于建伟：饮用水水质风险控制的进展与挑战
长期以来，我国在水污染防治方面开展了大量系统工作，取得了长足进步。在本世纪初时，水环境污染严重，I-III类地表水占比不到30%，而这一占比目前已经超过85%，Ⅴ类及劣Ⅴ类水质逐渐消失。饮用水主要源于地表水源。在水环境治理成效显著之后，我们的饮用水水质安全是否得到有效提升？8月30日下午，在由未来新水务研究中心主办的“水质安全与高品质供水研讨会”中，中国科学院生态环境研究中心杨敏团队研究员于建伟以“饮用水水质风险与控制：进展与挑战”为题作主旨报告。
于建伟
本文根据嘉宾发言内容整理。
一、问题评估：嗅味及标准外污染物被广泛检出
中国当前是商业化学品的生产和流通大国，CAS登记化学品数量2023年4月突破1.8亿，中国流通商业化学品注册超过5.08万。水环境中全氟、农药、内分泌干扰物、致嗅物等化合物不断增加，为饮用水安全带来挑战。
为系统调查研究我国饮用水安全问题，我国在“十一五”到“十三五”的国家水专项、“十四五”的长江黄河重点专项中布设了相关课题。我们团队参与其中，围绕整体水源水质、饮用水水质、污染物种类等，开展了水质筛查、评估、标准制定等系列工作。具体工作分为四个阶段。
第一阶段是2009-2011年，聚焦重点城市，检测污染物种类170种；第二阶段是2014-2016年，聚焦重点流域，检测种类扩展到200种；第三阶段是2018-2020年，聚焦主要水源地；第四阶段是2022年-2024年，聚焦长江、黄河流域，检测的污染物种类超过800种。总体来看，水质筛查范围涵盖78个城市、235个水厂，采样里程超过30万公里，覆盖人口超过7亿。
基于上述调查，一个总体结论是：嗅味及标准外污染物被广泛检出。其中，嗅味是主要的超标指标，高氯酸盐是高频检出的标准外污染物。
嗅味问题：
嗅味在地下水中出现不多，但在地表水中较为普遍，以腥臭味和土霉味为主，硫醚是腥臭味主因，藻源MIB是土霉味主因。这些物质，水厂的常规处理工艺对其去除率有限。近几年由于气候、水生态系统等变化，还有土臭素等嗅味物质的产生。
除天然源的嗅味外，我们还关注到工业化学品的使用及排放，会产生新的嗅味问题，如环状缩醛、双(2-氯-1-甲基乙基)醚等。此前，我们对于化学品大多只关注其健康效应，但在近年来，化学品致嗅事件开始频频出现，气味各异，可能是难闻的刺激性气味、土霉味，也有果香甜味、草木味等。
标准外污染物：
在水专项的调查中，高氯酸盐、全氟污染物是最突出的两类污染物，它们具有一定健康风险，且在水厂工艺中去除率较低，因而源头控制是关键。水专项的调查结果对于我国水质标准的修订也起到了良好的支撑作用。
高频检出标准外污染物词云图
在“十四五”调查中，我们进一步梳理了800种风险物质清单，包括农药、紫外稳定剂、抗氧化剂和防腐剂、有机磷酸酯等重点类别，构建方法体系，调查研究其检出情况、分布特征、水厂去除效能等，对水中健康风险物质进行非靶向筛查，并得出需要重点关注的污染物质。
表 需关注的污染物质
二、不同技术对微量污染物去除的有效性如何？
从处理技术来说，对于这种微量污染物，不同技术去除的有效性如何？
以嗅味问题为例。不同致嗅物适用的去除技术不同，化学氧化适用于硫醚类，活性炭吸附适用MIB等多种致嗅物，臭氧-活性炭深度处理工艺适用于不同致嗅物共存的复合嗅味。我们以吸附可处理性指数、氧化可处理性指标为坐标，将不同污染物置于这一坐标系下，初步评估了各类嗅味物质的可处理特性。
技术适用性评估
活性炭在嗅味去除中发挥重要作用。经过研究，发现活性炭的吸附能力与碘值、亚甲蓝值关系不大，与微孔孔容成正比。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，相关技术在深圳长流陂水厂进行了工程示范。
此外，还需要考虑如何降低NOM（天然有机物）的竞争效应。NOM可以直接竞争吸附位点或者堵塞微孔的方式，降低活性炭吸附效能。如何解决这一问题？一种思路是从材料角度出发，尝试找到能够吸附目标污染物的活性炭；另一种思路，是通过活性炭投加方式或处理工艺的改变，降低NOM竞争效应的影响。上述工作正在进行中，希望将来能够实现产业化应用。
对于一些化学嗅味物质，以环状缩醛为例，我们从对它的吸附可处理性能、氧化可处理性能进行评估，发现这一品类中的各种污染物差别较大，有的适合吸附，有的适合氧化。对于这一类物质，通常臭氧有一定的去除效果。当它浓度较高的时候，也需要通过进一步优化去提升去除效果，如改变臭氧投加量或投加方式等。
我们也将砂滤后置与前置工艺对嗅味去除效果进行了比较。臭氧活性炭砂滤后置在很多工程中都有应用，用以更好地去除浊度、微生物等因子。而我们从嗅味的角度出发，发现采用砂滤后置-臭氧/BAC工艺对于痕量污染物的去除效果均低于砂滤前置-臭氧/BAC工艺。因此，虽然砂滤后置有其工程上的益处，但也需一定程度上作进一步的探索，加以平衡。
砂滤后置与前置工艺对嗅味去除的比较
对于全氟化合物的去除，目前来看，传统净水技术有其局限性，仍然需要通过活性炭吸附效能的提升加以解决。目前，我们通过研究明确了不同孔径与PFOA吸附的关系和机制，初步制备了相应的活性炭，并评估了不同活性炭对全氟化合物的吸附效果。
研制的不同活性炭对全氟化合物吸附效果
三、如何应对？风险控制点前移
水源中存在大量微量污染物，除了技术的不断叠加，我们还能干什么？
实际上，把污水排放标准、水源标准和饮用水相关标准进行衔接，作为一个完整标准体系来构建，是非常有必要的。比如饮用水净水工艺中难以去除的高氯酸盐、全氟化合物，可以在污水排放标准中将其严格控制好，实现化学物质的源头阻断；基于此，推动地表水质量标准与排放标准和饮用水标准的无缝对接，以及饮用水标准中新型污染物的滚动修订机制，是解决水质风险、提升饮用水安全、提供高品质饮用水的一个优良策略。
