王以堯,佘 佳,魏 震,李 君
(1.成都市環(huán)境保護科學研究院, 成都 610065;2.四川省長吻鮠原種場, 成都 610000)
我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》以防治水污染,保護地表水水質(zhì),保障人體健康,維護良好的生態(tài)系統(tǒng)為目的。目前制訂了4個版本,分別是GB3838-1983[1]、GB3838-1988[2]、GHZB1-1999[3]和GB3838-2002[4]。美國于1983年首次出版《水質(zhì)標準手冊》,是地表水環(huán)境質(zhì)量標準制訂頒布實施的指南。推動美國水質(zhì)標準更新的是水質(zhì)基準,水質(zhì)基準每3年更新一次,最新更新是2017年[5]。另外,美國早在1914年就頒布了《公共衛(wèi)生署飲用水水質(zhì)標準》,分別于1925、1942、1946、1962年進行修訂。1974年《安全飲用水法》頒布后,美國環(huán)保署于1975年頒布《國家飲用水一級標準》,1979年頒布《飲用水二級標準》,最近在2012年又進行了修訂[6]。
世界衛(wèi)生組織《飲用水水質(zhì)準則》于1958年發(fā)布第一版,1976年、1983年、1997年、2004年、2011年、2018年分別進行了更新[7]。日本地表水質(zhì)量標準的制定開始于1971年,后面根據(jù)人們對環(huán)境的認識、對各種化學物質(zhì)性質(zhì)的了解及環(huán)境中化學物質(zhì)的存在狀態(tài),目前水質(zhì)標準已經(jīng)修訂了16次[8]。
隨著我國地表水環(huán)境保護形勢的轉(zhuǎn)變、地表水環(huán)境質(zhì)量的改善以及國內(nèi)外水環(huán)境領域科學研究的不斷發(fā)展,修訂《標準》的需求變得日益迫切[9]。然而,與發(fā)達國家相比,我國關于水環(huán)境標準制修訂的方法學研究不足,對標準實施過程中產(chǎn)生的影響沒有系統(tǒng)評估,缺乏能夠指導、規(guī)范標準制修訂過程中標準項目篩選和標準限值調(diào)整的健康基準方法指南[10]。
水質(zhì)標準實施的難易程度和產(chǎn)生的社會經(jīng)濟影響是水質(zhì)標準制訂考慮的重要因素。美國EPA從上世紀90年代起,在執(zhí)行地表水水質(zhì)標準的同時,同時開展了標準評估工作。評估工作包含三大類別:一是綜述和修訂標準;二是標準的污染物控制;三是經(jīng)濟評估[5]。
(1)綜述和修訂標準:涉及評估群眾的意見、使用者的意見、水質(zhì)基準和反退化政策四個方面。
(2)標準的污染物控制:涉及水質(zhì)監(jiān)測和達標程度評估、被污染水體識別和排序、污染承載能力確定、點源和非點源污染物控制措施確定、監(jiān)測跟蹤和方案驗證。
(3)經(jīng)濟評估:一是評估對公共部門影響:包括項目經(jīng)費預算和每年污染物控制費用、計算每個家庭每年的污染物控制承擔經(jīng)費;二是評估私營部門影響:包括項目經(jīng)費預算和每年污染物控制費用、經(jīng)濟影響分析等;三是評估影響是否具有代表性:包括地理區(qū)域確定、代表性評估、經(jīng)濟倍增效應、經(jīng)濟收益效應和總結財政能力和確定影響的范圍和代表性。
