某儲油庫地下水有機(jī)污染健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

李政紅,張 勝,畢二平,于 娟,王文中,馬麗莎,馬琳娜,何 澤,張翼龍

1)中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所,河北石家莊 050061;

2)中國地質(zhì)大學(xué)(北京),北京 10083

某儲油庫地下水有機(jī)污染健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

李政紅1),張 勝1),畢二平2),于 娟1),王文中1),馬麗莎1),馬琳娜1),何 澤1),張翼龍1)

1)中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所,河北石家莊 050061;

2)中國地質(zhì)大學(xué)(北京),北京 10083

本文以 USEPA推薦使用的污染場地健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法為基礎(chǔ),結(jié)合污染場地實(shí)際情況,分析、評價(jià)了某儲油庫地下水有機(jī)污染對場址內(nèi)暴露人群造成的健康風(fēng)險(xiǎn)。評價(jià)結(jié)果表明:該儲油庫地下水有機(jī)污染物為1,2-二氯乙烷、苯、三氯甲烷和甲苯。污染場址內(nèi)的工人和居民受到的非致癌風(fēng)險(xiǎn)均小于1,在可接受范圍;而污染對場址內(nèi)的工人和居民產(chǎn)生的致癌風(fēng)險(xiǎn)較大,分別為1.7×10?4、9.0×10?3,是不可接受的。產(chǎn)生致癌風(fēng)險(xiǎn)的主要污染物為1,2-二氯乙烷,占總致癌風(fēng)險(xiǎn)的99.80%,可致人產(chǎn)生多種形態(tài)的腫瘤,并具有潛在的遺傳毒性。主要暴露途徑是吸入吸收,占總致癌風(fēng)險(xiǎn)比例大于70%,其次為口入吸收。皮膚接觸暴露途徑產(chǎn)生的致癌風(fēng)險(xiǎn)較小,占總致癌風(fēng)險(xiǎn)比例小于1%。

健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià);地下水;有機(jī)污染;儲油庫

石油及其產(chǎn)品在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲存等環(huán)節(jié)發(fā)生的逸散、泄漏等對空氣、土壤和地下水造成污染,生活在污染環(huán)境中的人群的身體健康受到嚴(yán)重危害。近年來,污染場地健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)日益受到各國的重視。本文以美國環(huán)境保護(hù)署(USEPA)推薦使用的污染場地健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法為基礎(chǔ),并結(jié)合污染場地及周圍情況,評價(jià)了某儲油庫地下水有機(jī)污染對場址內(nèi)暴露人群造成的健康風(fēng)險(xiǎn),為我國建立典型污染場址地下水污染健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系提供了實(shí)際案例和科學(xué)依據(jù)。

1 危害識別

1.1 污染場址概況

該儲油庫建于 1993年,主要儲存汽油、柴油,儲存能力為20萬噸。庫區(qū)周邊多為汽車修理廠、預(yù)制板廠等小型企業(yè)和農(nóng)田。該地地層具有典型的沖洪積成因特點(diǎn),顆粒上細(xì)下粗,二元結(jié)構(gòu)明顯。地下水水位埋深30 m,地下水開采井井深多為60 m。該地四季變化明顯,降水量多集中在6-8月份,年平均降水量為456mm,年平均蒸發(fā)量為1305mm,降水季節(jié)變化大,夏季降水占全年降水量的60%-70%,且主要集中在7、8月份。

1.2 污染現(xiàn)狀

地下水污染調(diào)查結(jié)果表明,該儲油庫對庫區(qū)及周圍地下水已造成污染。2008年11月在庫區(qū)及周圍采取地下水樣品8組(圖1),并由上海澳實(shí)分析檢測有限公司采用USEPA 8260B等方法進(jìn)行了有機(jī)組分的檢測分析,檢測結(jié)果顯示:三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯和甲苯有檢出,含量分別為0.00045mg/L、0.3mg/L、0.00068mg/L、0.19mg/L。因此,我們以這4種有機(jī)物為目標(biāo)污染物開展健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。

