水源突发污染往往造成自来水在短期内超标。公众一般都认为只要喝了超标的水就会造成健康危害。实际上, 对于饮用水标准中毒理学指标的项目, 绝大多数污染物的浓度限值是根据长期或终生饮水安全的要求确定的, 短期内喝了超标的水并不一定会对健康有影响。但问题是, 对于污染物在不同暴露时长的饮水健康影响, 我国饮用水标准和相关文件中没有给予说明, 造成在突发事件时, 政府、主管部门和供水企业都十分被动。为此, 国家重大科技专项的“水专项”研究在“十二五”期间设置了应急管理的课题, 本文总结了课题的主要研究成果。

我国的《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006) 共106项, 分为:常规指标 (表1, 38项) 、消毒剂指标 (表2, 4项) 、非常规指标 (表3, 64项) 。对于标准的常规指标和非常规指标, 如果按照项目的类型分类, 又可分成:微生物指标 (4+2=6项, “常规指标”项目数+“非常规指标”项目数=总的项目数, 下同) 、毒理学指标 (15+59=74项) 、感官性状与一般化学指标 (17+3=20项) 、放射性指标 (2+0=2项) 。其中, 毒理学指标限值的制定依据是:保证终生饮水安全, 对健康没有危害。

在应对水源突发污染时, 对饮用水标准的掌握和应急管理的决策在过去存在以下问题:

一是对毒理学指标超标污染物短期内饮水的健康影响不明确。按照“保证终生饮水安全”的要求, 毒理学项目的浓度限值绝大多数是依据慢性、长期或终生暴露的毒理学试验结果确定的 (也有个别项目是依据其急性毒性确定的, 例如:硝酸盐) 。但是, 我国现有的饮用水水质标准没有说明污染物不同暴露时长的健康效应, 特别是对于短期饮水摄入污染物的健康影响没有说明, 导致公众普遍误认为只要喝了超标的水就对健康造成危害。

二是对超标事件的处置决策不科学。由于不清楚超标自来水的危害, 在水源突发事件造成自来水超标时, 政府对公共供水是否需要停水的应急处置原则是:“为了确保人民的饮水安全, 超标的自来水不得饮用”, 也就是“超标就停水”。这种处置原则不是基于事件的危害, 而是基于现行法规中所采用的质量控制的原则。“供水合格就安全, 供水不合格就违法, 就得停水”。这种“超标就停水”的处置容易造成过度响应, 对于那些短期内超标实际上没有健康危害的事件, 停水加大了社会恐慌和应对投入, 放大了事件的负面影响, 造成了许多不必要的社会成本, 处置决策的科学依据不足。

为此, 应该引入风险控制的原则, 根据事件的危害程度进行决策, 确定适当的应对措施。这就要求必须首先确定污染物不同暴露时长的饮水健康影响, 即对我国的饮用水标准体系, 补充短期饮水的健康影响。

在“十二五”水专项研究中, 设置了“突发事件供水短期暴露风险与应急管控技术研究”的应急管理课题 (2015ZX07402002) , 执行时间:2016~2017年, 课题负责人:中国疾病预防控制中心张岚, 研究目标与承担单位是: (1) 短期饮水水质健康影响 (由中国疾病预防控制中心承担) 、 (2) 应对突发污染风险的水源水质监测管理办法 (由中国城市规划设计研究院承担) 、 (3) 水源突发污染事件的应急处置———技术与管理 (由清华大学承担) 。

饮用水标准中毒理学项目的限值大多是根据慢性或长期的毒理学试验确定的, 但是现有标准及相关文件中缺少对短期饮水安全问题的讨论。因此需要补充完善标准体系, 确定不同暴露时长的饮水健康影响, 重点是补充短期饮水的水质健康影响。

本研究中的“短期”以“一日”和“十日”为代表, 其中的重点是“十日饮水安全浓度”:

(1) 十日饮水安全浓度。即在连续10天饮水条件下, 不会对健康造成不良影响的某种污染物的上限浓度。基于连续每天染毒的亚急性毒理学试验数据确定。根据我国应对水源突发污染的实践经验, 供水的超标时间一般可以控制在一周之内, 因此选用10天作为短期饮水的一个特定评价时间。十日饮水安全浓度主要用于水源突发污染事件的应急处置。