《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)[4](以下簡稱“國標”)自2002年頒布實施后,由于沒有建立起科學評估指標和框架,以及限于材料收集,沒有開展系統(tǒng)評估,本文僅從水質(zhì)改善程度和健康影響方面進行初步分析。根據(jù)《中國環(huán)境狀況公報》[11],國標頒布實施后的第一年(2003年)I~Ⅲ類水質(zhì)達標比例僅38.1%,在余下15年中,水質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)好,到2017年I~Ⅲ類水質(zhì)達標率達到71.8%,比例升高了33.7%,即使在2016年水質(zhì)斷面數(shù)量從400個左右增加到1 617個的情況下也達標率也比較穩(wěn)定,說明國標中24個分級常規(guī)指標(評價21個指標)實施后,為水污染防治制定了依據(jù)和標準[12],加大了地方水污染防治力度(圖1)。根據(jù)聯(lián)合國統(tǒng)計數(shù)據(jù)[13],中國在2003年以來,人民群眾接觸到改善水體的比例越來越高,從84%(2003年)上升到95.5%(2015年),這也印證了水質(zhì)指標達標率升高后帶來水質(zhì)的改善(圖2)。根據(jù)世界衛(wèi)生組織[14]提供的因水安全、衛(wèi)生條件引起的死亡數(shù)據(jù),2004年每10萬人死亡人數(shù)為4.18人,2016年下降到0.58人,證明國標對大腸桿菌、有毒有害物質(zhì)等的限定大幅降低了水污染引起的相關死亡事件概率。
圖1 標準實施后十大流域國控斷面I~Ⅲ類水達標比例Fig.1 The number of national controlled sections and proportion of class I to III water in the ten river basins
圖2 中國接觸到改善水質(zhì)人口比例Fig.2 Proportion of people in China exposed to improving water quality
對于地表水環(huán)境質(zhì)量標準的修訂,目前我國還未建立起相應的修訂機制。所以本文通過綜述分析世界衛(wèi)生組織對飲用水標準的修訂工作[15],來為我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》修訂提供一定參考。
2.1 修訂時機
標準修訂是一個循序漸進過程,當出現(xiàn)以下情況時,可以開展修訂工作:
(1)資料表明,目前的規(guī)章和標準顯然不足以保護人體健康或確保可接受性。
(2)對現(xiàn)有法規(guī)和標準的評估表明它們不夠或不合適。
(3)由于科學理解的提高,當前的法規(guī)和標準被認為是過時的(例如,關于當前監(jiān)管的化學品對健康影響的新信息導致指南發(fā)生變化)。
(4)現(xiàn)有處理技術發(fā)生了重大變化,可以更好控制某些污染物。
(5)可用于測量污染物的分析方法發(fā)生了重大變化(例如允許使用遠程監(jiān)測技術代替現(xiàn)場監(jiān)測)。
(6)影響公共健康風險的國家環(huán)境發(fā)生了重大變化(例如,農(nóng)業(yè)或工業(yè)的變化增加了飲用水源微生物或化學污染的可能性,需要制定標準來控制污染)。
(7)由于法律的要求,有必要建立或升級標準。
(8)資源允許逐步擴大和/或加強標準(例如在包括的參數(shù)、設置的限值和/或所涉及區(qū)域)。
標準應多久修訂一次的決定,取決于各個國家(地區(qū))。隨著標準的制定,列入“審查”條款將提供一種正式機制,確保定期進行審查。通過規(guī)定審查日期來定期(例如5年)進行審查,除非有關機構進行了較早的審查。
2.2 修訂關鍵原則
(1)基于風險的管理:對參數(shù)進行優(yōu)先性排序、制訂基于風險管理的監(jiān)測計劃。
(2)修訂具有現(xiàn)實意義:考慮實施的人員團隊、實驗室、立法和季節(jié)約束和監(jiān)測監(jiān)管費用。
(3)修訂具有選擇性:選擇的指標能夠反映特定的國家和地區(qū)水平。
(4)修訂逐步改進:有一個實施步驟原則,最先解決影響較大的問題、參數(shù),如病源微生物,逐步實現(xiàn)長期的水質(zhì)目標。
