工業(yè)革命極大地促進(jìn)了人口向城市集中,也催生出了將飲用水通過管道輸送到千家萬戶的現(xiàn)代自來水系統(tǒng)。歐洲是工業(yè)革命的發(fā)源地,也是現(xiàn)代自來水系統(tǒng)的發(fā)源地門。然而,人們很快就發(fā)現(xiàn),這種將飲用水通過管道輸送到千家方戶的現(xiàn)代自來水系統(tǒng)在給人們生活帶來極大便利的同時,也給病原微生物的大規(guī)模廣范圍傳播提供了良好條件。病原微生物包括病毒、細(xì)菌、真菌和原生動物等,可通過生活或畜禽廢水排放及暴雨徑流等途徑進(jìn)入水源,成為影響飲用水安全的最主要問題。為了切斷病原微生物通過現(xiàn)代自來水系統(tǒng)傳播的途徑,19 世紀(jì)末英國和法國等一些歐洲國家率先在自來水廠設(shè)置專門的消毒工藝。當(dāng)時主要的消毒劑是氯氣,也使用了臭。100 多年前,我國在上海市、天津市、臺北市和北京市等城市開始建設(shè)由英國工程師設(shè)計(jì)的這種使用了消毒工藝的現(xiàn)代自來水系統(tǒng)。日本、美國的學(xué)者指出,這種具有消毒功能的現(xiàn)代自來水系統(tǒng)的普及對各國水系傳染病的控制發(fā)揮了極為重要的作用 。
然而,美國國家環(huán)境保護(hù)局 ( United States Environmental Protection Agency.USEPA) 在 20 世紀(jì) 70 年代中期發(fā)現(xiàn)氯消毒飲用水中存在三鹵甲烷(THMs)類消毒副產(chǎn)物 (disinfection byproducts,DBPs)4],這些 DBPs 有可能與流產(chǎn)和膀胱癌患病率上升有關(guān)。由此,飲用水中的 DBPS 成為當(dāng)時人們關(guān)注的一大熱點(diǎn)問題。隨后大量研究發(fā)現(xiàn),氯會同水中殘留的天然有機(jī)物及多種人工化學(xué)品進(jìn)行反應(yīng),生成種類繁多的 DBPs。據(jù)報(bào)道],飲用水中已經(jīng)得到確認(rèn)的 DBPS 多達(dá) 600種以上,而且,至少還有上千種含 1~2 個氯原子的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和毒性有待確認(rèn)。因此,以病原微生物控制為首要選擇就不得不接受一定程度的 DBPS 的潛在危害,如果放棄氯消毒就得承受一定程度的病原微生物傳播的風(fēng)險(xiǎn),如此,氯消毒這一曾經(jīng)在保障人類健康和生命安全上發(fā)揮重大作用的技術(shù)成為飲用水行業(yè)一種兩難的選擇叨],也促使人們重新思考飲用水消毒問題。以美國為代表的多數(shù)國家仍然堅(jiān)持認(rèn)為控制病原微生物是飲用水安全保障最優(yōu)先的任務(wù),飲用水輸配過程中需要有余氯來保障生物安全:以德國、荷蘭為代表的一些歐洲國家為了徹底避免 DBPs 的產(chǎn)生,取消了氯消毒工藝,采取過濾和紫外線消毒等多級屏障來消除出廠飲用水中的病原微生物:而對管網(wǎng)水的病原微生物主要通過降低生物可利用有機(jī)碳(AOC)、選擇生物穩(wěn)定性高的管材及保障管網(wǎng)完整性等措施來進(jìn)行控制。然而,無論是哪種方式,都很難保障飲用水的絕對安全。1984 年美國得克薩斯州發(fā)生通過飲用水傳播的耐氯性隱抱子蟲群體感染事件9后,世界各地不斷有關(guān)于隱抱子蟲群體感染事件的報(bào)道。1993 年美國威斯康星州密爾沃基市(Milwaukee) 發(fā)生了歷史上規(guī)模最大的一次感染事件[10],該市 161 萬人中有約 40 萬人出現(xiàn)了感染隱抱子蟲的癥狀,由此引起了世界各國供水界對通過飲用水系統(tǒng)傳播的隱抱子蟲導(dǎo)致大規(guī)模人群感染問題的高度關(guān)注。這一系列的事件表明,僅僅依靠氯消毒并不能保障飲用水的生物安全。同時,作為替代消毒劑的氯胺雖然能大幅降低三鹵甲烷(THMs) 等常規(guī) DBPs 的產(chǎn)生水平,但在一些前驅(qū)體(如某些仲膠) 存在的情況下會產(chǎn)生毒性更強(qiáng)的亞硝膠類物質(zhì)[]。即使取消氯消毒的供水系統(tǒng),有些病原菌也可以通過包裹在顆?;蚱渌矬w內(nèi)等方式躲避紫外線消毒等各級屏障,進(jìn)人沒有余氯的管網(wǎng)后尋找機(jī)會滋生。
近年來,從飲用水中檢出的農(nóng)藥、醫(yī)藥品和內(nèi)分泌干擾物等痕量污染物又引起了人們對各種人工化學(xué)品可能導(dǎo)致的健康危害的關(guān)注[]。當(dāng)前,全世界已經(jīng)登記注冊的化學(xué)品超過 10 萬種,進(jìn)人商品流通的化學(xué)品為3 萬7 萬種,而且每年仍然有大量新的化學(xué)品被合成出來。大量人類有意或無意中產(chǎn)生的化學(xué)品在生產(chǎn)、流通和消費(fèi)等過程中逐步向環(huán)境,特別是水環(huán)境中擴(kuò)散和積累,最終可能會進(jìn)人飲用水。通常情況下,這些污染物以 10/L ~ 10g/L 的水平在水中存在,有些物質(zhì)(如農(nóng)藥和醫(yī)藥品等) 具有很高的生物活性,而且常規(guī)的水處理工藝去除效率不高。因此,對飲用水中的這類污染物如何進(jìn)行管理和控制已成為.個新的問題。
綜上所述,水源中可能含有各種各樣的污染物,同時,在制水過程中還會產(chǎn)生一系列的 DBPs,導(dǎo)致飲用水中可能存在成百上千種污染物,而且,隨著檢測技術(shù)的進(jìn)步,被檢出的污染物數(shù)量還會不斷增加。因此,從現(xiàn)實(shí)的角度來看,人類不可能對飲用水中可能出現(xiàn)的各種污染物都進(jìn)行同樣的管理。在這種情況下利用風(fēng)險(xiǎn)評價的手段進(jìn)行飲用水水質(zhì)管理顯得非常重要。風(fēng)險(xiǎn)也就是污染可能導(dǎo)致的危害,通常用危害發(fā)生的概率來表示。在對污染物進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價時,我們不僅要考慮污染物的毒性強(qiáng)度,還必須考慮人對污染物的暴露途徑及暴露量,然后根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)大小篩選出高風(fēng)險(xiǎn)污染物進(jìn)行管理和控制。這樣,我們才能夠采用較小的代價取得更好的飲用水安全保障效果。