華北地區(qū)某單位自備水源氟化物、硝酸鹽含量調(diào)查及健康風(fēng)險評價

于瑞敏，佟 亮，王 民，張曉芳，胡冰冰，高 戎

華北地區(qū)某單位自備水源氟化物、硝酸鹽含量調(diào)查及健康風(fēng)險評價

于瑞敏，佟 亮，王 民，張曉芳，胡冰冰，高 戎

目的：了解華北地區(qū)某單位自備水源氟化物和硝酸鹽超標(biāo)情況及對人體健康的潛在危害。方法：2013年4-6月，采用普查的方法，對華北地區(qū)某單位自備飲用水源進行調(diào)查。建立水環(huán)境污染健康風(fēng)險評價模型，并對氟化物和硝酸鹽通過飲水途徑所引起的健康風(fēng)險作出初步評價。結(jié)果：調(diào)查的自備水源中，氟化物均值為0.03～8.53（0.78±1.03）mg/L。其中天津和內(nèi)蒙古氟化物濃度與其他地區(qū)比較，差異顯著（F值=13.12，P＜0.01）。合格數(shù)269份（79.12%），按地區(qū)分類統(tǒng)計，以北京水源中氟化物濃度合格率最高為100%，河北、山西分別為94.85%和92.50%，水中氟化物濃度較高的地區(qū)是天津和內(nèi)蒙古，合格率僅為66.67%和37.23%。顯著性檢驗：北京與內(nèi)蒙古(χ2=69.892，P=0.000)，北京與天津(χ2=33.565，P=0.000)，河北與內(nèi)蒙古(χ2=59.763，P=0.000)，河北與天津(χ2=16.250，P=0.000)，山西與內(nèi)蒙古(χ2=24.502，P=0.000)，山西與天津(χ2=5.288，P=0.021)，以上地區(qū)差異顯著(P＜0.05)，其他地區(qū)兩兩比較，差異不顯著。硝酸鹽氮均值為0.01～98.36（9.07±1.30）mg/L。5個地區(qū)自備水源水硝酸鹽氮濃度比較，差異顯著（F值=17.64，P＜0.01）。合格數(shù)227份（66.76%），整體χ2=69.27，P＜0.05。顯著性檢驗：內(nèi)蒙古與北京(χ2=69.892，P=0.000)，內(nèi)蒙古與河北(χ2=59.763，P=0.000)，內(nèi)蒙古與天津(χ2=16.250，P=0.000)；內(nèi)蒙古與山西(χ2=24.502，P=0.000)，其他地區(qū)之間比較差異不顯著。應(yīng)用上述評價模型及參數(shù)，計算華北地區(qū)某單位氟化物和硝酸鹽健康危害的風(fēng)險值，氟化物健康風(fēng)險最小值在10-10數(shù)量級，最大值在10-8數(shù)量級，北京、河北、山西某單位自備水源健康風(fēng)險平均值在10-9數(shù)量級，天津和內(nèi)蒙古健康風(fēng)險平均值在10-8數(shù)量級，健康風(fēng)險高于其他地區(qū)。硝酸鹽健康風(fēng)險最小值在10-12數(shù)量級，最大值在10-8數(shù)量級，平均值均在10-9數(shù)量級，其中內(nèi)蒙古地區(qū)健康風(fēng)險值較大。結(jié)論：華北地區(qū)某單位自備水源氟化物和硝酸鹽污染較為嚴重，氟化物健康風(fēng)險高于硝酸鹽健康風(fēng)險。

