中國水源微污染現(xiàn)狀及風(fēng)險防控建議*

劉 琰 李 雪 喬肖翠 葛思敏 鄭丙輝

(中國環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012)

飲水安全是“美麗中國”建設(shè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要前提，飲用水水源保護(hù)受到高度重視。多年來，通過開展地級以上城市飲用水水源環(huán)境狀況評估，修改《水污染防治法》中水源保護(hù)相關(guān)條款，劃定水源保護(hù)區(qū)，加強(qiáng)水源規(guī)范化建設(shè)，開展水源整治強(qiáng)化督查等一系列舉措，我國飲用水水源保護(hù)取得重大進(jìn)展。2019年《中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》顯示，監(jiān)測的336個地級及以上城市的902個在用集中式生活飲用水水源斷面(點(diǎn)位)中，830個全年均達(dá)標(biāo)，占92.0%。根據(jù)2011—2017年全國地級及以上城市集中式生活飲用水地表水型水源水質(zhì)評估數(shù)據(jù)，85項水源補(bǔ)充項目和特定項目中，僅有10項存在超標(biāo)，其他項目雖均有檢出，但濃度不高。從上述數(shù)據(jù)來看，我國水源水質(zhì)處于微污染狀態(tài)。

然而，微污染并不意味著低風(fēng)險。近年來，依托水體污染控制與治理科技重大專項等調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)在我國飲用水水源中除常規(guī)項目偶有超標(biāo)外，還普遍檢出國內(nèi)外高度關(guān)注的新型污染物。國內(nèi)外飲用水管理經(jīng)驗表明，避免飲用水水源遭受污染，是確保飲用水安全、保障飲用人群健康最經(jīng)濟(jì)和最有效的措施。因此，飲用水水源的微污染風(fēng)險不容忽視。

1 飲用水水源微污染現(xiàn)狀

1.1 有毒有害項目偶有超標(biāo)

當(dāng)前我國地表水型和地下水型飲用水水源分別依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)和《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848—2017)進(jìn)行評價。2015—2017年本課題組在海河流域、淮河流域、黃河流域、遼河流域、松花江流域、長江流域和珠江流域等重點(diǎn)流域采集了約140個地表水型飲用水水源取水口樣品，分析了包括重金屬、揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物、農(nóng)藥類等76個項目的污染水平，結(jié)果表明，銻、鋇、鎳、三氯乙醛、甲醛和丙烯酰胺出現(xiàn)超標(biāo)。2014—2016年本課題組在華北平原、西南巖溶地區(qū)、西北河谷平原及柴達(dá)木盆地局部地區(qū)開展農(nóng)村分散式飲用水水源污染特征調(diào)查，發(fā)現(xiàn)二氯甲烷、三氯甲烷、1，2-二氯乙烷、苯及苯并(a)芘出現(xiàn)超標(biāo)，其中苯并(a)芘最高超標(biāo)12倍[1-2]。此外，文獻(xiàn)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，硝酸鹽在山東省局部地區(qū)飲用水水源中存在超標(biāo)情況[3]，銻在上海黃浦江上游水源中出現(xiàn)超標(biāo)[4]。

1.2 飲用水水源中普遍檢出國內(nèi)外高度關(guān)注的部分新型污染物

我國現(xiàn)有生產(chǎn)使用記錄的化學(xué)物質(zhì)4萬種以上，其中列入《危險化學(xué)品名錄》(2018版)的有3千種以上，且隨著科技的發(fā)展，新的化學(xué)品仍不斷涌現(xiàn)和投入使用。這些新型化學(xué)品在生產(chǎn)和使用過程中將以直接或間接的方式進(jìn)入水環(huán)境中。近年來新型污染物在飲用水水源的檢出情況屢見報道。2015—2017年本課題組針對長江中下游地區(qū)(長江干流、太湖、錢塘江、黃浦江)飲用水水源取水口樣品的有機(jī)物分析發(fā)現(xiàn)，除檢出揮發(fā)性有機(jī)物、多環(huán)芳烴和有機(jī)氯農(nóng)藥[5]外，還不同程度檢出國內(nèi)外高度關(guān)注的新型污染物[6]，如全氟化合物、抗生素類等。熊小萍等[7]報道了環(huán)境內(nèi)分泌干擾物在珠江三角洲河流飲用水水源中的檢出情況，結(jié)果表明流溪河下游和東江東莞段內(nèi)分泌干擾物均處于高生態(tài)風(fēng)險水平。馬小瑩等[8]分析了5類39種常用抗生素在江蘇省境內(nèi)長江、太湖和淮河三大飲用水水源中的檢出情況，結(jié)果表明共有20種抗生素被檢出。周穎等[9]分析了20種新型污染物藥物及個人護(hù)理品(PPCPs)在河南省5個代表性飲用水水源中的賦存情況，結(jié)果表明，20種PPCPs均有檢出，其中有10種PPCPs的檢出率大于50%。

