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美国饮用水达标概况与启示
清华大学环境学院/宾州州立大学州府学院环境系 解跃峰
0 引言
在新版《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）于2012年7月1日在我国实施前后，强制实施前后，全国各媒体对我国自来水达标情况进行了大量报道和质疑。虽然许多报道均强调了我国自来水水质与发达国家的差距，但都未对国外饮用水达标的现状进行一个系统的评价。本文希望通过对近年美国饮用水达标情况的综述，使读者了解一个典型发达国家的饮用水达标现况，同时对我国饮用水水质评价和管理体系的完善起到一定的启示和促进作用。
鉴于我国对饮用水水质评估标准还不统一，“合格”、“达标”用法不一。以及政府部门、企业及媒体常用某水厂水质“优于水质标准”。本文将借鉴美国国家环保局（US EPA）使用的“达标 （in compliance）”和“不达标 （in violation）”二种情况来描述饮用水达标状况。
1 美国饮用水达标情况概述
美国《饮用水安全法》（Safe Drinking Water Act）1996年修订版要求美国各州和国家环保局每年对饮用水达标情况进行汇总和报道。自1996起美国国家环保局也把美国全国饮用水达标报道列在其互联网上。由于各州和联邦政府报告的滞后，目前最新的报告是美国环保局在2011年公布的《2009年美国全国公共给水系统报告》（Providing Safe Drinking Water in America: 2009 National Public Water Systems Report）。本文关于美国饮用水达标的数据和图表均来自该报告。
1.1美国饮用水达标定义
美国饮用水达标与否主要考虑四个主要方面：检测与报告、健康标准、顾客信任和公共通告。检测与报告不达标表明该系统没有按规定检测水样，或水样检测了但没有按规定向监督部门报告。水质不达标为水质检测结果达不到水质标准的要求。顾客信任法要求公共供水系统定期向其用户公布其水质和达标情况。公众通告法则要求给水系统水质不达标或其它特殊情况下，向用户发布公告，报道水质事件，并报道潜在的健康影响和用户可采纳的应急措施。
美国的饮用水水质标准包括：强制标准87项和建议标准15项。 美国水质 “达标”与“不达标”不是对检测值和限值进行一个简单地比较，而是通过对自来水水质数据，给公众的水质公告，甚至包括对采用的水质处理工艺进行一个系统地评估而得出是否达标的结果。在铜铅法规中，铅的措施限值是0.015 mg/L。在美国，如果一个供水系统的个别龙头水的铅检测值超出0.015mg/L, 并不意味“不达标”。当10%的水样检测值超过0.015mg/L时，该系统还没有“不达标”，但必须及时采取一系列措施。如果不能按规定采纳一个输水管道防腐蚀的处理工艺或提供关于铅的毒性及预防的公众教育等措施，该系统才视为“不达标”。
1.2 2009年度美国饮用水达标概况
该报告表明，2009年全美共有153 399家公共供水系统，其中“不达标”供水系统为42 203家，占全美供水系统的28%，影响人口5 800万人。由于印第安人在美国的特殊地位，印第安人居住（自治）区的达标率在该报告中被单独列出。全美印第安人居住区公共给水系统共829家，不达标系统为433家， 达标率为48%。
如图1所示，在所有42 203个不达标供水系统中，水质健康标准不达标系统10 615家，检测与报告不达标系统27 094家，顾客信任法不达标系统3 658家，公众通告法不达标系10 001家。其中水质健康标准不达标系统的25%左右。75%的不达标案件与水质检测与报告、数据公布及水质信息透明度有关。
图1 2009年美国饮用水不达标项目类别和次数
在水质健康标准不达标情况下，主要不达标的指标是微生物指标，即大肠杆菌法规，如图2所示，占50%；其次是化学污染物，占24%；再下来是消毒副产物指标（化学指标）、地表水处理法规（过滤和滤池出水浊度）及铅铜法规，各占16%，6%和4%。在检测和报告不达标情况下，主要不达标的指标是化学指标，占46%。这也反映了化学指标的多样性和相对高的分析测试费用。其次是大肠杆菌法规、铜铅法规、消毒副产物以及地表水处理法规，分别占33%、12%、6%和1%。
