科學的飲用水水質(zhì)標準是水質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)濟成本等因素考慮入內(nèi)，所以一般將該限值作為標準的終極目標值，通常并非現(xiàn)行的標準值。因此，在制定飲用水水質(zhì)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(xiàn)值收益法；現(xiàn)值指數(shù)法；內(nèi)含報酬率法。其中凈現(xiàn)值法是目前應(yīng)用較多的一種方法，其利用凈現(xiàn)金效益量的總現(xiàn)值與凈現(xiàn)金投資量之差算出凈收益，然后根據(jù)凈收益的大小來評價投資方案。凈現(xiàn)值為正值，投資方案是可以接受的；凈現(xiàn)值是負值，投資方案就是不可接受的。凈現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)生的收益（注：健康收益也可折算成現(xiàn)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(xiàn)系數(shù)；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(shù)：為了達到標準的要求，應(yīng)列出可行的水處理工藝、技術(shù)或其他方法、檢測技術(shù)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(yīng)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(shù)、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(yīng)對絕大部分水廠都有經(jīng)濟承受能力（包括自行檢測或者委托檢測），該分析過程應(yīng)由經(jīng)過認證的實驗室來執(zhí)行。
世界衛(wèi)生組織（WHO）根據(jù)污染物毒性數(shù)據(jù)與飲用水貢獻率制定《飲用水水質(zhì)準則》，為世界各國制定和更新水質(zhì)標準提供基礎(chǔ)。1984年WHO出版了《飲用水水質(zhì)準則》第一版，該版本中規(guī)定了 31 項水質(zhì)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(zhì)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(zhì)準則》第四版的第一次修訂版，主要更新內(nèi)容包括：更新或者修訂鋇、滅草松等指標的風險評估內(nèi)容以及健康指導值等。
美國在水質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(shù)可行性等方面。
歐盟于1980年發(fā)布飲用水水質(zhì)指令（80/778/EEC），該指令是歐洲各國制定本國水質(zhì)標準的主要依據(jù)。1994年荷蘭政府和民間組織共同開發(fā)了EUSES系統(tǒng)（European Union System for the Evaluation of Substances），此后歐盟對該系統(tǒng)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(guān)法規(guī)的重要工具。1998年歐盟通過了新的《飲用水水質(zhì)指令》（98/83/EC）。該版水質(zhì)指令中污染物指標數(shù)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(zhì)指令強調(diào)了與WHO《飲用水水質(zhì)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(zhì)標準，2004年結(jié)合WHO準則對本國的飲用水水質(zhì)標準體系進行了大幅調(diào)整，標準包括法定項目（51項）、水質(zhì)管理目標設(shè)定項目（26項）和要關(guān)注項目（47項）三部分。其中水質(zhì)管理目標設(shè)定項目主要是毒性數(shù)據(jù)還不充分的污染物指標，要關(guān)注項目主要是毒性數(shù)據(jù)、水中暴露數(shù)據(jù)都還不充分，但值得關(guān)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(zhì)標準，此后歷經(jīng)1959、1976和1986年三次修訂，水質(zhì)管控指標數(shù)量增至35項。2006年衛(wèi)生部聯(lián)合國家標準化管理委員會對中國水質(zhì)標準進行了修訂，指標數(shù)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(zhì)標準的制定經(jīng)歷了從最早重點關(guān)注病原微生物到重金屬、農(nóng)藥等大宗化學品和消毒副產(chǎn)物等，到現(xiàn)在關(guān)注新型污染物。
02
現(xiàn)階段中國水質(zhì)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(zhì)安全涉及國計民生，引起了國家的高度關(guān)注。與國際上其它發(fā)達國家相比，我國飲用水水質(zhì)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(xiàn)行標準。近40年來，中國是全球經(jīng)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(chǎn)能已經(jīng)接近全球40%。中國還是世界上農(nóng)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(zhì)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(wù)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(jù)我國污染現(xiàn)狀和居民生活習慣的制定飲用水水質(zhì)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(guān)鍵參數(shù)成為重要研究內(nèi)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(zhì)標準的制定已經(jīng)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(chǔ)。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(diào)查，最終形成列入標準的優(yōu)先控制污染物清單。
