集中式饮用水水源地水质评价方法研究

李文攀，朱 擎，李东一，刘廷良，孙宗光

中国环境监测总站，国家环境保护环境监测质量控制重点实验室，北京 100012

近年来，随着我国经济的快速发展和城镇化水平的不断提高，大量的工业废水、生活污水、农业非点源污染以及水源保护区不合理开发活动等已经严重威胁饮用水水源安全。作为人类生存最基本的要素之一，党中央、国务院高度重视饮用水安全保障工作，曾明确要求，把切实保护好饮用水水源，让群众喝上放心水作为首要任务。可以说，饮水安全问题关系到广大人民群众的根本利益和经济社会的可持续发展。

饮用水水源地的水质评价是合理开发利用水资源和保护水源地环境的一项基础工作，客观、准确地评价水源地的环境质量状况，可为环境管理和决策提供更为有效的技术支持。随着社会、经济的不断发展以及环境保护工作的新需求，我国饮用水水源地水质评价工作中存在的诸多问题逐渐凸现出来。主要表现:单因子评价法以水质最差的单项指标所属类别来确定水体水质类别，对影响水源环境质量的所有监测项目均采用相同权重进行评价显然有些欠妥［1］。该文在多年实际工作的基础上，对国内外主要的水源环境质量评价方法进行比较分析，提出一种更为合理、科学的水源水质评价方法，从而更好地为环境保护服务。

1 我国饮用水源地水质评价工作现状及存在问题

1.1 现状

经过30多年的发展，我国水环境质量评价工作已经形成一些相对成熟的水质评价方法，按因子权重划分及评价过程的不同，可主要分为单因子评价法、污染指数评价法(常用的有综合污染指数法、内梅罗污染指数法)、灰色评价法、模糊评价法等［2-11］，评价方法种类较多，各有特点。

现阶段，我国集中式饮用水水源地水质评价工作主要依据《地表水环境质量评价办法(试行)》，标准执行《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)和《地下水质量标准》(GB/T 14848—1993)中的Ⅲ类水质标准或标准限值，采用单因子评价法，尚未形成专业性、针对性较强的《饮用水水源地水质评价办法》。

1.2 存在的问题

单因子评价法是以水质最差的单项指标所属类别来确定水体综合水质类别，即若有某一单项指标超标，则所属水域的饮用水水源地使用功能便丧失或者不满足要求。该评价方法简单直观、易于操作，但用单项指标最差项水质来判定饮用水水源地是否达标或满足使用功能，并不能保证其科学性与合理性。如我国北方一些大型城市集中式饮用水水源地的铁、锰超标问题，若按单因子评价法进行评价，水质已超过相应标准限值，即水体为超标水体，已无法满足饮用水水源地的使用功能。但实际上通过自来水厂的深度处理工艺即能达到饮用水的标准，对人们身体健康不会产生不利影响，这类水体并未丧失饮用水水源地的使用功能。同样，南方一些城市水源的粪大肠菌群超标也同样面临这样一个问题。除此之外，水源地水体中存在的营养盐类物质总氮与总磷，其来源主要为生活污水、农业面源，过量的氮、磷可能导致水体富营养化，但其本身对人体健康影响不大，在水质评价中将其列为主要关注因子略显不妥。

总之，我国现行的饮用水源地单因子评价法不完善，将现有标准体系中的理化指标、毒性指标、卫生指标以及富营养化指标等均采用相同权重去评价，不利于客观反映水体功能是否满足使用要求，科学合理性不够完善。

2 国外评价方法介绍

2.1 美国的河流功能可达性评价方法

美国在进行全国范围的水质评价时，主要依据《清洁水法》305(b)条款水质评价相关规定，统一考虑8类水域使用功能，饮用水水源(Drinking Water Use)为其中一类，以保护公众健康为目标。美国河流功能可达性评价分为4个类别［12］:水域功能完全满足使用要求(Fully Supporting);水域功能完全满足使用要求，但其使用功能受到威胁(Fully Supporting but Threatened);水域功能部分受损(Partially Supporting);水域功能完全受损(Not Supporting)。

在对河流水质进行功能可达性评价的基础上，对除水域使用功能完全满足要求以外的其他3种功能可达性评价类别，进一步识别水体受损的水质指标，主要分为关键影响指标、中度影响指标和轻度影响指标等3种类型。类型划分主要依据该指标对目标水体使用功能的影响程度而定。在识别水体受损的水质指标及对应的河段受损长度的基础上，将水体水质指标与水体受损成因关联，以定量明确水体受损的成因，有针对性地采取水污染治理措施。

2.2 欧盟饮用水源评价方法

欧盟制定的地表水体取水导则(The Surface Water Abstraction Directive)根据水体满足公众饮用的处理水平及取水的适宜度将水体分为以下类别:Al类水体仅经过简单的物理处理和消毒就能满足饮用要求;A2类水体需要经过常规的物理、化学处理、消毒以满足饮用要求;A3类水体需要集约化的物理、化学处理，附加处理措施和消毒手段才能满足饮用要求［13］。

2.3 加拿大水源评价方法

加拿大饮用水水源地评价方法利用水质指数法对水体进行评价，根据水质评价结果将水体划分为极好、好、中等、及格和差等5个等级，同时，对该5个等级的水体规定采取不同的水处理工艺或者放弃水源地的供水功能［14］。除此之外，加拿大的一些研究学者在水源水质评价的基础上，也在开展水源地风险评估方面的研究工作。

