集中式飲用水水源地水質評價方法研究

李文攀，朱 擎，李東一，劉廷良，孫宗光

中國環境監測總站，國家環境保護環境監測質量控制重點實驗室，北京 100012

近年來，隨著我國經濟的快速發展和城鎮化水平的不斷提高，大量的工業廢水、生活污水、農業非點源污染以及水源保護區不合理開發活動等已經嚴重威脅飲用水水源安全。作為人類生存最基本的要素之一，黨中央、國務院高度重視飲用水安全保障工作，曾明確要求，把切實保護好飲用水水源，讓群眾喝上放心水作為首要任務。可以說，飲水安全問題關系到廣大人民群眾的根本利益和經濟社會的可持續發展。

飲用水水源地的水質評價是合理開發利用水資源和保護水源地環境的一項基礎工作，客觀、準確地評價水源地的環境質量狀況，可為環境管理和決策提供更為有效的技術支持。隨著社會、經濟的不斷發展以及環境保護工作的新需求，我國飲用水水源地水質評價工作中存在的諸多問題逐漸凸現出來。主要表現:單因子評價法以水質最差的單項指標所屬類別來確定水體水質類別，對影響水源環境質量的所有監測項目均采用相同權重進行評價顯然有些欠妥［1］。該文在多年實際工作的基礎上，對國內外主要的水源環境質量評價方法進行比較分析，提出一種更為合理、科學的水源水質評價方法，從而更好地為環境保護服務。

1 我國飲用水源地水質評價工作現狀及存在問題

1.1 現狀

經過30多年的發展，我國水環境質量評價工作已經形成一些相對成熟的水質評價方法，按因子權重劃分及評價過程的不同，可主要分為單因子評價法、污染指數評價法(常用的有綜合污染指數法、內梅羅污染指數法)、灰色評價法、模糊評價法等［2-11］，評價方法種類較多，各有特點。

現階段，我國集中式飲用水水源地水質評價工作主要依據《地表水環境質量評價辦法(試行)》，標準執行《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)和《地下水質量標準》(GB/T 14848—1993)中的Ⅲ類水質標準或標準限值，采用單因子評價法，尚未形成專業性、針對性較強的《飲用水水源地水質評價辦法》。

1.2 存在的問題

單因子評價法是以水質最差的單項指標所屬類別來確定水體綜合水質類別，即若有某一單項指標超標，則所屬水域的飲用水水源地使用功能便喪失或者不滿足要求。該評價方法簡單直觀、易于操作，但用單項指標最差項水質來判定飲用水水源地是否達標或滿足使用功能，并不能保證其科學性與合理性。如我國北方一些大型城市集中式飲用水水源地的鐵、錳超標問題，若按單因子評價法進行評價，水質已超過相應標準限值，即水體為超標水體，已無法滿足飲用水水源地的使用功能。但實際上通過自來水廠的深度處理工藝即能達到飲用水的標準，對人們身體健康不會產生不利影響，這類水體并未喪失飲用水水源地的使用功能。同樣，南方一些城市水源的糞大腸菌群超標也同樣面臨這樣一個問題。除此之外，水源地水體中存在的營養鹽類物質總氮與總磷，其來源主要為生活污水、農業面源，過量的氮、磷可能導致水體富營養化，但其本身對人體健康影響不大，在水質評價中將其列為主要關注因子略顯不妥。

總之，我國現行的飲用水源地單因子評價法不完善，將現有標準體系中的理化指標、毒性指標、衛生指標以及富營養化指標等均采用相同權重去評價，不利于客觀反映水體功能是否滿足使用要求，科學合理性不夠完善。

2 國外評價方法介紹

2.1 美國的河流功能可達性評價方法

美國在進行全國范圍的水質評價時，主要依據《清潔水法》305(b)條款水質評價相關規定，統一考慮8類水域使用功能，飲用水水源(Drinking Water Use)為其中一類，以保護公眾健康為目標。美國河流功能可達性評價分為4個類別［12］:水域功能完全滿足使用要求(Fully Supporting);水域功能完全滿足使用要求，但其使用功能受到威脅(Fully Supporting but Threatened);水域功能部分受損(Partially Supporting);水域功能完全受損(Not Supporting)。

在對河流水質進行功能可達性評價的基礎上，對除水域使用功能完全滿足要求以外的其他3種功能可達性評價類別，進一步識別水體受損的水質指標，主要分為關鍵影響指標、中度影響指標和輕度影響指標等3種類型。類型劃分主要依據該指標對目標水體使用功能的影響程度而定。在識別水體受損的水質指標及對應的河段受損長度的基礎上，將水體水質指標與水體受損成因關聯，以定量明確水體受損的成因，有針對性地采取水污染治理措施。

2.2 歐盟飲用水源評價方法

歐盟制定的地表水體取水導則(The Surface Water Abstraction Directive)根據水體滿足公眾飲用的處理水平及取水的適宜度將水體分為以下類別:Al類水體僅經過簡單的物理處理和消毒就能滿足飲用要求;A2類水體需要經過常規的物理、化學處理、消毒以滿足飲用要求;A3類水體需要集約化的物理、化學處理，附加處理措施和消毒手段才能滿足飲用要求［13］。

2.3 加拿大水源評價方法

加拿大飲用水水源地評價方法利用水質指數法對水體進行評價，根據水質評價結果將水體劃分為極好、好、中等、及格和差等5個等級，同時，對該5個等級的水體規定采取不同的水處理工藝或者放棄水源地的供水功能［14］。除此之外，加拿大的一些研究學者在水源水質評價的基礎上，也在開展水源地風險評估方面的研究工作。