(5)保持標準的有效性:建立修訂機制,根據(jù)風險評估和現(xiàn)實資源做出必要的修訂。
(6)標準修訂得到廣泛支持:重要的是尋求廣泛參與,并與關鍵利益攸關方保持持續(xù)的溝通。設立負責制定和/或修訂的規(guī)章和標準委員會,這一點尤其重要。同樣重要的是,要從政策和立法上支持標準。
(7)需要注意的幾個方面:實驗室是否需要更多的支撐,是否需要新的水處理廠,監(jiān)管是否需要更多人員,執(zhí)法是否需要試點實踐。
(8)考慮水質(zhì):有必要從其他部門轉(zhuǎn)移更多資金用于水質(zhì)改善。
(9)執(zhí)行前寬限期:在新標準出臺后,允許有一定的寬限期(如1年),之后才能強制執(zhí)行。
(10)臨時豁免:豁免必須是特定參數(shù)和位置的,必須證明豁免的理由,并提供一個定時的改善方案,以糾正無法遵守國家標準的問題。這類申請如獲監(jiān)管機構批準,必須規(guī)定豁免終止的期限,豁免可述明獲豁免的條件。
(11)臨時減損:如歐盟愛沙尼亞面臨著自然氟化物含量超過1998年歐洲標準,在進行了健康風險評估之后,該國被允許在兩年內(nèi)執(zhí)行,并提供了工作方案和時間表,之后進行審查。
(12)關于參數(shù)范圍:允許足夠的時間來實現(xiàn)目標。如由于與鉛有關的重大健康風險,歐洲采取了一系列行動,重點是全面減少人口接觸鉛。
(13)理想目標和強制目標:美國環(huán)境保護局為每種污染物設定了最大污染物濃度理想目標(MCLG),在此濃度下,不會對人的健康產(chǎn)生已知或預期的不利影響,并有足夠的安全邊際。最大污染物濃度目標(MCLG)并不是為公共供水系統(tǒng)設定的法律限制,也不是強制性的。強制指標定義為每種污染物的強制目標(MCL):如無機污染物中的硝酸鹽和砷;揮發(fā)性有機污染物;以及合成有機污染物,這些MCLs是可執(zhí)行的。例如砷的MCL是10μg / l,而MCLG是零[16]。
(14)資源地區(qū)差異:不同地理分區(qū)、上下游關系以及不同產(chǎn)業(yè)、污染物排放情況是重要原則。尼泊爾[17]和斐濟[18]的飲用水質(zhì)量標準都列出了城市和農(nóng)村地區(qū)的參數(shù)和參數(shù)限制。農(nóng)村地區(qū)的名單比城市地區(qū)短。
3.1 團隊組成
通常,標準的制定或修訂包括與眾多利益攸關方的磋商或參與,以幫助確保標準得到良好的支持,利益相關者的協(xié)調(diào)、合作和溝通對成功尤為重要。籌備委員會組成:(1)、國家公共衛(wèi)生部門;(2)、環(huán)境、農(nóng)業(yè)和/或資源管理部門;(3)、飲用水供應機構;(4)、當?shù)?區(qū)域環(huán)境衛(wèi)生機構;(5)、地方政府;(6)、行業(yè)團體,包括運營商;(7)、專業(yè)團體(如工程師、毒理學家、微生物學家);(8)、國家認證機構;(9)、研究機構;(10)、分析實驗室;(11)、消費者代表;(12)、水、衛(wèi)生和健康非政府組織(視情況而定)。
3.2 實施過程
具體步驟:一是確定領導小組;二是由領導小組明確團隊角色;三是明確標準制定目標和適用范圍;四是對現(xiàn)有標準的回顧綜述:在修訂現(xiàn)行標準時,應檢討現(xiàn)行標準的實際成效、優(yōu)勢和挑戰(zhàn);五是收集用于分析的基礎數(shù)據(jù);六是標準所包含獨立單元的準備:大部分工作將在這個步驟中進行。具體內(nèi)容將由標準的目錄決定,但一般包括:(1)指定的責任;(2)規(guī)定供水商主動進行風險管理的要求(例如衛(wèi)生檢查或供水計劃);(3)選擇要包括的參數(shù);(4)確定參數(shù)限值;(5)選擇監(jiān)測要求和方法(例如頻率、地點、方法和報告);(6)指定額外的獨立監(jiān)管要求;(7)評審:建議由了解政策及行業(yè)情況的獨立專家對草案進行審查,同時聽取不同地方意見。
