摘要

本研究旨在提供有關阿聯酋安全飲用水特征的信息，確定水汙染的原因，廢水和水的處理過程，以及阿聯酋的一些可持續用水項目。

通過二手數據來源，我們發現阿聯酋的水特征主要分為三大類:物理、化學和生物特征，它們描述了阿聯酋的用水標準和參數。此外，還發現汙染物可以影響地下水和地表水。地下水汙染的主要來源是化糞池的汙水、井的過度抽水和農業活動。另一方麵，海水汙染的主要原因是人口的增加和發展導致越來越多的廢物傾倒在水中，泥沙疏浚和填埋作業和大氣汙染物沉積。阿聯酋的廢水處理以Al-Ruwais汙水處理廠為例，廢水經過篩選、曝氣、多種類型的過濾和消毒，產生適合灌溉和一些工業活動的水。對於家庭用途，水經過預處理，脫鹽，然後添加必要的礦物質。研究還發現，阿聯酋有許多確保可持續性的項目，如使用清潔可再生資源進行海水淡化、利用產生的鹵水生產鹽、完全依賴處理過的廢水進行工業和農業活動，以及減少灌溉用水需求和碳足跡的項目，如Badia農場和多孔阿爾法技術。

最後，我們建議使用綜合水保護係統，在集水區、處理廠和分配係統中對水進行保護和控製。

簡介

獲得安全飲用水正在成為世界範圍內的一個重大問題，人類汙染、濫用和過度使用水資源是主要原因。根據世界衛生組織[1]的數據，每年約有84.2萬人因飲用受汙染的水而死於腹瀉。在阿聯酋，除了水資源短缺之外，現存為數不多的水資源也被汙染，造成了嚴重的問題。

Rizk和Alsharhan表示，阿聯酋的[2]依賴兩種類型的水，常規水和非常規水。常規資源包括季節性洪水、泉水、falajes和地下水。1973年之前，阿聯酋隻依賴常規水源，但在1973年之後，阿聯酋開始轉向非常規水資源，啟動了包括建造海水淡化廠[2]和汙水處理廠[3]的項目。

1973年在阿布紮比建造的第一個海水淡化廠的生產能力為7毫米^3.每年有100萬立方米的脫鹽水。1995年，在阿聯酋各地建造了65個海水淡化廠。1997年，脫鹽水年產量達到395毫米^3.[2]。到2005年，阿布紮比的脫鹽水年產量增加到140,100 MIG(百萬帝國龍)(阿布紮比統計中心(SCAD)[4]。然而，到2010年，阿布紮比的脫鹽水產量達到183,561 MIG，到2017年，它達到196,848 MIG(1立方米=220帝國加侖)(SCAD)[5]。海水淡化消除了傳統淡水資源的相當大的負擔，傳統淡水資源本來就很稀缺。然而，另一方麵，它又增加了海水淡化和處理汙染的新負擔。

至於汙水處理廠，第一個汙水處理廠建在阿布紮比，處理量為4000米^3./天。1994年，產能增加了兩倍，達到12萬立方米^3.[2] /天。2013年，AD地區汙水處理廠處理能力達到344.4 mm^3.到2017年，它達到了369.4毫米^3.[5]。因此，處理過的廢水對阿聯酋的水資源保護非常重要，因為在一些農業和工業活動中，處理過的水的質量是足夠的，對健康沒有風險[2]。

阿聯酋有支持和發展與自然資源保護和可持續性有關的項目的曆史。2002年，阿聯酋啟動了一個項目，通過在非高峰需求期間向地下含水層注入脫鹽水來保存地下水。2012年，阿聯酋正在尋求零碳技術。作為這一願景的一部分，阿布紮比在阿布紮比環境署的監督下建造了22座太陽能海水淡化廠，以提高效率，降低成本，並提供有關該技術在海水淡化部門[6]的可行性的信息。

因此，本文旨在說明阿聯酋的水特征，水汙染的主要來源是什麼，阿聯酋的水處理過程，最後旨在維持水和環境的項目。

討論

阿聯酋飲用水的特點

阿聯酋一直致力於通過製定處理水標準，為其公民提供高質量的水。因此，根據RSB標準[7]，阿聯酋的水特征可分為以下幾類:

物理特性:味覺和氣味是人類感官[8]可以檢測到的特征。從水裏發現的任何酸性或堿性味道和任何氣味都被認為違反了阿聯酋的水標準，根據他們的標準，水必須是無味的。另一方麵，高水濁度被認為是飲用水中懸浮固體含量高的指標，因此，阿聯酋尋求的是提供低濁度的清澈水，其中允許的最大濁度為4.0 NTU (Nephelometric turbidity Units)[7]。餘氯定義為加需氯量[9]一定時間後剩餘的氯量。在阿聯酋，殘餘氯的可接受量必須在0.2-0.5 mg/L[7]之間。

化學特性:飲用水或自來水的pH值屬於水的化學特性，該值必須是中性的，在7左右，然而，阿聯酋接受的最大pH值是9.2。此外，飲用水中一定量的礦物鹽對人體有益;這些叫做溶解礦物鹽。這些礦物鹽可以是鎂、鈉、鉀和鐵鹽。在阿聯酋，這些鹽的最大濃度分別為30 mg/L, 150 mg/L, 12 mg/L和0.2 mg/L[7]。

