一項具有里程碑意義的聯邦承諾,旨在資助消除有毒的國家遺留問題——飲用水鉛管——有望改善美國數百萬人的公共健康前景。但這也給社群帶來了一個棘手的選擇,即在研究充分的金屬(如銅、鋼或鐵)製成的替換管道和更經濟實惠但研究較少的塑膠管道之間做出選擇。
根據去年兩黨基礎設施法中150億美元的撥款,專用資金已開始流向美國各州,用於支付拆除和更換所謂的鉛服務管線(連線地下供水乾線與建築物及其管道系統的管道)的費用。這筆資金可能覆蓋全國估計600萬至1000萬條此類管線中約三分之一的更換。
3月,預計鉛管更換工作將激增,這促使由非營利組織自然資源保護委員會(NRDC)牽頭的19個健康和環境倡導組織釋出了一套鉛管更換的指導原則。在眾多與社群參與、安全和經濟正義相關的建議中,該檔案明確反對更換塑膠管道,並呼籲使用銅管代替。
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儘管健康和生物醫學界普遍認為應該更換鉛服務管線,但許多專家表示,關於美國塑膠飲用水管道的水質和健康問題尚未解決或尚未得到解決。一些行業代表不同意最近的調查結果,這些調查結果表明塑膠飲用水管道與健康問題之間存在聯絡。對於公用事業公司和消費者而言,情況可能會變得令人沮喪和困惑,因為社群獲得了聯邦資金用於更換管道——然後必須考慮為其地區選擇最安全和最合適的管道的各個方面。
根據各種來源,服務管線通常由銅、鐵、鋼或幾種型別的聚乙烯或聚氯乙烯(PVC)製成。全球水市場分析公司 Bluefield Research 表示,未來十年,美國公用事業公司在飲用水分配方面的支出高達 35% 將用於塑膠管道。與銅、球墨鑄鐵和鋼等更傳統的材料相比,PVC 和高密度聚乙烯 (HDPE) 等塑膠材料的前期購買成本通常較低。因此,以分配管道的英里數衡量,據 Bluefield 預測,到 2030 年,塑膠將佔全國供水管道庫存的近 80%。
美國疾病控制與預防中心以及許多醫療和公共衛生領導者認為,鉛暴露沒有安全水平,這一點非常明確。即使從油漆和飲用水中攝入低水平的鉛也會導致多種健康問題,包括智力缺陷,尤其是在兒童中,以及神經和生殖問題,並增加心血管死亡的風險。
對於塑膠管道,潛在的飲用水汙染問題尚不明確。在 NRDC 領導的小組的鉛管更換原則中,銅管而非塑膠管的專案指出了最近的研究,這些研究表明塑膠管道可能透過三種方式汙染飲用水。首先是管道材料中的化學物質釋放到水中,這一過程稱為浸出,這已在幾項研究中得到證實。第二條途徑稱為滲透,涉及汙染物,例如汽油,這些汙染物可以從地下水或土壤中滲透穿過塑膠管道的壁,環境保護署和水研究基金會(前身為 Awwa 研究基金會)的報告中指出了這一點。最後,暴露於野火高溫下的塑膠管道存在熔化和其他熱損壞的風險。NRDC 檔案指出,在野火中損壞的塑膠管道可能會將有毒化學物質釋放到飲用水中,並引用了2021 年 10 月 EPA 情況說明書。EPA 檔案指出,火災的高溫會降解飲用水分配系統中的塑膠管道、閥門和儀表,從而可能將揮發性有機化合物 (VOC) 釋放到飲用水中。2020 年的一項研究透過實驗室測試揭示,暴露於野火溫度下的塑膠管道可以將致癌物苯和其他 VOC 釋放到水中,得出了更明確的結論。
原則檔案中未提及的管道材料相關因素也可能汙染飲用水。弗吉尼亞理工大學土木與環境工程師 Marc Edwards 及其同事在 7 月份進行的一項實驗室研究表明,水傳播細菌——嗜肺軍團菌(會導致軍團病)的生長隨水的 pH 值而變化,無論該水是否與交聯聚乙烯 (PEX) 或銅管接觸,以及磷酸鹽的存在與否(磷酸鹽用於控制腐蝕)。
