从水源地到水龙头---自来水全链条安全报告
来源:瞭望东方周刊
传统的处理工艺对于水源中出现的溶解性小分子污染物、大量的氨氮、臭味物质去除能力有限
自来水到底安全不安全？
这似乎是个有答案却又无解的问题。
《瞭望东方周刊》记者获得的一份内部资料似乎能佐证一些事实。2009年5月6日，高层研究机构以简报的形式将清华大学教授王占生等人编写的《触目惊心的自来水隐患》一文上报，被国务院领导批示，要求抓紧规划和解决城市自来水存在的各种问题。
2009年下半年，住建部城市供水水质监测中心对全国2199个城镇、4000多家自来水水厂进行普查抽检，以了解全国饮用水水质状况。时至今日，该中心并未对外正式公布抽检结果。不过，本刊记者从有关部门知情人士手中获得的材料显示，该次检测结果中原水达标率、出厂水达标率均不理想。
到了2012年，住建部城市供水水质监测中心主任邵益生在接受新华社记者采访时表示，中国自来水厂出厂水质达标率为83%。
合格率提高了，但形势依然严峻。这一点，从2014年4月的兰州自来水污染事故就能看出。
水源地污染局面严峻
“水源地污染，是现在自来水领域的最大问题。”清华大学环境学院教授、饮用水安全研究所所长刘文君告诉《瞭望东方周刊》。
水源地的环境状况直接影响着自来水水质的好坏。就中国目前多数地方自来水加工技术落后的现实来说，这样的直接关系意义尤为重大。经过30多年的改革开放，中国工业化加速的同时带来环境状况的恶化，其中就包括水源地的污染。
2006年，原国家环保总局公布了松花江事件后启动的全国化工石化项目环境风险大排查行动结果：总投资一万亿元左右的7555个化工石化建设项目中，81%布设在江河水域、人口密集区等环境敏感区域；45%为重大风险源。
同年，环保总局对全国主要河流及湖泊的近千份水样检测结果显示，43.9%的地表水可以安全饮用，近四分之一地表水处于污染状态，甚至不能作为工业用水。2007年相关部门对4002个饮用水水源地的调查结果也显示，35%的水源地已经不符合要求。
2010年环保部公布的《全国水环境质量状况》也表明，城市饮用水水源合格率为76.5%。但该数据曾引发争议，因为统计时将《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中标注为不合格水源的三类水质统计为合格。
“按照标准，三类水源地是不符合要求的，但因为水源地的污染太严重了，所以三类水源作为饮用水水源地也就成了行业内的‘潜规则’。” 刘文君说。
2013年，环保部公布的《2012年中国环境状况公报》显示，2012年全国地表水总体为轻度污染，~类、~类和劣类水质比例分别为68.9%、20.9%和10.2%；62个重点湖泊（水库）中，~类、~类和劣类水质的湖泊（水库）比例分别为61.3%、27.4%和11.3%。
地下水现状也不乐观。
国土资源部公布的《2012年中国国土资源公报》显示，全国198个地市级、县级行政区地下水水质监测结果表明，水质较差的占到40.6%，水质很差的占16.8%，合计占总数的57.4%。
国际上有个著名的“海恩法则”：每起严重事故的背后必然有30次左右的轻微事故、300次左右的未遂先兆和1000起左右的事故隐患。在饮用水源地环境保护方面，“海恩法则”同样适用。
“水源地的污染是一个长期的过程，而非一朝一夕，这与我们国家的发展现实相联系。” 住建部市政公用行业专家委员会城镇供水组专家、清华大学教授王占生对《瞭望东方周刊》说，解决这一问题也非一朝一夕。
有机物污染危害最甚
当前中国水污染主要来自城市生活、现代工业、农业生产等三个方面。