1.3 致癌毒性及非致癌毒性判定

依據(jù)國際癌癥研究署(IARC)和美國環(huán)境署綜合風(fēng)險(xiǎn)信息系統(tǒng)(IRIS)的致癌性分類標(biāo)準(zhǔn)(IARC,2006;USEPA,2008),4種目標(biāo)污染物致癌性判定結(jié)果為:三氯甲烷、1,2－二氯乙烷、苯為致癌物,甲苯為非致癌物。

2 劑量-效應(yīng)評價(jià)

通過查詢美國環(huán)境署和世界衛(wèi)生組織等國際上具有權(quán)威性的化學(xué)物質(zhì)毒理數(shù)據(jù)庫獲得了目標(biāo)污染物的毒性數(shù)據(jù)(IARC,2006;USEPA,2002、2008)見表1。

圖1 取樣點(diǎn)位置示意圖Fig.1 Sampling location

表1 目標(biāo)污染物的毒性數(shù)據(jù)表Table 1 The toxicity data of the objective contaminants

3 暴露評價(jià)

3.1 暴露情形分析

根據(jù)污染場址及周邊環(huán)境情況,確定該儲油庫污染區(qū)屬于住宅區(qū)與工商業(yè)區(qū)環(huán)境,環(huán)境介質(zhì)為地下水,暴露受體主要為廠區(qū)工人和常住居民(均視為成年人),污染場址內(nèi)的工人人數(shù)約50人,居民人數(shù)約20人。受體暴露于污染物的可能途徑有4條:途徑 1:飲用受污染地下水并由口服吸收;途徑 2:使用受污染地下水作為洗澡用途,水中有害物質(zhì)汽化后經(jīng)吸入吸收;途徑 3:使用受污染地下水作為日常清洗用途,水中有害物質(zhì)汽化后經(jīng)吸入吸收;途徑 4:使用受污染地下水作為洗澡或日常清洗用途,水中有害物質(zhì)經(jīng)皮膚接觸吸收。由于沒有該場址的污染監(jiān)測歷史資料,因此,假設(shè)自1993年建庫以來,平均每天的有機(jī)污染物泄露量為一常數(shù),即可將本次的調(diào)查結(jié)果視為該儲備庫的平均污染狀況。

3.2 暴露量計(jì)算

3.2.1 暴露量計(jì)算參數(shù)及取值

暴露量分析計(jì)算過程中參數(shù)取值情況:一部分是參照USEPA給定的值;一部分和生活習(xí)慣相關(guān)的參數(shù)是根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用裆盍?xí)慣的估計(jì)值,不是準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)值。具體取值為:飲水量(IRWo):居民為2 L/d,工人為1 L/d;暴露頻率(EF):居民為304 d/y,工人為84 d/y;暴露持續(xù)時(shí)間(ED):居民為70 y,工人為35 y;體重(BW)70 kg,暴露發(fā)生的平均時(shí)間(AT):致癌的25550 d,非致癌的ED×365 d;呼吸速率(B)1m3/h;每次淋浴時(shí)間和日常清洗時(shí)間(t1)0.5 h;淋浴后仍在浴室的時(shí)間(t2)0.2 h;呼吸速率(IRinh)17.14m3/d;身體表面積(SA):臉 400cm2,手900cm2,前臂1100cm2,全身18000cm2;淋浴次數(shù)(EV)1 d?1;日常清洗次數(shù)(EV)4 d?1(USEPA,1989、1998、2002、2004,韓冰等,2006)。

3.2.2 暴露量計(jì)算方法

不同途徑暴露量計(jì)算公式(USEPA,1992):

途徑1:飲用受污染地下水并由口服吸收;

途徑 2:使用受污染地下水作為洗澡用途,水中有害物質(zhì)汽化后經(jīng)吸入吸收;