一些與塑膠管道行業相關的組織對將這些管道與潛在的飲用水質量和健康問題聯絡起來的調查結果持懷疑態度或不屑一顧。Uni-Bell PVC 管道協會執行董事 Bruce Hollands 指出2015 年環境產品宣告 (EPD),該宣告遵循了國際標準化組織 (ISO)(一個自願性、非政府標準組織)對七種 PVC 給排水管道產品的評估。該宣告指出,“PVC 管道和管件能夠耐受給排水系統中常見的化學物質,從而防止在使用管道系統期間發生任何浸出或釋放到地下水和地表水的情況。沒有已知的化學物質會內部釋放到供水系統中。在使用該產品時,不會發生已知的毒性效應。”Hollands 說,幾個月後釋出的更新版本將包含相同的宣告。
一個名為 NSF(最初成立時名為國家衛生基金會)的非營利組織也持有類似的立場,該組織是根據名為 NSF/ANSI/CAN 61 飲用水系統元件 - 健康影響標準(或標準 61)的標準,為製造商的飲用水管道和其他系統元件提供測試以獲得認證的幾個組織之一。“我們不知道有任何可靠的證據會阻止使用透過 NSF/ANSI/CAN 61 認證的塑膠管道或其他產品用於飲用水系統,”NSF 在給大眾科學的一份宣告中表示。
NSF(與美國國家科學基金會無關)表示,標準 61 由製造商、毒理學家、自來水公司以及聯邦和州監管官員組成的委員會確定。該標準獲得了非營利性美國國家標準協會 (ANSI) 和加拿大標準委員會(聯邦“皇家公司”)的認可。EPA 表示,它“已支援根據標準 61 為管道材料和其他管道材料制定獨立的第三方測試標準”,該機構表示。EPA 對管道和其他管道材料的唯一安全要求是它們不含鉛。幾乎所有美國州都要求公用事業公司使用透過標準 61 認證的管道和其他供水分配系統產品。
NSF 在給大眾科學的宣告中寫道,對與飲用水接觸的管道安全性有疑問的消費者應關注透過適當標準認證的單個產品,而不是管道的製造材料。然而,在特定汙染途徑的檢查中,出現了一些與材料相關的趨勢。
Edwards 說,金屬管道的滲透“極其罕見”,他在 2015 年確定了密歇根州弗林特市水危機中鉛含量高的原因。相比之下,汽油和溶劑可以滲透聚乙烯管道,而純苯和其他危險的有機化合物也可以滲透沒有橡膠墊圈的 PVC 管道(儘管汽油不能滲透),水研究基金會報告指出。在 2009 年的一份檔案中,行業組織塑膠管道協會稱該報告的結論“不確定且可能具有誤導性”。
根據 2006 年國家研究委員會的一份報告,所有管道都可能在一定程度上浸出其組成材料。Edwards 說,腐蝕控制可以幫助管理從銅管中浸出的銅。研究發現,各種型別的塑膠管道可能會釋放具有潛在毒性或致癌性的化合物。然而,如果這些汙染物出現在飲用水中,EPA 尚未為許多這些汙染物設定具有法律約束力的聯邦標準(根據《安全飲用水法》,州汙染物標準必須至少與聯邦標準一樣嚴格)。目前需要回答的問題是,哪些與管道相關的汙染物會進入飲用水,它們在多大程度上可能影響水質和人類健康,以及是否有任何行業獨立的調查人員或政府監管機構正在尋找特定的令人擔憂的汙染物,尤其是在塑膠管道的情況下。
許多美國環境工程師表示,對於這些服務管線,與其提倡一種材料優於另一種材料,不如說任何給定地下供水管道的材料選擇都應取決於多種因素,例如管道在使用前是否會被沖洗;管道的使用頻率;管道是否要安裝在靠近儲存汽油、汙水或其他有害物質的地下儲罐附近;以及水 pH 值和溫度等條件。
例如,在 2020 年 EPA 資助的一項研究中,德雷塞爾大學環境工程師 Patrick Gurian 及其同事發現,在某些 PEX 管道中,總有機碳 (TOC)(一種非特異性水質指標)的濃度在統計學上顯著高於銅管。供水中的有機碳可能來自腐爛的樹葉和其他天然來源,也可能從塑膠管道等合成來源中浸出。
但是,該研究的兩個獨立供水系統(分別位於費城和科羅拉多州博爾德市)的特性因水源、使用的消毒劑和平均 pH 值等因素而異。這種差異在不同的供水系統中是不可避免的。“塑膠管道會浸出 TOC,但這可以透過適當的測試和認證等質量控制措施來解決,”Gurian 說。“工程學是關於管理風險和權衡取捨。我不知道有任何資訊可以證明禁止所有塑膠用作管道材料是合理的。”塑膠管道和管件協會(一個行業協會)在給大眾科學的一份宣告中寫道,“自 20 世紀 80 年代初以來,塑膠管道就各種所謂的弊病進行了廣泛的研究。”