城市生活污染主要是城市人口增加，生活污水、生活用品带来的污染，尤其是药品和个人护理用品；工业污染主要是一些化工企业乱排乱放带来的重金属等化学物质污染；而农业生产污染则包括牲畜粪便、农田中的化肥、杀虫剂、除草剂等，一头猪的粪便污染就相当于5-10个人的污染。
更令人忧虑的是有些污染物在处理后，不仅不能改善水质，还会造成再次污染。以污水为例。中国城市污水排放水质标准（即经过污水处理厂处理后排放的水）要求最高的是一级A，化学需氧量（有机污染的一个代表性指标）限量是50mg/L，但是国家规定的地表水环境质量标准最差的五类水体的限量是40mg/L。也就是说，即使是排出的合格废水水质，也差于最低等级的水体水质。
与几十年前相比，水源中所含的污染物质，发生了巨大变化。
“当前中国水环境中的污染已经不再是自然界的浊度、腐殖质、重金属离子，而是无机离子污染、有机物污染等。”王占生说，包括农药、杀虫剂、灭草剂，塑料行业的增塑剂，一些影响生殖系统的内分泌干扰物（雌激素），包括药品和个人护理用品（如抗生素、止痛药、消炎药、杀菌剂等）在内的人工合成有机污染物质，对人体的危害具有潜在的影响。
王占生说，“水源污染中特别需要注意的是有机物污染。近几十年人类合成生产了几百万种有机物，这些东西是一把双刃剑，既造福了人类，也带来了种种潜在的危险。”
美国环保署曾提出水体中129种应优先控制的污染物名单，其中114种为有机污染物。中国也曾提出相应的名单，其中68种污染物质中有58种属有机污染物。
国内外大量科学研究得出的结论是，这些污染中有的是持久性有机污染物，有的是内分泌干扰物，有的可归为药品与个人防护用品。这些物质对水中的动植物有影响，而这些影响也会随着食物链最终影响到人类健康。
其中最严重的当属内分泌干扰物。
该种物质主要是农药、除草剂、灭菌剂、涂料、塑料增固剂等，一般具有类似于激素的结构和功能，可以干扰生物体的正常生理功能，损害人体神经系统、降低人体免疫力，长期作用可导致人类生殖系统癌变率增加和不育夫妇增加。
包括抗生素、消炎药、镇痛药、化妆品、防晒剂、营养品等在内的药品和个人防护用品，带来的危害也不容小觑。由于很难被降解和转化，该物质长期暴露于水体有可能致使细菌、病毒具有抗药性，严重的可能会产生“超级细菌”，进入人体后会带来潜在的危险。目前在美国、日本等国的地下水中已经检测到该种物质，而北京大学教授胡建英也曾在天津引黄水源水、郑州黄河水源水中检出抗生素。
除此之外，水源地污染中还有无处不在的微生物以及重金属离子，以及当前技术条件下无法检测到的可疑物质。
“水源地的污染情况在时刻发生变化，新型污染物还会不断出现，必须下决心治理。”王占生说。
传统水处理工艺仍是主流
水源地污染带来的直接挑战是自来水的加工工艺。
上述提到的2009年住建部全国水质普查结果显示，4000多家自来水厂中采用深度加工工艺的仅占2%，大多数自来水厂仍沿用的是传统工艺。其中在地表水的处理中，2747家自来水厂中仅有44家采用深度工艺、1999家沿用常规工艺、704家未处理或者仅简易处理，后两者出水量合计为每天1.59亿立方米。
这一情况在2012年新的《生活饮用水卫生标准》强制实施后有所好转。
据王占生介绍，新国标在2012年7月1日实施后，住建部曾对此前水质监测中问题较突出的城市进行约谈，要求进行水厂加工技术的改造升级以达到水质合格标准。这次内部范围的约谈起到了一定的警示和督促作用，被约谈的城市大多对自来水厂的加工技术作了改进。
但被约谈的城市毕竟是少数，能主动改进制水工艺的城市更在少数。
对于大多数城市，尤其是三四线城市来说，常规的水处理技术仍然是主流。“问题在一些中小城市、县城表现得更为突出，能实现深度处理的地级市就不多，县一级的就更不用说了。”王占生保守估计，目前民众饮用的自来水中仅有十分之一经过深度处理。
