1.引言
飲用水水質安全是國家公共衛生安全體系的重要組成部分，與人民身體健康和社會穩定息息相關。我國目前飲用水水質問題突出，水源污染比較普遍，尤其是近年來相繼發生了一些突發性重大水污染事件，對現行供水技術體系提出了嚴峻的挑戰，引起政府、科學界、企業界與社會各階層的高度關注?？傮w來說，我國飲用水水質問題越來越復雜，而多數水廠仍然采用傳統的方法和工藝進行飲用水的生產和供應，水源水質惡化與供水技術之間的矛盾愈顯突出。在這種情況下，我國迫切需要采取有力措施，積極應對飲用水水源污染，建立從水源到水廠直至管網的多級屏障，保障消費者的身體健康，維護社會穩定。
2.國內外關于飲用水水質標準制定的情況
世界衛生組織(WHO)2004年9月公布的第三版《飲用水水質準則》明確提出安全飲用水的概念，同時十分關注飲用水水質風險評價和風險管理。與此同時，美國、日本等國在同期相應地推出了本國的新飲用水標準。我國于2006年12月29日也頒布了新的生活飲用水衛生規范并于2007年7月1日開始實施。新的國標在很大程度上參考借鑒了WHO的水質準則，檢測項目由35項增至106項，大幅增加了微量有機物、消毒副產物等毒理性指標。
3.我國飲用水水源水質問題
當前，我國飲用水源污染形勢非常嚴峻。根據近年頒布的《中國環境狀況公報》，我國七大河流水系中滿足地表水Ⅲ類標準的斷面僅占總斷面的30—40%左右，而幾乎喪失了水體所有功能的劣V類水斷面居然占到30.40%。同時，在太湖、巢湖、滇池等28個國家重點監控湖泊中，超過六成的湖泊水質處于五類和劣五類的水平。另外，我國地下水高濃度砷、氟暴露的人口也分別達到1236萬人和7800萬人，嚴重影響著部分地區居民的身體健康。
近年來，我國突發性飲用水水源污染事件進入高發期。2005年，吉林石化分公司雙苯廠爆炸造成松花江重大水環境污染事件，為了防止硝基苯進入供水管網，哈爾濱市被迫停水4天，沿岸數百萬居民的生產和生活受到嚴重影響。2006年，湘江株洲霞灣港至長沙江段發生鎘重大污染事件，湘潭、長沙兩市水廠取水水源受到不同程度污染。2007年5月底，無錫市城區出現大范圍自來水發臭的問題，自來水不僅無法飲用，連洗澡甚至洗手都無法使用，引起了社會不安。生態環境研究中心環境水質學國家重點實驗室對問題水樣進行了分析鑒定，發現無錫飲用水產生的惡臭味主要是由以二甲基三硫為主的硫醚類化合物引起的。
這是一類主要由有機質腐敗產生的強致嗅物質。這次無錫的嗅味事件第一次使飲用水的嗅味問題成為在全國范圍內受到廣泛關注的一個問題。隨后，巢湖、滇池等湖泊水庫相繼出現藍藻水華暴發現象，湖庫型水源地藻類爆發以及隨之而來的嗅味、藻毒素等水質問題受到前所未有的關注。
4.發達國家在應對水源污染方面采取的主要措施
針對水源污染及其引起的飲用水質安全問題，發達國家從20世紀70年代開始給予高度關注，主要從水源保護和新技術研發與應用兩個方面著手開展了大量工作，并取得了顯著成效。日本在上世紀60年代經濟高速發展的過程中也出現了較為嚴重的水質污染問題，導致一段時間飲用水水質顯著惡化。為了改善水環境質量，日本從1963年開始實施第一個下水道整治5年計劃，顯著加大了在城市污水處理方面投資的力度，到了1988年，全日本包括河川、湖泊、海域在內的2271個水域中，BOD、COD等指標達到各類環境標準要求的水域為73.7%。為了控制日益嚴重的水環境富營養化問題，日本于1982年12月頒布了有關湖泊中氮、磷的環境標準，并從1985年6月26日起分別對1059個湖泊進行了磷的排放限制，對76個湖泊進行了氮的排放限制。經過長期不懈的努力，發達國家已經在水環境質量改善方面取得了驚人的進步。
與此同時，一些國家也針對飲用水水質問題積極開展研究，在不斷強化水質評價技術的同時，積極地把臭氧氧化、活性炭吸附、膜分離等新的水處理技術引入供水工藝中，在推動供水技術的進步方面取得了很大的成績。日本在東京、大阪兩個水源水質相對較差的地區普遍實行了臭氧活性炭深度處理技術，在一些偏遠村鎮則積極推廣自動化程度高、生物安全性強的膜分離技術。同時，各種在線檢測設備和生物預警系統也相繼得以開發，并得到越來越多的應用。
