科學的飲用水水質標準是水質安全的保障，通常采用“終生持續(xù)飲用自來水不會對人類健康產生影響”為目標推導出飲用水衛(wèi)生標準基準值。由于該基準值只考慮在該閾值下不會對人體產生任何已知的或可能的健康影響，未將達到該濃度值所需的經濟成本等因素考慮入內，所以一般將該限值作為標準的終極目標值，通常并非現行的標準值。因此，在制定飲用水水質標準時要進行適用性評估，如綜合考慮成本-效益分析、可行性分析等，并且須使其盡可能接近目標值。常用的適用性評估方法有：
（1）成本-效益分析：在削減風險的過程需要消耗成本的分析。效益分析主要有三種方法：凈現值收益法；現值指數法；內含報酬率法。其中凈現值法是目前應用較多的一種方法，其利用凈現金效益量的總現值與凈現金投資量之差算出凈收益，然后根據凈收益的大小來評價投資方案。凈現值為正值，投資方案是可以接受的；凈現值是負值，投資方案就是不可接受的。凈現值越大，投資方案越好。計算方法見式（1）:
式中，Bi為某一項目i所可能產生的凈收益總值；T為項目建造和投入使用的第t年；bi(t）為項目i在第t年所產生的收益（注：健康收益也可折算成現金）；ci(t）為項目i在第t年所支出的成本；1/(1+r）為利息率為r時的折現系數；N為所分析項目的存在期間；Ki為項目i最初的投入資本。
（2）最佳可行性技術：為了達到標準的要求，應列出可行的水處理工藝、技術或其他方法、檢測技術方法的可行性，最終標準值要考慮達到目標時大部分的水廠改造成本。
（3）檢測分析方法可行性：應對每種污染物指標的檢測提出要求，包括取樣點、取樣頻率、水樣的保存技術、最大保存時間以及需檢測的成分。同時提供分析方法，該檢測方法應對絕大部分水廠都有經濟承受能力（包括自行檢測或者委托檢測），該分析過程應由經過認證的實驗室來執(zhí)行。
世界衛(wèi)生組織（WHO）根據污染物毒性數據與飲用水貢獻率制定《飲用水水質準則》，為世界各國制定和更新水質標準提供基礎。1984年WHO出版了《飲用水水質準則》第一版，該版本中規(guī)定了 31 項水質指標（微生物2項、無機物9項、有機物18項和放射性2項），此外還提出了12項感官性狀指標。此后，分別于1993年、2004年和2011年發(fā)布《飲用水水質準則》第二版（157項指標）、第三版（201項指標）和第四版（218項指標），并于2017年發(fā)布《飲用水水質準則》第四版的第一次修訂版，主要更新內容包括：更新或者修訂鋇、滅草松等指標的風險評估內容以及健康指導值等。
美國在水質標準制定方面起步最早，體系比較完善。1914年美國頒布了最早的《公共衛(wèi)生署飲用水水質標準》。1974年美國國會通過《安全飲用水法》（SDWA)，并于1975年首次發(fā)布了強制性的《飲用水一級規(guī)程》，1979發(fā)布了非強制的《飲用水二級規(guī)程》。1986年，美國環(huán)境保護署（US EPA）對SDWA進行了重大修正，提出至少每6年對《飲用水一級規(guī)程》進行一次修訂。同時，US EPA開始采用美國國家科學院（United States National Academy of Sciences，NAS）于1983年提出的風險評價方法制定水質標準，一項指標是否納入標準需要考慮健康危害、飲用水暴露水平和檢測及處理技術可行性等方面。
歐盟于1980年發(fā)布飲用水水質指令（80/778/EEC），該指令是歐洲各國制定本國水質標準的主要依據。1994年荷蘭政府和民間組織共同開發(fā)了EUSES系統（European Union System for the Evaluation of Substances），此后歐盟對該系統進行完善，包含了“人類健康”和“生態(tài)環(huán)境”兩個方面，成為歐洲各國政府制定相關法規(guī)的重要工具。1998年歐盟通過了新的《飲用水水質指令》（98/83/EC）。該版水質指令中污染物指標數量從66項減少至48項，包括微生物學指標2項、化學指標26項、放射性指標2項、感官性狀等指標18項。該版水質指令強調了與WHO《飲用水水質準則》的一致性。2015年10月7日，歐盟發(fā)布（EU）2015/1787號法規(guī)，修訂98/83/EC的附錄II和III，并要求于2017年10月27日起各成員國的法律、法規(guī)、行政規(guī)章必須符合該指令要求。
