城市供水安全“守門員”

李剛

“千里井，不反唾”，這個寓言故事是中國古代先賢對于保護供水安全，防止水源污染的最早告誡之一。作為現代城市供水安全保障研究的青年學者，陳超也一直在踐行這句古訓，默默地構筑城市供水安全線。

應急供水是一種極限運動

2005年11月13日，松花江硝基苯污染事件爆發，導致哈爾濱市400萬人停水4天，引起了國內外的廣泛關注，對我國社會、政治、環境等方面產生了深遠影響。陳超的第一次城市供水應急工作便始于此。

師從中國“治水大師”張曉健教授，陳超的學術成長經歷也見證了中國的應急供水發展歷程。從2005年松花江硝基苯污染事件開始，他先后參與了2007年無錫太湖水危機、2008年汶川震后環境處理、2012年廣西龍江河鎘污染、2014年蘭州自來水苯超標、2015年天津港爆炸事故、2015年四川廣元應對上游銻污染等十余起重大應急工作。在多次由住建部或環保部派出的應急專家組中，陳超幾乎都是那個最年輕的成員。

2012年廣西龍江河鎘污染事件發生后，陳超在大年初三下午接到通知，次日中午就從北京趕到現場。他被任命為住建部專家組成員，負責現場應急凈水技術研究工作。從晚上8點到第二天凌晨6點，他爭分奪秒，完成了四組試驗，獲得了20多個關鍵數據，確定了應急除鎘技術路線和參數，為柳州市及時建立應急供水能力爭取了主動。

“應急供水是一項極限運動，這不僅體現在體力、腦力上，也體現在工程和管理經驗上，更體現在責任心和意志力上”；“清華大學提出的又紅又專，這個‘紅在應急工作中指的是勇挑重擔，召之即來；這個‘專在應急工作中指的是技術過硬，戰之能勝”。每次應急工作總結時，陳超總會給他的學生傳遞這一理念。

“戰之能勝”的底氣來自于前期扎實的應急研究。

松花江硝基苯污染事件之后，陳超將大部分科研精力放在了應急供水技術的研發上。國內外首次建立城市供水應急處理技術體系，推進應急供水理論化、系統化和模型化的研究工作，便由張曉健、陳超師徒為主完成。

在住建部、環保部和科技部的支持下，陳超擔任了國家“十一五”重大科技專項“水專項”應急供水課題的負責人，領導了包括13家單位上百人的團隊。經過三年多的努力，團隊對飲用水標準中所涉及的100多種污染物逐一進行應急處理技術分析，完成了上萬次試驗，獲得了1000多頁的試驗數據，建成了較為完善的城市供水應急處理技術體系。這一體系包括活性炭吸附、化學沉淀、化學氧化/還原、強化消毒、曝氣吹脫和藻類綜合處理等6類關鍵技術，覆蓋了飲用水相關標準中大部分污染物，大大提高了我國城市供水行業的應急技術水平。

單單是工作量大并不足以體現這些技術的“含金量”。突發環境污染事件一般具有污染負荷重、響應時間短、現場條件復雜、基礎條件薄弱、社會影響巨大等特點，因此對應急技術的有效性、可靠性、安全性的要求很高。

在城市供水應急處理研究過程中，陳超的課題組獲得了多項突破，率先獲得上百種污染物的應急處理特性；首次系統開發了自來水廠應對重金屬嚴重超標水源水的化學沉淀處理技術和應對揮發性污染物的曝氣吹脫技術；首次建立起有機物的應急吸附、吹脫性能的預測模型；課題組還與其他單位合作開發了多種關鍵設備，填補了國內的空白。研究成果在應急技術的系統性和理論深度、處理對象的覆蓋范圍、工藝設施的高效穩定等方面獲得了重大突破，經鑒定達到國際領先水平。

應急研究的成果不能只停留在報告、論文和專利上，還必須“落地”，變成供水行業的設計規范、示范工程和人員技能。為此，陳超和他的團隊一邊研究、一邊應急、一邊培訓。除了在事故中對當地技術人員手把手傳授之外，在住建部城建司的支持下，他們為全國39個重點城市的供水技術人員組織了多次培訓。汶川地震之后，在環保部科標司的組織下，他們為四川省全部市州，特別是重災區的環保系統提供了全面的技術支持和應急培訓。最近，他們還與中國疾病預防與控制中心合作，對突發污染狀態下的短期暴露效應進行研究。

