中国水源微污染现状及风险防控建议*

刘 琰 李 雪 乔肖翠 葛思敏 郑丙辉

(中国环境科学研究院，北京 100012)

饮水安全是“美丽中国”建设目标实现的重要前提，饮用水水源保护受到高度重视。多年来，通过开展地级以上城市饮用水水源环境状况评估，修改《水污染防治法》中水源保护相关条款，划定水源保护区，加强水源规范化建设，开展水源整治强化督查等一系列举措，我国饮用水水源保护取得重大进展。2019年《中国生态环境状况公报》显示，监测的336个地级及以上城市的902个在用集中式生活饮用水水源断面(点位)中，830个全年均达标，占92.0%。根据2011—2017年全国地级及以上城市集中式生活饮用水地表水型水源水质评估数据，85项水源补充项目和特定项目中，仅有10项存在超标，其他项目虽均有检出，但浓度不高。从上述数据来看，我国水源水质处于微污染状态。

然而，微污染并不意味着低风险。近年来，依托水体污染控制与治理科技重大专项等调查研究，发现在我国饮用水水源中除常规项目偶有超标外，还普遍检出国内外高度关注的新型污染物。国内外饮用水管理经验表明，避免饮用水水源遭受污染，是确保饮用水安全、保障饮用人群健康最经济和最有效的措施。因此，饮用水水源的微污染风险不容忽视。

1 饮用水水源微污染现状

1.1 有毒有害项目偶有超标

当前我国地表水型和地下水型饮用水水源分别依据《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)和《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)进行评价。2015—2017年本课题组在海河流域、淮河流域、黄河流域、辽河流域、松花江流域、长江流域和珠江流域等重点流域采集了约140个地表水型饮用水水源取水口样品，分析了包括重金属、挥发性有机物、半挥发性有机物、农药类等76个项目的污染水平，结果表明，锑、钡、镍、三氯乙醛、甲醛和丙烯酰胺出现超标。2014—2016年本课题组在华北平原、西南岩溶地区、西北河谷平原及柴达木盆地局部地区开展农村分散式饮用水水源污染特征调查，发现二氯甲烷、三氯甲烷、1，2-二氯乙烷、苯及苯并(a)芘出现超标，其中苯并(a)芘最高超标12倍[1-2]。此外，文献调研中发现，硝酸盐在山东省局部地区饮用水水源中存在超标情况[3]，锑在上海黄浦江上游水源中出现超标[4]。

1.2 饮用水水源中普遍检出国内外高度关注的部分新型污染物

我国现有生产使用记录的化学物质4万种以上，其中列入《危险化学品名录》(2018版)的有3千种以上，且随着科技的发展，新的化学品仍不断涌现和投入使用。这些新型化学品在生产和使用过程中将以直接或间接的方式进入水环境中。近年来新型污染物在饮用水水源的检出情况屡见报道。2015—2017年本课题组针对长江中下游地区(长江干流、太湖、钱塘江、黄浦江)饮用水水源取水口样品的有机物分析发现，除检出挥发性有机物、多环芳烃和有机氯农药[5]外，还不同程度检出国内外高度关注的新型污染物[6]，如全氟化合物、抗生素类等。熊小萍等[7]报道了环境内分泌干扰物在珠江三角洲河流饮用水水源中的检出情况，结果表明流溪河下游和东江东莞段内分泌干扰物均处于高生态风险水平。马小莹等[8]分析了5类39种常用抗生素在江苏省境内长江、太湖和淮河三大饮用水水源中的检出情况，结果表明共有20种抗生素被检出。周颖等[9]分析了20种新型污染物药物及个人护理品(PPCPs)在河南省5个代表性饮用水水源中的赋存情况，结果表明，20种PPCPs均有检出，其中有10种PPCPs的检出率大于50%。

1.3 藻毒素成为湖库型饮用水水源常见污染物

近年来，湖库富营养化导致的水华频发已成为我国重大水环境问题之一。我国地级及以上城市集中式饮用水水源中，湖库型饮用水水源的供水量和服务人口分别约占30%和40%；在村镇饮用水供应中，湖库型饮用水水源同样占有较大比例。藻毒素是藻类在水华期间的代谢产物，其中存在最广泛、对人类健康危害最大的为微囊藻毒素(MC)，研究表明其具有促癌效应和肝脏毒性[10]。MC-LR是一种最常见的MC异构体，本课题组在2015—2017年重点流域采集的约140个饮用水水源取水口样品中，MC-LR的检出率大于50%。黄晓淳等[11]总结了近10年来国内对水源中藻毒素的监测，结果表明太湖、滇池、官厅湖等为我国藻毒素污染水平较高的水源，藻毒素的浓度时有超标。此外，已有研究报道南方局部区域肝癌高发与该区域以库塘水作为饮用水水源显著相关。

