地表水环境质量标准综述(二)——国外地表水环境质量标准、基准介绍及分析

王以尧,王雅潞，韩永旺，李 君

(1.成都市环境保护科学研究院,成都 610065；2.成都通威水产种苗有限责任公司,成都 610000)

前 言

一个完整的水环境标准体系须包括标准和基准两部分。水环境质量标准是以水质基准为依据，在考虑自然条件和国家(地区)的社会、经济、技术等因素的基础上，经过一定的综合分析后所制定的，是由国家有关管理部门颁布的具有法律效力的限值，一般具有法律强制性[1-2]。水质基准是指环境中污染物对特定对象(人或其他生物)不产生不良或有害影响的最大剂量(无作用剂量)或浓度，它是一个科学实验的客观记录和科学推论，不具备法律效力，但它是制定水质标准、评价水质和进行水质管理的科学依据[3-4]。

1 美国标准介绍与分析

1.1 标准分类

地表水环境质量标准，美国[5]和中国[6]、欧盟[7]都为五级体系。不同点是：美国对农业用水要求比较严格，必须为优质(对应Ⅲ类)等级要求；中国的《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)(以下简称《国标》[6])对鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域要求更加严格，必须是Ⅲ类水，但根据实际情况来看，Ⅲ类中的一些指标对渔业(如TN、TP)要求有些过保护。另外，《国标》[6]对工业用水要求较高(Ⅳ类)，而美国要求相对较低(V类即可)(表1)。

表1 中国和美国不同水域功能和标准分类

1.2 标准限值

1.2.1 基本指标

《国标》[6]是24个指标，美国标准基本指标(以华盛顿州为例)[9]为6个指标，分别为溶解氧、溶解性气体、水温、细菌(肠球菌)、pH、浊度，《国标》没有浊度、总溶解气体指标。针对细菌指标，美国华盛顿州规定的是肠球菌，而《国标》是大肠杆菌。另外，从5级分类限值来讲，美国要求相对国标灵活，对平均值、单次测定和背景值都有分别要求(表2)。

表2 美国华盛顿州地表水水环境质量标准基本标准限值

续表2

1.2.2 有毒有害、放射性、非常规指标

美国华盛顿州[5]有毒有害指标涉及危害人类健康、危害水生生物和饮用水三个方面(表3)，《国标》[6]只涉及基本项目指标和饮用水指标二个方面。

表3 美国华盛顿州地表水有毒、放射性、非常规或有害物质指标体系

1.2.2.1 影响人类健康共涉及122个指标，浓度限值从“饮水+食物”和“食物”两方面进行要求，前者对浓度限值要求更为苛刻。

1.2.2.2 影响水生生物健康共涉及60个指标，限值分淡水和海水两个方面，每个方面又包括慢性毒性和急性毒性两类。

1.2.2.3 美国饮用水水源地涉及一级限定指标、二级限定指标、候选清单指标和需要建立监测规范的污染物指标四个方面，前两类指标有相应的浓度限值，其中一级限定指标还进行了浓度限定目标值和允许最大浓度值两个要求[8-9]。一级限定指标通过限制饮用水中的污染物水平来保护公众健康，共计88个指标，涉及微生物及相关指标7个，消毒和消毒副产物指标7个，无机化合物指标17个，有机化合物指标53个，放射性元素指标4个；二级饮用水指标为15种污染物设定了非强制性的水质标准用以协助公共供水系统管理，以满足感官方面的考虑，如味道、颜色和气味；污染物候选清单指标是一份已知或预计会在公共供水系统中发生的饮用水污染物清单，目前不受EPA饮用水法规的约束，共计指标50个；需要建立监测规范的污染物指标是1996年的《安全饮用水法》修正案要求环保局每5年发布一份新的清单，列出公共供水系统(PWSs)监测的不超过30种不受管制的污染物，为今后保护公共卫生的监管行动提供了基础[10]。