3 我国饮用水源地水质评价办法改进

3.1 评价原则

饮用水水源地水质评价是对饮用水源地水体环境质量直接的、定量的描述，其准确程度直接影响着饮用水源的安全性与可靠性。一个科学合理的评价方法应具备以下特点:评价方法能科学、准确地描述水源水质;应用简单，具有良好的可操作性;综合考虑水厂常规处理工艺，做到安全预警。

3.2 评价方法改进

我国水源评价普遍采用的单因子评价法采用最差水质项目赋全权的原则，可清晰、明确地指出水质问题所在，了解水质状况同环境质量标准之间的关系，但无法全面体现水体环境质量状况。美国的功能可达性评价法将评价指标分为3类:关键指标、中度指标和轻度指标。根据水质指标的影响程度，评价水体是否丧失饮用水水源地的使用功能;欧盟所采用方法评价了水源的适宜性，说明了对应水体所需的处理水平;加拿大的水质指数法客观地评价了水质状况，计算结果准确性较好，但可能会掩盖某些污染严重的评价因子，导致评价结果偏离事实。可以说，各国的饮用水源评价体系不尽相同，各有其优缺点，这与各国环境保护技术水平和管理方式有着直接的关系。

通过借鉴美国、欧盟、加拿大等发达国家或机构的水源地水质评价方法，综合考虑我国水源水质评价现状，建议采用“类别因子评价法”，将评价体系分为3类(见表1):①水源地水质达标，即所有监测指标均能满足相应环境质量标准值或标准限值要求。②水源地水质基本达标，但存在一定受损，即存在个别或多个“理化指标”或“微生物指标”超标现象，且监测结果未超过国标Ⅴ类水体水质标准要求的，经水厂处理工艺可去除或项目本身不会对人体产生短期或长期的显著危害，未对群众饮水安全构成直接威胁。③水源地水质不达标，水源功能完全受损，即存在个别或多个“毒害指标”超标现象，或“理化指标”、“微生物指标”监测结果超过国标Ⅴ类水体水质标准要求的，且无法通过水厂常规处理工艺去除或难去除的，对饮水安全造成重大威胁。

表1 饮用水水源地水质定性评价

针对饮用水源的环境及应用功能特征，依据《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)和《地下水质量标准》(GB/T 14848—1993)等2个标准体系，进一步将评价指标分为理化指标、毒害指标和微生物指标等3类［15］(见表2)。理化指标是指标准中所列的经过简单或者常规的物理、化学处理可以达到饮用水要求的污染物，如溶解氧、铁、硫酸盐等。毒害指标是指标准中所列的对人体健康危害明显或存在长期危害，且目前水厂处理工艺难以去除的氟化物、重金属等污染物［12］。微生物指标是指标准中所列的经过水厂消毒处理工艺可去除、能够满足饮水安全要求的细菌学参数，如(总)粪大肠菌群、细菌总数等。为了科学划分监测项目，实现合理的评价要求，单个指标对饮用水源水体功能影响程度、多个水质指标叠加对水体影响程度的判定以及指标超标浓度区间与水厂处理能力的关系等方面的内容，仍需进行深入研究［12，16-17］。

表2 饮用水水源地水质评价体系划分

饮用水水源地水质评价根据其特定水域功能，按照相应类别标准，可以开展“类别因子评价”，评价结果需说明水质状况或达标情况，若水源评价结果为基本达标或不达标，还需说明相应超标项目和超标倍数。

另外，我国一些湖泊、水库及河流型湖库的水源地，需开展营养化状况评价，作为水源水质评价的重要补充。方法采用综合营养状态指数法［18］，指标包括叶绿素a、总氮、总磷、透明度和高锰酸盐指数等5个参数，具体可参照国家环境保护部发布的《地表水环境质量评价办法》(试行)来开展工作。

综上所述，“类别因子评价法”较为科学、准确，且操作简单，规避了单因子评价法的过保护问题［19］，评价结果也更为客观、合理，能够在描述水源环境质量的同时，指出饮用水源存在的潜在风险，做到安全预警。因此，评价结果能够为环境管理与决策提供更好的信息支撑服务，保障饮水安全。

3.3 评价办法应用

《2012中国环境质量报告》［20］表明:2012年全国113个环境保护重点城市的387个大型集中式饮用水水源地中，按单因子评价法进行评价，有43个水源存在不同程度的超标问题，涉及年度超标取水量达10.7亿t，超标项目主要有铁、总硬度、锰、氨氮和总磷等，严格来讲，这部分水源已不满足饮用水水源的取水功能。若按照本文建议的方法进行水质评价，除氨氮外，其他超标项目均属于理化指标，有36个水源的最终评价结果是水质基本达标，即经过水厂简单或者常规的物理、化学处理工艺可以达到饮用水要求，不会对饮用人群产生显著危害，水源并未丧失供水功能要求。

4 结论

为了使我国饮用水水源地水质评价方法更为科学、合理，评价结果更加客观，建议在今后的水源水质评价工作中，将水源水质状况评价体系分为水质达标、水质基本达标和水质不达标等3个类别。在此框架下，考虑指标危害程度，进一步将标准体系中的指标分为理化指标、毒害指标和微生物指标。若水源水质各项指标均满足标准限值要求，则水质达标;若存在理化指标或微生物指标超标情况，且监测结果未超过国标Ⅴ类水体水质标准要求的，则水质基本达标;若存在毒害指标超标情况，或“理化指标”、“微生物指标”监测结果超过国标Ⅴ类水体水质标准要求的，则水质不达标。单项指标或多项指标对人体健康影响的评价需进一步开展饮用水健康风险评价研究。

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