2 饮用水水源水质风险防控问题

2.1 微量有毒有害污染物对饮用水构成潜在威胁

当前水污染治理工作主要集中在耗氧有机物污染治理和氮磷营养盐污染治理。对于有毒有机物、新型污染物缺少必要的控制和治理措施。当前我国饮用水水源常规水质监测和评价中，来自有毒有害污染物的风险常常被忽略。一是目前已在饮用水水源中检出的全氟化合物、抗生素、内分泌干扰物等新型污染物均不在饮用水水源常规监测范围内；二是受区域污染源排放特征的影响，部分污染物仅在局部地区或特定时间出现，按照目前饮用水水源特定项目每年监测1次的频率，很难准确捕捉到部分污染物的信息；三是有毒有害污染物在饮用水水源中浓度通常低于标准值，按照当前饮用水水源水质达标评价方法，即视为水质达标，然而，即使单个污染物对人体健康造成的风险均在可接受水平，但在多种污染物的综合作用下，人体健康所面临的风险有着很大的不确定性。

2.2 藻类水华引起的湖库型饮用水水源水质风险被严重低估

一方面，藻毒素种类多样，仅MC就有80种以上异构体，只监测MC-LR难以真实反映水体中藻毒素水平；另一方面，即使肉眼观察不到水华，藻毒素仍有可能在水体中存在。因此，当前常规监测中获取的MC-LR浓度严重低估了湖库型饮用水水源中藻毒素对人体健康的危害。另外，除产生对人体有害的藻毒素外，藻类水华过程中还能产生挥发性的异味代谢产物，如土臭素等，导致饮用水质量下降。

2.3 大量消毒副产物前体物的存在威胁饮用水安全

在对自来水进行加氯消毒时，水源中的有机物会和氯反应生成具有致癌效应的消毒副产物，如总三卤甲烷、卤乙酸等。1974年以来，被报道的消毒副产物有600种以上，由于大部分消毒副产物的毒理学效应缺乏足够定量评估数据，因此仅有部分消毒副产物被纳入饮用水标准中。一般说，高锰酸盐指数超过4 mg/L，消毒副产物就可能超出标准范围[12]。水源有机污染越严重，消毒副产物的产生潜能越高，对饮用人群的威胁越大。

3 国外饮用水水源微污染风险管控的主要措施

3.1 开展新型污染物的监测和筛选

针对越来越多的化学品进入水环境中的现状，为确保饮用水安全，美国环境保护署(USEPA)对饮用水中疑似存在、但还没有确立健康标准的非常规污染物进行监测(UCMR),分析结果存储在国家污染物发生数据库(NCOD)中。此外，按照《清洁水法》的要求，USEPA需定期发布饮用水候选污染物清单(CCL)，2016年发布的CCL4包括97种化学物质/化学物质组和12种微生物污染物[13]。NCOD数据库和CCL为美国下一阶段增加新的饮用水管制物质提供了充分的支持和依据。

3.2 研发非目标分析技术(NTA)

当前的水环境分析方法通常应用于水环境中已知的或可能存在的化合物，然而水环境中还存着众多未知的化合物。为此，美国和欧盟的科学家们提出了NTA，用于快速筛选和识别水体中对人体健康存在潜在危害的物质。USEPA所属实验室的科学家采用NTA对北卡罗来纳州部分家庭的饮用水进行了分析，筛选出了15种主要污染物，其中大部分都不在常规监测范围之内[14]。为了对欧洲市场上使用的5 200种以上的人类合成化学品进行筛选，荷兰开展了一项针对地表水、地下水及饮用水的NTA研究，结果筛选出了113种优先污染物，其中只有1种在当前的水质标准中具有管理要求[15]。由此可见，NTA可作为常规目标分析方法的补充。