生物學特性:在阿聯酋，大腸菌群的存在，大腸杆菌或enterococci是完全不可接受的，其數量必須限製在0/100mL，一旦在飲用水中檢測到它們，必須立即采取行動。然而，其他細菌的存在也是標準化的，在37°C[7]下為10個細菌/1mL。

汙染及其來源

在過去的幾十年裏，由於這個國家在其所有部門的發展，阿聯酋的人類活動迅速增加。因此，人口對水的需求增加，汙染水變得嚴重。

地下水汙染:化糞池的汙水、井的過度抽水和在土壤中使用化肥是地下水汙染的主要原因。根據EPA[11]，化糞池在地下水區附近的存在可能會導致水傳播疾病的爆發，並可能導致健康問題，因為細菌、病毒和原生動物可能存在於衛生廢水中。此外，衛生廢水還含有氮，主要來自食物垃圾、糞便或尿液，因此，這些廢水可能通過土壤到達地下水並汙染它。

另一方麵，過度抽取油井是地下水汙染的另一個來源。如圖1所示，在阿布紮比酋長國，62%的水是通過挖井[12]從地下水中獲得的。這表明過度使用地下水資源可能導致汙染。根據McDonnel和Fragazsy[12]的說法，由於農業耕作過度，阿爾艾因的一些地區地下水水平下降幅度最大。過度抽取地下水會導致砷濃度的增加。這一點在加州聖華金穀被注意到，此前有一項研究說明了該地區過度抽取地下水與砷濃度升高之間的關係，他們發現在該地區，過度抽取的地下水含有高濃度的砷[13]。因此，這被認為是地下水汙染，這也可能發生在阿聯酋。

圖1:2012年阿布紮比總供水來源[12]。

此外，在Al Ain進行的一項研究表明，在農業地區附近的一些水井，如Liwa Crescent地區，造成了地下水的硝酸鹽汙染。由於這些農業區使用化肥和“作物連續灌溉”，這導致硝酸鹽運輸到最近的含水層，因此在他們的地下水中存在高濃度的硝酸鹽[12]。

海水汙染:據阿布紮比環境署(EAD)稱，人口增長和相關發展是海水汙染的主要原因。這兩個元素負責向水中傾倒廢物。此外，他們還負責泥沙疏浚和填埋作業[14]，即“從水環境的一個部分清除物質並將其轉移到另一個部分的作業”[15]。此外，人口和發展的增加導致向大氣中引入更多的汙染物質，這些物質後來將沉澱到供水中，這一過程稱為汙染物的大氣沉積。這些過程導致海水中營養物質、化學物質和沉積物的增加。海水汙染的主要關注範疇包括:

• 富營養化:水體中營養物質的比例，特別是磷和氮的比例在增加，導致浮遊植物和藻類的生長增加。這種增長與氧氣需求有關，從而導致溶解氧水平下降，大型水生生物死亡，以及能穿透水的光線水平下降。富營養化問題的發生主要是由於農業徑流所攜帶的農業礦物。
• 有害藻華:這是由於富營養化造成的，除了產生殺死水生生物的毒素和海水淡化廠關閉之外，還會導致上述問題。
• 細菌汙染:哪些是未經處理或處理不當的廢水排放到海水、農業徑流和雨水中造成的?[14]
• 受汙染的沉積物:它們通過工業和市政排放和雨水徑流進入海水。這些沉積物通常含有金屬、有機汙染物和毒素，通過毒素的生物積累影響海洋生物和人類消費者。除此之外，水生生物多樣性將會減少。

根據EAD 2016年海洋水質(MWQ)指數分為三類(富營養化指數、微生物指數和重金屬指數)，2016年富營養化MWQ較差，為48分，距離公平2分。另一方麵，微生物MWQ的分數是99分，距離完美還差1分。最後，重金屬MWQ的得分為88[14]。

阿聯酋的廢水和飲用水處理

阿聯酋淡水資源稀缺，甚至現有的地下水含水層都是微鹹[16]。因此，阿聯酋的水資源需要在人類消費和活動之前進行處理。廢水處理和飲用水處理在獨立的工廠中進行。位於阿布紮比的Al-Ruwais汙水處理廠是阿聯酋新建的汙水處理廠之一(圖1)。廢水處理過程從從建築物收集汙水開始。收集的汙水進入處理廠，經過進水口水頭工程，砂礫顆粒被去除，然後通過篩分去除大型漂浮物。接下來，廢水被送到曝氣池，在那裏，除了缺氧區，水中還加入氧氣，在缺氧區，硝酸鹽被轉化為氮氣，在反硝化過程中從水中逸出。在此之後，流出物流向澄清池，顆粒在那裏沉澱形成汙泥，堆積在每個澄清池底部的中心錐中。之後，出水經過二次混凝、絮凝和沉澱。在這一步中，將帶正電荷的顆粒(通常是鋁聚合物)添加到廢水中，以吸引水中的帶負電荷的顆粒和灰塵，並中和它們，通過閃光攪拌器將出水與添加的顆粒快速混合，形成絮凝體。產生的大顆粒將被送到沉澱池中形成沉澱物。 Next, the effluent is pumped to traveling bridge gravity filters to enhance its quality. These filters contain backwash equipment, which removes particulates and clogs, and resulting backwashing water is pumped again to the inlet headworks to be treated. After the effluent underwent gravity filtration, it’s sent to chlorine contact tank for disinfection. Finally, treated wastewater is sent to the treated water storage tank to be used later for irrigation [17].