“面对当前复杂的水源地污染形势，以前的常规自来水加工工艺，显然是落伍了。”王占生说。
传统的自来水处理工艺102年前诞生于比利时，常被业界称为经典“四部曲”絮凝（加聚合氯化铝）、沉淀、过滤（通过石英砂、卵石等）、消毒（加氯气等）。其主要是应对浊度、细菌、病毒以及可悬浮物，能够有效消灭水中的微生物。
“传统的处理工艺对于水源中出现的溶解性小分子污染物、大量的氨氮、臭味物质去除能力有限。” 王占生说 ，以CODmn（耗氧量）为例，常规工艺对于CODmn的去除率只能达到30%左右。按照新的《生活饮用水卫生标准》要求，自来水中CODmn的含量应小于3mg/L，而很多地区水源水中CODmn的含量约在5~6 mg/L，使用常规工艺根本无法达标。
近年来多地曝出的自来水异味事件，也能够解释常规处理工艺的落后。自来水异味的主要来源是一种叫做土臭素（二甲基萘烷醇）的物质，而这种物质因为体积太小根本无法通过常规的处理工艺去除。换言之，多地爆发的自来水异味事件，其实就能证明该地是否已采用深度处理工艺。
以4月份兰州自来水事件为例，自来水中检测出的超标物质苯因为密度大于水，多半沉在水下，可通过活性炭等深度处理手段进行吸附处理。传统处理工艺则无法处理。
深度处理工艺有待普及
常规工艺最大的不足在于缺乏氧化和吸附技术，前者可将大分子有机物降解到小分子有机物，将小分子有机物降解到水与氧气；后者则可将非极性较小分子有机物吸附去除。而深度处理工艺正具备了以上两种优势。
所谓的深度处理，就是除了常规工艺具备的基本处理能力外，还能通过活性炭、臭氧等技术有效消除各类小分子有机物、无机化合物。深度处理首先应是强化常规处理，不用增加构筑物，然后才是增设活性炭吸附、生物预处理等构筑物。
目前的深度处理技术可以分为四类，加氧化剂、利用活性炭吸附、生物预处理和膜技术。加入高锰酸钾、臭氧、二氧化氯等氧化剂物质，能够有效减少氯的消毒副产物，改善水的混凝条件，氧化胶体表面的有机物；生物预处理则主要针对原水中高含量的氨氮，可有效去除这一物质；膜技术则根据分子体积的大小又分为微滤、超滤、纳滤和反渗透四种，每一种过滤膜都能过滤不同体积的小分子有机物。
不过，深度处理技术的核心还是活性炭吸附。中国大量水源水中分子量小于3000的有机物占40%~50%。活性炭可以吸附分子量为3000~5000的有机污染物。“深度处理中的活性炭能够吸附传统处理工艺无法过滤和去除的小分子有机物，使得水质更加干净。”王占生说，在此基础上更进一步的臭氧活性炭吸附去除效果更好。
据王占生介绍，目前浙江嘉兴地区基本上都采用了臭氧活性炭的深度加工工艺，事实证明可以长期有效去除定量的CODmn，且使用周期较长。“我主张都要用活性炭，只要是地表水厂的都要用，传统工艺是没用的。”
为何多地没有上马深度处理技术？原因在于处理成本的增加。
王占生给本刊记者算了一笔账，如果一个自来水厂上马深度加工工艺，那每吨水的成本将会相应上升0.3元左右。
“资金是一方面，关键是意识的问题。”王占生建议，各地自来水厂尤其是以地表水为主要水源的水厂，要立刻升级传统加工工艺，以保证自来水水质的安全。
2012年5月，住建部、国家发改委联合下发《全国城镇供水设施改造与建设“十二五”规划及2020年远景目标》（以下简称《城镇供水规划》）明确表示，“十二五”期间国家将投资465亿元对出厂水不能稳定达标的水厂进行全面升级改造，总规模为0.67亿立方米/日。
老旧管网急需改造
作为自来水入户的“最后一公里”，管网对自来水的安全同样有很大的影响。
即便采用先进的饮用水处理技术和工艺保证出厂水水质 ，但若未能有效控制输配过程中的二次污染，饮用水水质安全亦不能保证。
2002年、2003年，住建部曾对全国数百城市的供水管网进行过调查，结果显示已不符合国标的灰口铸铁管占50.80%、普通水泥管占13%、镀锌管等占6%，而这三类低质管网主要铺设于上世纪70年代至2000年之间。