3.3 重视地表水型饮用水水源中藻毒素的监测

营养盐污染被认为是美国最普遍、治理代价最高且最具挑战性的环境问题之一。2009年4月，USEPA公布了美国湖泊评估结果，在俄亥俄州随机挑选的19个湖泊中，高于36%的湖泊检测出了MC，这促使俄亥俄州开始建立有毒藻类水华的应对措施，并于2010年开始对地表水体中的藻毒素开展常规监测。2014年7—8月，伊利湖爆发大规模微囊藻水华，俄亥俄州托列多市自来水中MC浓度超标，造成40万人以上的饮用水危机。2016年俄亥俄州修订法规(OAC 3745-90-03)，要求所有地表水型供水水源必须开展有毒藻类水华的监测，在常规藻毒素监测的基础上，增加采用分子生物学技术(q-PCR)进行产毒蓝藻细菌的筛选，具体要求为：5—10月，对水源和饮用水同时进行常规MC监测和q-PCR筛查，频率分别为每周1次和每两周1次；其他月份，对水源和饮用水进行常规MC监测或q-PCR筛查，频率均为每两周1次。此外，还规定一旦MC浓度超标或产毒细菌有检出，必须启动24 h加密监测。

3.4 开展化学物质的综合风险评估

人类总是同时暴露于多种化合物中，因此，基于单个化合物的人体健康风险评估方法存在着很大的局限性。2010年以来，国际上在化学物质的综合风险评估领域取得了重大进展，出台了一系列指导文件和技术框架。2009年，世界卫生组织(WHO)与国际化学品安全规划署(IPCS)共同发布了化学品综合风险评估框架。2012年，欧盟委员会(EU)在一份通报中提出了开展化学品综合风险评估的必要性及途径。2017年，WHO发布了关于评估水源和饮用水中化合物综合风险的指导文件，给出了化合物在不同的行为模式下的综合风险评估方法[16]。经济合作与发展组织(OECD)在2018年也发布了针对化学品综合风险评估的技术文件[17]。

4 完善饮用水水源风险防控管理体系的建议

针对水源目前存在的微污染风险，建议从微观层面加强研究，提升水源风险防控的科技支撑水平，并加快构建我国水源风险控制技术体系。

(1) 深入推进我国饮用水水源保护区规范化建设。当前我国城市集中式饮用水水源规范化建设程度较高，后续应进一步深入和精细化，包括建立水源影响区范围内污染源台账，定期开展风险评估，科学制定应急预案等。针对乡镇“千吨万人”以下的集中式水源以及分散式水源，应在当前调查和评估的基础上，逐步推进管理制度建设，包括分类、分期开展水源水质监测，风险防控区划分以及排污口整治等，逐步提升乡镇及以下水源的规范化建设水平。

(2) 加大我国饮用水水源健康风险防控技术研究。应加快研究新型污染物监测分析方法、高风险污染物筛选方法、高风险源识别方法以及水质综合风险评估方法等，为实施我国饮用水水源污染风险防控做好技术储备。

(3) 逐步建立我国饮用水水源风险管控制度。1996年美国《安全饮用水法》修正案要求各州开展饮用水水源评估，并根据评估结果制订保护措施。在USEPA的技术框架要求下，各州针对评估过程如水源保护区内潜在污染源识别等关键内容制订一系列技术规范，为科学开展饮用水水源风险评估奠定了技术基础。针对我国水源微污染现状，应加快出台我国饮用水水源风险评估相关技术规范。建立饮用水水源风险管理及监督机制，将识别出的高风险源、高风险污染物及高风险饮用水水源作为优先管理目标，制订风险管理措施，定期进行风险控制实施效果评估，并根据评估结果对优先管理目标进行动态更新。

(4) 抓住GB 3838—2002修订的契机。USEPA按照《安全饮用水法》的要求，每5年发布新的CCL，同时针对列入清单的污染物开展非常规监测，为下一阶段修订《饮用水卫生标准及健康建议》提供充分依据。目前，GB 3838—2002修订研究正在进行中，建议以此为契机，组织各方面技术力量，开展不同类型饮用水水源水质调查，构建我国水源污染物数据库；全面把握我国各类饮用水水源微量污染物的特征。在风险评估的基础上，筛选国家层面水源高风险污染物和地方层面水源高风险污染物，为优选饮用水水源水质标准的控制指标、制订区域性饮用水水源污染防治计划提供依据。

(5) 强化湖库型饮用水水源水华风险的防控。建议我国针对湖库型饮用水水源以及水动力条件较差的河流型饮用水水源，尤其是南方村镇库塘型饮用水水源，根据藻毒素的释放特征，在取水口及水体合理布设点位开展藻毒素监测。建立q-PCR筛查产毒藻类的标准分析方法，并逐渐应用到地表水型饮用水水源有害藻类水华的监测中，为评估湖库型饮用水水源风险以及水华防控提供科学依据。