市政供水管网停水及再来水诱发的饮用水水质风险综述

摘 要：饮用水水质安全是关乎民生的重要问题，而市政供水管网的停水事件会显著影响水质安全。停水期间，管网内水流停滞或减缓，导致微生物再生长现象严重。恢复供水时，由于管道内水力条件的突然变化，松散沉积物、生物膜以及病原微生物等易被冲刷进入水体，导致水质短期恶化。本文系统探讨了停水事件对市政供水管网水质的影响，重点分析了余氯衰减、浊度增加、重金属释放、微生物污染及恢复供水后的水质波动，并给出了降低停水带来水质风险的建议。

关键词：市政供水；停水事件；水质变化；微生物污染

Abstract： The safety of drinking water quality is a critical issue for public well-being， and water supply interruptions in drinking water distribution systems can significantly impact water quality. During interruptions， water stagnation or reduced flow within the pipeline promotes microbial regrowth. Upon restoration of the water supply， sudden changes in hydraulic conditions may lead to the mobilization of loose deposits， biofilms， and pathogenic microorganisms into the water， resulting in short-term water quality deterioration. This review systematically explores the effects of water supply interruptions on the water quality of drinking water distribution systems， with a focus on chlorine decay， turbidity increase， heavy metal release， microbial contamination， and water quality fluctuations during supply restoration. Finally， recommendations are proposed to mitigate water quality risks associated with supply interruptions.

经过深度处理的出厂水在输配过程中，其质量仍可能受供水管网内部环境的显著影响。由于供水管网长期运行，出厂水中残留的颗粒物和微生物可能在管道内逐渐累积，与管壁生物膜的生长、脱落及管道材料的腐蚀相互作用，形成大量的细小颗粒物。这些颗粒物会改变输水管网中的水质理化特性和微生物群落结构，进而影响输水末端的饮用水质量[1-3]。这些细小颗粒物在供水系统中受重力作用逐渐沉积于管道底部，形成一层松散沉积物，其主要成分为铁腐蚀物、硅酸盐、碳酸盐和磷酸盐等。松散沉积物直接与水体接触，稳定性较差，易受到水质环境和流速变化的影响，其不仅能吸附水体中的有机物、颗粒物和藻类，为微生物生长提供营养，还能为微生物提供庇护，使其免受含氯消毒剂的影响[4-5]。

在早晚用水高峰期或者停水再来水等供水管网水力条件发生改变时，管网中的松散沉积物极易被扰动并重新悬浮在水体中。这种重悬现象会导致水质恶化，表现为浊度升高和微生物含量增加，进而带来严重的微生物污染风险，对居民身体健康构成严重威胁[6]。因此，深入探讨市政供水管网停水及再来水诱发的饮用水生物安全风险具有重要意义。

1 停水类型

城市供水管网停水是指因计划性维护、突发故障或外部其他原因而发生的供水系统暂时或持续中断供水的情况。根据停水特点，常见的停水类型可分为间歇性停水和常规供水系统下的一次性停水。间歇性供水（又称定时供水）是指在一周内无法实现7天24小时连续供水的服务模式[7]，多见于水电资源有限或供水系统薄弱的地区，在发展中国家较为常见[8]。而常规供水系统下的一次性停水通常是指因计划性或突发性工作需要，供水部门在特定时间段内中断供水，随后恢复供水的情况，通常会提前通知用户。

在我国常规供水系统中，一次性停水事件比间歇性供水更为普遍。例如，济南市水务集团在2023年5月的停水公告中，仅1个月就发布了超过20次的停水降压通知，其中5次是由突发情况引起，其余均为管道冲洗、设备维护等作业。尽管这些停水事件通常会提前通知用户，但恢复供水时的水流冲击依然会短暂引起管网内沉积物重悬，导致水体浑浊和微生物含量增加。

2 停水引起的水质参数变化

当城市供水系统因停水而中断时，输水管网内的水体滞留时间随停水时间的增加而延长，悬浮物和颗粒物逐渐沉积于管道底部。随着水体静止，为供水管网中的氯衰减、重金属析出、微生物的生长和繁殖等创造了更为有利的条件[9]。

2.1 余氯

在停水期间，由于管网内缺乏新鲜水体补充，水中的余氯会因温度升高和pH值降低而加速衰减[10]。研究发现，仅7 h的停滞即可导致水体中总氯浓度从0.26 mg·L-1降至0.10 mg·L-1，而余氯从0.18 mg·L-1下降到低于检出限值[11]。ZHANG等[12]发现经过一夜滞留后，水体中的总氯浓度下降了50.21%～57.83%，余氯浓度则下降了40.79%～81.39%。甚至在夏季和冬季的滞留水中，余氯浓度已经降至0.04 mg·L-1，低于我国生活饮用水卫生标准规定的下限。

2.2 浊度

当水流缓慢甚至静止时，管道腐蚀、微生物的生长及水体的腐败等现象会导致水体浊度逐渐升高。饮用水体在停滞2 d后，其浊度从0.3 NTU上升至1.7 NTU[13]。恢复供水时，水力扰动会使松散沉积物重新混入水体，导致水体浊度急剧升高。现有供水管道进行冰浆冲洗的研究表明，冲洗开始的3 min内，出水口的水体浊度从0.61 NTU激增至1 334.22 NTU[14]。