通過澄清池和沉澱池的處理過程產生的汙泥被泵入好氧消化池，在好氧條件下消化。在好氧汙泥消化後，消化後的汙泥被泵入汙泥濃縮池，然後進入汙泥幹燥床，在那裏汙泥被幹燥，產生的上清水再次被送到進水管進行[17]處理。

為了生產飲用水，海水被泵入海水淡化廠。這些水經過預處理，以達到阿聯酋的水質標準，然後進行海水淡化。海灣公司90%的脫鹽水都是通過熱脫鹽生產的。在熱脫鹽過程中，水被蒸發，然後冷凝，將蒸發的淡水從沉澱的鹽水中分離出來。另一方麵，墨西哥灣中隻有6%的脫鹽水是通過反滲透產生的，在反滲透過程中，水被迫通過半透膜，隻允許水分子通過，將鹽水留在[18]。盡管脫鹽水是安全的水，但它缺乏維持人體健康所需的礦物質。因此，石灰石被添加到水中，為水中提供必要的礦物質[19](圖2)。

圖2:闡述了Al-Ruwais汙水處理廠的汙水處理過程。從水進入進水口水頭開始，到處理水儲罐結束。有許多中間過程，包括曝氣、多次過濾和消毒。生產過程中產生的汙泥也進行了處理。

阿聯酋的水和環境可持續性項目

阿聯酋是環境保護和可持續發展創新和倡議領域的領先城市之一。為了減少海水淡化過程對環境的影響，阿聯酋計劃用清潔的可再生能源，如太陽能和核能[16]代替化石燃料。馬斯達爾可再生能源海水淡化項目正在測試通過太陽能反滲透淡化海水的新解決方案，該方法比熱海水淡化效率高75%。阿聯酋也在尋找一種利用產生的鹽水生產鹽的方法。為了保護已經稀缺的淡水資源，阿聯酋正計劃完全依賴處理過的廢水進行除家庭用途以外的活動，並將脫鹽水分配給人類消費。根據阿布紮比市政府的計劃，到2030年，該計劃將完全依賴經過處理的汙水。另一個減少灌溉用水的創新項目是迪拜的Badia農場。這些農場使用水培技術，用礦物溶液取代土壤來種植植物。該項目節約了90%的露天農業用水，並將碳足跡降至最低。此外，這些農場消耗最少的循環水，不使用化學藥品、除草劑和殺蟲劑。 Furthermore, a new solution originated by a UAE-Japanese partnership where Porous Alpha technology is used to adjust the soil, save 50% of water consumption in agriculture, increase crops yield by 20%, reduce energy requirements for desalination and reduce CO₂排放[19]。

建議

為確保水質，我們建議保護和控製集水區，以保護在主要水源消費或使用水的人，並使處理過程更有效。此外，我們建議定期維護管道和水庫，以防止泄漏和汙染。此外，我們建議定期檢查供水設施，並對違反規定的人處以罰款和處罰。最後，我們鼓勵為水問題提供解決方案並注重可持續性和效率的項目。此外，我們建議這些項目應易於實施，並鼓勵有針對性的設施和行業實施。

結論

綜上所述，阿聯酋的水在物理、化學和生物特性方麵都有高質量的標準。有許多水汙染物的來源都對表層海水和地下水產生影響。這兩種類型都可以通過自然汙染源受到汙染;然而，人類活動構成了最大的風險。地下水的汙染主要是通過化糞池的汙水、井的過度抽水和在土壤中使用化肥。另一方麵，由於傾倒廢物、泥沙疏浚和填埋作業以及汙染物在大氣中的沉積，海水會被化學物質、沉積物和礦物的引入所汙染。地下水和海水可以在海水淡化廠進行處理，以生產飲用水和家庭用水。另一方麵，汙水出水可在專門的汙水處理廠進行處理，產生經處理的廢水，可用於農業和一些工業活動。阿聯酋有幾個項目涉及使用可再生能源運行反滲透脫鹽過程的脫鹽水。其他項目涉及利用鹵水生產鹽類，提高作物灌溉效率，減少碳產品的產生。

參考文獻

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條信息

文章類型:研究文章

引用:Shawish AA, Nabhan T, almaddidy A(2019)阿聯酋飲用水:水特性和汙染源綜述。環境毒理學研究3(2):dx.doi.org/10.16966/2576-6430.120

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出版的曆史:

收到日期:2019年2月11日(

接受日期:2019年3月14日

發表日期:2019年3月22日