5.我國在應對水源污染方面采取的主要措施
(1)水源地保護
在我國，水環境污染趨勢還沒有完全得到遏制，很多地方在水源水質出現惡化之后，往往傾向于采用更換水源或實施遠距離輸水的措施。在上世紀80年代前后，這種調水措施確實在一些重要城市的飲用水安全保障方面發揮了重要的作用。但是，在目前水資源整體上出現短缺，而且水環境污染比較普遍的今天，調水成本日趨增加，調水的效果也日趨低下。從國外的經驗教訓來看，水源保護與水質改善最關鍵的措施是加強立法、嚴格執法，防止污染物進入水源地。目前，加強水源地保護也已經列入我國有關部門的議事日程。對于面源污染控制來說，一些生態工程技術非常有效。一些科研機構正在開展相關研究，并進行了一些示范應用，取得了明顯的成果。
(2)水廠常規技術的優化
水廠水質凈化技術是飲用水質安全保障體系的核心，其主要目標是通過各單元的處理形成飲用水水質的多級屏障。雖然在具體的技術運用上已經發生了很多的變革，沿用了100多年的混凝、沉淀、砂濾、氯消毒等傳統處理工藝依舊是我國現行主導工藝。但是，傳統工藝的主要去除目標是濁度、細菌類微生物等污染物，難以有效去除CODM。、氨氮、微量有機物、病原性原蟲等污染物，難以有效解決水源污染與水質標準提高之間的矛盾，更是難以有效應對突發性污染事件。
目前，國內外重點關注的水質問題是消毒副產物(如三鹵甲烷、鹵乙酸等)、各種有害元素或化合物、致病微生物、微量人工或天然活性化學品、以及容易給人感官帶來損害的異嗅異味異色類物質等。其中消毒副產物主要是在進行預氯化和氯消毒時產生的。為了控制水廠內的微生物生長，保證水廠工藝的正常運行，一般的水廠都要對進廠水投加氧化劑進行微生物控制，其中最主要的氧化劑就是氯氣。近年來，為了控制消毒副產物生成，國內開展了用二氧化氯、臭氧、高錳酸鉀等氧化劑取代預氯化的研究，發現臭氧預氧化可顯著促進水中消毒副產物前驅物的去除。同時，高錳酸鉀也被發現具有一定的助凝效果。這兩種預氧化技術在國內都有一定的應用。
此外，各種常規單元技術本身也存在進一步改善、優化與強化的潛力，特別是針對特定的水源水質特征如何進行系統優化與強化是目前學術界與供水企業非常關注的熱點問題。例如，作為水處理系統中最基本的工藝單元，混凝沉淀的最主要功能是去除濁度，該工藝的處理效果對后續工藝運行工況有重要影響，并決定著最終出水水質與處理成本?；炷^程非常復雜，混凝劑、原水水質與物理化學特征、混凝反應器結構以及反應條件等都是影響混凝效果的重要因素，將混凝理論的研究成果全面應用于水廠生產是今后的重要發展方向。提出以優化絮凝劑組分和形態為核心的強化絮凝新概念，環境水質學國家重點實驗室在混凝理論的研究和新型混凝劑的發展方面做出了很多具有開創性的工作，為推動我國混凝及混凝劑技術的發展，提升我國水廠的混凝技術水平做出了積極貢獻。
由濾池、濾料和操作系統構成的過濾系統不僅是去除控制出水濁度的關鍵單元，而且是去除控制隱孢子蟲等原蟲類病原微生物的關鍵單元，成為保障飲用水質安全的重要屏障。日本在1996年爆發了大規模隱孢子蟲感染事件后，加強了對水廠過濾的指導，并提出為了防止隱孢子蟲的泄漏，要求將濾后水濁度控制在0.1NTU以下。目前各國水廠都把降低濾后水濁度作為重要目標，在這種需求推動下，人們相繼開發了各種高靈敏度的在線濁度儀與顆粒計數儀，用于水廠的水質與濾池運行監控。
飲用水的微生物安全性問題始終是飲用水安全保障最核心的問題之一，而消毒是保障飲用水微生物安全的最關鍵和最后的屏障。長期以來，氯氣或次氯酸鈉作為一種經濟有效的消毒劑在世界范圍內得到廣泛應用，用戶末端水中是否存在余氯成為判斷飲用水是否衛生的重要依據。20世紀70年代，美國國家環保局(EPA)發現氯消毒過程中會產生三氯甲烷等致癌性消毒副產物，并在隨后修改的飲用水標準中首次規定了消毒副產物標準(三氯甲烷<100 ug/L)。此后，隨著分析技術的進步，鹵乙酸、鹵乙氰等其他有害消毒副產物又被相繼檢出。各種氯代消毒副產物的檢出迫使人們探討使用替代消毒劑的可能性，而有關氯胺、二氧化氯、臭氧、紫外等替代消毒劑的研究也層出不窮。