美国华盛顿州对湖泊进行了单独要求，水温、pH、溶解氧、浊度4个指标标准限值与特定水资源标准要求一致，细菌标准要求与良好(Ⅳ)标准一致，有毒有害物质要求与非特定水资源标准要求一致[11]。

2 美国基准介绍与分析

水质基准指标包含两大部分，一是影响人体健康的指标；二是影响水生生物的指标[12]。

2.1 影响人体健康

影响人体健康指标分为两类，一类是有毒有害物质，一类是微生物及其衍生的毒素。

2.1.1 有毒有害物质

影响人类健康的水质基准含义是水体中化学物质或条件的特定水平，预计不会对人类健康造成不利影响。美国EPA分别从“水+食物”和“食物”两个方面为人类健康标准提供基准值参考，供各州和授权部落制订标准时使用。如人体健康同时受到水和污染食物的双重影响，对指标浓度的限值要求就会更高[13]。1980年至2015年共确定122种物质的基准值(表4)，其中包括有机化合物类104个，重金属类14个，其他类4个。

表4 EPA人类健康水质基准

2.1.2 微生物

美国EPA认为游泳或参加其他水上娱乐活动时，细菌和藻类衍生毒素可以直接影响人体健康[14]。

大肠杆菌和肠球菌：美国EPA将大肠杆菌和肠球菌都纳入有害细菌内，给出基于发病率(1 000个人首次接触导致36/32人发病)的海洋和淡水细菌数量的几何平均值和统计阈值范围(表5)。

表5 娱乐水体微生物基准要求

微囊藻毒素和肝毒素：美国EPA已经确定了微囊藻毒素(4μg/L)和肝毒素安全浓度限值(8μg/L)的建议草案，以保护人们在水中游泳或参加其他水上娱乐活动时的健康。各州可以考虑将这些标准纳入其水质标准，或者使用这些来发布海滩上游泳警告。

2.2 影响水生生物

2.2.1 有毒有害物质

美国EPA从1985年起逐渐完善水生生物制定环境水质基准(AWQC)[15]。该指南针对传统污染物的急性风险(短期影响，如生存和生长)和慢性风险(长期影响，如繁殖)进行了设定，一般急性风险限值显著高于慢性风险。有毒有害共涉及淡水和海水63个指标(表6)，其中包括有机化合物31个，重金属类14个，其他类指标18个。

2.2.2 营养盐

在过去的20年里，美国EPA鼓励各州和部落利用数字营养标准来减少营养污染[16～18]。2011年，环保署发布了南希·斯通纳(Nancy Stoner)题为《合作伙伴关系》(Working in Partnership)的备忘录与各州一起解决磷和氮污染问题，通过使用州营养盐框架实施。2016年Joel Beauvais备忘录的标题为“再次呼吁采取行动减少营养污染和支持渐进行动”。营养盐基准值限定包括湖库和河流二大类别，为了体现基准值的差异性，美国划定了13个不同生态区(环境资源的类型、水环境质量和水量大致相似的区域)进行区分[19]。湖库基准值涉及TN、TP、Chla和透明度4个指标(表7)，河流基准值涉及TN、TP、Chla和浊度4个指标(表8)，透明度和浊度分别针对湖库和河流[20]。

表7 湖库不同生态区营养盐及相关指标基准值

表8 河流不同生态区营养盐及相关指标基准值

2.2.3 生态学指标

美国通过生物评价来判断水体健康程度，从水体中采集不同生物进行评估，主要涉及生物群落，包含鱼类、底栖生物、浮游生物、两栖生物、水草、鸟类栖息迁移[21]。通过6级生物情况梯度来反应流域生态压力，级别越大反映生态结构和功能遭受破坏程度越重[22]。