(2) 一日饮水安全浓度。即在1天饮水条件下, 不会对健康造成不良影响的某种污染物的上限浓度。基于1次或1天染毒的急性毒理学试验数据确定。一日饮水安全浓度主要用作健康损害赔偿的依据。

相关研究内容包括:

(1) 方法学的确定, 即编制技术指南。

(2) 确定50种污染物的短期饮水安全浓度。包括:资料筛选、计算和比选。计算过程中, 不确定系数采用毒理学计算的通用方法, 考虑物种之内个体差异的因子为10, 物种之间外推的因子为10, 试验数据的适宜性或充分性的因子为10, 总的不确定系数为各个分项因子的乘积, 大多数计算的不确定系数是100或1 000。为保护敏感人群, 按国际上的方法, 饮水对象采用了幼儿, 体重10kg, 每天饮水1L。以此计算的短期饮水安全浓度, 比以成人 (体重60或70kg, 每天饮水2L) 为对象的要求更高。由于污染物的浓度较高, 因此在短期饮水安全浓度计算中, 摄入污染物的饮水贡献率均采用了100%, 即忽略对污染物的其他摄入来源, 都来自饮水。

(3) 对其中15种污染物进行毒理学试验验证, 重点验证十日饮水安全浓度。主要采用大鼠经口染毒亚急性试验, 在第14和28天对效应指标进行测定。对于有生殖毒性的污染物, 使用孕兔染毒, 然后对幼兔测试。最后根据毒理学试验结果计算十日饮水安全浓度, 并与资料数据进行比较。

经研究, 在我国首次确定了50种污染物的短期饮水水质安全浓度, 详细结果将由卫生部门发布。该成果为水源突发污染的应急处置决策和水源监测管理提供了技术支持。

以下是几种污染物的饮水安全浓度示例:

a.镉

危害是引起镉中毒, 包括:肾功能障碍, 影响对蛋白质、糖和氨基酸的重吸收;影响钙代谢, 产生骨质疏松及骨折等相关病症, 是早期日本公害病“痛痛病”的病因。致癌性:可能对人体致癌。

镉的水质标准与健康影响:《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006) 为0.005mg/L, 健康效应是肾功能障碍。一日饮水安全浓度0.04mg/L, 健康效应是使成人呕吐。十日饮水安全浓度0.04mg/L。需说明的是, 十日饮水安全影响的毒理学试验结果是0.08mg/L, 健康效应为大鼠蛋白尿。因大鼠没有呕吐机能, 为安全起见, 镉的十日饮水安全浓度也采用了0.04mg/L进行管理。镉的R_10d/STD=8。

R_10d/STD为十日饮水安全浓度与标准限值的比值。R_10d/STD只有几倍的, 如1~5倍, 一旦超标很可能就会超过短期饮水安全浓度;R_10d/STD很大的, 如几十倍, 即使超标, 一般也不会达到短期饮水安全浓度。

b.砷

健康危害是, 摄入高剂量的砷可造成急性中毒, 出现腹痛、呕吐、腹泻、肌肉痛、麻木、四肢抽筋等症状。长期摄入低浓度的砷可出现皮肤损伤 (血管末梢异常) 、周围神经病变、皮肤癌、膀胱癌、肺癌等癌症和血液循环问题。致癌性:对人体致癌。

砷的水质标准与健康影响:《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006) 0.01 mg/L。制定依据是世卫组织《饮水水质准则》第2版 (1993-1997年) , 饮水贡献率95% (对其他来源所留份额很少) , 对应的健康效应是乌脚病 (皮肤癌的早期症状) 发病率平均1%, 60岁以上的发病率2%。终生饮水10^-4致癌风险对应的砷浓度是0.002 mg/L, 砷0.01 mg/L标准限值对应的致癌风险是5×10^-4, 健康效应是皮肤癌、肺癌、膀胱癌等。标准限值0.01mg/L是根据水处理技术条件确定的, 在水质安全性上做出了很大让步。一般情况下终生饮水的致癌风险应控制在10^-5, 但如果标准限值再降低, 则供水的成本将过高。