2.3 重金属

供水管网的老化与腐蚀是重金属释放的主要原因，而停水则进一步加剧了这一过程。在停水期间，滞留水的pH值、余氯、溶解氧及微生物数量等参数均发生了显著变化，这些变化会加速管道内壁的腐蚀，导致大量重金属污染物释放，尤其是铁和锰元素。其中，铁含量过高会使水呈现明显的红棕色，并伴随金属异味。短时间停水会增加水中重金属的浓度，过夜停水会导致水中的重金属浓度显著上升[15]，甚至可能高于饮用水限值[12，16]。LI等[17]研究发现，在铸铁管中，停水132 h后，水垢中重金属（包括铁、锰、铜、镍、镉）的浓度显著增加。

2.4 微生物

停水期间，管道内水流停滞导致余氯含量迅速下降，悬浮物、颗粒物以及营养物质逐渐沉积在管道底部，为微生物的生长繁殖提供了有利条件。LAUTENSCHLAGER等[18]对过夜停滞后的10个房屋龙头水样进行流式细胞计数，发现细胞总数从（5.6±1.0）×104 cells·mL-1增加到（1.1±0.25）×105 cells·mL-1，增幅高达1.6～3.2倍，同时细菌的异养菌平板计数可培养数量也提升了31倍。ZHANG等[13]研究表明，经过48 h停滞后，从家庭自来水中取样的异养菌平板计数结果从0.9 CFU·mL-1升至3.3 CFU·mL-1。此外，在停滞时间更长的条件下，细菌的增殖更为明显。LING等[19]研究发现经过6 d的停滞后，可培养细菌的数量从起始的103个/mL激增到了7.8×105个/mL。

肠道微生物检出结果是评价供水系统水质是否合格的标准。然而，在运行和管理良好的市政供水系统中，肠道微生物的检出率通常极低。只有当饮用水系统发生外源性污染时，其检出含量才会显著上升[20]。条件致病菌是一类在特定环境条件（如水温、pH值等）下才表现出病原性的微生物，其中军团菌属、分枝杆菌属和假单胞菌属是典型代表[21-24]。梁佳宇[25]研究发现在过夜的水体滞留后，军团菌属的相对丰度由0.02%增加到0.15%，分枝杆菌属则从0.74%增加到1.75%。ZHANG等[11]指出，过夜停滞导致水体中假单胞菌属和分枝杆菌属的相对丰度分别增加了120.08%和585.71%。此外，在某医院中发生大量的军团病，这与其饮用水滞留3～6 d后的军团菌数量激增相关[23]。

3 恢复供水时冲刷带来的影响

恢复供水时，管道内的压力和流速会突然增加，水流的剪切力加大，从而导致管道内的松散沉积物、干燥的生物膜以及管壁腐蚀物被冲刷剥落并进入水体，最终导致水体中微生物含量增加[26]。虽然短时间停水可能不会导致明显的黄水或黑水现象，但住户龙头端的饮用水仍可能处于难以察觉的高浊状态，会给用户带来巨大的微生物学风险[27]。目前，对于这种高浊水的持续时间及其严重程度尚不明确，尤其是停水后恢复供水在多长时间后可确保安全，仍需进一步研究以提供更为明确的指导。

4 降低停水带来水质风险的防范措施

停水后恢复供水所导致的水力波动会严重影响饮用水水质，给居民带来潜在的安全风险，建议相关部门采取如下措施以减轻这一过程所导致的危害。①水厂方面，出厂水中颗粒物是松散沉积物的主要来源，通过优化饮用水深度处理工艺，减少出厂水颗粒物含量，从源头抑制松散沉积物形成。②管网方面，老旧管道的腐蚀是颗粒物质的另一个主要来源，也是管网沉积物中重金属的主要来源，应加强对老旧管网区域的检测以及更换老旧管道。此外，对于供水末梢、老旧管道以及低流量区域，需采取更高频次、更具针对性的冲洗措施，以减少沉积物的长期累积。在停水前后需加强水质检测，对异常区域应密切监测、实施精细化管理，以应对停水事件对管网水质的潜在风险，保障饮用水安全。

5 结语

松散沉积物的积累在供水管网中难以避免，在停水等突发公共卫生事件发生时，这些沉积物易受扰动并随水流进入用户端，带来水体浊度上升、重金属浓度增加及微生物数量异常变化等水质风险。为确保居民用水安全，可通过优化水处理工艺、更新老旧管道及加强水质监测等措施加以控制和预防。

参考文献

[1]LIU G，ZHANG Y，KNIBBE W J，et al.Potential impacts of changing supply-water quality on drinking water distribution：a review[J].Water Research，2017，116：135-148.

[2]BEECH I B，SUNNER J.Biocorrosion：towards understanding interactions between biofilms and metals[J].Current Opinion in Biotechnology，2004，15（3）：181-186.

[3]CAMPER A K.Involvement of humic substances in regrowth[J].International Journal of Food Microbiology，2004，92（3）：355-364.

[4]LIU G，VERBERK J Q J C，VAN DIJK J C.Bacteriology of drinking water distribution systems：an integral and multidimensional review[J].Applied Microbiology and Biotechnology，2013，97（21）：9265-9276.