1.3 藻毒素成為湖庫型飲用水水源常見污染物

近年來，湖庫富營養(yǎng)化導(dǎo)致的水華頻發(fā)已成為我國重大水環(huán)境問題之一。我國地級及以上城市集中式飲用水水源中，湖庫型飲用水水源的供水量和服務(wù)人口分別約占30%和40%；在村鎮(zhèn)飲用水供應(yīng)中，湖庫型飲用水水源同樣占有較大比例。藻毒素是藻類在水華期間的代謝產(chǎn)物，其中存在最廣泛、對人類健康危害最大的為微囊藻毒素(MC)，研究表明其具有促癌效應(yīng)和肝臟毒性[10]。MC-LR是一種最常見的MC異構(gòu)體，本課題組在2015—2017年重點(diǎn)流域采集的約140個飲用水水源取水口樣品中，MC-LR的檢出率大于50%。黃曉淳等[11]總結(jié)了近10年來國內(nèi)對水源中藻毒素的監(jiān)測，結(jié)果表明太湖、滇池、官廳湖等為我國藻毒素污染水平較高的水源，藻毒素的濃度時有超標(biāo)。此外，已有研究報道南方局部區(qū)域肝癌高發(fā)與該區(qū)域以庫塘水作為飲用水水源顯著相關(guān)。

2 飲用水水源水質(zhì)風(fēng)險防控問題

2.1 微量有毒有害污染物對飲用水構(gòu)成潛在威脅

當(dāng)前水污染治理工作主要集中在耗氧有機(jī)物污染治理和氮磷營養(yǎng)鹽污染治理。對于有毒有機(jī)物、新型污染物缺少必要的控制和治理措施。當(dāng)前我國飲用水水源常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測和評價中，來自有毒有害污染物的風(fēng)險常常被忽略。一是目前已在飲用水水源中檢出的全氟化合物、抗生素、內(nèi)分泌干擾物等新型污染物均不在飲用水水源常規(guī)監(jiān)測范圍內(nèi)；二是受區(qū)域污染源排放特征的影響，部分污染物僅在局部地區(qū)或特定時間出現(xiàn)，按照目前飲用水水源特定項目每年監(jiān)測1次的頻率，很難準(zhǔn)確捕捉到部分污染物的信息；三是有毒有害污染物在飲用水水源中濃度通常低于標(biāo)準(zhǔn)值，按照當(dāng)前飲用水水源水質(zhì)達(dá)標(biāo)評價方法，即視為水質(zhì)達(dá)標(biāo)，然而，即使單個污染物對人體健康造成的風(fēng)險均在可接受水平，但在多種污染物的綜合作用下，人體健康所面臨的風(fēng)險有著很大的不確定性。

2.2 藻類水華引起的湖庫型飲用水水源水質(zhì)風(fēng)險被嚴(yán)重低估

一方面，藻毒素種類多樣，僅MC就有80種以上異構(gòu)體，只監(jiān)測MC-LR難以真實(shí)反映水體中藻毒素水平；另一方面，即使肉眼觀察不到水華，藻毒素仍有可能在水體中存在。因此，當(dāng)前常規(guī)監(jiān)測中獲取的MC-LR濃度嚴(yán)重低估了湖庫型飲用水水源中藻毒素對人體健康的危害。另外，除產(chǎn)生對人體有害的藻毒素外，藻類水華過程中還能產(chǎn)生揮發(fā)性的異味代謝產(chǎn)物，如土臭素等，導(dǎo)致飲用水質(zhì)量下降。

2.3 大量消毒副產(chǎn)物前體物的存在威脅飲用水安全

在對自來水進(jìn)行加氯消毒時，水源中的有機(jī)物會和氯反應(yīng)生成具有致癌效應(yīng)的消毒副產(chǎn)物，如總?cè)u甲烷、鹵乙酸等。1974年以來，被報道的消毒副產(chǎn)物有600種以上，由于大部分消毒副產(chǎn)物的毒理學(xué)效應(yīng)缺乏足夠定量評估數(shù)據(jù)，因此僅有部分消毒副產(chǎn)物被納入飲用水標(biāo)準(zhǔn)中。一般說，高錳酸鹽指數(shù)超過4 mg/L，消毒副產(chǎn)物就可能超出標(biāo)準(zhǔn)范圍[12]。水源有機(jī)污染越嚴(yán)重，消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生潛能越高，對飲用人群的威脅越大。