(1)審查現(xiàn)有的水質(zhì)數(shù)據(jù)和污染源是制訂國家標準的重要籌備步驟。潛在的數(shù)據(jù)來源將包括供水商、監(jiān)測機構、其他政府機構(例如衛(wèi)生部、環(huán)境部)、可能排入水源的主要工業(yè)以及研發(fā)機構。風險評估也可以是一個有用的數(shù)據(jù)源。
(2)飲用水的微生物一直是最重要的。微生物數(shù)據(jù)通常以大腸桿菌(E. coli)結果的形式出現(xiàn),作為糞便污染和潛在致病菌、原生動物或病毒存在的指標。在沒有微生物數(shù)據(jù)的地方,應當假定病原體可能存在,特別是地表水供應。特別是新冠肺炎疫情出現(xiàn)后,國際水協(xié)成立了特別工作組用以關注新冠病毒疫情下的水行業(yè)[19]。
(3)帶顏色或令人討厭的水質(zhì)問題(例如苦味或咸味、硬水、銅含量導致水體呈藍綠色、生銹或腐蝕性水等[20]。因此,投訴記錄可能是另一個數(shù)據(jù)來源。
(4)一些典型的化學品數(shù)據(jù)源。
(5)來源于《飲用水化學安全:評估風險管理的優(yōu)先事項》[21]中的一些數(shù)據(jù)。可遵循《飲用水化學安全:評估風險管理的優(yōu)先事項》中概述的基于風險的方法來確定優(yōu)先化學品。這可以作為有針對性的抽樣和測試方案的基礎,以補充現(xiàn)有的數(shù)據(jù)。
(6)在資料來源中也可考慮來自類似及鄰國的標準和監(jiān)測數(shù)據(jù)。如現(xiàn)有數(shù)據(jù)有不足之處,可委托進行新的研究,以便實際取得有關數(shù)據(jù)。但是,在這種研究可能需要相當長時間的情況下,這樣會拖延標準的制定或定稿。
5.1 參數(shù)
制定標準的關鍵和具有挑戰(zhàn)性的步驟是選擇要包括的特定參數(shù)。
5.1.1 相關性且簡短
在國家標準中不需要或不希望包括所有參數(shù)。標準中包括參數(shù),就意味著將對這些參數(shù)進行一些監(jiān)測。在大多數(shù)情況下,這將是一個明確的要求。要求對所有化學品進行監(jiān)測過于嚴格,不一定帶來健康益處,而且成本高昂,耗費時間,還會損害法規(guī)和標準的可信性和有用性。重要的是,標準中所包括的參數(shù)只應是在該國已經(jīng)或可能合理地檢測到的參數(shù)。
5.1.2 公共衛(wèi)生原則
(1)優(yōu)先考慮最重要的公共衛(wèi)生問題。控制飲用水中的微生物污染是當務之急。(2)對于大多數(shù)化學參數(shù),對公眾健康沒有顯著影響。(3)需要考慮到下墊巖石和土壤中的天然放射性核素水平很高的地區(qū)[22]。
5.1.3 成本因素
(1)參數(shù)的控制和監(jiān)控需要財務資源。特別是在資源有限的地方,確保這些資源針對最優(yōu)先的問題。(2)如果風險評估顯示污染物很少存在,且/或遠遠低于指導值,則可能不適合將其包含在標準中。(3)即使一種物質(zhì)的濃度接近或高于指導值,在設置參數(shù)限制時也應考慮控制成本,只要預期不會立即對健康造成影響即可。
5.1.4 微生物參數(shù)
為了減少水傳播疾病的風險,確保不受微生物危害是標準的最重要優(yōu)先事項。水傳播的微生物疾病本質(zhì)上是急性的,即使是一次接觸也可能發(fā)生。評估糞便污染和驗證飲用水微生物安全的建議方法是基于指標微生物的檢測。選擇的生物體是大腸桿菌,盡管大腸桿菌有一些缺點,特別是作為病毒和原生動物的指標,由于對失活和環(huán)境壓力的敏感性較高,大腸桿菌仍然是糞便污染和相關病原體存在的一個重要指標。
5.1.5 化學物質(zhì)