大量研究表明，使用氯胺、二氧化氯、臭氧、紫外等可以有效降低三鹵甲烷等消毒副產物的生成量;但各種替代消毒劑也可能存在各種各樣的缺點與不足。在消毒效果上，臭氧與氯大致處于同一個水平，而二氧化氯稍微弱一些。按CT值計算，氯胺對大腸桿菌、病毒的消毒效果是臭氧和氯的百分之一到千分之一。臭氧和紫外不具殘留性，管網中的微生物消毒與再生長控制、生物膜生長控制的能力無法保證。二氧化氯存在產生亞氯酸鹽等無機副產物的問題。目前，日本仍然主要以次氯酸鈉為消毒劑?；诳刂葡靖碑a物生成、保證管網末梢余氯濃度的考慮，美國和中國內地的部分城市采用氯胺進行消毒。但是，今后需要對使用氯胺消毒后形成的消毒能力弱化風險以及管網生物穩定性風險進行系統評價。
除了消毒副產物之外，另外一個引起人們關注消毒問題的是陸續在世界各國發生的隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲感染事件。隱孢子蟲是一種自然界廣泛存在的原生動物，能夠導致人類產生一種腸道寄生蟲病，其臨床上主要表現為急性腹瀉，免疫功能低下者如艾滋病病人感染隱孢子蟲病后常因長期腹瀉而致營養不良和脫水而死亡。1984年美國得克薩斯州發生了通過飲用水傳播的隱孢子蟲集體感染事件后，世界各地不斷有關于隱孢子蟲集體感染事件的報道。1993年美國威斯康星州密爾沃基(Milwaukee)市發生了歷史上規模最大的一次感染事件，該市161萬人中有40.3萬人出現了感染隱孢子蟲的癥狀，由此引起了世界各國供水界對通過飲用水傳播的隱孢子蟲集體感染問題的高度關注。1996年6月10日，日本東京附近的寄生鎮發生了大規模隱孢子蟲感染事件，該鎮13800的人口中有8812人因飲用受隱孢子蟲污染的水而受到感染，引起日本社會的空前恐慌。我國于1987年報道了首例發生于南京的人體隱孢子蟲病病例后，安徽、內蒙、福建等19個省區也相繼報道了一些病例，據不完全統計截止到1998年已超過千例。大量研究表明，氯消毒對以孢子形態存在的隱孢子蟲幾乎無能為力;而紫外、臭氧消毒則能較為有效地滅活隱孢子蟲。日本等發達國家尚未制定出直接針對隱孢子蟲的飲用水標準，目前主要采取嚴格控制砂濾出水濁度(<0.1NTu)等一些間接措施來控制隱孢子蟲污染帶來的風險。我國新版飲用水衛生規范中把隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲列為非常規指標，規定兩者的含量均不得超過1個/IOL。我國消費者一般習慣于飲用開水，這種生活習慣對于有效防止大規模隱孢子蟲感染事件的發生比較有效。但是，總體來說，我國在這方面開展的工作還非常少，缺乏系統性，有關原蟲的健康風險有待于進一步系統深入的研究。
(3)深度處理及特殊污染物去除
水中TOC是消毒副產物的前驅物，農藥等微量有機化學品是重要的毒理學指標，而表面活性劑、色度和異嗅味物質的存在則會影響飲用水的感官特性和品味，這些都是水廠工藝中去除的目標。同時，由于污染或地質構造的原因，有些地下水中含有對人體有害的物質如砷、氟、硝酸鹽等特殊污染物。但是，常規的水廠工藝對于水源水中的這些有機物或特殊污染物去除效果很差。這些目標污染物的去除需要采用深度處理或特殊處理技術。利用臭氧破壞有機物的分子結構，利用后續的生物活性炭對臭氧氧化生成的小分子有機物進行進一步降解的臭氧一生物活性炭聯用技術是最典型的飲用水深度處理技術。一般來說，采用該技術主要目的包括：
?、? 去除水中消毒副產物前驅物，控制消毒副產物生成;②降解去除水中各種穩定性微量化學污染物;③破壞產生異嗅異味物質的分子結構，改善飲用水感官指標。此外，具有強氧化性的臭氧能有效滅活水中各類病原微生物，可以顯著改善飲用水的生物安全性。臭氧一生物活性炭技術最初在德國得到研究和工程應用，隨后法國、荷蘭等歐洲國家的許多水廠相繼采用了該技術，90年代中期開始在日本也逐步得到推廣應用。