途徑 3:使用受污染地下水作為日常清洗用途,水中有害物質(zhì)汽化后經(jīng)吸入吸收;途徑 4:使用受污染地下水作為洗澡或日常清洗用途,水中有害物質(zhì)經(jīng)皮膚接觸吸收。

公式(1)～(4)中:Intakeoral、Intakeinh、Intakederaml分別為口服吸收暴露量、吸入吸收暴露量、皮膚接觸吸收暴露量,單位:mg/(kg·d)。Ca1、Ca2分別為淋浴時(shí)、淋浴后空氣中污染物濃度(mg/m3)。Cair空氣中污染物濃度(mg/m3)。DAevent為每次暴露劑量(mg/cm2),其余參數(shù)的意義見上文。

3.2.3 暴露量計(jì)算結(jié)果

(1)污染場址內(nèi)工人暴露量

污染場址內(nèi)工人暴露于污染物的可能途徑有:途徑1、途徑2和途徑4。不同途徑暴露量計(jì)算結(jié)果見表2。

(2)污染場址內(nèi)居民暴露量

污染場址內(nèi)居民暴露于污染物的可能途徑有:途徑1、途徑2、途徑3和途徑4。不同途徑暴露量計(jì)算結(jié)果見表3。

表2 污染場址內(nèi)工人不同暴露途徑的暴露量計(jì)算結(jié)果 單位:mg/(kg·d)Table 2 The exposure doses of workers from different channels at the contaminated site

4 風(fēng)險(xiǎn)表征

風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算分為致癌風(fēng)險(xiǎn)與非致癌風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算。因致癌污染物同樣具有非致癌危害效應(yīng)(孫冬,2004),因此在計(jì)算非致癌風(fēng)險(xiǎn)時(shí)也計(jì)算了致癌污染物對受體產(chǎn)生的非致癌風(fēng)險(xiǎn)。

致癌風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算:首先是將某一特定污染物所通過的口服、吸入、皮膚接觸各不同吸收途徑的暴露量分別相加,然后乘以相應(yīng)吸收途徑的致癌斜率,計(jì)算得出該污染物各不同吸收途徑的致癌風(fēng)險(xiǎn)。然后,將各不同吸收途徑的致癌風(fēng)險(xiǎn)相加,得到該污染物的各暴露途徑的總致癌風(fēng)險(xiǎn),最后將各種暴露途徑的總致癌風(fēng)險(xiǎn)相加,得到受體一生中因暴露于各種污染物中所致的總致癌風(fēng)險(xiǎn)。

非致癌風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算:非致癌風(fēng)險(xiǎn)又稱為風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),其計(jì)算方法為:首先是將某一特定污染物所通過的口服、吸入、皮膚接觸各不同吸收途徑的暴露量分別相加,然后除以相應(yīng)吸收途徑的參考劑量,計(jì)算得出該污染物各不同吸收途徑的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。然后,將各不同吸收途徑的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)相加,得到該污染物的各暴露途徑的總風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),最后將各種暴露途徑的總風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)相加,得到受體一生中因暴露于各種污染物中所致的總風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。

通過計(jì)算,該儲油庫污染場址對場址內(nèi)居民和工人造成的非致癌風(fēng)險(xiǎn)分別為6.8×10?1和3.9×10?2,均未超過1,說明非致癌風(fēng)險(xiǎn)在可接受范圍內(nèi);而造成的致癌風(fēng)險(xiǎn)(表4)分別為1.7×10?4、9.0×10?3均超過了 10?6,由此表明,污染對場址內(nèi)居民和工人造成不可接受的致癌風(fēng)險(xiǎn)。其中產(chǎn)生致癌風(fēng)險(xiǎn)的主要污染物均為1,2-二氯乙烷,其產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)占總風(fēng)險(xiǎn)的99.80%。受體接受風(fēng)險(xiǎn)的主要暴露途徑為吸入吸收,是受體使用受污染地下水作為洗澡和日常清洗用途時(shí),水中的污染物汽化后經(jīng)吸入吸收產(chǎn)生的致癌風(fēng)險(xiǎn),該途徑造成的風(fēng)險(xiǎn)占總風(fēng)險(xiǎn)的71.96%～92.29%。其次是口入暴露途徑,是受體使用受污染地下水作為飲用水時(shí),經(jīng)口服吸收產(chǎn)生的致癌風(fēng)險(xiǎn),該途徑造成的風(fēng)險(xiǎn)占總風(fēng)險(xiǎn)的7.21%～27.20%。皮膚接觸暴露途徑產(chǎn)生的致癌風(fēng)險(xiǎn)較小,占總風(fēng)險(xiǎn)的比例不足1%(見圖2)。