3 國外飲用水水源微污染風(fēng)險管控的主要措施

3.1 開展新型污染物的監(jiān)測和篩選

針對越來越多的化學(xué)品進(jìn)入水環(huán)境中的現(xiàn)狀，為確保飲用水安全，美國環(huán)境保護(hù)署(USEPA)對飲用水中疑似存在、但還沒有確立健康標(biāo)準(zhǔn)的非常規(guī)污染物進(jìn)行監(jiān)測(UCMR),分析結(jié)果存儲在國家污染物發(fā)生數(shù)據(jù)庫(NCOD)中。此外，按照《清潔水法》的要求，USEPA需定期發(fā)布飲用水候選污染物清單(CCL)，2016年發(fā)布的CCL4包括97種化學(xué)物質(zhì)/化學(xué)物質(zhì)組和12種微生物污染物[13]。NCOD數(shù)據(jù)庫和CCL為美國下一階段增加新的飲用水管制物質(zhì)提供了充分的支持和依據(jù)。

3.2 研發(fā)非目標(biāo)分析技術(shù)(NTA)

當(dāng)前的水環(huán)境分析方法通常應(yīng)用于水環(huán)境中已知的或可能存在的化合物，然而水環(huán)境中還存著眾多未知的化合物。為此，美國和歐盟的科學(xué)家們提出了NTA，用于快速篩選和識別水體中對人體健康存在潛在危害的物質(zhì)。USEPA所屬實(shí)驗室的科學(xué)家采用NTA對北卡羅來納州部分家庭的飲用水進(jìn)行了分析，篩選出了15種主要污染物，其中大部分都不在常規(guī)監(jiān)測范圍之內(nèi)[14]。為了對歐洲市場上使用的5 200種以上的人類合成化學(xué)品進(jìn)行篩選，荷蘭開展了一項針對地表水、地下水及飲用水的NTA研究，結(jié)果篩選出了113種優(yōu)先污染物，其中只有1種在當(dāng)前的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中具有管理要求[15]。由此可見，NTA可作為常規(guī)目標(biāo)分析方法的補(bǔ)充。

3.3 重視地表水型飲用水水源中藻毒素的監(jiān)測

營養(yǎng)鹽污染被認(rèn)為是美國最普遍、治理代價最高且最具挑戰(zhàn)性的環(huán)境問題之一。2009年4月，USEPA公布了美國湖泊評估結(jié)果，在俄亥俄州隨機(jī)挑選的19個湖泊中，高于36%的湖泊檢測出了MC，這促使俄亥俄州開始建立有毒藻類水華的應(yīng)對措施，并于2010年開始對地表水體中的藻毒素開展常規(guī)監(jiān)測。2014年7—8月，伊利湖爆發(fā)大規(guī)模微囊藻水華，俄亥俄州托列多市自來水中MC濃度超標(biāo)，造成40萬人以上的飲用水危機(jī)。2016年俄亥俄州修訂法規(guī)(OAC 3745-90-03)，要求所有地表水型供水水源必須開展有毒藻類水華的監(jiān)測，在常規(guī)藻毒素監(jiān)測的基礎(chǔ)上，增加采用分子生物學(xué)技術(shù)(q-PCR)進(jìn)行產(chǎn)毒藍(lán)藻細(xì)菌的篩選，具體要求為：5—10月，對水源和飲用水同時進(jìn)行常規(guī)MC監(jiān)測和q-PCR篩查，頻率分別為每周1次和每兩周1次；其他月份，對水源和飲用水進(jìn)行常規(guī)MC監(jiān)測或q-PCR篩查，頻率均為每兩周1次。此外，還規(guī)定一旦MC濃度超標(biāo)或產(chǎn)毒細(xì)菌有檢出，必須啟動24 h加密監(jiān)測。

3.4 開展化學(xué)物質(zhì)的綜合風(fēng)險評估

人類總是同時暴露于多種化合物中，因此，基于單個化合物的人體健康風(fēng)險評估方法存在著很大的局限性。2010年以來，國際上在化學(xué)物質(zhì)的綜合風(fēng)險評估領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，出臺了一系列指導(dǎo)文件和技術(shù)框架。2009年，世界衛(wèi)生組織(WHO)與國際化學(xué)品安全規(guī)劃署(IPCS)共同發(fā)布了化學(xué)品綜合風(fēng)險評估框架。2012年，歐盟委員會(EU)在一份通報中提出了開展化學(xué)品綜合風(fēng)險評估的必要性及途徑。2017年，WHO發(fā)布了關(guān)于評估水源和飲用水中化合物綜合風(fēng)險的指導(dǎo)文件，給出了化合物在不同的行為模式下的綜合風(fēng)險評估方法[16]。經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)在2018年也發(fā)布了針對化學(xué)品綜合風(fēng)險評估的技術(shù)文件[17]。