與微生物的急性和直接性相比,絕大多數(shù)化學污染物只有在長期(即多年)暴露后才會產(chǎn)生影響。在制定或修訂法規(guī)和標準時,面臨的挑戰(zhàn)是在給定的環(huán)境中選擇最重要的化學品。在下面情況中應該優(yōu)先考慮:(1)有證據(jù)表明,通過接觸化學品(例如砷、氟化物、硝酸鹽、鉛,可能還有錳)會對健康產(chǎn)生特別的影響[23]。(2)這種化學物質(zhì)廣泛存在于該國的水體中。(3)消費者有足夠的機會暴露在關注濃度的化學品中,即高于或接近指導值。(4)農(nóng)業(yè)來源,重要的化學品會因用途、降水、徑流和浸出而有所不同,包括殺蟲劑,除草劑等[24]。(5)人類居住區(qū)來源,使用氯化溶劑(例如三氯乙烷)等[25]。(6)水處理來源。由于加入用于水處理的化學品而產(chǎn)生的物質(zhì),包括混凝劑和消毒劑。由分配或管道使用的物料(例如鉛、鎳、銅或來自管道、焊料及配件的氯乙烯)對管道的腐蝕或滲濾所產(chǎn)生的物質(zhì)[26]。
5.1.6 可接受度的參數(shù)
除了影響健康的病原體和化學物質(zhì)外,影響消費者對水接受程度的參數(shù)雖是次要但重要的考慮因素。這些參數(shù)通常與水的味道、氣味或外觀有關。涉及參數(shù)包括鐵、錳、鋁、鈉、硫酸鹽、總溶解固體、pH值、氨、氯胺、氯化物、氯、氯苯、銅、溶解氧、硫化氫、鋅。
5.1.7 放射性物質(zhì)參數(shù)
與微生物或化學物質(zhì)相比,與放射性核素相關的健康風險通常較低。但是,在某些情況下,天然放射性核素是重要的,并可能主導化學危害,例如一些較深的地下水來源。
5.2 參數(shù)限值
應當考慮與達到所設參數(shù)限值有關的健康效益和成本,也應當考慮與控制其他暴露來源,例如與食物或空氣相比,控制水平的健康效益和成本。
5.2.1 微生物參數(shù)限值
理想情況下,大腸桿菌不應該出現(xiàn)在任何飲用水樣本中。
5.2.2 化學物質(zhì)限值
對于那些特別難以控制的物質(zhì),可以在保護健康的同時設置高于指南指導值的參數(shù)限值。如果指南中沒有推薦限值,但可以根據(jù)國際毒理學評論、糧農(nóng)組織/世衛(wèi)組織食品添加劑和污染物,專家委員會或聯(lián)合會議上農(nóng)藥殘留,進一步確定適當?shù)陌踩健?/p>
5.2.3 放射性物質(zhì)限值
指南的篩查值和放射性核素指導水平基于0.1mSv/年的個人劑量標準(IDC)。在飲用水中不存在天然放射性問題的國家,應適當采用國際數(shù)據(jù)中心(以及相應的篩查值和指導水平)。但是,在難以實現(xiàn)國際數(shù)據(jù)中心的情況下(例如天然放射性核素是一個問題),各國可能希望使用不同的劑量標準,并據(jù)此調(diào)整篩查值和指導水平。在這些情況下,監(jiān)管當局可根據(jù)情況制定一個劑量標準,大于國際數(shù)據(jù)中心0.1mSv/年,但一般小于國際基本安全標準參考水平1mSv/年。無論如何,建議將國家參考水平定得盡可能低,以達到合理的目標。
5.3 監(jiān)測規(guī)范
標準的一個重要功能是建立監(jiān)測需求:(1)哪些單位負責監(jiān)測;(2)監(jiān)測哪些參數(shù);(3)監(jiān)測頻率;(4)應在何處進行監(jiān)測;(5)日常報告要求;(6)可接受的抽樣和測試程序;(7)如果不遵守,應采取什么行動。
5.3.1 采樣頻率
采樣頻率需考慮水質(zhì)好壞和變化程度、飲用水供應的人口數(shù)量、數(shù)據(jù)可用性等因素,同時,遵循以下重要原則:(1)參數(shù)穩(wěn)定性:對于微生物指標或水處理中使用的化學物質(zhì)等具有快速變化潛力的參數(shù),要求的采樣頻率應大于較為穩(wěn)定的參數(shù)。對于穩(wěn)定的參數(shù),每年抽樣1次(甚至更少)可能就足夠了。(2)關注超標的可能性:監(jiān)測化學參數(shù)的頻率應反映出可能超標的風險。例如,不應定期監(jiān)測藍藻毒素,而應只在有藍藻明顯生長時才進行監(jiān)測[27]。(3)季節(jié)性影響:某些物質(zhì)的存在可能受到季節(jié)性影響,例如農(nóng)業(yè)活動造成的農(nóng)藥[28],所需監(jiān)測的時間和頻率應考慮到任何季節(jié)變化。