对于砷的十日饮水安全浓度, 国际上尚未得出结论。从安全考虑, 加之公众对砷的问题十分敏感, 十日饮水安全浓度采用标准限值的0.01mg/L进行应急管理。

注:《地表水环境质量标准》 (GB 3838-2002) 三类水体砷的限值是0.05mg/L, 比饮用水标准宽松, 在实际中常遇到水源未超标, 但饮用水超标的问题。

c.苯

苯对人体健康的危害是, 短期摄入会造成白血球减少, 长期摄入造成淋巴细胞减少。苯是人致癌物, 能引发白血病等癌症。

苯的水质标准与健康影响:《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006) 0.01mg/L。对应的终生饮用的额外致癌风险为10^-5, 健康危害为白血病。一日饮水安全浓度国际上毒理学试验数据不足。十日饮水安全浓度为0.2mg/L, 超过该浓度的健康效应为白血球减少。R_10d/STD=20。

2014年4月兰州自来水苯污染事件中, 进厂水苯的最高浓度约0.18 mg/L, 已接近十日饮水安全浓度。事件初期, 由于对超标的严重性认识不足, 应急处置决策出现了响应延误的问题。事件后期, 对于部分公众提出的健康损害索赔要求, 卫生部门用十日饮水安全浓度解释了事件对健康未造成损害, 平息了索赔要求。

d.三氯甲烷

饮用水中三氯甲烷进入人体的途径包括饮水摄入、淋浴时的空气吸入和皮肤吸收。三氯甲烷的毒性作用主要是对肝肾产生损害, 其效应有:脂肪肝、谷丙转氨酶水平增加、尿糖、尿蛋白、肾小管坏死等。三氯甲烷还有生殖发育毒性和经口致癌问题, 但所需浓度远高于对肝肾损害浓度。

三氯甲烷的水质标准与健康影响:《生活饮用水卫生标准》 (GB 5749-2006) 0.06mg/L, 长期摄入超标水的健康危害首先是肝肾损伤。一日饮水安全浓度4 mg/L, 超过安全浓度的健康效应为肝肾损伤。十日饮水安全浓度4 mg/L, 超过安全浓度的健康效应为体重下降、脂肪肝等。R_10d/STD=67, 即使超标一般也不会达到十日饮水安全浓度。

目前在应急处置决策上存在的问题是:按照现有的管理办法, 对于一些短期饮水没有健康影响的水源突发污染事件, 所采取的停水措施, 实际上是扩大了污染事件对社会的负面影响 (响应过度) ;另一方面, 在个别已经严重影响到健康的污染事件中, 由于缺少超标污染物危害的判别依据, 造成决策迟缓, 未能对事件果断采取措施 (响应延误) 。

污染物短期暴露健康影响的研究成果为应急决策的提升完善提供了科学基础。对于应急决策, 在本课题研究中建立了“按影响确定应对措施”的应急决策指导思想和相应的应对措施, 把应急管理从“超标就停水”的质量控制决策体系, 提升到“按影响确定应对措施”的风险控制决策体系, 从而避免了原来应急处置决策中可能出现的响应过度或是响应延误的问题, 为政府和行业制定应急供水管理办法提供了技术支持。

根据超标污染物的危害程度, 应急响应的等级和应对措施可分为:

(1) 红色等级。自来水的出厂水已经超标, 超标污染物的浓度已经超过或接近 (大于70%) 十日饮水安全浓度, 短期内饮水会对健康产生危害。

(2) 橙色等级。水源的污染团即将到达水厂, 出厂水将要超标, 超标污染物的浓度将超过或接近 (大于70%) 十日饮水安全浓度, 短期内饮水将会对健康产生危害。

对于红色等级和橙色等级, 必须采取“果断停水”的应对措施。管理办法应规定情况上报与政府决策的时限要求, 并给予供水企业在紧急情况下的应急处置权, 以避免处置延误。对于停水, 应酌情采取不同的方式。对于公众无法识别且误饮后果严重的, 或是会对供水管道造成长期污染的, 应立即全面停止市政供水。为了满足消防用水、冲厕用水、市政杂用水等需求, 在事件的后期, 在公告不得作为饮水的前提下, 可以通过市政管网提供生活用水。

(3) 黄色等级。虽然毒理学指标超标, 但短期内饮水没有健康影响。对于黄色等级, 应采取“审慎停水”的应对措施。对于超标问题较严重的, 应停止作为饮水。对于只是轻微超标、浓度远低于短期饮水安全浓度的情况, 是否停止作为饮水应谨慎决定, 在保障公众健康的前提下, 尽可能降低突发污染事件对社会正常秩序的影响。政府公告中应公布超标情况, 给出短期饮水安全浓度, 对事件的健康影响予以说明, 并提出指导公众安全饮水用水的建议, 包括敏感人群可改饮桶装水、瓶装水等。