“城市供水應急處理影響重大，處理越及時、越全面、越充分，給百姓生活造成的困擾就會越小，就越能維持社會穩定。”陳超說。幾次重大水污染事件的成功應急實踐證明，在這些成果的支撐下，我國在應急供水方面已經具備相當高的專業性、系統性和科學性。

從“顯性”應急到“隱性”應急

除了公眾關注的“顯性的”突發污染事故外，水源水中是否還存在一些潛在的“隱性的”水質問題需要應急處理呢？在針對常見污染物的應急研究取得階段性成果之后，陳超的研究重點進一步擴展，關注那些不為人熟知的“新興污染物”，特別是一類叫做亞硝胺的有毒有害化合物。亞硝胺，是最重要的化學致癌物之一，也是一類新興的消毒副產物。為此，發達國家、地區和世界衛生組織紛紛制訂了飲用水中亞硝胺的推薦標準，基本上在10～100ng/L水平。

為摸清中國的情況，陳超帶領課題組在全國23個省44個典型城市開展了大規模的飲用水中亞硝胺檢測，發現我國存在較高的飲用水亞硝胺風險，主要來自于水源水中遭受的含氮有機物污染。在暴雨徑流、城市排澇、污水違規排放等水源突發污染情境下，存在大量的亞硝胺母體物質——前體物，在消毒之后生成較高濃度的亞硝胺。亞硝胺一旦生成，很難消除，所以當前最為可行的策略就是消毒前去除其前體物。

目前已知的亞硝胺前體物有上百種，還不斷有新的被鑒定出來。那么，如何在復雜的污染成分中識別出那些痕量的亞硝胺前體物呢？陳超基于極性快速分析法，開發了亞硝胺的前體物解析技術，在國內外首次對亞硝胺前體物的基本結構特性進行了揭示。

這源于陳超的一次訪問學者經歷。2012年，他前往美國加州大學洛杉磯分校做訪問學者，與導師Suffet教授合作，首次將極性快速分析法用于亞硝胺前體物的解析。回國后，他對此方法做進一步優化和更新，證明了亞硝胺前體物同時具有正電性和非極性，主要來自人為污染，特別是帶正電的含氮有機物是其最重要的來源。因而開發出的亞硝胺前體物解析技術具有針對性強、操作簡便、質控可靠等優點，未來有望成為一項通用研究工具。

隨后，陳超根據解析研究結果，對不同工藝去除前體物的機理進行了研究，確定了臭氧-（生物）活性炭為現階段控制亞硝胺的最佳可行技術。他的團隊還首次開發出了基于陽離子交換的前體物濃縮預處理研究工具和去除技術，為應對亞硝胺風險和篩查風險污染物提供了技術儲備。他就飲用水亞硝胺風險問題提出的報告也得到了供水行業和主管部門的高度關注。

雖然是中國制造的“土博士”，陳超也很有“國際范”。除擔任中國飲用水深度處理研究會理事和中國環境科學學會高級會員等國內學術職務外，他目前擔任國際水協（International WaterAssociation，IWA）的戰略委員會委員和消毒委員會秘書長等職務，同時也是美國化學學會會員、美國水工業協會會員，與多位國際頂尖專家聯合承擔美國水研究基金會課題，在與國際頂尖高手的合作中不斷提升自己的學術水平。

十年間，陳超逐漸成長為消毒副產物研究方面的國際化青年學者。除了在Water Research等行業頂尖期刊發表多篇重量級論文外，他開發的亞硝胺前體物解析技術目前已經在美國加州大學洛杉磯分校、東京大學、山東省供排水監測中心等國內外一流研究機構得到了應用；其在亞硝胺方面的研究成果得到了國際同行的高度認可。2015年，陳超首次作為中國大陸學者受邀成為國際消毒副產物領域頂尖會議Gordon DBPConference的Discussion Leader，并被邀請在2017年Gordon DBP Conference上做大會報告。“我們的研究工作距離本領域世界頂尖水平還有不小的差距，與國內的很多青年學者相比也有很多不足之處，與老百姓對城市供水安全的期望相比更是任重道遠”，每次說到成績，陳超流露得更多的是危機感。

“讓我們把水做得更好！Let'sMake Water Better！”，每次學術報告的結尾，陳超總喜歡以此作結。供水是城市生命線工程之一，一個城市供水技術水平高低不僅關系到這個城市居民基本生活質量，也是衡量城市發展水平高低的一個重要標準。“我們是城市供水安全的‘守門員，我們的身后就是千家萬戶的水龍頭。作為最后一道防線，無論前面是突發污染，還是潛在風險，我們都將勇往直前，義無反顧”。