由于全球人口增长、气候变化、城市化、环境污染等多方面因素的影响，全球水资源日益匮乏，人类面临严峻的饮水用水问题。据世界卫生组织统计，全球每3个人中就有一个人受到水资源减少的影响，更有1/5的人口生活在水资源稀缺的地区^[1]。我国虽然拥有总量约2.8万亿m³的淡水资源，但人均占有量不足2 220 m³，仅为世界平均水平的1/4^[2]。再加上我国水资源地区分布与时间分布的不均匀，使不少水资源本就匮乏的地区在旱季面临更严重的饮水缺乏^[3]。为解决水资源匮乏，越来越多的国家将海水作为一种新型资源，进行淡化处理后使用。我国《海水淡化科技发展“十二·五”专项规划》中指出，海水淡化工程是“确保国家安全和可持续发展的必然要求，是沿海地区未来生存发展的必然选择”^[4]，通过海水淡化技术缓解日益严重的淡水资源问题对于我国经济与社会的发展具有重大的战略意义。国务院办公厅和发展改革委于2012年先后下发了《关于加快发展海水淡化产业的意见》和《海水淡化产业发展“十二·五”规划》，进一步明确了我国大力发展海水淡化产业的决心与规划，提出了加快发展海水淡化产业发展目标。然而，面对日益增长的海水淡化水需求，公众对于海水淡化的接受性却有限，相应的卫生标准及规范缺乏。因此，本文解析借鉴世界卫生组织、欧盟、美国、以色列等对海水淡化产业具有丰富经验的国家和组织，分析比较全球权威的饮水卫生标准，参照我国生活饮用水卫生标准体系和海水淡化应用环境，思考我国海水淡化水卫生标准框架。

1 海水淡化发展现况

最早的海水淡化处理厂于1881年在地中海马耳他岛上建成，岛上的饮用水大部分来源于海水淡化处理^[5]，但由于当时的技术限制，成本费用较高。随着科技的不断创新发展以及拓宽供水来源的需求持续增加，海水淡化技术如今已经成为提供饮用水及各类用水的重要途径。2006年初，全球至少有12 000家海水淡化工厂在运作，平均产水4 000万m³/d；截至2013年6月，全球已建成的淡化工厂已达17 277座，总产能达8 090万m³/d，其中海水淡化占59%，产能约4 773万m³/d^[6]。东地中海地区因缺乏内陆水资源而拥有丰富海水资源，海水淡化技术得到了充分的发展和利用^[7]。波斯湾阿拉伯地区的沙漠国家90%饮用水是通过海水淡化而来；以色列的3家位于地中海沿岸的大型海水淡化厂以及31家小规模的半咸水淡化厂在2010年共提供了3.2亿m³的淡水，占当年生活用水需求的42%^[8]。

我国是一个拥有32 000公里海岸线、管辖300万km²海域的海洋大国，早在1958年就开始研究海水淡化技术并于1981年后陆续建设并使用了电渗析法、蒸馏法和反渗透法海水淡化装置^[9]。然而由于海水淡化关键技术研究缺乏创新突破、关键设备生产率低，使得我国海水淡化规模较小、淡化水的成本较高，2003年我国的海水淡化产能尚不足30 000 m³/d。近几年由于缺水形势日益严峻，海水淡化作为实现水资源开源增量的技术得到大力推广，淡化水的规模和使用范围也不断扩大。国家海洋局发布的《2012年全国海水利用报告》^[10]显示，截至2012年底全国已建成海水淡化工程95个，淡化水总规模达到77.4万t/d，最大海水淡化工程规模达到20万t/d。