表3 污染場址內(nèi)居民不同暴露途徑的暴露量計(jì)算結(jié)果 單位:mg/(kg·d)Table 3 The exposure doses of residents from different channels at the contaminated site

表4 致癌風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果表Table 4 The results of carcinogenic risk assessment

5 結(jié)論與建議

通過對某儲油庫地下水污染調(diào)查和污染場地健康風(fēng)險(xiǎn)分析,評價(jià)了某儲油庫地下水有機(jī)污染對場址內(nèi)暴露人群造成的健康風(fēng)險(xiǎn),得到以下結(jié)論和建議:

(1)該儲油庫已對地下水造成有機(jī)污染,有機(jī)污染物有:三氯甲烷、1,2－二氯乙烷、苯、甲苯。

(2)暴露于污染場址內(nèi)的工人和居民受到的非致癌風(fēng)險(xiǎn)均在可接受范圍內(nèi),但致癌風(fēng)險(xiǎn)都在不可接受范圍,致癌風(fēng)險(xiǎn)分別為1.7×10?4、9.0×10?3(大于10?6即為不可接受范圍)。

(3)產(chǎn)生致癌風(fēng)險(xiǎn)的主要污染物為1,2-二氯乙烷,占總致癌風(fēng)險(xiǎn)的99.80%。1,2-二氯乙烷的毒性靶點(diǎn)為免疫系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肝和腎,可致人產(chǎn)生多種形態(tài)的腫瘤(包括相對較少見的血管肉瘤),并具有潛在的遺傳毒性(WHO,2005)。

(4)產(chǎn)生致癌風(fēng)險(xiǎn)的主要暴露途徑是吸入吸收,占總致癌風(fēng)險(xiǎn)比例大于 70%,其次為口入吸收,占總致癌風(fēng)險(xiǎn)比例為7.2%-27.2%,皮膚接觸暴露途徑產(chǎn)生的致癌風(fēng)險(xiǎn)小于1%。

(5)介于場址內(nèi)地下水中的主要污染物均為易揮發(fā)的有機(jī)物,因此,建議污染場址內(nèi)的人群應(yīng)注意室內(nèi)通風(fēng)(尤其是洗浴時(shí));盡量不飲用已受污染的地下水(尤其是未經(jīng)煮沸的生水),以減少風(fēng)險(xiǎn)。

(6)評價(jià)中使用的一些和生活習(xí)慣相關(guān)的參數(shù)為估計(jì)值,或是參照USEPA給定的值,不是準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)值,可能會造成風(fēng)險(xiǎn)的高估或低估,是否適用,有待今后進(jìn)一步調(diào)查、驗(yàn)證。

圖2 地下水有機(jī)污染健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果餅圖Fig.2 The result of the health risk assessment on organic pollution of groundwater

韓冰,何江濤,陳鴻漢,諶宏偉,史敬華.2006.地下水有機(jī)污染人體健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)初探[J].地學(xué)前緣,13(1):224-229.

孫冬,王玉才,謝春梅.2004.垃圾焚燒煙氣中污染物對人體健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,12(3):144-166.

HAN Bing,HE Jiang-tao,CHEN Hong-han,CHEN Hong-wei,SHI Jing-hua.2006.Primary study of health-based risk assessment of organic pollution in groundwater[J].Earth Science Frontiers,13(1):224-229(in Chinese).

