为什么人类喝水需要过滤，动物们都能直接喝脏水？

在地球上，生命最初起源于海洋。经过漫长时间的进化之后，才有生物登上陆地，飞上天空。即便离开海洋之后，生物的生存仍然离不开水。虽然诸如水熊虫这样的嗜极微生物可以在干旱的环境中脱水休眠，但它们仍然需要水才能真正活着，所有的生物都需要水。

与其他动物相比，人类对水的要求很高，我们长期饮用的水都要经过消毒过滤，有时还要把水烧开。而动物无论在怎样的水塘中都能喝水，就算是一滩浑浊的死水也没有关系。

那么，为什么人类喝水需要过滤，而动物都能直接喝地球上的水呢？

事实上，人类喝过滤水的时间并没有多长，而且现在地球上也不是所有人都能喝到过滤水。人类出现在地球上的时间并不长，最早可以追溯到250万年前的能人。

经过两百多万年的演化，出现了现代人类的最后共同祖先——智人。到了6万年前，智人走出非洲，扩散到全球。直到数千年前，人类才建立起有文字的文明。

在人类进化史的大部分时间中，我们的祖先都是生活在野外，他们也跟其他动物一样，直接饮用自然界中的生水，那时并无条件饮用过滤水。据记载，中国人在2000年前开始把水煮沸，喝开水。不过，真正大规模推广喝开水，还是到上个世纪才开始。

过去很长的时间里，人们其实大都是直接喝生水，这些水有的是河流湖泊的淡水，有的是山泉水，有的则是井水，想必不少人小时候有饮用过生水。但如今，我们已经很少直接饮用自然界中的水，饮用水都需要经过处理。

之所以我们现在对饮用水的要求较高，是因为人类的工业化导致水体污染，很多自然界中的生水不宜直接饮用。再加上一些病毒、细菌和寄生虫会通过水传播，所以对饮用水进行杀菌消毒是非常有必要的。如果能够把水煮沸，还能进一步对水进行净化，所以我们有喝开水的习惯。

虽然古人并没有病毒和细菌的概念，但早期的人们已经开始意识到生水容易导致人患病。对此，我国古人的应对方法主要是把水烧开之后再饮用。另一方面，西方世界的古人主要用酒精来对水进行消毒。

相比之下，动物并不知道水中潜在的病菌，它们也不会用火或者酒精来处理水，它们只能直接饮用自然界中的水。人类并非不能直接饮用生水，只是因为这么做会有感染的风险，所以我们会尽量对饮用水进行净化处理。

人类长期饮用净化过的水，有助于降低感染一些疾病的风险，这是人类寿命最近几十年大幅度延长的一个原因。人类平均体温已经比19世纪降低了0.4 ℃，因为饮用水变得更干净等原因，感染疾病的情况变少了，人体不需要更多地加快代谢率，提升体温来抑制病菌。而那些经由人类养殖的动物，它们饮用干净的水，寿命也比生活在野外的同类更长。

目前，全球还有很多人喝不上干净的水。由于生水很容易滋生病菌，导致那些长期饮用脏水的人患上水传染病的概率要高出很多，这成为了非洲等欠发达地区人类的主要死亡原因之一。

首先来了解下自来水的生产过程：

1、自来水是如何生产的？

众所周知，由于自然因素和人为因素，原水里含有各种各样的杂质。从给水处理角度考虑，这些杂质可分为悬浮物、胶体、溶解物三大类。城市水厂净水处理的目的就是去除原水中这些会给人类健康和工业生产带来危害的悬浮物质、胶体物质、细菌及其他有害成分，使净化后的水能满足生活饮用及工业生产的需要。市自来水总公司水厂采用常规水处理工艺，它包括混合、反应、沉淀、过滤及消毒几个过程。

（1）混凝反应处理

原水经取水泵房提升后，首先经过混凝工艺处理，即：

原水 + 水处理剂 → 混合 → 反应 → 矾花水

自药剂与水均匀混合起直到大颗粒絮凝体形成为止，整个称混凝过程。常用的水处理剂有聚合氯化铝、硫酸铝、三氯化铁等。汕头市使用的是碱式氯化铝。根据铝元素的化学性质可知，投入药剂后水中存在电离出来的铝离子，它与水分子存在以下的可逆反应：