4 完善飲用水水源風(fēng)險防控管理體系的建議

針對水源目前存在的微污染風(fēng)險，建議從微觀層面加強(qiáng)研究，提升水源風(fēng)險防控的科技支撐水平，并加快構(gòu)建我國水源風(fēng)險控制技術(shù)體系。

(1) 深入推進(jìn)我國飲用水水源保護(hù)區(qū)規(guī)范化建設(shè)。當(dāng)前我國城市集中式飲用水水源規(guī)范化建設(shè)程度較高，后續(xù)應(yīng)進(jìn)一步深入和精細(xì)化，包括建立水源影響區(qū)范圍內(nèi)污染源臺賬，定期開展風(fēng)險評估，科學(xué)制定應(yīng)急預(yù)案等。針對鄉(xiāng)鎮(zhèn)“千噸萬人”以下的集中式水源以及分散式水源，應(yīng)在當(dāng)前調(diào)查和評估的基礎(chǔ)上，逐步推進(jìn)管理制度建設(shè)，包括分類、分期開展水源水質(zhì)監(jiān)測，風(fēng)險防控區(qū)劃分以及排污口整治等，逐步提升鄉(xiāng)鎮(zhèn)及以下水源的規(guī)范化建設(shè)水平。

(2) 加大我國飲用水水源健康風(fēng)險防控技術(shù)研究。應(yīng)加快研究新型污染物監(jiān)測分析方法、高風(fēng)險污染物篩選方法、高風(fēng)險源識別方法以及水質(zhì)綜合風(fēng)險評估方法等，為實(shí)施我國飲用水水源污染風(fēng)險防控做好技術(shù)儲備。

(3) 逐步建立我國飲用水水源風(fēng)險管控制度。1996年美國《安全飲用水法》修正案要求各州開展飲用水水源評估，并根據(jù)評估結(jié)果制訂保護(hù)措施。在USEPA的技術(shù)框架要求下，各州針對評估過程如水源保護(hù)區(qū)內(nèi)潛在污染源識別等關(guān)鍵內(nèi)容制訂一系列技術(shù)規(guī)范，為科學(xué)開展飲用水水源風(fēng)險評估奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。針對我國水源微污染現(xiàn)狀，應(yīng)加快出臺我國飲用水水源風(fēng)險評估相關(guān)技術(shù)規(guī)范。建立飲用水水源風(fēng)險管理及監(jiān)督機(jī)制，將識別出的高風(fēng)險源、高風(fēng)險污染物及高風(fēng)險飲用水水源作為優(yōu)先管理目標(biāo)，制訂風(fēng)險管理措施，定期進(jìn)行風(fēng)險控制實(shí)施效果評估，并根據(jù)評估結(jié)果對優(yōu)先管理目標(biāo)進(jìn)行動態(tài)更新。

(4) 抓住GB 3838—2002修訂的契機(jī)。USEPA按照《安全飲用水法》的要求，每5年發(fā)布新的CCL，同時針對列入清單的污染物開展非常規(guī)監(jiān)測，為下一階段修訂《飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)及健康建議》提供充分依據(jù)。目前，GB 3838—2002修訂研究正在進(jìn)行中，建議以此為契機(jī)，組織各方面技術(shù)力量，開展不同類型飲用水水源水質(zhì)調(diào)查，構(gòu)建我國水源污染物數(shù)據(jù)庫；全面把握我國各類飲用水水源微量污染物的特征。在風(fēng)險評估的基礎(chǔ)上，篩選國家層面水源高風(fēng)險污染物和地方層面水源高風(fēng)險污染物，為優(yōu)選飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的控制指標(biāo)、制訂區(qū)域性飲用水水源污染防治計劃提供依據(jù)。

(5) 強(qiáng)化湖庫型飲用水水源水華風(fēng)險的防控。建議我國針對湖庫型飲用水水源以及水動力條件較差的河流型飲用水水源，尤其是南方村鎮(zhèn)庫塘型飲用水水源，根據(jù)藻毒素的釋放特征，在取水口及水體合理布設(shè)點(diǎn)位開展藻毒素監(jiān)測。建立q-PCR篩查產(chǎn)毒藻類的標(biāo)準(zhǔn)分析方法，并逐漸應(yīng)用到地表水型飲用水水源有害藻類水華的監(jiān)測中，為評估湖庫型飲用水水源風(fēng)險以及水華防控提供科學(xué)依據(jù)。