所需裝置由圖l表示。

　　 用X光熒光含量(XRF)，酸性可溶物含量(ASC) 及毒理學參數測試三條管段水泥襯中有害金屬的滲出情況表2
　　 2、用于襯里水泥的毒物滲出參數
　　 研究人員從11家燃燒HWF的水泥窯收集了16袋水泥。其中的3袋水泥用于3條測試管道的涂襯。表2列出了這3袋水泥涂襯后有毒物質滲出情況。
　　 3、水泥砂漿涂樹方法
　　 待測試的管道由專業涂襯公司完成管道涂襯，執行美國的有關標準。表3列出了測試管道水泥砂漿襯里的特性。

　　操作步驟：
　　完成涂襯的測試管道需進行消毒，消毒使用的是普通的漂白劑，投加的漂白劑劑量為12ml，使水中氯濃度達到25mg/L，并將管道水靜止24小時。測得第1，2，3管道水中的氯濃度分別為10.2，18，18mg／L。該剩余氯濃度均大于10mg／L，符合美國標準。
　　經過2小時氯消毒后，用自來水連續沖洗第1管道，使其氯濃度降到2.0mg／L，將第2條管道的水排出，重新注滿水，使水中氯濃度為1.2mg／L，第3條管道水的氯濃度比第2條更低。用泵給水加壓到483KPa，并靜滯一段時間。表4列出了3條測試管道的運行情況。

二、結果

　　1、測試的管道第1次注水后金屬濃度和其它水質參數的變化
　　圖2表示出了第1次注水后測試管道隨時間變化的金屬濃度。測試管道的水樣進行空白校正。經空白校正的水樣只代表水泥砂漿襯里中金屬所起的作用。

　　表5列出了第1次注水后有害金屬滲出的最大凈濃度。為作比較，表5同時列出了美國環保局目前使用的相應的飲用水標準。

　　圖3表示出水樣在測定的時間內pH，總硬度，鈣硬度，堿度，導電率，飽和指數的變化。
　　第1條管道，如圖2所示，隨著時間變化，金屬濃度逐漸地增大和減少。如圖3所示，與水泥砂漿襯里僅接觸3小時后，管道水的pH從7.43增加到11.43，經過靜滯14天后，pH為12.11。所有水樣都顯示出高的正飽和指數。靜滯3天后，總氯濃度從2.0降到0.15mg/L，測試后拆開試驗裝置，發現襯里光滑，結構完整。
　　第2條管道，如圖2所示，除鈹以外，隨著時間變化，金屬濃度逐漸增大和減少。第1次注入水后，發現管道水的硬度，導電率和堿度逐漸增加(圖3)。第1天，pH從7.03很快升高到11.57。在以后靜滯的3天中，總氯濃度從1.18降到O.07mg／L。水被排掉，又注入新的自來水，收集排掉水的最后一部分檢測金屬濃度，其結果列在表6中。

　　第3條管道，如圖2所示，所有測試的金 屬濃度隨時間的變化逐漸地增大和減小。第1次注水后，與襯里接觸1天后，管道水的pH很快從6.91升到11.13。水被放掉，注入新的自來水。收集排掉水的最后一部分檢測 金屬濃度，其中砷、鋇、鎘、鉻、鉛、鎳的濃度(表6)比混合管道水的濃度高得多(見表5，圖2)。
　　2、加氯消毒結束時管道水金屬濃度的變 化
　　第1次注水之前24小時給測試管道加 氯。加氯結束時，取水樣分析金屬濃度(表6)。所有測試管道加氯后水中鉻濃度比第1 次注水的濃度高。
　　3、加入自來水后金屬濃度的變化
　　第1次加水后，第2、3條管道重新加龍 頭水。第2條管道加水18次，第3條管道加水1次(表4)。從第2條管道的第6次，第10 次，第18次加水后取樣分析金屬濃度。表6 表示出第三個水樣的最大凈濃度。第2條管道初始自來水中發現砷、鋇、錦鉻、硒、鉈有少 量的增長。加水18次后鋇的最大凈濃度為14.46μg/L，鉻的最大凈濃度為2.45μg／L。 發現第3條管道砷、鋇、鈹、鉻濃度有所增長。 加水結束時，鋇的凈濃度為29.83μg/L，鉻為3.49μg／L。
　　4、加入軟水后金屬濃度的變化
　　重新加入龍頭水后，給第2、3條管道加 入軟水。第2條管道加3次，第3條管道加1次(表4)。從第2條管道第1次加軟水中取2 次水樣，分析金屬濃度。第3條管道取4次水 樣。表6表示了這些水樣的最大凈濃度。第2條管道發現砷、鋇、鉛、硒略有增長。同時第3條管道也發現砷、鋇、鉻、鉛、鎳，鉈有所增 加(表6)。
　　 5、測量的金屬濃度與目前飲水標準比較第1次14—18天水靜滯過程中，3條測試管道中的2條管道鋇、鎘、鉻濃度有顯著的 增加。這三種金屬的增加量比相應的飲用水標準多20％。同時發現相同條件下砷的濃度也有增長，但不明顯，比飲用水標準多3％。

　　結論

　　此項研究是在實驗室靜態條件下，將三段管道涂襯，測試從襯里滲出的金屬數量。滲出的有害金屬有砷、鋇、鈹、鎘、鉻、鉛、鎳、硒、鉈等九種。為了監控金屬滲出的環境，測試期間同時給其它水質參數也進行了定量，這些水質參數包括pH，溫度，總硬度，鈣硬度，堿度，導電率，CaCO3飽和指數以及氯含量。
　　在第1次14天的水樣靜滯期間，3條測試管道中的2條管道水泥砂漿襯里滲出了數量較多的鋇、鍋、鉻。在第1次水靜滯5天期間，管道中鋇濃度的含量超過了最初龍頭水的含量，比目前飲用水標準(5μg/L)多22％。在第1次的水靜滯3天期間，鉻濃度快速增長，比目前飲用水標準(100μg／L)多19％。在第1次的水靜滯14天期間，鋇濃度逐漸增長，比目前飲用水標準(2000μg／L)多18％。金屬濃度的增加量不包括管道最后排放水中的數量。若考慮到這最后排放水中的金屬含量，則金屬濃度的增加量要比測得的結果還要大。
　　第1次給管道加水，以及后來加龍頭水和軟水，PH，硬度和導電率都增加得很快。即使第18次加龍頭水和3次軟水后，CaCO3飽和指數仍保持很高的正值。
　　用于測試管道涂襯的水泥比商業用的水泥金屬含量少。低流量配水系統以及死水端使用有的商業水泥可能金屬濃度更大，在幾乎靜止滲漏狀態下如在低流量配水系統或管網死端可能會發現這種狀況。由水泥而導致滲出高的金屬濃度不容易出現在大流量的配水系統，因為大的流量會將滲出的金屬濃度稀釋。
　　作者建議給水公司應慎重選擇用于飲用水管道涂襯的水泥。今后應制定有關政策，指導水公司做好水泥的選擇。