水看世界 | 新的污染物：自来水中的甜味和咸味

导语

以水看科技进步，以水观世界发展。“水看世界”带您在云端游历世界水务，博览众长，以为攻玉。（素材来自上海《净水技术》杂志社情报咨询服务板块成果）

本期摘要

新污染物家族新添两个熟悉又陌生的名字：人工甜味剂和盐！这篇文章从一个非常“清奇”的角度带给了关注饮用水水质的从业人员一个全新的视角：因人类日常生活需要排放到天然水体中的人工甜味剂和盐。文章指出，这些物质因为难以天然降解，会逐渐在天然水体中富集，且因为当前水处理工艺缺少对其的有效去除能力，终将导致自来水全新的感官问题。因此，当“可甜可咸”成为一种新的污染形式，水质人新的工作方向将被开启。

如果您对国外新鲜的水行业和技术资讯有猎奇的兴致，欢迎扫描二维码，免费订阅由Aquatech China和《净水技术》联名推出的《Aquatech水技术》。

作为饮用水来源的全球水体被迫越来越多地“储存”人类生活排放的人工甜味剂，导致未来自来水可能会尝起来很甜。美国环境保护署（EPA）将人造甜味剂确定为新兴的水污染物，特别是三氯蔗糖（一种合成的人造糖替代品）被监测为人类对流域污染的指标，因为它在体内代谢不良，而在环境中化学稳定。氯化钠，通常被称为食盐，几十年来一直被认为会导致自来水发咸，特别是在冬季，当氯化钠用于道路除冰雪时。人工甜味剂和盐将继续进入水体。因此，供水行业应该为自来水口味的变化做好准备。

人工甜味剂

全球的人工甜味剂市场在21世纪经历了快速增长，到2028年预计将达到年产309400吨，价值338亿美元。主要的人工甜味剂包括乙酰磺胺酸、糖精、甜蜜素、纽甜、糖精和三氯半乳蔗糖，其中三氯半乳蔗糖具有增长最快的市场份额。人工甜味剂比蔗糖（蔗糖）甜10000倍，广泛用于人类食品和动物饲料中，主要作用是产生非营养性甜味（表1）。

表1 纯净水中蔗糖和人造甜味剂的特性和味觉阈值

所有的人工甜味剂都是高度水溶性的，进入人体后主要通过尿液排出。三氯蔗糖和乙酰磺胺酸在人类和动物体内的代谢率很低。因此，几乎100%的摄入量都被排泄到人类的生活污水收集系统或动物的饲养场、牧场、田地和溪流中。许多人工甜味剂通过常规水处理、一级和二级污水处理以及活性炭吸附后去除效果很差。乙酰舒泛和三氯蔗糖也能抵抗生物降解和高级氧化，因此它们会被排放到水环境中，而不是在污水处理过程中被降解。

一项关于三氯蔗糖在无意间接再利用的城市水系统中的归宿和运输的研究表明，进入污水处理厂的三氯蔗糖中有15%通过流域和饮用水处理厂循环，返回到消费者的自来水。人工甜味剂同时存在于流域和自来水中，通常浓度为每升纳克，但也有每升毫克的浓度。大多数人工甜味剂的味觉阈值发生在每升毫克以下到每升毫克的浓度。

自来水的有限数据表明，这些味道阈值浓度当前尚未超出，但由于数据有限，因此人工甜味剂对自来水水质的真实的影响尚不清楚。此外，人工甜味剂因对健康的不利影响，已经受到相关重视和审查，2023年，世界卫生组织建议人类不要使用它们来控制体重。难怪EPA将人造甜味剂指定为一种新出现的污染物。

咸味水

咸味是由溶解在水中的离子产生的，统称为总溶解固体（TDS）。TDS包括溶解在水中的所有有机和无机成分，这些成分小到足以通过0.45微米的过滤器。EPA已将TDS的二级最大污染物水平（SMCL）设定为500 mg/L，这意味着高于500 mg/L，消费者可能会发现水的味道令人反感。某些州，包括北达科他州、南达科他州、德克萨斯州、犹他州和怀俄明州，允许公用事业具有更高浓度的TDS（例如，1000 mg/L），高于联邦SMCL允许的水平。自来水公司通过标准方法2540 C（水和废水检验标准方法）定期监测TDS。TDS的主要成分之一是氯化钠（表2）。

表2 纯净水中咸味成分的特性和味觉阈值

天然水体的盐碱化是一个全球趋势，已经持续了几十年。从20世纪中叶开始，汽车的普及和道路的铺设创造了除冰行业。现在，在整个美国，冬季大约有2700万吨氯化钠被应用于道路，以防止结冰和事故。虽然在道路上撒盐可以提高人类的安全和生存，但缺点是道路排水中的盐分会侵入地表并渗入地下，最终会进入天然水体，影响饮用水的味道、人类健康和生态系统健康。