自備水源；氟化物；硝酸鹽；健康風(fēng)險評價

既往研究表明，某單位自備水源水質(zhì)受地質(zhì)因素影響較大，氟化物超標(biāo)水源，高硬度水及以氯化物、硫酸鹽超標(biāo)為特點的苦咸水在某區(qū)均有分布，對當(dāng)?shù)厝嗣窠】荡嬖谝欢ǖ耐{。地下水硝酸鹽污染問題正日益受到國內(nèi)外研究者的關(guān)注，長期飲用硝酸鹽污染水源可影響人們的身體健康。健康風(fēng)險評價是將水環(huán)境污染與人體健康聯(lián)系起來的一種新的評價方法，它可以定量描述環(huán)境污染對人體環(huán)境的危害。鑒于此，為全面了解和掌握自備水源水中存在的健康風(fēng)險因素，2013年上半年，對某單位自備水源進行了基本情況調(diào)查和水質(zhì)檢驗，發(fā)現(xiàn)氟化物和硝酸鹽在該區(qū)超標(biāo)情況較為嚴重。為了定量分析氟化物及硝酸鹽對人體健康危害的嚴重程度，為相關(guān)部門進行水源治理提供依據(jù)，本文采用美國環(huán)保局(USEPA)推薦的健康風(fēng)險評價模型[1-2]對其健康風(fēng)險進行評價。

1 對象和方法

1.1 調(diào)查方法 2013年4—6月，采用普查的方法，對北京、天津、河北、山西和內(nèi)蒙古地區(qū)現(xiàn)用自備飲用水源進行調(diào)查，依據(jù)國家衛(wèi)生部頒布的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》要求采樣，24 h送達實驗室，對微生物指標(biāo)、毒理學(xué)指標(biāo)、感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)進行檢測。同時，統(tǒng)一設(shè)計調(diào)查表格對水源進行基本情況調(diào)查，項目包括水源種類，水源來源，供水方式，人均供水量、水質(zhì)改善方式和水源防護情況。

1.2 檢驗方法 氟化物、硝酸鹽氮檢測按照GB/T 5750－2006 3.2《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法》中的離子色譜法進行檢測進行，儀器為瑞士萬通882離子色譜儀，使用METROSEP A SUPP 5150/4.0陰離子柱；評價方法按照GB5749－2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》進行。氟化物以《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的1.0mg/L為限值進行評價，硝酸鹽氮以《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的10mg/L為限值進行評價。

1.3 質(zhì)量控制 檢驗數(shù)據(jù)用質(zhì)控樣品、加標(biāo)回收和雙樣平行等方法進行質(zhì)量控制，質(zhì)控樣品氟化物的范圍為（2.01±0.15）mg/L，其實測值范圍為1.91～2.10mg/L，硝酸鹽氮的范圍為（2.97±0.15）mg/L，其實測值范圍為2.94～3.03mg/L，均在質(zhì)控樣品要求范圍之內(nèi)。加標(biāo)回收率控制在10%，平行樣品測定數(shù)目不低于檢測樣品數(shù)的10%。

1.4 健康風(fēng)險評價 采用美國環(huán)保局（USEPA）推薦的健康風(fēng)險評價模型。按照非致癌物通過飲水途徑所致的健康風(fēng)險評價模型計算氟化物和硝酸鹽健康風(fēng)險，用危害指數(shù)（HI）來表示，按照公式（1）進行計算：

按照文獻[1-2]對風(fēng)險評價過程中的參數(shù)進行取值，C：化學(xué)污染物的濃度，mg/L；IR：人體日均飲水量=2 L/d；EF：年均人體攝入污染物的天數(shù)=365 d/a；ED：人體終生攝入污染物的年數(shù)=30 a；BW：平均人體體重=60 kg;AT：平均暴露時間=30 a×365 d/a。污染物的參考劑量RFD氟化物為6.0×10-2mg（/kg?d），硝酸鹽為1.6mg/（kg?d）。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS17.0軟件進行統(tǒng)計分析，均數(shù)的比較采用t檢驗和方差分析，率的比較采用 χ2檢驗。以P＜0.05為差異顯著，P＜0.01為差異非常顯著。