Al3+ + 3H2O ←→ Al(OH)3 + 3H+

氢氧化铝具有吸附作用，可把水中不易沉淀的胶粒及微小悬浮物脱稳、相互聚结，再被吸附架桥，从而形成较大的絮粒，以利于从水中分离、沉降下来。

混合过程要求在加药后迅速完成。混合的目的是通过水力、机械的剧烈搅拌，使药剂迅速均匀地散于水中。

经混凝反应处理过的水通过道管流入沉淀池，进入净水第二阶段。

（2）沉淀处理

混凝阶段形成的絮状体依靠重力作用从水中分离出来的过程称为沉淀，这个过程在沉淀池中进行。水流入沉淀区后，沿水区整个截面进行分配，进入沉淀区，然后缓慢地流向出口区。水中的颗粒沉于池底，污泥不断堆积并浓缩，定期排出池外。

（3）过滤处理

过滤一般是指以石英砂等有空隙的粒状滤料层通过黏附作用截留水中悬浮颗粒，从而进一步除去水中细小悬浮杂质、有机物、细菌、病毒等，使水澄清的过程。

（4）滤后消毒处理

水经过滤后，浊度进一步降低，同时亦使残留细菌、病毒等失去浑浊物保护或依附，为滤后消毒创造良好条件。消毒并非把微生物全部消灭，只要求消灭致病微生物。虽然水经混凝、沉淀和过滤，可以除去大多数细菌和病毒，但消毒则起了保证饮用达到饮用水细菌学指标的作用，同时它使城市水管末梢保持一定余氯量，以控制细菌繁殖且预防污染。消毒的加氯量（液氯）在1.0-2.5g/m3之间。主要是通过氯与水反应生成的次氯酸在细菌内部起氧化作用，破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。消毒后的水由清水池经送水泵房提升达到一定的水压，在通过输、配水管网送给千家万户。

2、自来水是否含有有害人体健康的物质？

由以上自来水的生产过程，可见河水中原有的种种悬浮颗粒及胶体物质已在混凝过程中分离。而原水中的致病微生物也已在滤后消毒处理过程中被消灭。因此，在自来水生产过程中已把原水含有的有害人体健康物质去除掉。

那么，生产过程中所加入的药剂呢？在去除水中原有杂质的过程中不免地加入了新的杂质。这些新的杂质是否会危害到我们的健康呢？

在混凝过程中所加入的水处理剂，一般情况下都与原水的悬浮颗粒及胶体一起沉淀开来，从而不影响水出厂时的质量。那么，就只剩下氯气了。氯气消毒法是生产自来水的最后一个环节。往水里加氯气经反应后即可把水输送到市民家庭使用。如此，氯气是否会危害到我们的健康呢？

以下我们来重点研究氯气。

氯气（Cl2）是一种黄绿色有刺激性气味的气体，能溶于水，常温下1体积水能溶解2体积氯气。在相同条件下，氯气比同体积的空气重，标准状况下，它的密度3.214g/L。氯气容易液化，当压强为101.3kPa，冷却到-34.6℃，气态的氯就变成黄色油状的液态氯。液态氯继续冷却到-101℃，就变成了固态氯。氯气是一种有毒物质，对人体有强烈的刺激性，吸入少量氯气会刺激鼻腔和喉头粘膜，并引起胸痛和咳嗽；吸入较多氯气会窒息致死。

把氯气加入水中，会发生以下反应：

Cl2 + H2O = HCl + HClO

因为消毒过程中氯气用量很小（一般在1L水中仅通入约0.005g氯气），可以说只要出厂的自来水符合正常的国家标准，在自来水中的投入的氯气会完全与水反应生成其他物质，故可认为出厂的水中不含Cl2。上文所谓的"使城市水管末梢保持一定余氯量"，实际上应是指氯元素，而不是氯气。

然而，虽然氯气已完全反应，却有其他物质生成。我们先来看次氯酸。次氯酸（HClO）具有强氧化性，因此具有很强的杀菌消毒能力，是常用的消毒剂。次氯酸是一种弱酸，很不稳定，在光照条件下易发生以下反应：

