试验选用GH—16型活性炭[2]，活性炭柱内径为70 mm，填充高度为800 mm，流速为5 m/h。其出水依次进入好氧、缺氧和厌氧的模拟土壤含水层处理柱，渗滤滤速为0.2 m/d[3]，3根土壤柱内径均为400 mm，柱内填充粒径为1.2～2.0 mm的工程砂，填充高度为1 400 mm。活性炭柱共运行3 500床体积，其出水流入土壤柱，在好氧、缺氧和厌氧三种状态下，水中有机物可以被不同的微生物继续降解，此时土壤柱出水DOC<3 mg/L，满足地下回灌水质的要求[2]。

　　3　深度处理出水的风险评价

　　3.1　优先污染物

　　为了消除人们对回用水的忌讳心理，在回用水直接做为饮用水的偏保守假设前提条件下进行了风险评价。所谓风险是指在暴露于一定浓度或剂量之下的群体中，个体发生不良健康反应的概率或可能性。评价的目的在于估计特定剂量的化学或物理因子对人体、动植物或生态系统造成损害的可能性及其程度大小[4]。由于有毒污染物种类繁多，因此只能有针对性地从中选出一些重点污染物予以控制，即确定一个筛选原则，对众多有毒污染物进行分级，从中筛选出潜在风险大的作为控制对象并提出一份控制名单，把优先选择的有毒污染物称为优先污染物。经验证优先污染物对人体有三致作用，一般认为人类癌症的50%～90%可能为环境因素所致。检测废水和饮用水中的致突变物和致癌物表明，水中的“三致”物质可能具有传递作用[5]。

　　应用GC/MS分析技术对中试期间二级出水、活性炭出水和土壤柱出水进行了分析，各检测出11、9、4种优先污染物，其中土壤柱出水中的优先污染物为C2Cl4、C4H8O2、C2HCl3、C6H10O。假定将土壤柱出水作为饮用水，那么一个人一生(70年)饮用此水得癌症的风险可以根据美国环境保护署制定的规程计算出来，对致癌效果的一生风险度可采用下式计算：

　　R=CDI·SF

　　式中　R——一个人得癌症的可能性

　　CDI——平均70 a内每日摄入量，mg/(kg·d)

　　SF——斜率因子，(kg·d)/mg

　　CDI=CW·IR·EF·ED/W·AT

　　式中　CW——水中化学物质的浓度，mg/L

　　IR——吸收速率，L/d

　　EF——暴露频率，d/a

　　ED——暴露时间，a

　　AT——暴露于致癌物质下的时间，d，AT=ED·365 d/a[6]

　　W——体重，kg

　　以检出的C2Cl4为例，土壤柱出水中其含量<10-7，取该值计算CDI如下：

　　CDI=CW·IR·EF·ED/W·AT=0.002 86 mg/(kg·d)

　　根据资料[6]查出：SF(C2Cl4)=5.1×10-2(kg·d)/mg,则R=CDI·SF=1.46×10-4。

　　计算得致癌风险为1.46×10-4，这意味着一个人一生(70 a)饮用此水有1.46×10-4的机会致癌，如果有1 000万人直接饮用此水，那么1年中由C2Cl4引起的致癌人数为21人(致癌人数=107×1.46×10-4/70=21 人/a)。

　　同样可以算出C4H8O2、C2HCl3、C6H10O的致癌人数分别约为4、5、4人，它们之和为34人，表明单一优先污染物对人体健康影响非常小，完全可以忽略。

　　水体中的优先污染物除可单独作用于人体外，相互之间也可发生交互作用。概括来说，其最终效应可出现三种情况：一是最终效应增强(即所谓的协同作用)，二是使其减弱(即拮抗作用)，三是互无影响。化学物质间相互作用的机理十分复杂，在化学物质被吸收、分布、代谢、排泄等毒理学过程中的每一步均可发生相互作用。另外，不同化学物质作用于人体的不同部位也可交互影响而产生相互作用。总之，目前已具备的资料还远不足以描述两种毒物之间相互作用的数学模式，总的化学风险只是各组成成分各自所致效应的简单相加。这一假设的根据是观测值与估算值(根据无相互作用的假设预测的) 之间的差异基本上在一个数量级之内，即相差不到10倍[4]。据此，上述4种优先污染物总的化学风险小于各自单一效应简单加和的10倍(340人)。对于一个有1 000万人的总体，饮用此水1年，水中优先污染物引起的致癌人数<340人，可以忽略。