IARC.2006.Complete List of Agents evaluated and their classification[OL].[2009-10-28].http://www.iarc.fr/.

SUN Dong,WANG Yu-cai,XIE Chun-mei.2004.Health risk assessment on harmful substances in flue from municipal solid waste incineration[J].Environmental sanitation engineering,12(3):144-166(in Chinese).

U.S.EPA.1989.Exposure Factors handbook.Office of Health and Environmental Assessment[OL].[2009-10-28].http://www.epa.gov.

U.S.EPA.1992.Guidelines for Exposure Assessment.Risk Assessment Forum and U.S Environmental Protection Agency[OL].EPA/600/Z-92/001.http://www.epa.gov.

U.S.EPA.1998.Human Health Risk Assessment Protocol for Hazardous Waste Combustion Facilities Volume Ⅱ,Office of Solid Waste and Emergency Response and USEPA Region 6 Office[OL].[2009-10-28].http://www.epa.gov.

U.S.EPA.2002.United States Environmental Protection Agency Region Ⅸ[OL].[2009-10-28].http://www.epa.gov/region09/.

U.S.EPA.2004.Risk Assessment Guidance for Superfund Volume I:Human Health Evaluation Manual Part E,Supplemental Guidance for Dermal Risk Assessment[OL].Office of Emergency and Remedial Response,Washington DC,http://www.epa.gov.

U.S.EPA.2008.Integrated Risk Information System (IRIS)[OL].[2009-10-28].http://www.epa.gov/iris/.

WHO.2005.Guidelines for Drinking Water Quality,(3rdedition)[OL].[2009-10-28].http://www.who.int/water_sanitation_health.

The Health Risk Assessment of Groundwater Organic Pollution at a Certain Oil Depot

LI Zheng-hong1),ZHANG Sheng1),BI Er-ping2),YU Juan1),WANG Wen-zhong1),MA Li-sha1),MA Lin-na1),HE Ze1),ZHANG Yi-long1)*
1)Institute of Hydrogeology &Environmental Geology,CAGS,Shijiazhuang,Hebei050061;
2)China University of Geosciences,Beijing100083,China

Based on the evaluation method for health risks of contaminated sites recommended by USEPA,in combination with the actual situation of the contaminated site,the authors analyzed and evaluated the health risk of groundwater organic pollution at a certain oil depot.The result shows that the organic pollutants in groundwater of the oil depot include 1,2-dichloroethane,benzene,chloroform and toluene.The non-carcinogenic risk suffered by the workers and residents in the contaminated site is less than 1,which is in the acceptable range.Nevertheless,the workers and residents in the contaminated site suffered a relatively high cancer risk,being 1.7×10-4and 9.0×10-3,respectively,which are unacceptable.The 1,2-dichloroethane is a major pollutant of carcinogenic risk,accounting for 99.80% of the total cancer risk.It may cause many forms of cancer,and has the potential genetic toxicity.The main exposure way is the inhalation absorption,which accounts for more than 70% of the total cancer risk,followed by oral absorption.The carcinogenic risk via the dermal pathway is negligible,which is less than 1% of the total cancer risk.

health risk assessment;groundwater;organic pollution,oil depot

X523;X503.1;X508

A

1006-3021(2010)02-258-05

本文由中國地質(zhì)大調(diào)查項(xiàng)目“地下水污染調(diào)查技術(shù)方法研究與信息系統(tǒng)建設(shè)”(編號:1212010634610)資助。

2010-03-03;改回日期:2010-04-09。

李政紅,女,1970年生。助理研究員。主要從事環(huán)境地質(zhì)、微生物地球化學(xué)研究。通訊地址:050061,河北石家莊石崗大街406號。電話:0311-87703654。E-mail:lzhhb@sina.com。

張翼龍,男,1965年生。博士,教授高工。主要從事水文地質(zhì)研究。通訊地址:050061,河北石家莊石崗大街406號。電話:0311-88027015。E-mail:zyl51832@vip.sina.com。