01 PART 資料與分析方法
按行政區(qū)劃，收集全美各行政單元供水系統(tǒng)的水源情況和服務(wù)人口情況，分類匯總和統(tǒng)計美國供水系統(tǒng)、水源信息和服務(wù)人口的基本信息。
根據(jù)“六年審查”(Six-Year Review，SYR)目前最新發(fā)布的數(shù)據(jù)（統(tǒng)計周期為2006年1月—2011年12月的第3次SYR(下稱SYR3)數(shù)據(jù)庫）。對于行業(yè)關(guān)注重點的消毒副產(chǎn)物，本文進一步區(qū)分數(shù)據(jù)采樣點，對其在供水系統(tǒng)中不同環(huán)節(jié)的變化規(guī)律進行了統(tǒng)計和分析。
02 PART 美國供水系統(tǒng)概況分析
根據(jù)EPA對美國水源地的劃分，美國水源可大致分為地表水(SW)、地下水(GW)和混合水(CU)3大類。其中，主要為地表水和地下水，混合水所占比例很小。結(jié)合CCR查詢系統(tǒng)包含的數(shù)據(jù)進行分析，共統(tǒng)計供水系統(tǒng)129 428個，服務(wù)人口約3億，3種水源對應(yīng)的供水系統(tǒng)和服務(wù)人口情況如表1所示。
表1 3種水源對應(yīng)的供水系統(tǒng)和服務(wù)人口情況
從各州水源單一性角度分析，地下水源和地表水源占比情況(按服務(wù)人口計算)如表2所示。進一步分析可以發(fā)現(xiàn)，根據(jù)CCR查詢系統(tǒng)中顯示的5個供水系統(tǒng)服務(wù)人口超過1 000萬的州中，只有威斯康辛州主要以地下水為水源，其他4個州(加利福尼亞州、得克薩斯州、紐約州、俄亥俄州)均以地表水為主要水源，如表3所示。說明，在地理環(huán)境許可的前提下，人口密集、產(chǎn)業(yè)密集的地區(qū)更傾向于以地表水為主的水源。
表2 美國各州水源單一性排序
表3 美國千萬級人口州的水源分布
03 PART 基于SYR3的美國飲用水水質(zhì)情況初探
3.1 有機和無機污染
表4 SYR3中有機和無機污染物情況
和我國《生活飲用水衛(wèi)生標準》相比，NPDWRs的無機物指標多了硝酸鹽、亞硝酸鹽2項，有機物指標多了1,2-二溴-3-氯丙烷(DBCP)、環(huán)氧七氯、甲氧滴滴涕、氯丹、西瑪津、2,4,5-涕丙酸、甲草胺、地樂酚、敵草快、草藻滅/菌多殺、異狄氏劑、草氨酰、毒莠定、毒殺芬、茅草枯、涕滅威、涕滅威砜、涕滅亞威砜、1,2-二氯丙烷、二(2-乙基己基)己二酸酯、二溴乙烯、二噁英(2,3,7,8-TCDD)、石棉、多氯聯(lián)苯(總量)、1,1,2-三氯乙烷、氯乙酸、發(fā)泡劑、六氯環(huán)戊二烯共28項。其中，對亞硝酸鹽的關(guān)注已得到了我國供水行業(yè)的認可和吸收，上海地方標準和最新發(fā)布的深圳地方標準中也已增列，而有機污染物方面，美國標準更多地關(guān)注農(nóng)藥類的指標，這和美國農(nóng)業(yè)發(fā)達且分布廣的特點有一定關(guān)聯(lián)。
3.2 放射性污染物情況分析
NPDWRs中放射性污染物共有5個指標，對SYR3中可統(tǒng)計的3個放射性污染物進行了超標率和平均值占標率分析，結(jié)果如表5所示。
表5 SYR3中放射性污染物情況
從放射性污染物的實際情況看，所統(tǒng)計的3項指標總體的超標率為10.79%，平均值占標率為48.35%。其中，混合水源供水系統(tǒng)總體超標率為1.40%，平均值占標率為21.81%；地下水源供水系統(tǒng)總體超標率為1.16%，平均值占標率為49.96%；地表水源供水系統(tǒng)總體超標率為4.24%，平均值占標率為33.63%?？梢钥闯?，美國放射性污染物的超標率一般在10%左右，平均值占標率在50%左右，地表水源供水系統(tǒng)優(yōu)于地下水源供水系統(tǒng)。
和我國《生活飲用水衛(wèi)生標準》相比，NPDWRs的放射性污染物指標多了鐳226和鐳228、鈾、氡4項指標。
3.3 消毒副產(chǎn)物情況分析
消毒副產(chǎn)物是目前供水行業(yè)研究的熱點，和人體健康密切相關(guān)。NPDWRs共包括12項消毒副產(chǎn)物指標，對SYR3中消毒副產(chǎn)物的主要指標(溴酸鹽、亞氯酸鹽、鹵乙酸<總>、三鹵甲烷<總>)進行超標率和平均值占標率分析，結(jié)果如表6所示。
表6 SYR3中主要的消毒副產(chǎn)物情況
由表6可知，美國消毒副產(chǎn)物的超標率和平均值占標率均高于有機和無機污染物等污染物，由于原水水質(zhì)和臭氧-活性炭深度處理工藝的特點，溴酸鹽的總體超標率為10.02%，平均值占標率高達74.2%，地下水源供水系統(tǒng)的情況更為嚴峻。
NPDWRs對三鹵甲烷的限值為0.08 mg/L。根據(jù)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，絕大部分消毒副產(chǎn)物指標在出廠水環(huán)節(jié)均能有較高的達標率，且超標率最高僅3%左右，說明美國水廠工藝對消毒副產(chǎn)物的控制能力較好。
