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責任重大、使命光榮的深圳測毒魚
2015-01-04 10:00 點擊: 次作者:南方都市報
水廠進水檢測點的水缸里養有幾條金魚，負責對東江水進入水廠的第一次檢測，工作人員通過評估金魚的生存狀態先了解東江水的水質。
主臭氧接觸池池邊的魚缸養有幾條金魚，這些金魚可及時對剛完成主臭氧接觸的水進行監測。
配水泵房設有進水檢測點和出水檢測點，都有生物監測系統。出水檢測點的監測系統養有斑馬魚，只能通過屏幕觀察到。
智能監測系統可實時監控斑馬魚的游動軌跡，并在出現異常時報警。
配水泵房里，工作人員記錄出廠水質結果。
處理后的自來水經過巨大的水泵加壓進入市政自來水管道，然后流入千家萬戶。
未經任何處理的東江水從大管道洶涌流進反應池。
由于原水攜帶泥沙、樹枝、貝殼等雜質，進入反應池前要先經過一個巨型鐵網過濾雜質。
經反應池處理過的水進入沉淀池，經沉淀處理后流入水槽，再流入旁邊的砂濾池。
由于魚類對水體的毒性反應敏感，在“9.11”后美國就在紐約、華盛頓和舊金山部署了一種用太陽魚報警的生物反恐系統，以監測水質。受此啟發，深圳水務科研工作者也研究出一種水質毒性生物監測系統，5條斑馬魚責任重大，負責監測全部凈化完畢的出廠水，時刻緊盯水中那些用化學監測方式可能會漏網的毒性物質。
從金魚、錦鯉到斑馬魚
在筆架山水廠，有一套水質毒性生物監測儀(RTB)，這套監測儀不是什么高精尖設備，看上去與一個中型魚缸沒有太大差別，但市場價高達68萬元。魚缸三面密封，只有一面的玻璃可以看到5條斑馬魚游來游去。最引人注意的是，無論5條魚游到哪里，身上始終圍繞著一個光圈。
原來，這面玻璃是電腦屏幕，光圈是視頻跟蹤識別指示器，通過光圈記錄魚在不同時刻的位置坐標，軟件會分析魚的游動軌跡，一旦水質有變化，斑馬魚的游動軌跡會發生異變，監測儀會立即報警。
此外，監測儀集成濁度、溫度、pH值、氨氮等多項指標，對有毒有害的農藥、重金屬等的響應靈敏度低于0 .1TU。急性毒性試驗要花48小時才能知道結果的毒性，監測儀最短在幾分鐘內即可發出報警。以重金屬鎘為例，濃度為0 .7mg/l的鎘含量在5分鐘內即可發出黃色報警。
水廠的工程師介紹，監測儀里的斑馬魚不喂食，每2周換一批，里面是已經過水廠處理過的出廠水，而監測儀里的水不斷循環，確保流入的自來水是最新的出廠水。
除了用斑馬魚監測原水和出廠水，水廠此前還用過金魚監測原水——也就是從東江取來、即將進行凈化處理卻還未進泵的水，用錦鯉監測經過沉淀、過濾等處理的水。自從斑馬魚進駐后，金魚和錦鯉就被淘汰了。不過，有些水廠至今還養著這兩種魚，與斑馬魚一起監測水質。
監測水質不只是魚的事
5條魚就能把關深圳自來水質？當然不會這么簡單，國家對自來水有106項標準要求，生物預警是對目前化學監測手段的補充，相當于多加了一道保險。自從深圳1961年有了第一座自來水廠后，設備越來越高級，工藝越來越復雜，但原水的水質也越來越差，我們喝到的自來水把關也必須越來越嚴格。這些是怎么做到的？
穿上白大褂、安全鞋，戴上衛生檢查手套，深圳市水務(集團)有限公司水質監測站主任劉波從早上8：30就開始了一天的工作，一直到下午5：30。除了中午，他的手就幾乎沒停過，倒蒸餾水、加試劑、定容、上機檢測……國家規定自來水106項指標，他和檢測員們平時要檢測128-129項。因為水質風險有3000多種，人類對水中物質的認識越來越深，眼睛能看到的只有濁度，鼻子能聞到的只有銹味，看不到也聞不到的危險更多。
劉波介紹，水質分析師對水的檢測就像醫生體檢，首先必須先做好計劃。一般，由工作人員到水廠采樣，回來后對水樣編碼以方便進行盲測保證數據的公正，然后是排隊待檢。如果水樣檢測結果出現波動，會立刻反饋給水廠和水務集團的技術和生產管理部門，根據原水水質變化查找原因優化水質處理工藝。