图2 2009年美国饮用水健康标准不达标水质标准及其比例
1.3 美国历年饮用水达标情况及执法情况
美国供水系统达标率2006年为73%，2007年为72%，2008年为73%，2009年为72%，4年中变化不大。这也反映了许多系统解决了旧的不达标问题的同时，由于新的饮用水标准的实施又面临新问题的现实。但是对于一些具有多项不达标或多次不达标的老大难企业，其在全美所有供水系统中占的比例逐年下降，由2006年的8%，2007年的6%，2008年的5%，下降到2009年的4%。
对于不达标的公共供水系统，如果不能通过企业自身努力或在政府的协助下转为达标，在美国环保局的指导下，州政府或国家环保局会对这些供水系统采取警告、罚款、追究刑事责任等强制措施。2006～2009年的强制执法数目变化不大，如图3所示。但可以看出，绝大多数强制措施是由州政府，例如州环保局和州卫生局来实施。
图3 不达标供水系统的强制执法数目
2 中美饮用水达标及水质标准的比较
单纯从数字上看，中美供水系统达标的比例比较类似。但是，中美饮用水达标在具体内容含义、计算和评判上有很大的区别和不可比性。具体分以下几个方面讨论：
（1）达标的定义。中国的达标率主要是以水质健康标准和感官指标来衡量的。而美国的达标不考虑感官指标。感官指标属于附属标准，是个建议标准，而不是一个强制标准。美国的达标还包括信息的透明化，例如检测和报告，顾客信任度和公共通告。其中公共通告对保障用户健康和社会稳定也起了重要作用。顾客信任度是供水企业与顾客交流的一个重要平台，让顾客了解饮用水水质、处理工艺、水质问题与解决方案。
（2）水质标准。美国标准中，只有健康指标被列为强制标准，而在我国水质标准中，健康标准和感官指标均被列为强制标准。例如，色度在美国标准中是感官指标属建议指标，在是否达标中不考虑该指标，而在中国则是水质达标的重要考核指标之一。又如浊度，在美国标准中是健康指标，而在中国是感官指标，两者在限值上也有差异，美国为0.3 NTU， 我国为1 NTU，这也可能是两国在浊度是否为健康标准定义上的差异。
在某些水质标准限值上，我国标准甚至比美国标准更严。例如，在铅，钡，铊，2,4-滴及甲苯的限值上，美国标准分别为为0.015 mg/L，2 mg/L，0.002 mg/L，0.07 mg/L和1 mg/L,我国标准分别为0.01 mg/L，0.7 mg/L，0.0001 mg/L，0.03 mg/L和0.7 mg/L。又如美国氟的限值是4 mg/L，同时美国在饮用水中人为加氟来保护牙齿，建议最佳值为0.7mg/ L，而我国的限值为1 mg/ L。需要指出的是美国饮用水的附属标准中氟的限值为2mg/L。同时在2011年1月，美国疾病预防和控制中心 (CDC) 在肯定了人为加氟对牙齿健康贡献的同时，把加氟的最佳值从1 mg/L改为0.7 mg/L。中美两国在氟限值上的差异，也许反映了不同人种及饮食对氟的反应不同。但中美限值1 mg/L和限值4 mg/L的差异对供水企业的水质达标会产生很大的影响。
某些指标并未列入美国水质标准，而列入了我国的水质标准，如甲醛，我国标准中在使用臭氧时甲醛的限值为0.9 mg/L，而作者在多年臭氧副产物的研究中，从未发现饮用水甲醛超过0.1 mg/L。世界卫生组织（WHO）也只提及臭氧化饮用水中高达0.03 mg/L 的甲醛。对于甲醛，几乎所有使用臭氧的供水系统都可以达标，但给供水企业造成了不必要的检测负担。
（3）水质标准的执行及解释。我国水质标准的执行与解释的信息还不完善；一般通过简单地比较水样测量值和限值得出合格率，如果95%的水样合格，该企业即为达标。而美国的水质达标对于不同的污染物常常有不同的达标计算方法。例如，在大肠杆菌水样检测时，限值是“不得检出”。如果95%的水样没有检出大肠杆菌，该项在美国即为达标。美国铅的限值为0.015 mg/L，如果90%的水样检测值小于限值，该项即为达标。即使10%的水样检测值高于限值，该项还可以视为达标，但必须及时采取一系列措施，包括按规定采纳一个输水管道防腐蚀的处理工艺或提供关于铅的毒性及预防的公众教育等措施。否则该系统才视为“不达标”。当然，在美国铅的水样应包括水龙头的第一滴水，而我国则为放水数分钟后的管网水和出厂水。还有，对于三卤甲烷和卤乙酸等消毒副产物，夏季和秋季的检测值往往大于0.080mg/L和0.060mg/L的限值,而冬季和春季的检测值一般低于限值。对于达标而言，在美国只要该季度的检测值和前三季度检测值的四个季度平均值低于限值，即为达标。