日本基于《水道法》于1957年頒布了飲用水水質標準，2004年結合WHO準則對本國的飲用水水質標準體系進行了大幅調整，標準包括法定項目（51項）、水質管理目標設定項目（26項）和要關注項目（47項）三部分。其中水質管理目標設定項目主要是毒性數據還不充分的污染物指標，要關注項目主要是毒性數據、水中暴露數據都還不充分，但值得關注的污染物。
1956年，中國首次頒布了包含15項指標的飲用水水質標準，此后歷經1959、1976和1986年三次修訂，水質管控指標數量增至35項。2006年衛(wèi)生部聯合國家標準化管理委員會對中國水質標準進行了修訂，指標數達到106項，包括微生物指標6項、飲用水消毒劑4項、毒理指標74項、感官性狀和一般理化指標20項以及放射性指標2項。
總體來看，飲用水水質標準的制定經歷了從最早重點關注病原微生物到重金屬、農藥等大宗化學品和消毒副產物等，到現在關注新型污染物。
02
現階段中國水質標準存在的問題分析
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保障飲用水安全是一項重大的民生工程，水質安全涉及國計民生，引起了國家的高度關注。與國際上其它發(fā)達國家相比，我國飲用水水質標準制定研究起步較晚。在過去的標準修訂過程中，主要參照US EPA、歐盟、WHO、俄羅斯、日本等國家或組織的現行標準。近40年來，中國是全球經濟發(fā)展速度最快的國家，成為名副其實的“世界工廠”，其中2016年僅化工產能已經接近全球40%。中國還是世界上農藥使用大國，每年新批準達1 700個品種，每年投放總量曾高達180萬噸。高強度工業(yè)排放導致水源水質快速下降，威脅飲用水安全。另外，與發(fā)達國家直接飲用龍頭水不同，我國居民飲水還有喝開水喝茶的習慣，相當于二次消毒。
近年來中國供水行業(yè)業(yè)態(tài)也發(fā)生了重大變化，部分地區(qū)采取購買服務的方式，導致供水模式和體制的多樣化，加上人民群眾對于飲用水安全的要求也越來越高，對供水行業(yè)的監(jiān)管能力與水平提出了新的要求。
在這種情況下，根據我國污染現狀和居民生活習慣的制定飲用水水質標準成為國家的需求，明確水源污染特征、開發(fā)風險評價方法、獲取標準制定所需的關鍵參數成為重要研究內容。
03
基于風險評估的標準制定方法和實踐
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國際上對水質標準的制定已經形成了成熟的流程，通常包括四個步驟：①飲用水污染物篩選；②風險評估；③優(yōu)先控制污染物篩選；④標準制定。美國很早就建立了候選污染物清單（Contaminant Candidate List CCL）制度，為候選污染物篩選奠定了基礎。然后通過風險評估選定非法定監(jiān)測污染物（Unregulated Contaminant Monitoring Rule，UCMR），并進行持續(xù)調查，最終形成列入標準的優(yōu)先控制污染物清單。
2008年，根據《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》，我國設立了“水體污染控制與治理科技重大專項”（水專項），其中的飲用水安全保障主題圍繞水質標準的更新規(guī)劃了三個階段目標。第一階段設立《飲用水水質風險評價方法及其應用研究》課題，針對全國重點城市開展水源污染特征調查，并開發(fā)飲用水水質風險評價方法；第二階段啟動了《重點流域水源污染特征及飲用水安全保障策略研究》，在重點流域開展水源污染調查，并獲取了標準制定所需的關鍵基礎參數；第三階段完成“城市供水全過程監(jiān)管技術系統評估及標準化課題”，涵蓋761項污染物指標，進一步拓展了調查區(qū)域，建立了飲用水水質標準制定方法，系統支撐《生活飲用水衛(wèi)生標準》的修訂。
3.1 污染物篩查清單
我國一直缺乏針對飲用水中污染物的系統全面調查數據。水專項飲用水主題從“十一五”開始開展了為期近十五年的水質調查，涵蓋中國長江、黃河等七大流域，以及西南、浙閩、西北等6個小流域重要斷面，完成超過15萬條有效水質數據，水質指標覆蓋了大部分國際上關注的污染物以及我國特有的部分污染物。
調查結果顯示，我國水源中農藥類污染較為普遍，多種農藥共存，其中以標準外乙草胺的污染最為普遍；此外，全氟化合物、高氯酸鹽等新污染物的檢出率較高。其中，高氯酸鹽在長江一帶飲用水中的濃度平均達到16.7 μg/L，最高濃度高達117 μg/L（如圖1所示）。污染物種類數量由高到低依次為長江、松花江、黃河、珠江、淮河、東南沿海、海河、遼河、瀾滄江流域。
