工业革命极大地促进了人口向城市集中,也催生出了将饮用水通过管道输送到千家万户的现代自来水系统。欧洲是工业革命的发源地,也是现代自来水系统的发源地门。然而,人们很快就发现,这种将饮用水通过管道输送到千家方户的现代自来水系统在给人们生活带来极大便利的同时,也给病原微生物的大规模广范围传播提供了良好条件。病原微生物包括病毒、细菌、真菌和原生动物等,可通过生活或畜禽废水排放及暴雨径流等途径进入水源,成为影响饮用水安全的最主要问题。为了切断病原微生物通过现代自来水系统传播的途径,19 世纪末英国和法国等一些欧洲国家率先在自来水厂设置专门的消毒工艺。当时主要的消毒剂是氯气,也使用了臭。100 多年前,我国在上海市、天津市、台北市和北京市等城市开始建设由英国工程师设计的这种使用了消毒工艺的现代自来水系统。日本、美国的学者指出,这种具有消毒功能的现代自来水系统的普及对各国水系传染病的控制发挥了极为重要的作用 。
然而,美国国家环境保护局 ( United States Environmental Protection Agency.USEPA) 在 20 世纪 70 年代中期发现氯消毒饮用水中存在三卤甲烷(THMs)类消毒副产物 (disinfection byproducts,DBPs)4],这些 DBPs 有可能与流产和膀胱癌患病率上升有关。由此,饮用水中的 DBPS 成为当时人们关注的一大热点问题。随后大量研究发现,氯会同水中残留的天然有机物及多种人工化学品进行反应,生成种类繁多的 DBPs。据报道],饮用水中已经得到确认的 DBPS 多达 600种以上,而且,至少还有上千种含 1~2 个氯原子的有机物的结构和毒性有待确认。因此,以病原微生物控制为首要选择就不得不接受一定程度的 DBPS 的潜在危害,如果放弃氯消毒就得承受一定程度的病原微生物传播的风险,如此,氯消毒这一曾经在保障人类健康和生命安全上发挥重大作用的技术成为饮用水行业一种两难的选择叨],也促使人们重新思考饮用水消毒问题。以美国为代表的多数国家仍然坚持认为控制病原微生物是饮用水安全保障最优先的任务,饮用水输配过程中需要有余氯来保障生物安全:以德国、荷兰为代表的一些欧洲国家为了彻底避免 DBPs 的产生,取消了氯消毒工艺,采取过滤和紫外线消毒等多级屏障来消除出厂饮用水中的病原微生物:而对管网水的病原微生物主要通过降低生物可利用有机碳(AOC)、选择生物稳定性高的管材及保障管网完整性等措施来进行控制。然而,无论是哪种方式,都很难保障饮用水的绝对安全。1984 年美国得克萨斯州发生通过饮用水传播的耐氯性隐抱子虫群体感染事件9后,世界各地不断有关于隐抱子虫群体感染事件的报道。1993 年美国威斯康星州密尔沃基市(Milwaukee) 发生了历史上规模最大的一次感染事件[10],该市 161 万人中有约 40 万人出现了感染隐抱子虫的症状,由此引起了世界各国供水界对通过饮用水系统传播的隐抱子虫导致大规模人群感染问题的高度关注。这一系列的事件表明,仅仅依靠氯消毒并不能保障饮用水的生物安全。同时,作为替代消毒剂的氯胺虽然能大幅降低三卤甲烷(THMs) 等常规 DBPs 的产生水平,但在一些前驱体(如某些仲胶) 存在的情况下会产生毒性更强的亚硝胶类物质[]。即使取消氯消毒的供水系统,有些病原菌也可以通过包裹在颗粒或其他生物体内等方式躲避紫外线消毒等各级屏障,进人没有余氯的管网后寻找机会滋生。
近年来,从饮用水中检出的农药、医药品和内分泌干扰物等痕量污染物又引起了人们对各种人工化学品可能导致的健康危害的关注[]。当前,全世界已经登记注册的化学品超过 10 万种,进人商品流通的化学品为3 万7 万种,而且每年仍然有大量新的化学品被合成出来。大量人类有意或无意中产生的化学品在生产、流通和消费等过程中逐步向环境,特别是水环境中扩散和积累,最终可能会进人饮用水。通常情况下,这些污染物以 10/L ~ 10g/L 的水平在水中存在,有些物质(如农药和医药品等) 具有很高的生物活性,而且常规的水处理工艺去除效率不高。因此,对饮用水中的这类污染物如何进行管理和控制已成为.个新的问题。
综上所述,水源中可能含有各种各样的污染物,同时,在制水过程中还会产生一系列的 DBPs,导致饮用水中可能存在成百上千种污染物,而且,随着检测技术的进步,被检出的污染物数量还会不断增加。因此,从现实的角度来看,人类不可能对饮用水中可能出现的各种污染物都进行同样的管理。在这种情况下利用风险评价的手段进行饮用水水质管理显得非常重要。风险也就是污染可能导致的危害,通常用危害发生的概率来表示。在对污染物进行风险评价时,我们不仅要考虑污染物的毒性强度,还必须考虑人对污染物的暴露途径及暴露量,然后根据风险大小筛选出高风险污染物进行管理和控制。这样,我们才能够采用较小的代价取得更好的饮用水安全保障效果。