(4) 蓝色等级。虽然超标, 但属于感官性状和一般化学指标, 公众尚可接受, 且没有毒害作用。对于蓝色等级, 可以利用饮用水标准中临时放宽限值的条款, 采取“不用停水”的应对措施。

对于突发事件中感官性状和一般化学指标的问题, 《生活饮用水卫生标准》 (GB 5749-2006) 中有可以放宽限值的规定, 见该标准的4.1.8条款:“当发生影响水质的突发性公共事件时, 经市级以上人民政府批准, 感官性状和一般化学指标可适当放宽”。突发事件中如果自来水没有超过放宽后的限值, 也就不算是超标了。问题是过去没有制定过如何放宽的实施细则, 造成在突发事件中当地政府与主管部门难于操作, 只好仍采用“超标就停水”的处置办法。为此, 本课题根据“不得对健康有危害;不得产生严重的感观或化学问题, 公众尚可接受”的原则, 制定了对感官性状和一般化学指标中各个项目限值放宽的具体建议。

课题编制了《城镇公共供水应急处置决策的技术指南》, 包括:污染态势监控和通报、应对能力判断、健康危害分析、城市安全分析、综合决策等内容, 并在附件中附上了“短期饮水水质安全浓度”和“感官性状与一般化学指标在突发事件中停止作为饮水的建议限值”。该指南的主要内容已纳入住建部正在制定的《城市供水突发事件应对管理办法》。

地表水水源水质监测的项目和频率的现状管理办法是:目前大多数供水企业是按照“日检项目”、“常规指标”和“非常规指标”进行水质监测, 其中“日检项目”9项, “常规指标”中除去日检项目外的其他项目每月1次, “非常规指标”每半年检测1次。环保部门对饮用水地表水源地的水质监测管理办法是:地级及以上城市, 61项 (含:《地表水环境质量标准》 (GB 3838-2002) 中“基本项目”除化学需氧量外23项, “集中式生活饮用水地表水源地补充项目”5项, “集中式生活饮用水地表水源地特定项目”中优选的33项) 每月1次, 水质全分析每年1次;县级行政单位所在城镇, 61项每季度1次, 水质全分析每2年1次。由于只是定期对水质进行全面检测, 造成了因水源突发污染导致的自来水超标事故大多是被偶然发现的, 在发现时可能已经造成健康危害。

本课题提出的供水企业对水源水质监管办法进行改进的指导思想是:在对水源进行风险识别与水质监测中, 考虑因素在原有的根据“水厂日常运行管理需求”和“污染物存在风险”两个方面的基础上, 增加“短期饮水健康影响”的因素。对于水源中经常出现, 且短期饮水健康危害高的污染物, 必须加强监测, 检测频率应满足保证饮水安全的需求。

对水源水毒理学项目监测管理办法的建议是:

(1) 日检或周检项目 (周检是增加的频次类别, 原无此频次管理要求) :短期饮水危害大, 即R_10d/STD≤5的污染物;近3年内有3次及以上超过或接近 (大于70%) 标准限值的污染物;

(2) 周检项目:短期饮水危害较大, 即R_10d/STD=5~20的污染物;近3年内有1或2次超过或接近 (大于70%) 标准限值的污染物;

(3) 月检项目:其他的常规检测项目;

(4) 半年检项目:其他的非常规检测项目。

注:对微生物学、感观性状和一般化学指标、放射性指标的检测项目与频率, 仍按现有要求。

课题已经形成了《适应原水突发性污染风险管理的原水水质风险识别与监管实施办法》, 并在4个城市[南京 (工业有机污染、移动源污染) 、镇江 (工业有机污染、移动源污染) 、株洲 (重金属污染) 、兰州 (芳烃类污染) ]进行了试点, 为各地水源水质风险识别与监督管理提供了技术支持。

“十二五”水专项应急管理课题确定了50种污染物的短期饮水水质安全浓度, 明确了污染物不同暴露时长的健康影响, 补充完善了我国的饮用水标准体系。以此为基础, 确定了应对水源突发污染的城镇供水应急管理办法, 确定了水源水质风险识别与监测管理的办法, 使应急管理对策更加科学合理。

目前正在推进课题成果的落地实施, 请大家关注即将发布的课题成果:技术文件《突发水源污染城镇供水应急处置技术导则》和专著《饮水水质安全浓度与应急净水技术》。