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為何自來水裡有特殊氣味?其實和預防傳染病有關

目前的自來水在經過一定處理後,會在出廠前加入氯或次氯酸鈉,並規定水管末端的餘氯濃度必須合乎一定「安全且有效」的標準,才能配送至各用戶。圖/ingimage
目前的自來水在經過一定處理後,會在出廠前加入氯或次氯酸鈉,並規定水管末端的餘氯濃度必須合乎一定「安全且有效」的標準,才能配送至各用戶。圖/ingimage

▍乘著水散播的傳染病

霍亂是一種經口傳染的疾病,若是將遭到感染者糞便汙染的水和食物吃下肚,就會染病。病原體霍亂弧菌是德國微生物學家柯霍(Robert Koch)在一八八三年發現的。霍亂弧菌所含的毒素會引發嚴重腹瀉和嘔吐,只要接受適當的治療,死亡率可以下降至一一%,但未治療者的死亡率高達五○%,重症者甚至會在症狀出現數小時後死亡。

在霍亂弧菌等病菌發現以前,不只是霍亂,大家普遍認為所有傳染病都是因為吸入骯髒的空氣—瘴氣(miasma,在希臘語中有「不純」「不潔」「汙染」之意)所致。

歷史上曾出現過七次全球性霍亂大流行,無不造成大量死亡:

‧第一次:一八一七年~一八二三年,於印度和孟加拉等地

‧第二次:一八二九年~一八三七年,於歐洲、倫敦、北美等地

‧第三次:一八四六年~一八六○年,於俄羅斯、亞洲等地

‧第四次:一八六三年~一八七九年,於歐洲與非洲大部分區域

‧第五次:一八八一年~一八九六年,於德國漢堡等地

‧第六次:一八九九年~一九二三年,於歐洲部分地區和印度等地

‧第七次:一九六一~,於印尼、東南亞、太平洋群島等地

一八五五年,麻醉學家約翰.斯諾(John Snow)明確證實了「霍亂並非由瘴氣引起,而是起因於水中所含的某種物質」。

一八五○年左右,倫敦掀起了霍亂大流行。斯諾發現,霍亂致死率會因供應自來水的公司而異。喝到遭汙染自來水(取水口位於下游)的家庭,霍亂死亡率特別高,而瘴氣理論無法說明這種現象。斯諾在一八五四年、倫敦寬街爆發霍亂流行期間,一一造訪死者的住家、調查屋內的飲用水來源,並記錄在地圖上。分析相關分布狀況後,發現絕大多數的死者,都住在寬街中央那口手壓式幫浦水井附近。而離水井較遠的住家之所以染上霍亂,是因為家裡的孩子在水井附近的學校上學,或是曾到那一帶的餐廳和咖啡店消費,他們全都喝過那口井裡的水。

奇妙的是,水井附近有一座擁有約七十名員工的啤酒廠,裡面竟然沒有人得到霍亂重症。斯諾仔細一查,才發現工廠的員工並不喝那口井的水,而是喝啤酒解渴。因此,在禁止大家從遭到汙染的井中取水後,霍亂疫情便順利獲控制。

發生在十九世紀倫敦的一連串疫調,展現出「流行病學」研究方法的重要性。所謂流行病學的研究方法,就是觀察群體、探討感染者與非感染者的生活環境及生活習慣的差異,並釐清傳染的主要原因。