在水質監測站，不同實驗室里擺放著大小形態各異的設備和儀器，有的檢測有機物、有的檢測陰離子。而在僅有3000多平方米大的檢測站，資產就高達5000萬元，一臺機器動輒百萬元一點不稀奇，大部分儀器都是國家乃至國際最先進的，比如用于探測COD、pH值的專屬探頭，就是國際大品牌，可實現實時檢測，而過去的人工檢測只能做到2小時一次。
1989年以前，深圳的水質檢測只有濁度、余氯、pH值等少數幾項，而且多為手工檢測，采用目視比色法。1990年后逐漸改為在線儀表自動監測，并逐步擴大到包括原水、沉淀后水、濾后水、出廠水在內的全過程實時監測，確保在較前端環節及時發現問題。
正是借助了自動化儀器和設備，水質分析師從過去繁重的體力勞動中解放出來，只需要不到30人，檢測站就能做到水、泥、氣三態30余類350余項檢測，年產15萬個數據，實現了原水、出廠水、管網水、龍頭水的全流程監測。
水處理工藝緣何越來越復雜
對比深圳第一座水廠時的情景，如今的水質檢測設備可以說是鳥槍換炮。1961年，深圳水庫邊的東湖水廠在一片農田上建起，供水能力僅為0 .25萬噸/日，服務1.5萬人。當時采用的處理設備是2個直徑3米的壓濾缸，進行直接過濾及漂白粉消毒。別小看這樣簡陋的水廠，在當時的鎮級居民飲水中，還是最先進的。
1979年，深圳建市，次年特區成立。此后，深圳對東湖水廠投資2.5億元擴建、新建和挖潛改造，日供水能力達到30萬噸。大涌水廠、筆架山水廠也在那時建起來了。但此時的水處理手段依然常規，大部分水廠采用了微絮凝直接過濾和氣水兩段式反沖，也就是原水加藥水后使水中微型絮狀顆粒物凝結，然后經過無煙煤、石英砂雙層濾料過濾。實際上，如此簡單處理的自來水不一定比現在差，因為那時的原水未經污染，水質較好，濁度較低。
上世紀90年代，特區發展迅猛，市政府加大了對基礎設施的投入，也包括供水行業的建設，一批重大供水項目上馬。以現代化、高標準設計的梅林水廠于1995年建成投產，供水能力達60萬噸/日。就是在這個時期，水質檢測的硬件和管理開始成型。
不過，正是在發展速度最快的這些年，原水水質開始惡化。惡化主要來自兩方面，一個是深圳對水的需求猛增，東江水在水庫停留的時間縮短一半，水庫對原水的凈化作用減弱；此外，東江沿線經濟發展，水源污染不斷加重。上世紀90年代，深圳的水廠處理工藝開始上馬沉淀工藝。由于東江沿線污染，原水氨氮超標，藻類也增多，1995年和1998年，深圳的水廠開始在水處理過程中加入粉末活性炭除臭及生物預處理環節，但對其他有機物等指標無明顯作用。
2000年左右，國家對自來水的標準要求只有88項，為了達標，深圳水廠又增加預臭氧工藝，可以氧化水中的有機質并殺菌。直到2005年后，梅林水廠及筆架山水廠工藝升級換代，臭氧-生物活性炭深度處理工藝正式投產，標志著深圳的水處理工藝重大突破。
據水務集團總工程師張金松介紹，經過深度處理的自來水，不僅達到國家要求的106項標準，而且已經達到國外直飲水的標準，屬于優質飲用水了。而在今年6月，沙頭角水廠在活性炭基礎上又上馬了超濾膜新工藝，使安全性更強。
測毒魚可防止蘭州自來水苯超標事件重演
在臭氧-生物活性炭深度處理工藝投產3年后，斑馬魚陸續進入原特區內的大型水廠。水質毒性生物監測儀(RTB)的研發者——市水務集團下屬的深圳市開天源自動化工程有限公司總經理宛如意告訴南都記者，這套系統是圍繞國家高技術研究發展計劃，即863課題中的關于水質監測的部分而展開的研究結果。
原來，雖然國家對自來水的標準要求已從過去的49項增加到106項，但日常接觸的化學品有4萬-8萬種都有可能出現在水體，無論從技術還是人力上，化學監測都無法全部顧及，而很多化學物結合在一起還會協同反應為化合物，因此化學方法不太保險，也永遠都不夠用。