5.3.2 采樣點
進行監(jiān)測的場址數(shù)目將影響資源(財政、抽樣和測試),需要與確保水環(huán)境質(zhì)量的其他要求相平衡。
5.4 結果報告與審查
為了充分體現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測的目的,必須定期對監(jiān)測結果進行審查。因此重要的是,標準規(guī)定了定期報告監(jiān)測結果的要求。報告結果審查需考慮:(1)誰負責編寫和提交報告?(2)應向誰提交報告?(3)應多久編寫和提交一次報告?(4)結果將如何與公眾共享?重要的是要考慮如何、多久以及可能以何種格式向公眾提供監(jiān)測結果。
5.5 分析要求
為了確保水質(zhì)監(jiān)測結果的準確性,標準應規(guī)定分析要求,其中可能包括使用的方法、實驗室認證或認可的要求、質(zhì)量保證和質(zhì)量控制、抽樣準則以及分析人員或抽樣人員的培訓和技能。
一些國家和國際機構出版了關于水分析的各種“標準”或“建議”方法的匯編。通常認為,只要所有實驗室使用相同的標準方法,就可以達到足夠的分析精度。然而,經(jīng)驗表明,情況并非總是如此,因為各種因素可能影響結果的準確性。可能導致不準確結果的問題包括:試劑雜質(zhì);使用的儀器種類;所使用儀器的性能、校正及一般保養(yǎng);實驗室所采用方法的修改程度;以及分析師的技巧和專注度。這些因素很可能在實驗室之間以及在單個實驗室內(nèi)隨時間而變化。此外,一種特定方法所能達到的精度和準確度往往取決于抽樣的充分性和抽樣的性質(zhì)。
在指定分析需求時,考慮現(xiàn)場測試也很重要。許多類型的低成本便攜式現(xiàn)場測試試劑盒可用于測量水中各種污染物的濃度,如大腸桿菌、氯殘留、渾濁度、pH值和一些化學品。由于氯殘留和溫度等參數(shù)的不穩(wěn)定性,必須在現(xiàn)場進行測量。現(xiàn)場測試包的優(yōu)點是易于在非實驗室環(huán)境中使用,而且通常價格相對較低,并且允許進行測試的人員(例如監(jiān)視人員)在現(xiàn)場期間與操作員共享和討論結果。建議根據(jù)參考或標準方法驗證現(xiàn)場測試設備的性能,并批準使用。還需要定期校準測試設備。無論誰在進行這些活動,所有分析方法和測試的質(zhì)量保證至關重要[29]。
5.6 應急措施
應在標準中包含應急事件響應和處理程序,以便在參數(shù)超標或發(fā)生其他事件(如重大故障)時保護公眾健康[30]。如果超過了標準中規(guī)定的參數(shù)限值,或者發(fā)生了另一種可能損害安全的事件或污染事件,應盡快采取適當行動,防止對消費者造成不可接受的風險。向有關機構報告事件,這些機構應在條例和標準中加以確定,標準還可以規(guī)定報告時限。
參考美國地表水質(zhì)量標準評估和世界衛(wèi)生組織對飲用水標準的修訂工作,標準評估和修訂與如下建議。
6.1 標準評估包括綜述、污染物控制和經(jīng)濟評估3個方面,國標初步評估顯示對環(huán)境質(zhì)量改善和人體健康都產(chǎn)生了顯著效果。
6.2 需要建立起標準修訂機制,修訂包括時機和原則、程序、數(shù)據(jù)收集、重點內(nèi)容4個方面。
6.3 標準修訂重點內(nèi)容涉及參數(shù)選擇、參數(shù)限值確定、監(jiān)測規(guī)范、結果報告與審查、分析要求和應急措施6個方面。
致謝:生態(tài)環(huán)境部張波總工程師,水生態(tài)環(huán)境司郭鵬副司長、王謙處長等專家給予文章寫作過程中的幫助與指導。