進入輸配管網(wǎng)后，三鹵甲烷的含量和超標率明顯上升，三鹵甲烷(總)由出廠水的3.02%上升到管網(wǎng)末端處的13.79%，這是因為受氯化和水解反應(yīng)影響，三鹵甲烷濃度在管網(wǎng)內(nèi)隨停留時間的增加而升高。
進入輸配管網(wǎng)后，鹵乙酸在管網(wǎng)中的變化規(guī)律與三鹵甲烷不同，部分指標呈現(xiàn)衰減趨勢。一方面，余氯與水中有機物繼續(xù)反應(yīng)生成鹵乙酸；另一方面，部分鹵乙酸在殘余消毒劑濃度較低時被生物降解。
通過對照水廠出廠水和管網(wǎng)中三鹵甲烷和鹵乙酸的濃度變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)SYR3的分析結(jié)果與理論情況基本吻合，也說明美國SYR3對于重現(xiàn)美國供水實際情況以及對NPDWRs的優(yōu)化有較好的參考價值。
3.4 小結(jié)
通過對SYR3中污染物檢測數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，所涉及的污染物指標的平均超標率為4.53%，平均值占標率為29.94%。區(qū)分不同水源，地下水源的超標率為5.15%，地表水源的超標率為2.69%。可以看出，美國飲用水水質(zhì)的實際占標率和平均值占標率都處于較低水平，說明美國供水系統(tǒng)對污染物限值的控制水平較好，且地表水源水質(zhì)相對優(yōu)于地下水源水質(zhì)。由于地下水為水源的供水系統(tǒng)呈現(xiàn)量大且分布廣的特點，全面提升地下水源供水系統(tǒng)的污染物限值控制水平難度較大。
但從初步分析也發(fā)現(xiàn)，部分指標的超標率和平均值占標率相對較高，如化學(xué)污染物中的銻、砷、鎘、乙二溴、七氯、毒殺芬、氯乙烯等，以及消毒副產(chǎn)物中的一氯乙酸等，這些指標可能會成為美國供水系統(tǒng)下一步重點關(guān)注的內(nèi)容。而部分超標率和平均占標率均趨向于0的指標，結(jié)合健康風(fēng)險的評估，則可能是NPDWRs下一步標準優(yōu)化中相對次要的內(nèi)容。
04 PART 美國供水對我國供水的啟示
(1)與國際領(lǐng)先水平國家和城市相比，我國的水質(zhì)信息公開工作仍存在較大差距。美國的CCR制度為用戶提供了豐富、透明的供水系統(tǒng)信息和水質(zhì)情況報告，而且水質(zhì)情況報告要求盡可能詳盡，涵蓋自水源到龍頭水全過程的水質(zhì)情況，既方便專業(yè)人員了解相關(guān)信息，也保證了普通用戶獲取水質(zhì)真實情況的知情權(quán)。通過CCR制度進行信息公開，使美國供水水質(zhì)情況透明化，有助于消除一些不實信息通過輿論發(fā)酵的可能，也有利于提高供水系統(tǒng)運營商和用戶之間的互信關(guān)系，值得我國供水行業(yè)主管部門和各地方供水企業(yè)借鑒。
(2)美國以6年為周期對NPDWRs開展的審查工作，很好地提高了NPDWRs對各污染物指標限值開展修訂的時效性，體現(xiàn)出美國水質(zhì)標準“動態(tài)”更新的優(yōu)勢，有利于水質(zhì)標準更好地為指導(dǎo)供水水質(zhì)保障服務(wù)。而我國標準修編周期較長，難以與行業(yè)技術(shù)發(fā)展和管理水平的提升與時俱進，容易產(chǎn)生滯后性，在標準的審查機制上可進行參考。此外，美國對SYR的公開，也便于國內(nèi)外相關(guān)研究機構(gòu)從中針對性地獲取數(shù)據(jù)，詳盡的數(shù)據(jù)標簽也便于不同需求的研究人員對海量數(shù)據(jù)進行合理的篩選和分析，幫助國內(nèi)外研究機構(gòu)從中發(fā)現(xiàn)有價值的數(shù)值規(guī)律和信息，有利于在行業(yè)的規(guī)劃、技術(shù)、運營和管理提升中，發(fā)揮各方的主觀能動性，共同推動行業(yè)的發(fā)展。
(3)國內(nèi)包括上海、深圳等城市，均已開展了在國標基礎(chǔ)上更高標準的供水水質(zhì)地方標準的研究，SYR3中豐富的各污染物數(shù)據(jù)信息，可為相關(guān)標準的研究工作提供指導(dǎo)性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累，為相關(guān)指標或限值的提出提供依據(jù)。
(4)美國供水系統(tǒng)中，地表水源供水系統(tǒng)量大且集中，地下水源供水系統(tǒng)量小但分散。但總體而言，地下水源供水系統(tǒng)各污染物的超標率和平均值占標率略高于地表水水源供水系統(tǒng)，這和地下水源供水系統(tǒng)分散、處理工藝相對難以提升、運行管理難以全面覆蓋有關(guān)。相似的是，我國城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)普遍采用集中供水的模式，近年來，管理能力和水質(zhì)提升顯著，而相對更為分散的農(nóng)村供水的水質(zhì)仍存在一定的短板，說明未來我國需要加大對分散性農(nóng)村供水系統(tǒng)的提升力度，開展應(yīng)對地下水源水質(zhì)變化的處理技術(shù)儲備研究，切實強化我國的供水安全保障能力。