以蘭州自來水苯超標事件為例，就是偶然發現的，苯這種物質按規定半年才檢測一次，很難被發現。而斑馬魚會對水體中的苯有直接異常反應。自古以來，人類就有用生物監測有毒物質的傳統習慣。科學也證實，生物監測方法是對化學方法的很好補充，也很有效，生物體能迅速直接地對很多甚至不明的毒性物質有反應。
確定了深圳也必須采用生物監測方式后，研究人員開始選擇生物種類。對比參考國外研究成果，研究人員發現，流行生物監測的歐美國家會在不同的河流使用最本土化的生物。比如，美國在紐約、華盛頓和舊金山的河流選用當地最普遍和適應性強的藍鰓太陽魚。于是，廣東地區常見的淡水熱帶魚——斑馬魚成了首選，這種魚身軀玲瓏纖細，具有頑強的生命力，關鍵是它和人類基因有著87%的高度同源性，作為模式生物的優勢很突出，這意味著其試驗結果大多數情況下適用于人體，用于水質環境的監測是最佳選擇，也是國際上公認的監測生物。
“我們選擇斑馬魚是經過科學試驗的。”宛如意說，科研人員對斑馬魚做了除草劑類、農藥類、重金屬類等大約200多種毒性物質的試驗，證實斑馬魚對這些常見毒物都有迅速反應。此前在水廠里養的金魚經試驗證明，它們對某一類毒物會有反應，對有些毒物則沒有，錦鯉的反應范圍更小，都屬于不規范的監測生物體。2008年，以斑馬魚為主角的水質毒性生物監測儀研發成型，開始陸續安裝到特區內大型水廠。
2011年深圳舉辦大運會，出于水體反恐考慮，也是受美國“9·11”后水體中部署生物反恐系統啟發，RTB系統開始在深圳的原水取水口使用，還包括一些重點泵站。目前，只要經濟條件允許，水質風險較高的水廠基本都安了RTB系統。宛如意說，這相當于給深圳飲用水上了一道活的保險。
記者觀察何時能喝到不需監測的水？
水務集團總工張金松寫過一本書《深水人看洋水務》，對比了國外水務技術與管理。他認為，中國的水處理技術其實與國外差距已經不大，最大的差距在水源上，歐美國家對水源的保護常常讓他嘆為觀止。他在瑞士看到的原水清澈透明，濁度與處理過的自來水幾乎沒有差別。即便如此，瑞士人還要用超濾膜進行深度處理。深圳市開天源自動化工程有限公司總經理宛如意也說，在歐美國家，生物監測系統不僅僅用于原水和出廠水的監測，更廣泛的應用地點是自然水體，也就是各大河流中，幾乎每公里都會放一臺，除了反恐的需要，還肩負著監測監控污水廠排水是否超標的任務。以目前我們河流的現狀，別說斑馬魚了，金魚和錦鯉都沒法活命。何時能喝到不需監測的水，恐怕首先要做到將監測上移到水源中去，而這也只怕是萬里長征的第一步。
在筆架山水廠，有一套水質毒性生物監測儀(RTB)，這套監測儀不是什么高精尖設備，看上去與一個中型魚缸沒有太大差別，但市場價高達68萬元。魚缸三面密封，只有一面的玻璃可以看到5條斑馬魚游來游去。最引人注意的是，無論5條魚游到哪里，身上始終圍繞著一個光圈。
原來，這面玻璃是電腦屏幕，光圈是視頻跟蹤識別指示器，通過光圈記錄魚在不同時刻的位置坐標，軟件會分析魚的游動軌跡，一旦水質有變化，斑馬魚的游動軌跡會發生異變，監測儀會立即報警。
此外，監測儀集成濁度、溫度、pH值、氨氮等多項指標，對有毒有害的農藥、重金屬等的響應靈敏度低于0 .1TU。急性毒性試驗要花48小時才能知道結果的毒性，監測儀最短在幾分鐘內即可發出報警。以重金屬鎘為例，濃度為0 .7mg/l的鎘含量在5分鐘內即可發出黃色報警。
水廠的工程師介紹，監測儀里的斑馬魚不喂食，每2周換一批，里面是已經過水廠處理過的出廠水，而監測儀里的水不斷循環，確保流入的自來水是最新的出廠水。
除了用斑馬魚監測原水和出廠水，水廠此前還用過金魚監測原水——也就是從東江取來、即將進行凈化處理卻還未進泵的水，用錦鯉監測經過沉淀、過濾等處理的水。自從斑馬魚進駐后，金魚和錦鯉就被淘汰了。不過，有些水廠至今還養著這兩種魚，與斑馬魚一起監測水質。