2.2.4 悬浮物和沉积物

与有毒化学物质相比，悬浮物和沉积物是一个独特的水质问题，根据美国EPA2000年全国水质清查报告显示，过量的沉积物是罪魁祸首，是造成国家水域受损的原因，发现美国大约40%的河流里程因悬浮物和沉积物受到损害或影响。美国一些州对浊度进行了一些要求，用高于背景值的限值及浊度阈值来限定，分严格基准值和宽松基准值两个类别要求(表9)。加拿大哥伦比亚州对饮用水源、观赏娱乐、水生生物以及其他使用功能的水体进行了浊度限值规定和沉积物颗粒组成结构的规定(表10)[23]。

表9 美国浊度基准值设定统计

表10 加拿大哥伦比亚州关于浊度、悬浮物、沉积物标准设定

2.2.5 其他方面

2.2.5.1 流量

美国EPA和美国地质调查局2016年发布了一份报告《Final EPA/USGS Technical Report:Protecting Aquatic Life from Effects of Hydrologic Alteration》，该报告对河流自然流量进行了文献综述，描述了水流变化对水生生物的潜在影响，如自然流量变化引起生物信息响应阈值变化情况。该报告描述了一个灵活的技术框架，属于非强制性[24]。

2.2.5.2 pH变化引起海洋酸化

EPA在2009年发布了有关海洋酸化的信息，并征求可能对解决海洋酸化问题有用的其他相关数据或科学信息，在2016年后逐步解决导致海洋酸化的各个问题[25]。

2.2.5.3 微塑料

微塑料对水生生物的影响除物理因素外，目前还没有全面的报道。EPA在2016年发表了一份白皮书，目的是投入更多的研究来确定塑料及其相关化学物质对水生动物、水生生物的毒理学影响，以及对整个食品网络的潜在毒性影响[26]。

3 国际饮用水水质标准介绍与分析

《饮用水质量指南》(GDWQ)是世界卫生组织(WHO)的出版物[27]，第一版于1958年诞生，目前是2018年更新的第四版，是国家或地区水安全法规和标准的重要参考。涉及无机参数、有机参数、感官参数、放射性参数、微生物参数和其他参数六大类，为水和健康的监管机构、政策制定者及顾问提供了标准指标协助和管理方法。2015年收集了104个国家和地区的饮用水水质标准，针对每个指标进行了系统全面综述，包括WHO推荐值、使用的最大值、最小值、中位数值，含该指标的国家数量，各国指标限值与WHO推荐值比较后的结果(高于、低于、等于WHO推荐值的国家数量)[28]。

将GDWQ和国标比较后发现：WHO标准中包含了157个指标，比国标多46个指标，其中WHO涉及而国标中没有的指标为83个(表11)，国标中涉及而WHO中没有的指标为46个(表12)。WHO标准中16个指标的推荐值高于国标(铜、氟化物、锰、汞、镍、硒、阿特拉津、苯并[a]芘、四氯化碳、三氯甲烷、硼、游离氯、硝酸盐、镉、氰化物、酚类)，国标中有5个指标(砷、乐果、三氯乙烯、大肠杆菌)限值高于WHO推荐值。

表11 WHO中涉及而GB 3838-2002中没有的指标

续表11

表12 世卫组织WHO中未涉及而GB 3838-2002中涉及的指标

续表12

4 结论与建议

美国地表水水质标准体系、基准体系以及国际饮用水水质标准体系相对完善、分类更加细致，值得我国地表水质量标准体系建设参考。

4.1 美国和中国质量标准同为5级体系，但美国指标限值要求更加灵活，增加了单次值和背景值。并且细分成3类：危害人类健康、危害水生生物和饮用水水源，国标只有常规和饮用水水源2类。

4.2 美国建立了完善的基准体系，整体分为影响人体健康和影响水生生物两类。另外，对生态学指标、悬浮物、沉积物、流量、微塑料进行了前沿探索研究。

4.3 国际饮用水水质标准包含了完善的6类指标，国标指标数量总体少于国际标准，但限值浓度与国际推荐浓度基本相当。

感谢：生态环境部张波总工程师，水生态环境司郭鹏副司长、王谦处长等专家给予文章写作过程中的帮助与指导。