由于我国地表水和地下水几乎不同程度受到有机物的污染,采用先进的监测手段分析水中有机物已成为当今世界水质监测的趋势之一。如何评价饮用水中有机微污染程度,目前常用的水质指标是COD_Mn。然而,这一指标的科学、准确性一直存在争议。20世纪90年代,高精度饮用水TOC分析仪的应用,TOC成为饮用水中经常检测的指标。

　　 TOC反映了水中有机物的总量,原《饮用净水水质标准》(CJ 94-1999)将此项指标作为试行,限值4.0mg/L;后修订的CJ 94-2005版标准因考虑检测仪器等问题取消了本项指标要求,随着科技水平的不断进步与发展,TOC检测设备已趋于成熟,采用TOC作为有机物的检测指标是行业发展的趋势,故本次修订重新采用TOC指标,限值定为1.0mg/L。

　　 在我国饮用水的标准中,用以表征有机物总量的综合性指标主要包括耗氧量(COD_Mn)和总有机碳(TOC)两种。TOC表示水中总有机碳含量,是有机污染的综合指标。天然水的TOC主要由腐殖物质组成,按其存在状态大致可分为颗粒的(POC)和溶解的(DOC)。TOC的检测方法是通过测定水中有机物在氧化时释放出的CO₂,是直接测量水中有机污染物较好的方法^[1] 。

　　 COD_Mn反映了水中悬浮的和可溶的可被高锰酸钾氧化的那一部分有机和无机物质的量,只能反映在培养和测试条件下的需氧负荷,是间接测定水中有机物的方法。COD_Mn本身是一个条件参数,其对测定条件要求很高,测定干扰因素很多,空白水样、试剂纯度、加热时间、水浴温度、滴定过程等对分析测试结果都有影响,因此必须严格控制各个检测分析环节,才能保证得到可信度高、准确度高的结果。COD_Mn作为曾经适合我国国情的一项有机物综合指标,有其存在的必要性:一方面,多少年来一直惯用COD_Mn这一指标,数据具有延续性和可比较性;另一方面,TOC检测仪的价格较高,普及不广,如果强制执行TOC标准对很多监测部门很难承受。

　　 然而TOC以其简单、快捷、准确的特性作为综合评价水质有机物污染指标,具实际意义。同时TOC还能实现在线检测,可为未来的水质安全管理提供更好的技术支持。随着科学的发展和经济的进步,TOC检测技术已经趋于成熟,TOC检测仪器应用普遍而广泛,仪器价格也逐渐被人们所接受。

　　 饮用水中有机物在进行液氯消毒时会产生消毒副产物(DBPs),其中数量最多的是三卤甲烷(THMs)^[2] 。Black等^[3] 的研究结果表明TOC与THMs致癌风险具有相关性,三卤甲烷的含量随TOC的增加而增加。采用TOC作为评价饮用水与人体健康的一个标准可以这样理解,当TOC<1.0mg/L时,总致癌系数很小[<0.2人/(年·100万人)];TOC=2.0 mg/L时,总致癌系数为1.3人/(年·100万人);TOC=4.0 mg/L时,总致癌系数为3.1人/(年·100万人)^[2] 。因此,要使DBPs总的致癌风险控制在1.0人/(年·100万人)以下,TOC应小于2.0 mg/L,最好控制在1.0 mg/L以内^[2] 。

　　 同时有研究表明饮用水中TOC与致突变活性有一定相关性。肖贤明等^[4] 研究了不同净化程度饮用水及水源水TOC与Ames的关系(Ames试验结果是目前评价饮水致突变性的综合性指标),结果表明,Ames试验MA(TA98)与TOC呈较好的正相关,但不是线性相关。当TOC>1 mg/L时,MA(TA98)>2,水的Ames试验呈阳性,且MR(TA98)随TOC的增大而明显增加。但MR(TA98)<2、水呈阴性时,MR(TA98)与TOC关系不明确^[2] 。因此可以认为当TOC含量低于1.0mg/L时,Ames致突变试验呈阴性,生成的THMs化合物致癌风险也低。