監測水質不只是魚的事
5條魚就能把關深圳自來水質？當然不會這么簡單，國家對自來水有106項標準要求，生物預警是對目前化學監測手段的補充，相當于多加了一道保險。自從深圳1961年有了第一座自來水廠后，設備越來越高級，工藝越來越復雜，但原水的水質也越來越差，我們喝到的自來水把關也必須越來越嚴格。這些是怎么做到的？
穿上白大褂、安全鞋，戴上衛生檢查手套，深圳市水務(集團)有限公司水質監測站主任劉波從早上8：30就開始了一天的工作，一直到下午5：30。除了中午，他的手就幾乎沒停過，倒蒸餾水、加試劑、定容、上機檢測……國家規定自來水106項指標，他和檢測員們平時要檢測128-129項。因為水質風險有3000多種，人類對水中物質的認識越來越深，眼睛能看到的只有濁度，鼻子能聞到的只有銹味，看不到也聞不到的危險更多。
劉波介紹，水質分析師對水的檢測就像醫生體檢，首先必須先做好計劃。一般，由工作人員到水廠采樣，回來后對水樣編碼以方便進行盲測保證數據的公正，然后是排隊待檢。如果水樣檢測結果出現波動，會立刻反饋給水廠和水務集團的技術和生產管理部門，根據原水水質變化查找原因優化水質處理工藝。
在水質監測站，不同實驗室里擺放著大小形態各異的設備和儀器，有的檢測有機物、有的檢測陰離子。而在僅有3000多平方米大的檢測站，資產就高達5000萬元，一臺機器動輒百萬元一點不稀奇，大部分儀器都是國家乃至國際最先進的，比如用于探測COD、pH值的專屬探頭，就是國際大品牌，可實現實時檢測，而過去的人工檢測只能做到2小時一次。
1989年以前，深圳的水質檢測只有濁度、余氯、pH值等少數幾項，而且多為手工檢測，采用目視比色法。1990年后逐漸改為在線儀表自動監測，并逐步擴大到包括原水、沉淀后水、濾后水、出廠水在內的全過程實時監測，確保在較前端環節及時發現問題。
正是借助了自動化儀器和設備，水質分析師從過去繁重的體力勞動中解放出來，只需要不到30人，檢測站就能做到水、泥、氣三態30余類350余項檢測，年產15萬個數據，實現了原水、出廠水、管網水、龍頭水的全流程監測。
水處理工藝緣何越來越復雜
對比深圳第一座水廠時的情景，如今的水質檢測設備可以說是鳥槍換炮。1961年，深圳水庫邊的東湖水廠在一片農田上建起，供水能力僅為0 .25萬噸/日，服務1.5萬人。當時采用的處理設備是2個直徑3米的壓濾缸，進行直接過濾及漂白粉消毒。別小看這樣簡陋的水廠，在當時的鎮級居民飲水中，還是最先進的。
1979年，深圳建市，次年特區成立。此后，深圳對東湖水廠投資2.5億元擴建、新建和挖潛改造，日供水能力達到30萬噸。大涌水廠、筆架山水廠也在那時建起來了。但此時的水處理手段依然常規，大部分水廠采用了微絮凝直接過濾和氣水兩段式反沖，也就是原水加藥水后使水中微型絮狀顆粒物凝結，然后經過無煙煤、石英砂雙層濾料過濾。實際上，如此簡單處理的自來水不一定比現在差，因為那時的原水未經污染，水質較好，濁度較低。
上世紀90年代，特區發展迅猛，市政府加大了對基礎設施的投入，也包括供水行業的建設，一批重大供水項目上馬。以現代化、高標準設計的梅林水廠于1995年建成投產，供水能力達60萬噸/日。就是在這個時期，水質檢測的硬件和管理開始成型。
不過，正是在發展速度最快的這些年，原水水質開始惡化。惡化主要來自兩方面，一個是深圳對水的需求猛增，東江水在水庫停留的時間縮短一半，水庫對原水的凈化作用減弱；此外，東江沿線經濟發展，水源污染不斷加重。上世紀90年代，深圳的水廠處理工藝開始上馬沉淀工藝。由于東江沿線污染，原水氨氮超標，藻類也增多，1995年和1998年，深圳的水廠開始在水處理過程中加入粉末活性炭除臭及生物預處理環節，但對其他有機物等指標無明顯作用。