2 现行饮用水卫生标准 2.1 国际现行饮用水卫生标准概况

目前，世界上有代表性的饮用水水质标准主要包括世界卫生组织的《饮用水水质准则》^[7]、欧盟的《饮用水水质指令》^[11]以及美国环保局的《饮用水水质标准》^[12]等。WHO《饮用水水质准则》^[7](guidelines for drinking water quality, GDWQ)由世界各国专家研究评估编制而成，具有全球指导性和极高的参考价值，是各国或地区结合实际制定饮用水卫生标准的基础和依据。现行的WHO《饮用水水质准则》^[7]于2011年发布，水质指标数目达到237项，涵盖了包括致病菌、病毒、寄生虫、蓝藻毒素在内的45项微生物指标，187项化学性指标，2项放射性指标及3项感官指标。欧盟的《饮用水水质指令》(98/83/EC)的指标也分为微生物、化学性、放射性及感官性指标4类，共48项，是欧洲各国制订国家标准的重要参考。美国是世界上最早制订生活水质标准的国家之一，自1914年起已先后修订10余次。其“安全饮用水法”及其修正案奠定了保证饮用水安全的法律框架，国家一级和二级规则确定了需要控制的水中污染物的详尽项目和指标，而其指标也遵循微生物、化学性、放射性及感官性分类。

我国于2006年底修订颁布了《生活饮用水卫生标准》(GB 5749 -2006)^[13]，于2007年7月开始执行，该标准将原有35项指标增加至106项。为保证标准高质量的实施，同时考虑我国饮用水卫生安全的实际需要，该标准将106项指标分为常规指标和非常规指标，共包括微生物指标6项，毒理指标74项(其中，无机化合物指标21项，有机化合物指标53项)，感官性状和一般化学指标20项，消毒剂指标4项，放射性指标2项。

2.2 现行卫生标准对于海水淡化水饮用的描述

目前，大多数国家尚未制订针对于海水淡化水的法规或指南，用于规范其饮用的则更少。饮用水的安全性是饮用水体系中重要的一环。随着海水淡化技术的发展以及应用需求的增长，世界卫生组织、欧盟、美国、以色列等纷纷开始关注淡化水的健康安全，在其饮用水水质准则中增加章节论述海水淡化，并针对海水淡化发表补充指南和报告^{[1, 11, 14-16]}。

WHO在《饮用水水质准则》^[7]中特别指出了海水淡化水的饮用问题。作为具有全球指导性的最具有权威和代表的饮用水水质标准之一，明确指出该准则适用于包括淡化水在内的传统及非传统饮用水，但同时也提出因海水淡化的特殊性，现行的饮用水准则不能涵盖淡化水的全部方面，需要关注其可能产生的化学性、微生物污染^[17]。此外，继2006年WHO出台《海水淡化饮用水发展指南》^[18]介绍海水淡化的基本概念、工艺、可能存在的问题等背景后，相继在2007和2011年公布了更加详尽的指南，系统地对海水淡化可能带来的健康及环境问题进行了阐述。这些指南将为《饮用水水质准则》^[7]完善淡化水饮用问题提供更多的证据和指引^{[1, 19]}。

美国和欧盟已相继关注淡化水的问题。加利福尼亚州水务局官方网站列举了6项该州出台的海水淡化法规^[20]，但其主要关注海水淡化对环境的影响。欧盟的一份报告^[14]分析了海水淡化在健康、环境及政策方面的问题，旨在保护人群健康及环境，同时消除一些不必要的行政壁垒。文中指出淡化水水质指南应设定钙、镁离子的最低含量，明确淡化水的消毒过程，标准化操作及监控程序等。此外，以色列作为长期使用海水淡化水的中东国家之一，2010年提出的海水淡化水水质标准，规定海水淡化水需要后处理，并通过溶解碳酸钙补充必需营养物质^[16]。

3 海水淡化水卫生标准的框架

WHO《饮用水水质准则》^[7]中明确指出适用海水淡化水，但应考虑海水自身所具有的特殊属性以及其在淡化、后处理、运输等方面与传统工艺的不同。高从锴等^[21]认为海水淡化水的标准应根据其用途，适用于不同的标准进行评价：即海水淡化水根据用途作为饮水需符合生活饮用水水质标准，若作为农田灌溉水则需符合农田灌溉水质标准。因此参考世界卫生组织及美国、欧盟的标准，建议我国海水淡化水饮用卫生标准遵照现有《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)^[13]的框架，充分考虑海水的固有特点及海水淡化工艺，选择适宜的卫生学指标。