2HClO = 2HCl + O2↑

如此，水中有可能含有的杂质就只剩HCl了。

氯化氢（HCl）是无色而有刺激性气味的气体，它的密度比空气大，约为空气的1.26倍。氯化氢极易溶于水（0℃时，1体积水大约能溶解500体积的氯化氢）。氯化氢的水溶液叫氢氯酸，俗称盐酸，是一种强酸，具有强的氧化性及腐蚀性。

由以上的方程式，根据氯原子守恒，可知一定物质的量的氯气与水反应后最终生成的氯化氢的物质的量是原来氯气的两倍。由于在生产水的过程中使用的氯气的量很少，产生的氯化氢的量自然微乎其微。根据生理卫生常识，我们知道人体的胃液含有少量盐酸，故可认为微量的氯化氢并不影响人体健康，几乎可以忽略不计。此外，氯化氢是易挥发气体，基于这一性质可推知煮沸了的水几乎不含氯化氢。

由此，我们可以得出这样的结论：生产过程符合国家标准的自来水是不会危害人体健康的。

最后，我们就“饮用水对人体健康的影响”这一问题进行了社会调查问卷。通过调查报告，我们发现 14.3%的人家中饮用纯净水,49%的人饮用自来水，36.7%的人家中饮用井水。在饮用纯净水的人中：约36.7%的人认为纯净水对人体无害，较喜欢饮用；22.4%的人认为饮用纯净水对人体有害，并不喜欢饮用；此外，还有约40.9%的人对饮用纯净水是否有害不太清楚，因大部分人都在饮用，也就跟着饮用。大部分人不饮用自来水是因为目前严重的水污染状况，表示若自然经济条件允许，愿意喝天然的河湖水或矿泉水。多数人选择饮用何种纯净水大都从品质、价钱等方面综合考虑。

因为自来水净化一般是使用氯气，而残留的余氯在加热的过程中会生成三卤甲烷这种致癌物，长期饮用会对人体造成非常大的危害。尤其是近年来水源污染越发的严重，直接导致自来水中余氯含量的增加。所以直接饮用自来水烧的开水也不是健康的选择，对自来水进行再净化是关键。经过净水设备净化后的自来水称为直饮水，在保留对人体有益的矿物质的基础上吸附自来水中的余氯和其他有害物质，是真正健康的水。水健康不容忽视，奉劝大家关注自己的健康，多喝白开水。

参考资料：http://blog.cersp.com/24163/107319.aspx

对于陶器，实际上高温煮沸是最常见的消毒方法，而高温消毒可以杀死许多细菌。但是，高温灭菌必须具有两个条件才能达到效果，一个是作用温度，另一个是作用时刻。因此，在进食前使用白开水时，由于温度和作用时间不足，只能杀死少量的微生物，并且不能保证杀死大多数病原微生物。为了达到效果，可以选择煮沸，蒸煮或使用红外消毒柜。如果要煮沸，要达到真正的消毒效果，必须煮一会儿，并使用红外消毒柜保持15至30分钟。

清洁相对简单。大多数人在清洁时都使用洗涤方法。它用于清除食物或餐具中的杂质和灰尘。如果进行了消毒，则会在食物或餐具中产生一些食物和细菌。如果要消毒，必须携带专业设备，大多数人会带上消毒柜或使用高温烹饪，但是如果要消毒，温度必须高达100度，并且消毒时间必须超过第5分钟，该区域更加复杂。灭菌消除了一切。如果要确保无菌环境是无菌的，则必须使用专业药水。

肠道传播疾病中的微生物种类很多，引起急性腹泻的细菌包括致病性大肠杆菌，沙门氏菌，志贺，霍乱弧菌和蜡状芽孢杆菌。这些细菌大多数会在100°C的高温下1-3分钟或80°C的温度下10分钟消除，如果加热温度为56°C，则加热30分钟后细菌会存活。另外，一些细菌具有较高的耐热性，例如炭疽芽孢，蜡状芽孢等。

在公共场所用餐时，有些人希望将碗碟和筷子放在沸水中进行计算。它被认为具有杀菌作用。实际上，这只是效果的一部分，但是值得推广这种做法。灭菌主要分为三个阶段，一个是清洁，另一个是消毒，灭菌，这三个过程比一个难得多，并且具有技术质量。

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