　　 综上所述,可以认为当TOC含量低于1.0mg/L时,饮用水中所含对人体有害因素相对更低,饮用水更安全。

　　 (1)目前美国及德国已对综合评价水质有机物污染状况的指标TOC提出最高阈值为4mg/L^[5] ,并以TOC去除率监测有机物处理效果。《欧盟饮用水水质指令》(98/83/EC)中规定如果测定TOC,则不需要测定耗氧量。

　　 (2)美国环保局的《消毒剂和消毒副产物规定》中指出,饮用水中TOC为2 mg/L,水源水中为4mg/L时,才能确保消毒副产物的量被控制在可接受的水平。

　　 (3)美国国家卫生基金会(nationalsantaryfound,NSF)是一家独立的、非盈利的国际性组织,其在标准制定、产品认证以及相关内容的技术服务等方面处于世界领先水平。NSF/ANSI53-2011a Drinking Water Treatment Units-Health Effects中规定经过处理的水,在好的处理水平条件下,要求TOC达到1.0mg/L。

　　 (4)加拿大卫生组织对于饮用水中溶解性及总有机碳未制定专门的指导值,只是推荐饮用水及水源水中TOC在任何时候不能超过4mg/L(此值适用于氯气消毒,不适用于系统不经消毒或是采用其他途径消毒,如臭氧消毒等)。

　　 (5)黄永东等^[2]认为《饮用净水水质标准》(CJ94-1999)作为优质饮用水标准,其中TOC限值4mg/L偏高。他认为在深度处理中,当TOC含量低于1.0mg/L时,Ames致突变试验呈阴性,生成的THMs化合物致癌风险也低,故优质饮水标准应将TOC限值定为1.0 mg/L较为合理。另外,将TOC限值定为1.0 mg/L,在饮水深度处理技术上也是可行的。

　　 同济大学环境科学与工程学院2014年4月^[6] 对北京、上海、广州3座城市各城区TOC的检测结果显示,北京8个城区的自来水,TOC范围为0.3~1.8mg/L,平均0.8 mg/L;上海9个城区的自来水,TOC范围1.1~2.5 mg/L,平均1.5 mg/L;广州5个区县的检测结果,TOC范围0.8~1.3mg/L,平均1.0mg/L。根据以上数据可见,自来水TOC基本可以达到≤2.0mg/L的要求,饮用净水是以深化处理工艺为基础且其处理要求出水水质达到优质安全水为原则,故经深度处理后TOC的检测限值能够并且有必要达到1.0mg/L。

　　 另外CJ94《饮用净水水质标准》修编课题组,进行了U型闭式不循环短管模拟管道直饮水末端支管的静置试验:设置管径DN32,长约3 m的U型闭式不循环短管(见图1),采用反渗透与纳滤混合出水,在试验装置中静置不同时间,按时间分为10个采样点,对TOC进行检测,检测结果见表1。

　　 本次试验结果可见,管道直饮水末端支管在最不利长度和最不利静置时间后,末端出水TOC均远低于1.0mg/L,可见,本次标准修编TOC限定值不得高于1.0mg/L具有可实施性。

　　 本次CJ94《饮用净水水质标准》修编中新增指标TOC及限值低于1.0mg/L,部分专家存在异议,为进一步证明限值的可行性,规范组对北京、苏州等6个地区直饮水系统末端出水的TOC检测值进行了抽样调查,结果见表2。由表2可知,目前我国的处理工艺末端出水,完全可以满足1 mg/L这一限值要求,并且通过这次调研反映出目前我国已基本具备TOC的检测能力,随着科技的发展进步,未来10年TOC这一指标的应用将会更加便利。

　　 随着人们大众对饮用水健康越来越多的关注与重视,饮用水行业发展的不断进步,水质标准将进一步提高并更多地与国际接轨。综合考虑DBPs、THMs Ames致突变试验等因素,结合同济大学对北京、上海、广州自来水TOC的调查结果及本课题组对直饮水出水末端TOC的调查,认为将TOC这一指标重新加入CJ94《饮用净水水质标准》,并设定限值为1mg/L,是有理有据并顺应行业发展要求的,是有必要的。