WHO将生活饮用水的生产过程分为三大部分，即水源质量，处理工艺以及最后的输配水系统^[1]。这三个部分的任何一个环节都可能影响到最终饮用水的质量。因此，淡化水饮用卫生标准指标的选择应依据水源水资料，综合淡化处理工艺，列入淡化处理并运输后仍可能存在且危害健康的物质。

3.1 海水原水

我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749 -2006)^[13]中仅对地表水以及地下水作为饮用水水源时的水质作了规定，尚未提及除地表水与地下水外的其他水源。由于用于淡化水水源的海水的水质要求未囊括在饮用水卫生标准中，而我国海水水质标准中也未明确规定用于人类生活饮用水的水质要求，海水淡化用于饮用水缺乏水源水卫生安全标准。

海水水质与淡水不同，将海水作为水源水使用时，应尤其注意水源的水质卫生条件。WHO建议海水淡化源水点选择时应对海水的理化、微生物、放射性特性，气象和海洋生物，海洋学资料等进行全面的分析，减少可能带入的污染^[19]。海水水质具有与淡水不同的特点，其含盐量高，可达35 g/L，但各种离子比例组成较稳定，并存在大量的动植物^[5]。海水淡化过程即海水脱盐过程，但是脱盐率尚不能达到100%。海水中含量较高的离子，如硼、溴化物等仍可能会在淡化水中有较高含量。因此，综合考虑海水中离子含量、脱盐工艺及对人体健康的影响，海水淡化水卫生标准中包括硼、氯化物、钠、钾、钙、镁、氟化物、碘化物、溴化物、硫酸盐、硝酸盐等无机指标。

随着海水产业的发展，海水污染带来的健康问题也不容忽视。《2013年中国海洋环境状况公报》^[22]显示，我国入海污染物达千万吨，主要包括COD_Cr、氨氮(以氮计)、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、活性磷酸盐、石油类，重金属、砷等。污染物可能最终进入淡化水，如若石油中的挥发性有机物未经预处理或排气则可经蒸馏进入^{[17, 23]}。耗氧量能间接反映水体受有机污染的程度，是评价水体受有机物污染总量的一项综合指标。因此可使用耗氧量作为评价有机物污染的一项指标，同时对于经淡化处理后仍可能存在且危害健康的物质，如苯系物、挥发酚、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、砷、镉、铬、铅、汞等，也应考虑纳入海水淡化水卫生标准。

海水中富含大量的海洋生物，其中包括各种病菌、寄生虫、病毒等。经阳光高强度照射后海水中病原微生物的数量明显的减少；进入海水淡化系统，通过沉淀、消毒及蒸馏或反渗透过程，绝大部分病原微生物可被去除。然而仍可能有部分细菌不能完全经蒸馏杀灭或可通过反渗透膜进入饮用水^[17]。目前《海水水质标准》(GB 3097 -1997)^[24]中对总大肠菌群及耐热大肠菌群进行了要求，建议在此基础上参考生活饮用水的规定，考虑将菌落总数及大肠埃希菌列入指标体系。

研究显示，世界范围内人均每年受到的放射剂量为0.24 mSv^[25]。海洋中放射性核素量处于较低水平，WHO认为除极端情况外，通过饮用水这一途径摄入的放射性核素产生的放射性远低于其他途径产生的放射性^[13]。因此，一般情况下海水放射性可不作为常规监测指标。然而，海水可能受到核污染的影响。日本福岛核事故发生后，大量含放射性物质排入海洋，根据国家海洋局公布的监测结果，铯-137和锶-90的最高含量分别超过我国海域本底范围300倍和10倍，同时铯-137和铯-134最高含量均超过我国海水水质标准^[26]。因此，在突发状况下须及时开展海水放射性监测，及时预警。

3.2 淡化水处理工艺

目前用于海水淡化的技术主要有反向渗透法(RO)、多级闪蒸(MSF)、低温多效蒸发(MED)和电渗透法(ED)等^[21]，其中反渗透法及多级闪蒸使用范围最广，占总量的86%。海水淡化处理工艺简单可划分为：预处理、淡化处理及后处理3个阶段，每个阶段均有需要考虑的健康问题。

