于建偉：飲用水水質風險控制的進展與挑戰
長期以來，我國在水污染防治方面開展了大量系統工作，取得了長足進步。在本世紀初時，水環境污染嚴重，I-III類地表水占比不到30%，而這一占比目前已經超過85%，Ⅴ類及劣Ⅴ類水質逐漸消失。飲用水主要源于地表水源。在水環境治理成效顯著之后，我們的飲用水水質安全是否得到有效提升？8月30日下午，在由未來新水務研究中心主辦的“水質安全與高品質供水研討會”中，中國科學院生態環境研究中心楊敏團隊研究員于建偉以“飲用水水質風險與控制：進展與挑戰”為題作主旨報告。
于建偉
? 本文根據嘉賓發言內容整理。
一、問題評估：嗅味及標準外污染物被廣泛檢出
中國當前是商業化學品的生產和流通大國，CAS登記化學品數量2023年4月突破1.8億，中國流通商業化學品注冊超過5.08萬。水環境中全氟、農藥、內分泌干擾物、致嗅物等化合物不斷增加，為飲用水安全帶來挑戰。
為系統調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了相關課題。我們團隊參與其中，圍繞整體水源水質、飲用水水質、污染物種類等，開展了水質篩查、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?？傮w來看，水質篩查范圍涵蓋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。
基于上述調查，一個總體結論是：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，水廠的常規處理工藝對其去除率有限。近幾年由于氣候、水生態系統等變化，還有土臭素等嗅味物質的產生。
除天然源的嗅味外，我們還關注到工業化學品的使用及排放，會產生新的嗅味問題，如環狀縮醛、雙(2-氯-1-甲基乙基)醚等。此前，我們對于化學品大多只關注其健康效應，但在近年來，化學品致嗅事件開始頻頻出現，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險，且在水廠工藝中去除率較低，因而源頭控制是關鍵。水專項的調查結果對于我國水質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”調查中，我們進一步梳理了800種風險物質清單，包括農藥、紫外穩定劑、抗氧化劑和防腐劑、有機磷酸酯等重點類別，構建方法體系，調查研究其檢出情況、分布特征、水廠去除效能等，對水中健康風險物質進行非靶向篩查，并得出需要重點關注的污染物質。
表 需關注的污染物質
二、不同技術對微量污染物去除的有效性如何？
從處理技術來說，對于這種微量污染物，不同技術去除的有效性如何？
以嗅味問題為例。不同致嗅物適用的去除技術不同，化學氧化適用于硫醚類，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合嗅味。我們以吸附可處理性指數、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的可處理特性。
技術適用性評估
活性炭在嗅味去除中發揮重要作用。經過研究，發現活性炭的吸附能力與碘值、亞甲藍值關系不大，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，相關技術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。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，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競爭效應的影響。上述工作正在進行中，希望將來能夠實現產業化應用。
對于一些化學嗅味物質，以環狀縮醛為例，我們從對它的吸附可處理性能、氧化可處理性能進行評估，發現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，通常臭氧有一定的去除效果。當它濃度較高的時候，也需要通過進一步優化去提升去除效果，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，發現采用砂濾后置-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，傳統凈水技術有其局限性，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吸附的關系和機制，初步制備了相應的活性炭，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、如何應對？風險控制點前移
水源中存在大量微量污染物，除了技術的不斷疊加，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標準進行銜接，作為一個完整標準體系來構建，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，實現化學物質的源頭阻斷；基于此，推動地表水質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，是解決水質風險、提升飲用水安全、提供高品質飲用水的一個優良策略。