2008年，根據(jù)《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》，我國設(shè)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(zhì)標準的更新規(guī)劃了三個階段目標。第一階段設(shè)立《飲用水水質(zhì)風險評價方法及其應(yīng)用研究》課題，針對全國重點城市開展水源污染特征調(diào)查，并開發(fā)飲用水水質(zhì)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(diào)查，并獲取了標準制定所需的關(guān)鍵基礎(chǔ)參數(shù)；第三階段完成“城市供水全過程監(jiān)管技術(shù)系統(tǒng)評估及標準化課題”，涵蓋761項污染物指標，進一步拓展了調(diào)查區(qū)域，建立了飲用水水質(zhì)標準制定方法，系統(tǒng)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(tǒng)全面調(diào)查數(shù)據(jù)。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(zhì)調(diào)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(zhì)數(shù)據(jù)，水質(zhì)指標覆蓋了大部分國際上關(guān)注的污染物以及我國特有的部分污染物。
調(diào)查結(jié)果顯示，我國水源中農(nóng)藥類污染較為普遍，多種農(nóng)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(shù)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(shù)據(jù)主要來自文獻、流行病調(diào)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(shù)據(jù)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(diào)查的污染物進行健康風險評估的方法有：①采用左刪失數(shù)據(jù)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(guān)鍵參數(shù)的計算。②統(tǒng)合不同來源的毒性數(shù)據(jù)，采用無影響安全閾值概率分布方法推導基準值。③根據(jù)污染物數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，分別采用傷殘調(diào)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(zhì)調(diào)查結(jié)果，將全國污染物中濃度除以其對應(yīng)標準限值或者無影響作用效應(yīng)對應(yīng)濃度，求得各污染物的相對健康風險值，如圖2所示。結(jié)果表明中國飲用水中有29種物質(zhì)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(zhì)還有乙草胺，風險值為1.01。風險值在0.4左右的物質(zhì)有三種，分別為PFOS、砷和銻。風險值在0.1~0.4之間的物質(zhì)有鋅、釩、林可霉素、鋇、鉛、鎳、莠去津、硒。此次檢測大部分物質(zhì)的風險均低于0.1，其中排名靠前的物質(zhì)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(zhì)標準限值需要兩個關(guān)鍵參數(shù)：水質(zhì)基準和飲用水貢獻率。飲用水貢獻率是關(guān)鍵指標，但我國過去標準制定過程中一直缺乏貢獻率數(shù)據(jù)。通常有兩種估算法方法：暴露數(shù)據(jù)充分的污染類型采用外暴露模型進行估算；對于外暴露數(shù)據(jù)匱乏的污染物則采用檢測體內(nèi)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(zhì)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(jù)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。總風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(guān)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(jù)全國重點流域飲用水中污染物相對風險排序結(jié)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(xiàn)高氯酸鹽、乙草胺、全氟化合物等應(yīng)列為優(yōu)先控制污染物，其他已經(jīng)禁用多年的農(nóng)藥，如DDT、六六六等風險已經(jīng)很低。
3.4 飲用水中污染物水質(zhì)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(zhì)、非致癌物質(zhì)和影響感官類物質(zhì)，不同效應(yīng)物質(zhì)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(jù)確定其飲用水基準值；非致癌物質(zhì)一般通過可接受每日攝入量（ADI）和飲用水途徑分配系數(shù)推導其基準值。影響感官類指標物質(zhì)，則要求低于感官閾值，如果該物質(zhì)還有其他健康效應(yīng)，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(jīng)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(zhì)標準時要綜合考慮成本-效益分析、最佳可行性技術(shù)和檢測分析方法可行性等?；谝陨狭鞒?，制定了優(yōu)先控制污染清單中的高氯酸鹽和乙草胺的飲用水水質(zhì)標準限值。
04
結(jié)語
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在“水專項”的支持下,項目團隊經(jīng)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(zhì)標準制定提供了數(shù)據(jù)和方法學基礎(chǔ)。
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