長期以來，我國在水污染防治方面開展了大量系統(tǒng)工作，取得了長足進步。在本世紀初時，水環(huán)境污染嚴重，I-III類地表水占比不到30%，而這一占比目前已經(jīng)超過85%，Ⅴ類及劣Ⅴ類水質(zhì)逐漸消失。飲用水主要源于地表水源。在水環(huán)境治理成效顯著之后，我們的飲用水水質(zhì)安全是否得到有效提升？8月30日下午，在由未來新水務(wù)研究中心主辦的“水質(zhì)安全與高品質(zhì)供水研討會”中，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心楊敏團隊研究員于建偉以“飲用水水質(zhì)風(fēng)險與控制：進展與挑戰(zhàn)”為題作主旨報告。

于建偉

? 本文根據(jù)嘉賓發(fā)言內(nèi)容整理。

　　一、問題評估：嗅味及標準外污染物被廣泛檢出

　　中國當(dāng)前是商業(yè)化學(xué)品的生產(chǎn)和流通大國，CAS登記化學(xué)品數(shù)量2023年4月突破1.8億，中國流通商業(yè)化學(xué)品注冊超過5.08萬。水環(huán)境中全氟、農(nóng)藥、內(nèi)分泌干擾物、致嗅物等化合物不斷增加，為飲用水安全帶來挑戰(zhàn)。

　　為系統(tǒng)調(diào)查研究我國飲用水安全問題，我國在“十一五”到“十三五”的國家水專項、“十四五”的長江黃河重點專項中布設(shè)了相關(guān)課題。我們團隊參與其中，圍繞整體水源水質(zhì)、飲用水水質(zhì)、污染物種類等，開展了水質(zhì)篩查、評估、標準制定等系列工作。具體工作分為四個階段。

　　第一階段是2009-2011年，聚焦重點城市，檢測污染物種類170種；第二階段是2014-2016年，聚焦重點流域，檢測種類擴展到200種；第三階段是2018-2020年，聚焦主要水源地；第四階段是2022年-2024年，聚焦長江、黃河流域，檢測的污染物種類超過800種。總體來看，水質(zhì)篩查范圍涵蓋78個城市、235個水廠，采樣里程超過30萬公里，覆蓋人口超過7億。

　　基于上述調(diào)查，一個總體結(jié)論是：嗅味及標準外污染物被廣泛檢出。其中，嗅味是主要的超標指標，高氯酸鹽是高頻檢出的標準外污染物。

　　嗅味問題：

　　嗅味在地下水中出現(xiàn)不多，但在地表水中較為普遍，以腥臭味和土霉味為主，硫醚是腥臭味主因，藻源MIB是土霉味主因。這些物質(zhì)，水廠的常規(guī)處理工藝對其去除率有限。近幾年由于氣候、水生態(tài)系統(tǒng)等變化，還有土臭素等嗅味物質(zhì)的產(chǎn)生。

　　除天然源的嗅味外，我們還關(guān)注到工業(yè)化學(xué)品的使用及排放，會產(chǎn)生新的嗅味問題，如環(huán)狀縮醛、雙(2-氯-1-甲基乙基)醚等。此前，我們對于化學(xué)品大多只關(guān)注其健康效應(yīng)，但在近年來，化學(xué)品致嗅事件開始頻頻出現(xiàn)，氣味各異，可能是難聞的刺激性氣味、土霉味，也有果香甜味、草木味等。

　　標準外污染物：

　　在水專項的調(diào)查中，高氯酸鹽、全氟污染物是最突出的兩類污染物，它們具有一定健康風(fēng)險，且在水廠工藝中去除率較低，因而源頭控制是關(guān)鍵。水專項的調(diào)查結(jié)果對于我國水質(zhì)標準的修訂也起到了良好的支撐作用。

高頻檢出標準外污染物詞云圖

　　在“十四五”調(diào)查中，我們進一步梳理了800種風(fēng)險物質(zhì)清單，包括農(nóng)藥、紫外穩(wěn)定劑、抗氧化劑和防腐劑、有機磷酸酯等重點類別，構(gòu)建方法體系，調(diào)查研究其檢出情況、分布特征、水廠去除效能等，對水中健康風(fēng)險物質(zhì)進行非靶向篩查，并得出需要重點關(guān)注的污染物質(zhì)。