幾年後,證明了倫敦寬街水井的堆肥汙水坑中混入了霍亂患者的糞便,而汙水坑距離水井只有短短九十公分。

▍傳染病促進上下水道的發展

直到中世紀晚期,家庭汙水都是直接排放到路上或道路中央的水溝,多次引發鼠疫和霍亂等傳染病流行,每一次都造成大量民眾喪生。

到了十六世紀,各國終於開始重視維護市民生活環境的衛生,並逐漸推動小規模的上水道工程。

一五八二年,在倫敦橋上建造了水車驅動的幫浦,引入河水,並配送到家戶做為民生用水;但橋下的泰晤士河因為船運頻繁,河水總是汙濁不堪。

到了十九世紀,蒸氣幫浦、輸水用的鑄鐵管及淨水裝置(以砂石等進行人工過濾的裝置)問世,能淨化水質,並透過幫浦輸送至各地的大規模近代水道才終於整頓完成。

歐洲最早的公共給水,出現在一八三○年的英國倫敦,而發生在一八三一年的霍亂流行,也促成了倫敦下水道的發展。但好不容易整頓了下水道,卻只是將汙水直接排放到河裡,不但使得河川越來越髒,甚至到了無法做為工業用水的程度。從一八六一到一八七五年,泰晤士河兩岸建造了與河川平行的水路以排放汙水,卻依然無法遏止下游汙染。

一八四八年,德國漢堡成為第二個發展下水道的城市;進入十九世紀後半,德國和法國各大都市都建造了下水道。此外,還發明以類似噴泉的方式,在下水道管線噴上一層「過濾材料」,利用形成於表面的菌膜來分解穢物,以及現代汙水處理場採用的「活性汙泥法」(利用含有好氧生物的汙泥來分解有機物與無機物的汙水處理法)。

時至今日,雖然傳染病已逐步改善,但世界各地仍有許多人無法取得安全的飲用水,不得不喝含有霍亂、斑疹傷寒、痢疾等病原菌的水,或是普遍存在於環境中、砷含量超標的水。

即使進入二十一世紀,每年仍約有五二.五萬名未滿五歲的幼兒因腹瀉而死亡,原因在於不衛生的環境和遭到汙染的水,但只要改善用水相關的衛生條件,便可有效預防傳染病的發生。此外,因為飲用遭到砷汙染的地下水而導致慢性砷中毒的案例,在印度、孟加拉等地仍時有所聞。

時至今日,雖然傳染病已逐步改善,但世界各地仍有許多人無法取得安全的飲用水,不得不喝含有霍亂、斑疹傷寒、痢疾等病原菌的水,或是普遍存在於環境中、砷含量超標的水。圖/ingimage
時至今日,雖然傳染病已逐步改善,但世界各地仍有許多人無法取得安全的飲用水,不得不喝含有霍亂、斑疹傷寒、痢疾等病原菌的水,或是普遍存在於環境中、砷含量超標的水。圖/ingimage

▍自來水裡的特殊氣味

水是傳染病的一大媒介,飽嘗傳染病之苦的人們終於認知到「水經過消毒後再供給」的重要性。十九世紀末,英國、德國、美國開始試著在自來水裡添加含氯藥劑。到了二十世紀,關於以氯消毒的研究越來越多。這種含氯的藥劑原本是傳染病出現時,供緊急使用的消毒劑,不過後來比利時和英國開始持續使用;到了一九一二年,德國發明了加氯殺菌機,各國才開始普遍採用氯消毒法。

目前的自來水在經過一定處理後,會在出廠前加入氯或次氯酸鈉,並規定水管末端的餘氯濃度必須合乎一定「安全且有效」的標準,才能配送至各用戶。

為什麼必須要求餘氯的濃度呢?因為它也有消毒的效果,可以確保水質。餘氯的成分是氯和水反應所形成的次氯酸(HClO),以及離子化後的次氯酸離子(ClO-),擁有很強的氧化力。遇到由碳和氫等元素組成的有機物(如細菌和病毒),餘氯可以和它們產生反應,並將其中所含的部分碳和氫變成二氧化碳和水,藉此達到殺菌作用。

而且,只需要非常低的濃度(最多只有足以影響人體健康濃度的千分之一),餘氯就可發揮殺菌效果,對人體的健康影響也很低。

※ 本文摘自《世界史是化學寫成的》。


《世界史是化學寫成的》

作者:左卷健男

譯者:陳聖怡

出版社:究竟出版社

出版日期:2022/02/01

《世界史是化學寫成的》書封 圖/究竟出版社提供
《世界史是化學寫成的》書封 圖/究竟出版社提供

霍亂 傳染病 消毒 自來水

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