2000年左右，國家對自來水的標準要求只有88項，為了達標，深圳水廠又增加預臭氧工藝，可以氧化水中的有機質并殺菌。直到2005年后，梅林水廠及筆架山水廠工藝升級換代，臭氧-生物活性炭深度處理工藝正式投產，標志著深圳的水處理工藝重大突破。
據水務集團總工程師張金松介紹，經過深度處理的自來水，不僅達到國家要求的106項標準，而且已經達到國外直飲水的標準，屬于優質飲用水了。而在今年6月，沙頭角水廠在活性炭基礎上又上馬了超濾膜新工藝，使安全性更強。
測毒魚可防止蘭州自來水苯超標事件重演
在臭氧-生物活性炭深度處理工藝投產3年后，斑馬魚陸續進入原特區內的大型水廠。水質毒性生物監測儀(RTB)的研發者——市水務集團下屬的深圳市開天源自動化工程有限公司總經理宛如意告訴南都記者，這套系統是圍繞國家高技術研究發展計劃，即863課題中的關于水質監測的部分而展開的研究結果。
原來，雖然國家對自來水的標準要求已從過去的49項增加到106項，但日常接觸的化學品有4萬-8萬種都有可能出現在水體，無論從技術還是人力上，化學監測都無法全部顧及，而很多化學物結合在一起還會協同反應為化合物，因此化學方法不太保險，也永遠都不夠用。
以蘭州自來水苯超標事件為例，就是偶然發現的，苯這種物質按規定半年才檢測一次，很難被發現。而斑馬魚會對水體中的苯有直接異常反應。自古以來，人類就有用生物監測有毒物質的傳統習慣。科學也證實，生物監測方法是對化學方法的很好補充，也很有效，生物體能迅速直接地對很多甚至不明的毒性物質有反應。
確定了深圳也必須采用生物監測方式后，研究人員開始選擇生物種類。對比參考國外研究成果，研究人員發現，流行生物監測的歐美國家會在不同的河流使用最本土化的生物。比如，美國在紐約、華盛頓和舊金山的河流選用當地最普遍和適應性強的藍鰓太陽魚。于是，廣東地區常見的淡水熱帶魚——斑馬魚成了首選，這種魚身軀玲瓏纖細，具有頑強的生命力，關鍵是它和人類基因有著87%的高度同源性，作為模式生物的優勢很突出，這意味著其試驗結果大多數情況下適用于人體，用于水質環境的監測是最佳選擇，也是國際上公認的監測生物。
“我們選擇斑馬魚是經過科學試驗的。”宛如意說，科研人員對斑馬魚做了除草劑類、農藥類、重金屬類等大約200多種毒性物質的試驗，證實斑馬魚對這些常見毒物都有迅速反應。此前在水廠里養的金魚經試驗證明，它們對某一類毒物會有反應，對有些毒物則沒有，錦鯉的反應范圍更小，都屬于不規范的監測生物體。2008年，以斑馬魚為主角的水質毒性生物監測儀研發成型，開始陸續安裝到特區內大型水廠。
2011年深圳舉辦大運會，出于水體反恐考慮，也是受美國“9·11”后水體中部署生物反恐系統啟發，RTB系統開始在深圳的原水取水口使用，還包括一些重點泵站。目前，只要經濟條件允許，水質風險較高的水廠基本都安了RTB系統。宛如意說，這相當于給深圳飲用水上了一道活的保險。
記者觀察何時能喝到不需監測的水？
水務集團總工張金松寫過一本書《深水人看洋水務》，對比了國外水務技術與管理。他認為，中國的水處理技術其實與國外差距已經不大，最大的差距在水源上，歐美國家對水源的保護常常讓他嘆為觀止。他在瑞士看到的原水清澈透明，濁度與處理過的自來水幾乎沒有差別。即便如此，瑞士人還要用超濾膜進行深度處理。深圳市開天源自動化工程有限公司總經理宛如意也說，在歐美國家，生物監測系統不僅僅用于原水和出廠水的監測，更廣泛的應用地點是自然水體，也就是各大河流中，幾乎每公里都會放一臺，除了反恐的需要，還肩負著監測監控污水廠排水是否超標的任務。以目前我們河流的現狀，別說斑馬魚了，金魚和錦鯉都沒法活命。何時能喝到不需監測的水，恐怕首先要做到將監測上移到水源中去，而這也只怕是萬里長征的第一步。
（南方都市報 2014年12月25日）
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