3 我國飲用水源地水質評價辦法改進

3.1 評價原則

飲用水水源地水質評價是對飲用水源地水體環境質量直接的、定量的描述，其準確程度直接影響著飲用水源的安全性與可靠性。一個科學合理的評價方法應具備以下特點:評價方法能科學、準確地描述水源水質;應用簡單，具有良好的可操作性;綜合考慮水廠常規處理工藝，做到安全預警。

3.2 評價方法改進

我國水源評價普遍采用的單因子評價法采用最差水質項目賦全權的原則，可清晰、明確地指出水質問題所在，了解水質狀況同環境質量標準之間的關系，但無法全面體現水體環境質量狀況。美國的功能可達性評價法將評價指標分為3類:關鍵指標、中度指標和輕度指標。根據水質指標的影響程度，評價水體是否喪失飲用水水源地的使用功能;歐盟所采用方法評價了水源的適宜性，說明了對應水體所需的處理水平;加拿大的水質指數法客觀地評價了水質狀況，計算結果準確性較好，但可能會掩蓋某些污染嚴重的評價因子，導致評價結果偏離事實。可以說，各國的飲用水源評價體系不盡相同，各有其優缺點，這與各國環境保護技術水平和管理方式有著直接的關系。

通過借鑒美國、歐盟、加拿大等發達國家或機構的水源地水質評價方法，綜合考慮我國水源水質評價現狀，建議采用“類別因子評價法”，將評價體系分為3類(見表1):①水源地水質達標，即所有監測指標均能滿足相應環境質量標準值或標準限值要求。②水源地水質基本達標，但存在一定受損，即存在個別或多個“理化指標”或“微生物指標”超標現象，且監測結果未超過國標Ⅴ類水體水質標準要求的，經水廠處理工藝可去除或項目本身不會對人體產生短期或長期的顯著危害，未對群眾飲水安全構成直接威脅。③水源地水質不達標，水源功能完全受損，即存在個別或多個“毒害指標”超標現象，或“理化指標”、“微生物指標”監測結果超過國標Ⅴ類水體水質標準要求的，且無法通過水廠常規處理工藝去除或難去除的，對飲水安全造成重大威脅。

表1 飲用水水源地水質定性評價

針對飲用水源的環境及應用功能特征，依據《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)和《地下水質量標準》(GB/T 14848—1993)等2個標準體系，進一步將評價指標分為理化指標、毒害指標和微生物指標等3類［15］(見表2)。理化指標是指標準中所列的經過簡單或者常規的物理、化學處理可以達到飲用水要求的污染物，如溶解氧、鐵、硫酸鹽等。毒害指標是指標準中所列的對人體健康危害明顯或存在長期危害，且目前水廠處理工藝難以去除的氟化物、重金屬等污染物［12］。微生物指標是指標準中所列的經過水廠消毒處理工藝可去除、能夠滿足飲水安全要求的細菌學參數，如(總)糞大腸菌群、細菌總數等。為了科學劃分監測項目，實現合理的評價要求，單個指標對飲用水源水體功能影響程度、多個水質指標疊加對水體影響程度的判定以及指標超標濃度區間與水廠處理能力的關系等方面的內容，仍需進行深入研究［12，16-17］。

表2 飲用水水源地水質評價體系劃分

飲用水水源地水質評價根據其特定水域功能，按照相應類別標準，可以開展“類別因子評價”，評價結果需說明水質狀況或達標情況，若水源評價結果為基本達標或不達標，還需說明相應超標項目和超標倍數。

另外，我國一些湖泊、水庫及河流型湖庫的水源地，需開展營養化狀況評價，作為水源水質評價的重要補充。方法采用綜合營養狀態指數法［18］，指標包括葉綠素a、總氮、總磷、透明度和高錳酸鹽指數等5個參數，具體可參照國家環境保護部發布的《地表水環境質量評價辦法》(試行)來開展工作。

綜上所述，“類別因子評價法”較為科學、準確，且操作簡單，規避了單因子評價法的過保護問題［19］，評價結果也更為客觀、合理，能夠在描述水源環境質量的同時，指出飲用水源存在的潛在風險，做到安全預警。因此，評價結果能夠為環境管理與決策提供更好的信息支撐服務，保障飲水安全。

3.3 評價辦法應用

《2012中國環境質量報告》［20］表明:2012年全國113個環境保護重點城市的387個大型集中式飲用水水源地中，按單因子評價法進行評價，有43個水源存在不同程度的超標問題，涉及年度超標取水量達10.7億t，超標項目主要有鐵、總硬度、錳、氨氮和總磷等，嚴格來講，這部分水源已不滿足飲用水水源的取水功能。若按照本文建議的方法進行水質評價，除氨氮外，其他超標項目均屬于理化指標，有36個水源的最終評價結果是水質基本達標，即經過水廠簡單或者常規的物理、化學處理工藝可以達到飲用水要求，不會對飲用人群產生顯著危害，水源并未喪失供水功能要求。

4 結論

為了使我國飲用水水源地水質評價方法更為科學、合理，評價結果更加客觀，建議在今后的水源水質評價工作中，將水源水質狀況評價體系分為水質達標、水質基本達標和水質不達標等3個類別。在此框架下，考慮指標危害程度，進一步將標準體系中的指標分為理化指標、毒害指標和微生物指標。若水源水質各項指標均滿足標準限值要求，則水質達標;若存在理化指標或微生物指標超標情況，且監測結果未超過國標Ⅴ類水體水質標準要求的，則水質基本達標;若存在毒害指標超標情況，或“理化指標”、“微生物指標”監測結果超過國標Ⅴ類水體水質標準要求的，則水質不達標。單項指標或多項指標對人體健康影響的評價需進一步開展飲用水健康風險評價研究。

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