3.2.1 预处理工艺

海水预处理的目的是去除海水中存在的颗粒泥砂、胶体、微生物等杂质，确保淡化设备能长期稳定运行。由于海水含盐量高、元素种类多、微生物含量高、腐蚀性和结垢性离子浓度高，易导致淡化设备结垢、腐蚀及生物附着，因此预处理过程需要加入化学处理剂。虽然各类淡化工艺使用化学处理剂不同，但主要可归为混凝剂、缓蚀剂、阻垢分散剂、杀菌灭藻剂等几大类^[27]。化学处理剂及其所含杂质均有可能进入最终的淡化水，现行美国全国卫生基金会发布的《饮用水处理化学品对健康的影响》(NSF /60)^[28]评价这些化学物质对健康的影响时主要通过是否超过最大使用量下引入杂质限值进行评价。我国现行《生活饮用水化学处理剂卫生安全评价规范》(GB/T 17218-1998)^[29]也对引入杂质的浓度限值做出了明确要求。目前我国海水淡化水处理剂发展较快，已形成各类产品标准38项。各类水处理剂标准中均明确规定了淡化水处理剂的成分、使用限值及检测指标，淡化水生产过程须严格按照标准规定执行。然而，我国海水淡化水处理剂与国外相比仍存在较大差距，国产化程度不足，管理欠规范，产品标准也主要针对单一化合物水处理剂，缺乏完善的淡化水处理剂标准系统及规范，亟待加快淡化水处理剂的标准研制工作。参照我国《生活饮用水化学处理剂卫生安全评价规范》(GB/T 17218-1998)^[29]，提出应用于海水淡化水处理剂的卫生评价规范，明确海水淡化处理中使用化学处理剂的主要种类、化学成分以及可能含有的杂质，并对化学成分及杂质含量进行限定。

3.2.2 淡化工艺

海水经过淡化处理，可有效去除水中大部分微生物、有机物等有毒有害物质，但去除程度尚未达到理想水平。淡化水中硼过量问题是目前面临的主要问题之一。由于硼的低分子量和低离子电荷，大多数反渗透膜较难将其去除^[1]。赵欣等^[30]研究结果发现，淡化水中硼的含量约为0.9~1.5 mg/L，是我国饮水卫生标准限值的1.6~3.0倍，但未超过WHO的饮水标准(2.4 mg/L)。硼具有重要的营养作用，WHO将硼归类为“可能的必需元素”，建议成人平均基础需要量为0.375 mg/d^[31]。然而另一方面，动物实验和体外系统实验表明硼可能存在一定的生殖毒性、胚胎毒性和致畸性^[32]。针对此问题，国内外开展了一系列研究。欧盟健康与环境风险科学委员会(scientific committee on health and environmental risks，SCHER)研究发现，3 mg/L的硼不会对人体产生明显危害^[33]。因此，建议开发针对性新技术解决硼低去除率的问题；同时进一步研究硼对人体的健康影响，淡化水饮用标准中修订硼的最大允许摄入量。

除去透过反渗透膜的成分或未经蒸馏去除的成分造成的健康危害外，反渗透膜破损或失效等问题出现时可造成大量有害物质进入淡化水，严重影响淡化水质量，因此需加强过程管理，实行在线监测，及时发现问题，保障工艺过程中水质质量^[34]。在海水淡化系统中，pH值在6~8，电导率在400~1 000 μS/cm时反渗透膜的透盐率最低^[35]，因此要保证海水淡化效率及淡化水的水质，需实时监测pH值及电导率值。

3.2.3 后处理工艺

经淡化处理之后的海水还需要进行一系列后处理以满足饮用需要。常用的后处理方式主要包括矿化、加氟、pH值调节及消毒等。后处理过程中加入的化学处理剂与预处理阶段一致，均需限定主要化学成分及杂质的含量。