一些研究人員表示,美國的塑膠管道尚未像銅、鐵、鋼和水泥製成的管道那樣,經過相同程度的水質和健康審查。普渡大學環境工程師 Andrew Whelton 說,對於這些所謂的傳統材料,防止或補救浸出、滲透和其他問題的方法是眾所周知的。但塑膠管道的情況並非如此。Whelton 說,培養土木工程師和公共衛生研究人員的學院和研究生院歷來在其關於水質問題的課程中忽略了塑膠的化學和製造。
加利福尼亞州州水資源控制委員會的研究科學家 Scott Coffin 研究了飲用水中微塑膠對人類健康的影響,以及供水分配系統中內分泌干擾新增劑的潛在健康影響。他同意需要對水質和塑膠飲用水管道進行更多研究。“塑膠管道造成的飲用水分配系統汙染物很少被探索,”Coffin 說。“老實說,在供水行業中,它有點被遺忘了。”
Whelton 和他的同事積極研究塑膠和其他型別的飲用水管道中攜帶的水中潛在汙染物的問題。在 2014 年的一項研究中,該團隊鑑定出 11 種與 PEX 相關的有機化合物,包括甲苯(EPA 已為大約 90 種汙染物設定了飲用水法律限值)——在與安裝在六個月大的“淨零能源”建築物中的 PEX 管道接觸的水中。在進入建築物的水中未發現這些化合物。兩年後,該團隊發表了一項研究,比較了銅管和總共四種類型的 11 個品牌的塑膠管道釋放的汙染物。在接觸的前三天,與三個品牌的 PEX 管道接觸的水中,微生物生長閾值被超過。然後,在 2017 年的一項研究中,Whelton 和其他同事發現重金屬(包括銅、鐵、鉛和鋅)作為沉積物積累並在家庭一年管道系統中的 PEX 飲用水管道內部形成水垢。
Whelton 說,這三項研究均由美國 NSF(國家科學基金會)資助,並使用標記為透過標準 61 認證的管道進行,均未旨在做出直接的健康宣告。相反,它們的目的是揭示潛在的汙染物——其中一些汙染物可能對水質和健康產生影響——這些汙染物可能是飲用水和塑膠管道之間相互作用產生的。
然而,每項研究都引起了另一個 NSF(非營利性測試和認證組織)的明確關注,該組織報告稱 2020 年的$1.23 億美元的收入。在自願的基礎上,從供水系統元件到微波爐等產品的製造商可以向 NSF 或其他幾家競爭對手支付費用,以評估產品是否符合標準(標準通常與 NSF 合作制定)以及它們是否值得認證。此類認證表明“獨立組織已審查了產品的製造過程,並獨立確定最終產品符合特定的安全、質量或效能標準”,根據 NSF 的網站。
2018 年,NSF 釋出了一份檔案,回應了 Whelton 及其同事 2014 年、2016 年和 2017 年關於塑膠飲用水管道的研究,宣告結論和資料“助長了關於這些產品的虛假資訊和混亂”。
Whelton 說,這些研究中沒有虛假資訊,每項研究都經過了同行評審。他說,NSF“聲稱研究中未包含資訊,但實際上已包含”,並補充說,該組織的檔案本身“是虛假資訊的例證,應被忽略”。
當談到飲用水安全和塑膠時,這在很大程度上是簽署了由 NRDC 牽頭的鉛服務管線更換原則的組織所做的事情,他們將信任放在了塑膠行業以及管道測試和認證組織之外的其他地方。NRDC 領導的小組的原則檔案連結到 EPA、水研究基金會和學術研究人員的研究和報告。該檔案指出,其呼籲使用銅製替換管道而不是塑膠管道,借鑑了健康建築網路、國際消防員協會和聯合協會(水管工和管道安裝工人工會)的建議和擔憂。正如簽署該檔案的新澤西州紐瓦克教育工作者核心小組的 Yvette Jordan 所說,“當有這麼多人——尤其是這麼多組織——當他們達成一致時……難道你不應該注意到並說,‘好吧,我們可能應該重新審視這個問題……並使用銅而不是塑膠’嗎?”