2000年以后，全国各地在城市建设中规划和铺设新的供水管网，这一现状有所改进。公开资料显示，“十一五”期间，全国设市城市和县城共增加管网长度22.21万公里。截至2010年底，全国城镇供水管网长度为103.55万公里，年供水总量为714亿立方米。
相较于新管网建设的如火如荼，全国各地老旧管网的改造往往因为各种因素的制约而被搁置，质量低劣的管网大多数现在仍在服役。《城镇供水规划》对中国当前供水管网存在的问题进行了总结：目前全国仍有大量使用服务期限超过50年和材质落后的管网，导致管网水质合格率较出厂水降低；同时管道的漏损情况严重，“爆管”现象频发，甚至引起全城停水。
尽管目前并无确切数据表明这一问题的严重性，但老旧管网带来的二次污染已经显而易见。
“老旧水管容易受到腐蚀，腐蚀后会产生微生物细菌，并且与水中营养物发生反应，形成二次污染。”刘文君告诉《瞭望东方周刊》，频繁曝出的自来水发黄发臭问题，即多数由此引起。
《城镇供水规划》提出，“十二五”期间，全国将投入管网改造资金835亿元，新建管网资金1843亿元，对使用年限超过50年和灰口铸铁管、石棉水泥管等落后管材的供水管网进行升级改造，共计9.23万公里。
二次供水问题突出
管网对水质污染程度，也与其本身的材质密不可分。中科院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室曾对市场上常见的铝塑复合管、铜管、不锈钢管和镀锌铁管等4种管材进行过实验，对比其对静态自来水的总有机碳 (TOC)、溶解氧 (DO)、浊度、细菌总数和大肠菌群等水质指标的影响。
实验结果显示，镀锌铁管和铝塑复合管都会使自来水的TOC值和浊度较大幅度增加，铜管影响最小；镀锌铁管和铝塑复合管都会使自来水中的细菌总数不同程度的增加，铜管的卫生性能最好且具有杀灭细菌及大肠菌群的作用；在自来水中浸泡10个月后，铝塑复合管内壁严重变形，还沉积了一些聚集体状物质。
综合各项指标，铜管对自来水水质指标的影响最小，且具有良好的卫生性能。
但因为成本高等现实因素，铜管在中国的自来水管中普及和应用率并不高，多地普遍使用的还是塑料管、铝塑复合管、不锈钢管和镀锌铁管等。
“相对来说，塑料管是比较好的，腐蚀比较小，特别是现在采用的新型塑料管比较有保障。”王占生说，有些地方采用的塑料管在制作过程中偷工减料，使用废弃材质，质量没有保障，还能渗出有毒有害物质。“使用劣质的塑料管在农村是个很大的问题。”
二次供水带来的污染，也是当前必须解决的问题之一。
在国内，为了保证6层以上的高楼用户水压正常，同时避免脆弱的公共管网承受过大压力，自来水公司多半通过管网末端加压模式，将自来水压至高层建筑屋顶水箱或半地下的蓄水池，再由蓄水池或水箱输送至用户家中。
但是，针对这些数量之多的二次供水设施，国家既无严格的卫生标准，也无明确的权责划分。
“现在的二次供水设施多半由小区的物业来管，且不说责任心，他们本身也没有专业能力，根本管不好，不会管，更疏于管。”王占生说。
防护条件差加上疏于管理，多数二次供水设施存在巨大的安全风险。近年来，因二次供水导致的水质二次污染事件频频见诸媒体，水箱内发现死老鼠、塑料瓶、生活垃圾的事件屡见不鲜。
《城镇供水规划》表明，“十二五”期间国家将会对供水安全风险隐患突出的二次供水设施进行改造，改造规模约0.08亿立方米/日，涉及城镇居民1390万户。
“问题确实存在。但我觉得相关部门在刻意夸大管网二次污染带来的影响，以此来推脱自己的责任。不管有没有二次污染，自来水的水质都应该是全面保证的，不能把二次污染当理由。”王占生说。
作者：王元元 北京