　　3.2　Ames试验

　　Ames试验结果列于表1，表中数据均为3个平行皿的平均值。当二级出水剂量为1.0 L/皿时，TA98菌株被抑制，可见高碑店厂二级出水中含有较多有害物质，它们对菌株有很大的危害作用，杀死了菌株。表中数据显示，TA100菌株的MR值(<2)远低于TA98的MR值，说明水样中含有TA100菌株表征的碱基置换致突物的量低，含有TA98菌株表征的移码型氯化致突物的量多，因此氯化致突物是主要的污染物质。

　　表1　深度处理工艺对二级出水致突变活性的影响

　　土壤柱出水TA98的MR值比二级生化出水的MR值低了约1倍，表明深度处理工艺可有效去除水中的致突物。高玉玲在对水源水评价时指出：MR=2时最低受试水量<1 L/皿为严重污染[5]。现土壤柱出水水样MR=2时的最低受试水量约为0.2 L/皿，故深度处理虽然能去除50%以上的致突物，但其出水仍含有许多对人体健康有害的致突物。尽管目前Ames试验不是标准的评价指标，但其结果对水中三致物质的致癌性有一定的参考价值，因此对试验结果应给予必要的重视。

　　对比GC/MS和Ames试验结果，GC/MS检测到的优先污染物对人体健康危害小，可忽略;而Ames试验显示处理后的水样中仍含有大量致突物。GC/MS分析的温度范围是45～300 ℃，主要检测中等挥发、较易挥发、分子质量较小的有机化合物，具有定性、敏感、快速的特点，而土壤柱出水中此类有机物浓度低、种类少，对人体危害小。 Ames试验主要反映水中不易挥发、中等分子质量的部分有机物的整体毒理学特性，具有定量、快速、准确的特点。两种分析方法尽管检测手段不同(一种基于仪器分析，一种基于生物试验)，但均从不同侧面反映了水中微量有机污染物的某种特性，见表2[1]。

　　综上分析表明，土壤柱出水中对人体健康危害最大的化合物是不易挥发、中等或高分子质量的有机物，它们可能是饮用水加氯消毒的副产物或污水处理厂生化处理过程中产生的微生物代谢产物。这些有毒的大分子质量有机物对综合性指标BOD5、TOC等贡献极小(土壤柱出水BOD5<0.5 mg/L，TOC<3.0 mg/L)，但仍具有潜在的威胁。

　　3.3　重金属

　　评价时只能参照发达国家的相关标准，如美国、德国的污水地下回灌标准。表3列出了经过活性炭床过滤和土壤柱处理后出水中重金属的变化情况，并附有美国加州21水厂制订的回灌水标准。

　　经过活性炭处理，二级出水中的重金属都有一定程度的降低，其中Mn、Cd的去除率>50%，除了Cr含量略高于21水厂的标准外，其余重金属含量远低于标准的要求，这是由于北京市加强了对排放重金属的主要工业污染源管理的结果。自1980年以来，高碑店污水系统范围内19条污水干线的重金属含量均符合灌溉水质标准，并还有下降的趋势[7]。因此，重金属引起的健康风险效应完全在可接受的范围内。

　　3.4　微生物风险

　　在过去几十年里越来越多的污水被回用，特别是在干旱或半干旱地区。回用时，污水中含有的一些致病菌、病毒、原生动物、寄生虫都需要加以控制。在人工地下水回灌过程中，土壤含水层系统能有效去除病原菌，如欧洲使用岸边渗滤和中欧采用莱茵河水进行人工地下水回灌的长期实践经验表明，病原菌、病毒和寄生虫在表土层中稳定地减少[6]。实验室试验期间，二级出水直接经过1 m厚砂滤介质的好氧、缺氧、厌氧土壤柱，一部分微生物可被去除，结果列于表4。

　　中试用氯作消毒剂，对活性炭柱出水进行消毒，氯消毒剂采用分析纯的次氯酸钠溶液，消毒效果及相应的水质变化列于表5。　

　　从表5可以看出，投加一定量消毒剂可达到灭菌效果，微生物所引起的风险可以得到控制。