氯化钠的另一个几乎相当于道路除冰的主要用户是化学制造业。此外，氯化钠对环境的其他贡献者是食品工业，农业，非化学制造业以及水和污水处理。水处理工艺广泛使用氢氧化钠、还原为氯化物的氯以及碳酸钠盐和硫。钠和氯化物在水和污水处理中的使用对于从事间接或直接饮用水再利用的流域特别令人关切。家用水软化器使用氯化钠，再生阳离子交换树脂并产生盐水废弃物。加州的许多社区，如2003年的圣克拉里塔山谷，禁止使用氯化钠为基础的家用水软化剂，以防止盐（TDS）释放到河流和地下水含水层。

钠和氯是大多数淡水的天然成分。那么，是什么让消费者抱怨他们的饮用水太咸呢？钠离子Na+是咸味的主要原因。有趣的是，在美国，钠没有被设置限值（SMCL），尽管佛罗里达的Na+基于健康的MCL为160 mg/L。2003年EPA饮用水钠建议“饮用水中的钠浓度不得超过30至60 mg/L Na+的范围，因为在较高浓度下可能对味道产生不利影响”（EPA 822-R-03-006）。《澳大利亚饮用水指南》（Australian Drinking Water Guidelines）将Na+的感官标准设定为180 mg/L，以避免水的咸味。

从30-60到180 mg/L Na+作为感官准则的范围似乎很宽。原因既有人为因素，也有化学因素。

人为因素。人类感知钠盐味的能力和对太咸的钠盐味的反应能力存在差异。有些人对钠的味道比其他人更敏感。人的味觉与唾液中的矿物质含量有关，因此唾液中矿物质的个体差异和个体内的差异将影响对钠的咸味感知。一个人嘴里的矿物质含量受他们所吃的东西的影响，所以喝了蒸馏水后再喝微咸的水，味道会很咸。水合作用也会影响唾液含量和咸味；一个人脱水越多，他们就越能尝到咸味。

化学因素。与Na+同时存在于口腔中的反离子会显著影响钠的咸味。NaCl是钠盐中最咸的。碳酸氢钠，或小苏打，尝起来不那么咸。很多人都知道这一点，他们用不同的盐做饭或使用含有小苏打的牙膏。作为钠的抗衡离子的硫酸盐的存在也减轻了咸味。对于咸味，EPA的氯化物和硫酸盐的SMCL均为250 mg/L。这些水平远远高于可产生咸味的浓度（30-60至180 mg/L Na+）。

氯化钠在口腔中的存在也增加了天然和人造糖的甜度。这就是为什么像咸焦糖和咸巧克力这样的糖果很受欢迎的原因食盐可以增强甜食的美味。

但是当供水企业意识到自来水中含有的人工甜味剂或盐的水平会导致人类的味觉感受到时，有必要对社会公开进行通知。

下一步是什么

首先，意识到人工甜味剂和氯化钠会以超过味觉阈值的水平侵入饮用水这一客观现实至关重要，理解到它们一起可以增强饮用水味道的强度。其次，监测原水和成品自来水中的人工甜味剂、TDS、钠、氯化物是必不可少的，目的是了解污染的程度和未来的趋势。第三，监测消费者的反馈和投诉也是必不可少的，因为消费者在庞大的输配系统中无处不在，他们就是评估水质的“早期预警传感器”，及时反馈包括味道，气味和其他感官的问题。

不可生物降解的人工甜味剂（如三氯蔗糖）的持久性问题可能也是再生水间接和直接饮用再利用实践中的潜在问题。例如，污水处理厂的三级出水通常含有50至100 µg/L的三氯蔗糖，仅比最低味觉阈值低2至4倍（表1）。由于传统的污水和水处理不能有效地去除这种化合物，因此它可能会在没有反渗透（RO）等高级处理的情况下在供水系统中积累和浓缩。敏感的人可能很快就会开始品尝到自来水冲泡的一杯茶或咖啡中的甜味，而不是通过加糖。

当供水企业意识到自来水中人工甜味剂或盐的浓度水平已经开始导致人类味觉可以感知到时，有必要向社会公开通知。去除人工甜味剂的处理将是化合物特异性的。去除钠和氯化物的处理，像大多数溶解的阳离子和阴离子一样，需要纳滤，RO或离子交换。应当鼓励供水企业与污水处理设施合作，因为在排放到饮用水供应的接收水体之前进行有效处理可以最大限度地减少这些新兴物质对自来水的影响。

原文：OPERATORS KEEP PACE WITH INDUSTRY CHANGES

出处：J Opflow

作者：NICK PIZZI

翻译：《净水技术》实习编辑 张龙龙

排版： 《净水技术》编辑 李滨妤

审核： 《净水技术》社长/执行主编 阮辰旼

推荐阅读（点击标题跳转）

《净水技术》2025年活动计划

欢迎广大水务企业加盟合作