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四、海淡水水質中硼含量探討

硼是自然界中普遍存在的元素,硼亦廣泛存在於海水中,海水中 硼的平均品質濃度達 4~5 mg/L,與臺南海域海水硼濃度差異不大;而 地表水和地下水中硼品質濃度相對較低,約介於 0.01~1.5 mg/L 之間,

水體中的硼濃度也因地區而異。2011 年,世界衛生組織(WHO)指出 全球大部分地區飲用水的硼濃度小於 0.4 mg/L,由於海水逆滲透技術 的除硼效率為 60 %~80 %,淡化處理後海淡水的平均硼濃度為 0.74 mg/L;而分析硼的營養及毒性作用,為淡化水硼品質濃度標準提供依 據顯得重要。

人類有 40 %的硼攝取來自於飲用水,據 WHO 估測人體每日攝取 硼約 1.5~2 mg,世界大部分地區飲水中每日硼攝取量在 0.1~0.3 mg/L。

經研究,硼是人類的必需微量元素之一,硼的生理作用表現在影響生 命過程中許多物質的代謝過程,如礦物質和電解質(鈣、銅、鎂)和 營養素(維生素 D)、能量(葡萄糖、甘油三酯、蛋白質)、活性氧類、

雌激素等,以及紅血球和血細胞的生成,進而影響血液、腦、腎和骨 骼系統的成分和功能。硼對健康最有利的影響是骨鈣化和保持正常骨 密度狀態,針對大鼠骨質疏鬆模型的研究表明,飲食加硼可促進成骨 細胞的活躍增殖,抑制破骨細胞骨吸收作用,使骨形成明顯增加而大 於骨吸收,從而改善骨質疏鬆。許多研究也表明硼有明顯的骨質保護 作用,可提高機體運動能力及預防肌肉損傷,尤其對低雌激素水準的 絕經後婦女及老人更有意義。2011 年 WHO 出版的關於微量元素和健 康 的 報 告 建 議 成 人 硼 的 每 日 基 礎 需 要 量 約 為 0.17 mg/kg ·bw

(bodyweight),人均體重為 60 公斤計,則滿足此基礎需要量的平均 攝入量約為 10.2 mg/d。

生理所需硼劑量對人和動物有促進營養作用,但高劑量硼的攝入 則有不良影響甚至出現毒性作用,美國國家健康研究所將硼列為優先 研究的環境內分泌干擾物化學品之一。急性硼中毒會使人出現噁心、

嘔吐、皮炎、乏力等現象;慢性硼中毒則會引起食欲不振、體重下降、

攝入量 25~76 mg/kg 後幾日至幾周內會出現腹瀉、腸炎、腎損傷等病 症。初步結論是硼酸對人類是一種毒性較低和對生殖健康影響較弱的 化學污染物,但人體資料較少,根據動物實驗結果,美國環境保護局

(EPA)發佈的“發育毒性危險性評估指南”標準(2004)指出硼的無 毒性作用水準和基準劑量分別為 9.6 mg/kg/day 和 10.3 mg/kg/day,並 將硼砂列為 D 組化學品(不作為人體致癌物)。

全球各國學者對硼的環境和飲水品質標準也進行許多研究,WHO 推薦成人攝入硼的安全範圍為 1~13 mg/day。美國國家環境保護局在 2001 年確定的硼安全上限為 20 mg/day,近年將硼的參考攝入量從 0.09 mg/kg/day 提高到 0.2 mg/kg/day,對於一個成年男性(70 公斤),每日 硼的參考劑量從 6.3 mg 提高到 14 mg;英國礦物質和維生素專家委員 會(UKEVM)亦確定可接受的硼攝入量為 0.16 mg/kg/day。在硼及其 化合物廣泛運用的環境下,飲水中硼的濃度含量也逐漸得到人們的重 視。一般情況下,人體通過飲水攝入的硼大約為 0.2~0.6 mg/day,世界 各國也逐步規定了飲用水標準中對硼的濃度,如表 2-9 所示。

表 2-9 飲用水標準中硼含量

標準 硼含量(mg/L)

中國《生活飲用水衛生標準》(2006) 0.5 世界衛生組織《飲用水水質準則》(2011) 2.4

美國飲用水標準和健康建議(2006) 1.0

歐盟飲用水水質指令(1998) 1.0

第三版 WHO《飲用水水質準則》(2009)將硼列入飲水中有健康 意義的化合物,並提出飲用水中硼的標準限值為 0.5 mg/L,而 2011 年 制定的最新《飲用水水質準則》(第四版)將飲用水中硼的標準限值提 高至 2.4 mg/L,主要考慮到飲用水中硼的含量範圍主要取決於廢水及 污水的排放,而近年來全球水污染程度有所好轉,但常規飲用水處理 去除硼的技術要求過高,經濟成本也較高。

一般水處理方法(絮凝、沉澱和過濾)無法有效去除硼,而為去 除硼,需使用一些專門處理方式。目前已有多種高除硼率的 RO 膜問

市,可去除 90%以上的硼,處理後的淡化水硼濃度可符合 WHO、歐 盟及先進國家的飲用水水質標準,而與低硼含量的水混合可能是減低 水中硼濃度最經濟的方法。部分特定產業製程對於硼非常敏感,例如 半導體、面板的生產,因此對製程用水的硼含量有非常嚴格的要求。

海水淡化水無法直接用於這類有特殊需求的產業,但是可以在生產純 水的製程中,以離子交換樹脂在適當的酸鹼性條件下,有效地除去水 中的微量硼。