　　表 需關(guān)注的污染物質(zhì)

　　二、不同技術(shù)對微量污染物去除的有效性如何？

　　從處理技術(shù)來說，對于這種微量污染物，不同技術(shù)去除的有效性如何？

　　以嗅味問題為例。不同致嗅物適用的去除技術(shù)不同，化學(xué)氧化適用于硫醚類，活性炭吸附適用MIB等多種致嗅物，臭氧-活性炭深度處理工藝適用于不同致嗅物共存的復(fù)合嗅味。我們以吸附可處理性指數(shù)、氧化可處理性指標為坐標，將不同污染物置于這一坐標系下，初步評估了各類嗅味物質(zhì)的可處理特性。

技術(shù)適用性評估

　　活性炭在嗅味去除中發(fā)揮重要作用。經(jīng)過研究，發(fā)現(xiàn)活性炭的吸附能力與碘值、亞甲藍值關(guān)系不大，與微孔孔容成正比。微孔孔容由0.25cm3·g-1提升至0.45cm3·g-1，活性炭吸附容量可提升3倍，相關(guān)技術(shù)在深圳長流陂水廠進行了工程示范。

　　此外，還需要考慮如何降低NOM（天然有機物）的競爭效應(yīng)。NOM可以直接競爭吸附位點或者堵塞微孔的方式，降低活性炭吸附效能。如何解決這一問題？一種思路是從材料角度出發(fā)，嘗試找到能夠吸附目標污染物的活性炭；另一種思路，是通過活性炭投加方式或處理工藝的改變，降低NOM競爭效應(yīng)的影響。上述工作正在進行中，希望將來能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

　　對于一些化學(xué)嗅味物質(zhì)，以環(huán)狀縮醛為例，我們從對它的吸附可處理性能、氧化可處理性能進行評估，發(fā)現(xiàn)這一品類中的各種污染物差別較大，有的適合吸附，有的適合氧化。對于這一類物質(zhì)，通常臭氧有一定的去除效果。當(dāng)它濃度較高的時候，也需要通過進一步優(yōu)化去提升去除效果，如改變臭氧投加量或投加方式等。

　　我們也將砂濾后置與前置工藝對嗅味去除效果進行了比較。臭氧活性炭砂濾后置在很多工程中都有應(yīng)用，用以更好地去除濁度、微生物等因子。而我們從嗅味的角度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)采用砂濾后置-臭氧/BAC工藝對于痕量污染物的去除效果均低于砂濾前置-臭氧/BAC工藝。因此，雖然砂濾后置有其工程上的益處，但也需一定程度上作進一步的探索，加以平衡。

砂濾后置與前置工藝對嗅味去除的比較

　　對于全氟化合物的去除，目前來看，傳統(tǒng)凈水技術(shù)有其局限性，仍然需要通過活性炭吸附效能的提升加以解決。目前，我們通過研究明確了不同孔徑與PFOA吸附的關(guān)系和機制，初步制備了相應(yīng)的活性炭，并評估了不同活性炭對全氟化合物的吸附效果。

　　研制的不同活性炭對全氟化合物吸附效果

　　三、如何應(yīng)對？風(fēng)險控制點前移

　　水源中存在大量微量污染物，除了技術(shù)的不斷疊加，我們還能干什么？

　　實際上，把污水排放標準、水源標準和飲用水相關(guān)標準進行銜接，作為一個完整標準體系來構(gòu)建，是非常有必要的。比如飲用水凈水工藝中難以去除的高氯酸鹽、全氟化合物，可以在污水排放標準中將其嚴格控制好，實現(xiàn)化學(xué)物質(zhì)的源頭阻斷；基于此，推動地表水質(zhì)量標準與排放標準和飲用水標準的無縫對接，以及飲用水標準中新型污染物的滾動修訂機制，是解決水質(zhì)風(fēng)險、提升飲用水安全、提供高品質(zhì)飲用水的一個優(yōu)良策略。