3.2 污染物健康風險評估
風險評估分為暴露評估、毒性評估和風險定量三個部分。暴露評估主要考慮飲用水中污染的濃度水平和攝入量。毒性評估數據主要來自文獻、流行病調查、毒理學實驗和計算毒理學等。風險定量通常選擇熵值法、相對風險法和概率法，也可選擇以疾病負擔/社會負擔為終點的風險評價方法。疾病負擔/社會負擔終點具有風險可加性，在毒性數據充分情況下使全指標累計風險和比較風險評價成為可能。對調查的污染物進行健康風險評估的方法有：①采用左刪失數據混合處理模型對污染物在水源水和飲用水中的暴露濃度進行概率分布估計，完成各污染物的飲用水貢獻率及水廠去除率等關鍵參數的計算。②統合不同來源的毒性數據，采用無影響安全閾值概率分布方法推導基準值。③根據污染物數據結構不同，分別采用傷殘調整壽命年方法、概率法、風險熵或相對風險法等進行風險定量。
基于三個五年計劃水質調查結果，將全國污染物中濃度除以其對應標準限值或者無影響作用效應對應濃度，求得各污染物的相對健康風險值，如圖2所示。結果表明中國飲用水中有29種物質相對風險值超過0.1，其中PFOA風險值最大，為1.76，其次為高氯酸鹽，風險值為1.67，此外，風險超過1的物質還有乙草胺，風險值為1.01。風險值在0.4左右的物質有三種，分別為PFOS、砷和銻。風險值在0.1~0.4之間的物質有鋅、釩、林可霉素、鋇、鉛、鎳、莠去津、硒。此次檢測大部分物質的風險均低于0.1，其中排名靠前的物質有鈷、鉬、鉍、對氨基苯磺酰胺、氟化物、鉻、青霉素、氧氟沙星、溴酸鹽、鍶、三唑磷、啶蟲脒、阿奇霉素、克林霉素、三環(huán)唑。
3.3 污染物優(yōu)控清單制定
通常飲用水中優(yōu)先控制污染物選擇要考慮兩個因素：風險值和控制成本。制定污染物水質標準限值需要兩個關鍵參數：水質基準和飲用水貢獻率。飲用水貢獻率是關鍵指標，但我國過去標準制定過程中一直缺乏貢獻率數據。通常有兩種估算法方法：暴露數據充分的污染類型采用外暴露模型進行估算；對于外暴露數據匱乏的污染物則采用檢測體內組織樣品（血液等）和飲用水途徑濃度水平，采用生理藥理（PBPK）模型進行估算。如果飲用水中污染暴露途徑貢獻率很低，制定飲用水水質標準意義就不大。因此，我們提出了從總風險和飲用水貢獻率兩個維度選擇優(yōu)先控制污染物的思路，根據管理目標將象限分成三個不同優(yōu)先級分區(qū)，如圖3所示?？傦L險高且飲用水途徑貢獻大的污染物為優(yōu)先控制污染物，總風險很小的污染物列為低風險污染物，其他列為關注指標。該方法為解決標準制定過程中污染指標增刪問題提供了一種新的思路。
根據全國重點流域飲用水中污染物相對風險排序結果（圖2）及上述雙維方法篩查我國飲用水中優(yōu)先控制污染物，發(fā)現高氯酸鹽、乙草胺、全氟化合物等應列為優(yōu)先控制污染物，其他已經禁用多年的農藥，如DDT、六六六等風險已經很低。
3.4 飲用水中污染物水質標準限值的推導
針對優(yōu)控污染物，需要進一步確定其基準值。污染物通常分為致癌物質、非致癌物質和影響感官類物質，不同效應物質基準值制定的方法也不同。致癌污染物通常以10-6到10-4的終生癌癥風險為依據確定其飲用水基準值；非致癌物質一般通過可接受每日攝入量（ADI）和飲用水途徑分配系數推導其基準值。影響感官類指標物質，則要求低于感官閾值，如果該物質還有其他健康效應，則需要綜合考慮選擇閾值更低的濃度。
上述飲用水基準值是管理的目標值，并不是標準的最終值。該目標值的制定過程中沒有考慮經濟因素，即不考慮達到該濃度值所需的成本。因此在制定飲用水水質標準時要綜合考慮成本-效益分析、最佳可行性技術和檢測分析方法可行性等?；谝陨狭鞒蹋贫藘?yōu)先控制污染清單中的高氯酸鹽和乙草胺的飲用水水質標準限值。
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結語
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在“水專項”的支持下,項目團隊經過近十五年的努力,初步明確了我國飲用水水源的污染特征,建立了針對不同類型污染物的飲用水健康風險評價方法,并對一些重點污染物進行了風險排序, 建立基于風險和飲用水貢獻雙因子的優(yōu)先控制污染物篩選方法,為我國飲用水水質標準制定提供了數據和方法學基礎。
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