中國大陸最早使用該技術的水廠是北京市田村山水廠，至今已有20多年的歷史。但是，臭氧一活性炭工藝的真正意義上的推廣應用主要發生在過去的幾年里。在我國水源污染較嚴重且經濟較發達的東部(如浙江桐鄉、嘉興等)與南部地區(如廣東廣州、深圳等地)陸續有些水廠開始采用該工藝。處理規模為100萬噸/天的廣州南洲水廠在2004年的建成投產是我國深度處理技術應用的里程碑式的事件。在地表水源污染趨勢得不到根本控制的情況下，臭氧一生物活性炭技術將是今后保障飲用水化學與微生物安全的主要手段。
需要指出的是，臭氧一生物活性炭技術也不是萬能的技術。單獨臭氧氧化對一些穩定性農藥類物質、
有機鹵代物的分解效率很低，當原水受到這類物質污染時，往往需要使用高級氧化技術(如臭氧/過氧化氫技術)等。特別值得注意的是當原水中存在一定濃度溴離子時，臭氧處理會產生溴酸鹽。溴酸鹽具有強致癌性，美國、日本等國的飲用水標準規定該物質的含量不得超過10ppb，我國建設部2005年新頒布的飲用水標準中也采納了這一標準。溴酸鹽生成控制及降解技術是飲用水領域的國際研究前沿?？刂瞥粞跬都恿炕蚶妙A臭氧替代主臭氧可以有效控制溴酸鹽的生成。在“十一五”、“863”的支持下，有關溴酸鹽生成控制與去除的研究正在進行中。
活性炭也是深度處理的主要手段之一，以粉末炭和顆粒炭兩種形式在飲用水處理中得到應用。一般來說，粉末炭主要用于具有季節性變化規律或突發性污染事件產生的農藥、嗅味物質、有機化學品等微量有機污染物的去除，其優點是使用方便靈活，設備投資成本較低，特別適用于一些突發性污染事件的應急處理。2005年末的松花江污染事件應急處置中粉末活性炭就發揮了極為關鍵的作用。日本等許多國家的不少水廠都備有粉末活性炭投加設備。對二甲基異莰醇(MIB)的去除研究表明，活性炭表面的微孔容積決定著活性炭對MIB的吸附容量，該發現為活性炭的篩選提供了一項重要的指標。但是，受粉末炭投加量的限制，該技術對于大量存在的有機污染物去除效率不高，對TOC、COD以及消毒副產物前驅物等指標的去除效果不理想。同時，活性炭對于親水性物質一般來說吸附能力都不是很強。
顆?；钚蕴慷嘤糜谠|季節性變化不大的情況。一般來說，顆?；钚蕴繉λ写蠖鄶涤袡C物無選擇地進行吸附，因此炭池在運行3—6個月后就會被穿透，需要更換或再生?？傮w說來，我國單獨使用顆?；钚蕴康乃畯S并不多，北京市水源九廠是我國單獨利用活性炭吸附技術進行深度處理的少數水廠之一。
最近的研究結果表明，即使是使用了長達數年的活性炭，其對于一些間斷出現的微量化學物質仍然具有一定的吸附能力。但是，總體來說，我國活性炭吸附技術應用歷史較短，缺乏系統深入的研究，在水系活性炭生產、炭種選擇、運行管理中均缺乏有力的科學技術支持。另外，由于活性炭需要頻繁的更新或再生，國際上單獨使用活性炭吸附技術的水廠也比較少。越來越多的水廠在進行深度處理時，都將臭氧氧化與顆粒炭吸附技術結合起來，形成臭氧一生物活性炭組合工藝。
在特殊污染物去除方面，砷、氟去除技術的核心是開發高效吸附劑，而硝酸鹽去除主要是建立基于生化或物化過程的硝酸鹽還原去除技術與工藝優化J。另外，隨著膜分離技術的發展，納濾膜、電滲析、反滲透等膜分離技術作為深度處理或特殊污染物去除技術也會得到越來越多的應用。
6.建議與展望
綜上所述，我國存在比較普遍的水源污染問題，各種突發性水污染事件時有發生，飲用水安全保障有待加強。同時，長期以來，飲用水水質標準的制定基本上都是借鑒國外的研究成果，缺乏針對性和科學依據。為全面提升我國飲用水安全保障能力，充分保障我國的飲用水安全、優質，建議加強如下的科學研究。
(1)加強有關飲用水水質與人體健康方面的研究，為制定適應于我國國情的飲用水標準、確保飲用水安全提供科學依據;
(2)加強水質分析評價技術及水源水質變化預測技術研究，為飲用水安全評價和水源水質預警提供科學基礎;
(3)加強單元技術創新與技術系統集成，形成適應于我國不同污染特征、不同工藝特點的飲用水安全保障技術體系，為保障飲用水質安全提供技術保證;
(4)加強新藥劑、新材料的研究開發，提升飲用水產業的自主創新能力，在提升我國飲用水安全保障產業技術水平的同時，促進相關產業的技術進步，提高國際競爭能力。
