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2007.1.1 氯氨與鉛之化學作用對飲用水中鉛含量的影響 (點閱 : 2031 次)
 
 
氯氨,這曾經被指為是造成美國首都華盛頓特區與北卡羅來納州的格林維爾市,飲用水中鉛含量增多的元兇,再度被指控會造成水中鉛濃度的增加,不過這次的證據是來自於實驗室中現場即時實驗的結果。由University of Missouri,Rolla分校的化學家Jay Switzer發表在ES&T(May, 15. 2006, pp3384-3387)的現場即時腐蝕實驗的研究結果顯示,如果使用氯氨當消毒劑的話,水管內面累積的鉛衒N更容易溶解至水中。

在2004年,美國首都華盛頓特區因發現飲用水中鉛含量竟然高達48,000 ppb,而引起媒體及居民極大的擾動與關注。這具危險性高濃度鉛含量,是發生在當華盛頓特區飲用水系統,由原來的氯氣消毒劑變更為氯氨消毒劑後,諷刺的是,更換消毒劑的原因是為了符合聯邦政府對另一問題-「消毒副產品」的管制值。氯氨是由氯與氨所組成的化合物,與氯比較它是較弱的氧化劑,因此產生較少量的消毒副產品。

當華盛頓特區飲用水內含鉛過量危機發生時,美國環境保護署的化學家Mike Schock曾提出一個假設:他推論當更換為較弱氧化力的氯氨消毒劑時,可能也同時降低了飲用水的氧化電位,並使得飲用水系統的水管內面,由相對較不易溶解的四價鉛組成的礦物質蚰硍}始溶解,在此之前的專家認為水管內面之蚰皏D要是由二價鉛所組成。

任職於美國Virginia Polytechnic Institute and State University的袘k專家Marc Edwards首先認識到華盛頓特區飲用水鉛過量問題的嚴重性,並且說由Jay Switzer的新研究數據,提供了另一個獨立研究的結果證實了Michael Schock的假說,那就是四價鉛存在於飲用水系統的重要性,並彰顯出發生在華盛頓特區的問題也同樣會發生在其它城市的飲水系統,如果它們也將消毒劑由氯改為氯氨。

Switzer使用一個以石英晶體製成的微量天平,使得他能追蹤鉛與氯或氯氨的反應。他描述:「當氯存在時它穩定了含鉛的薄膜,而加入氯氨後含鉛的薄膜幾乎完全溶解了。經過20小時的實驗時間後,水中鉛含量濃度足足比正常飲用水增加了10到12倍。對實際的都會飲用水系統也許需要較長的時間。」

Schock表示:「能由獨立的第三者使用完全不同實驗方式與分析儀器而證實我的假說的確會令人感激。」而Schock最近的研究顯示:「四價鉛蚰眹瓣ㄛO只有在特殊情況下發生的畸變,在他檢查過的水管中三分之一的內面發現有四價鉛蚰眭漲s在。」Schock目前正在研究,如何尋找出一組飲用水品質的標記,來預測鉛蚰眭漲s在,四價鉛蚰硐P具有持續性高氧化還原電位之飲用水相關連,這種水化學反應可能發生在飲用水處理廠的工程師,以高濃度的氯進行殺菌時,正如同華盛頓特區所發生的情況一樣。但是這些條件也可能存在於具高鹼性與硬度,而含低濃度有機物的地下水中,以及使用綠沙過濾或二氧化氯等其它氧化劑消毒的自來水處理系統中。

Schock指出:「當使用鉛管的自來水系統,發現飲用水中的鉛含量出奇的低時,這表示極有可能四價鉛蚰痐w經存在於鉛管的內面,此時自來水處理系統的管理者決定更換氯為氯氨消毒劑之前,必須小心評估氯氨與四價鉛蚰眭漱ずロ@用。」


Switzer的實驗與Schock的研究是針對鉛管自來水系統而做的。在2005年北卡羅來納州的格林維爾市也發生了飲用水鉛濃度過高的問題,並在兩名兒童的血液中發現鉛含量過高,這些問題也是發生在自來水處理廠系統將消毒劑改為氯氨後,但是該市的自來水系統完全不使用鉛管,Schock推測是否四價鉛存在於所使用的銅管焊料中或者在青銅製的水管元件中。

自來水處理廠現在正面對著一個兩難的問題,要如何減少消毒副產品,同時又要保持飲用水中的低鉛含量。Schock認為也許最好的解決方式是採取新的路徑,他提議:「在自來水處理廠就清除消毒副產品,是找出最佳化之飲用水系統的理想方式。」當然這須要更多的研究工作,並期望政府相關單位提供經費及科學家勇於接受這挑戰。

(本文譯自:Environmental Science & Technology, May 15. 2006, pp.3129-3130)
(資料來源:環境檢驗電子報 第四期)
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