经淡化处理之后，海水中大量的钙、镁、硒、氟等离子被去除，淡化水的总硬度及营养元素含量偏低。蒸馏法产水的含盐量一般为1~20 mg/L；反渗透膜法一般为10~500 mg/L。尽管反渗透膜法产水的含盐量不低，但产水中钙、镁离子含量很低(约为1~3 mg/L)，通常硬度＜1 mg/L(以碳酸钙计)^[36]。研究发现，饮用水中的钙镁摄入能降低心血管疾病死亡和有其他有益的健康效应^[37]。硒也被认为是人体的必需营养物质，硒缺乏与大骨节病、克山病有关^[38]。世界卫生组织指出饮用海水淡化水的人群较使用其它水源作为饮用水的人群所摄入的营养物质偏少，如果无法从饮食中摄取充足的营养元素，应考虑长期饮用缺乏营养元素的海水淡化水对人群健康造成的影响^[7]。建议海水淡化饮用标准参考《低矿化度饮用水矿化卫生标准》(GJB 1335-1992)^[39]，为钙、镁、钾、硒等必需营养元素限定最低值。

在淡化水的生产过程中，需要进行两次消毒。除消毒剂对淡化水的影响外，还需关注消毒产生的消毒副产物(disinfection by-products，DBPs)对人体健康的影响。海水淡化后总有机碳含量低，因此消毒副产物生成少。但是三卤甲烷等可透过反渗透膜^[14]，某些工艺如电解海水会产生大量的溴酸盐和有机卤代物，且溴化卤代物的含量会明显高于淡水；淡化水与其他水源水混合后进行消毒，也可能使消毒副产物水平增高^[18]。水体中有机成分的多样性、不确定性以及消毒过程所涉及的化学反应的复杂性，决定了消毒副产物的多样性和复杂性，需要进一步明确消毒副产物的种类并在标准中予以明确。

3.3 输配水系统

经后处理之后的淡化水需要通过管网运输分配至用户。由于淡化水总硬度，总碱度以及pH值都偏低，其在管网中不稳定，具有一定的腐蚀性。以色列海水淡化水标准^[16]中使用总碱度和碳酸钙沉淀势(CCPP)评价海水淡化水的稳定性，我国海水淡化水卫生标准可以此为参考，设定相应稳定性指标。淡化水在管网中运输，易溶解既有管网内壁形成的垢层，对于一些使用年代久的铸铁管、钢管，更容易造成腐蚀，溶解出铁、铅、镉等金属，浊度增大，造成“红水”或者“黄水”现象。使用PVC管材料也存在乙烯类有机物，如氯乙烯、四氯乙烯等溶出的风险^[14]。因此，淡化水饮用卫生标准还需规范可溶解出的化学物质。最安全的方法是采用耐腐蚀的材料，因而建议加大淡化水使用设备材料的研究，针对淡化水的特点，研究耐腐蚀的材料，从源头解决问题。

此外，除依据海水淡化特殊工艺挑选的卫生学指标外，海水淡化水也应满足一般饮用水的感官和性状要求，包括色度、浑浊度、嗅和味、pH值、总硬度、溶解性总固体等。

4 结语

淡化水已经成为缺水国家生产、生活用水的一个重要组成部分。为确保海水淡化产品水的安全性，需要有严格的水质标准门槛。淡化水的水质受到水源、制水工艺等因素影响，与传统的饮用水有一定的差异，需要在现行的生活饮用水卫生标准基础上，建立针对淡化水的水质卫生标准。

根据WHO《饮用水水质准则》^[7]，我国淡化水的卫生标准可以《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)^[13]为框架，根据海水本身及其淡化工艺流程的特点，选择适宜的卫生学指标。海水淡化涉及原水—水处理工艺—产品水—储存运输—用户整个过程，每一流程均对淡化水水质产生影响。海水淡化预处理过程不能完全去除所有的微生物、化学物质，因此需设定相应微生物及化学物质指标；海水淡化过程中加入的化学处理剂，未能完全去除的或新生成的各种对人体健康有损害的物质均需设定适宜的标准值；人体必需的营养物质如钙、镁、铁、锌、硒等需要通过设置下限值对这些指标进行规范；消毒副产物、管道溶出物同样也值得注意；且生产的海水淡化水应满足必须的感官和性状要求。除完善淡化水卫生学指标外，仍需要开发一套包括淡化水处理设备、使用化学处理剂、材料等在内的，覆盖海水淡化行业全部体系单元的淡化水标准体系，为居民饮用淡化水卫生安全提供更多支持与保障。