（4）采样和水质分析的频率。中美两国在水质检测的频率上也有很大的差异，我国城市集中式供水单位水质检测的频率按照《城市供水水质标准》(CJ/T 206-2005)执行，对常规检验项目是不少于一月一次，对非常规检验项目是每半年一次（地表水）。而美国在水质检测的频率上比较灵活，每个供水系统的频率根据其水源，供水人口和检测浓度而不同。例如，美国消毒副产物三卤甲烷和卤乙酸检测频率对大的供水系统为每季度一次，我国三氯甲烷为每月不少于一次，三卤甲烷和卤乙酸为半年一次（地表水）。需要指出的是三氯甲烷和三卤甲烷用一个分析方法检测，从检测成本上看三氯甲烷为一月一次和三卤甲烷半年一次的区别意义不大。对硝酸盐的检测频率，我国是每月不少于一次，而美国是一季度一次。同时，如果硝酸盐检测值低于限值的1/2，美国供水系统的检测频率则降为一年一次。对于铅的检测，我国是每月不少于一次，而美国是六个月一次。在美国如果铅的检测值低于限值，检测频率降为三年一次，甚至六年一次。
由于中美在浊度是否为健康标准定义上的不同，两国在浊度检测频率上差异较大。我国检测频率是出厂水每日不少于一次，而美国是每个砂滤池出水和出厂水浊度检测频率分别为15分钟一次和4小时一次。由于浊度检测的频率高， 美国水厂一般都在每个砂滤池后配备在线浊度仪。
总的来讲，我国对有机物和其它化学指标检测频率要求偏高。由于这些污染物的分析仪器成本高，检测方法复杂，供水企业在检测方面费用方面压力较大。而在浊度检测方面，我国检测频率要求较低。虽然在线浊度仪成本较高，但检测方法简单，费用不高。建议我国在未来的修订标准中，能够对各个供水企业不常检出污染物的检测频率进行适当调整，减轻企业不必要的检测负担。
（5）水质分析方法。水质分析方法是饮用水水质标准的一个重要内容。中美水质标准均有一套对应的分析方法。美国方法包括美国环保局方法和美国环保局认可的《水与废水检测标准方法》。这些方法也根据分析技术发展而不断得到更新。而我国与《生活饮用水卫生标准》对应的分析方法虽然也在更新，但相对比较落后。如消毒副产物分析方法中甲醛所用的比色法、乙醛所用的氢焰法和三氯乙醛的水解预处理方法具有检测灵敏度低、抗干扰能力差等缺点。由于其灵敏度，甲醛在臭氧氧化水中一般多为“未检出”，对水厂运行优化没有多大意义。而美国国家环保局和标准方法采用衍生化和色谱电子捕获器检测，可同时检测甲醛、乙醛、乙二醛、丙二醛，检测限达0.001 mg/L.检测结果还可用来评估臭氧氧化对可同化有机碳（AOC）及出水生物稳定性的影响。所以，有必要协同高校科研单位、供水企业及检测机构对国标相应的检测方法进一步修订完善。
3 结论与建议
单纯从数字上看，中美两国水质标准项目数量差别不大，供水系统达标的比例比较类似。我国许多水质标准限值较严，检测频率较高，供水企业在水质达标上压力较大。而美国水质达标水样一般是管网水，同时在水质数据透明化和公众通告方面要求较高。美国环保局对供水企业的水质达标评估在许多情况下采用四季度平均值，使供水企业多一个水质改进和达标的机会。美国在水质标准和检测频率要求上虽然给企业减轻了压力，但其法规、解释及程序非常复杂，也给企业增加了许多不必要的压力。
新版《生活饮用水卫生标准》的实施，是中国政府部门、供水企业、高校科研单位及地方政府近年来共同努力的结果，势必对我国饮用水水质的提高和公众健康的保护做出重要贡献。作者建议进一步提高完善我国水质标准，特别是利用国家水专项平台对以下几个方面的内容进行研究探讨。
（1）在水质指标方面，对《生活饮用水卫生标准》中污染物限值及健康标准和感官指标的设置和区分，应进一步探讨和完善。
（2）在标准的执行方面，对达标的定义和实际计算给出相应解释和指南，规范水质达标的准确表述，以便于正确判定供水企业是否真正达到国家水质标准。
（3）应根据污染物的实际检测浓度和检测费用，适当降低不常见污染物的水质检测频率要求，减轻企业不必要的检测负担。
（4）在水质指标的样品分析方面，对现有的分析方法应进一步探讨和修订。修订后的方法应反映国标的限值、水样的多元化、现代分析方法与技术和供水企业现有的分析能力。
（5）在数据公开、信息透明化方面，应建立相应国家标准，要求供水企业在企业网页和其它渠道为公众提供其水质基本情况和达标信息。