2 結(jié)果

2.1 華北地區(qū)某單位自備水源水氟化物濃度調(diào)查情況 自備水源中，氟化物均值為（0.78±1.03）mg/L，范圍為0.03～8.53mg/L。其中天津和內(nèi)蒙古氟化物濃度與其他地區(qū)比較，差異非常顯著（F值= 13.12，P＜0.01）。合格數(shù) 269份，合格率為79.12%；按地區(qū)分類統(tǒng)計，以北京水源中氟化物濃度合格率最高，為100%，河北、山西分別為94.85%和92.50%，水中氟化物濃度較高的地區(qū)是天津和內(nèi)蒙古，合格率僅為66.67%和37.23%。顯著性檢驗：北京與內(nèi)蒙古(χ2=69.892，P=0.000)，北京與天津(χ2=33.565，P=0.000)；河北與內(nèi)蒙古(χ2= 59.763，P=0.000)，河北與天津(χ2=16.250，P= 0.000)；山西與內(nèi)蒙古(χ2=24.502，P=0.000)，山西與天津(χ2=5.288，P=0.021)，以上地區(qū)差異顯著（P＜0.05），其他地區(qū)兩兩比較，差異不顯著。見表1。

2.2 華北地區(qū)某單位自備水源水硝酸鹽氮濃度調(diào)查情況 自備水源中，硝酸鹽氮均值為（9.07± 1.30）mg/L，范圍為0.01～98.36mg/L。北京、天津、河北、山西、內(nèi)蒙古自備水源水硝酸鹽氮濃度比較，差異非常顯著（F值=17.64，P＜0.01）。內(nèi)蒙古地區(qū)水中硝酸鹽氮顯著高于其他地區(qū)，北京、天津、河北和山西之間，差異不顯著。合格數(shù)227份，合格率為66.76%。合格率由高到低的順序為山西、北京、河北、天津、內(nèi)蒙古，統(tǒng)計學(xué)分析顯示，整體 χ2= 69.27，P＜0.05。顯著性檢驗∶內(nèi)蒙古與北京(χ2= 69.892，P=0.000)，內(nèi)蒙古與河北(χ2=59.763，P= 0.000)，內(nèi)蒙古與天津(χ2=16.250，P=0.000)；內(nèi)蒙古與山西(χ2=24.502，P=0.000)，其他地區(qū)之間比較差異不顯著。見表2。

2.3 華北地區(qū)某單位自備水源水氟化物和硝酸鹽氮健康危害風(fēng)險 應(yīng)用上述評價模型及參數(shù)，計算華北地區(qū)某單位氟化物和硝酸鹽健康危害的風(fēng)險值，氟化物健康風(fēng)險最小值在10-10數(shù)量級，最大值在10-8數(shù)量級，北京、河北、山西自備水源健康風(fēng)險平均值在10-9數(shù)量級，天津和內(nèi)蒙古健康風(fēng)險平均值在10-8數(shù)量級，健康風(fēng)險高于其他地區(qū)。硝酸鹽健康風(fēng)險最小值在10-12數(shù)量級，最大值在10-8數(shù)量級，平均值均在10-9數(shù)量級，其中內(nèi)蒙古地區(qū)健康風(fēng)險值較大。見表3。

3 討論

3.1 自備水源氟化物、硝酸鹽氮的污染特征 氟是人體必需的微量元素，對牙齒和骨骼的形成，鈣、磷代謝以及人體酶系統(tǒng)具有重要的生理功能。國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)氟濃度定為1.0mg/L，認為是對人體有益的，攝入量過多或過少對人體都是有害的，攝入量過多可致急、慢性中毒。地質(zhì)條件是地方性氟中毒的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，土壤和地層的氟來源于巖石，巖石氟狀況是決定地下水含氟量的主要因素。我國地方性氟中毒以飲水型為主。全國有7000多萬人飲用高氟水。地下水含氟量，地區(qū)差異很大。一般多不超過1.0mg/L，在高氟區(qū)可達3～5mg/L，有些地區(qū)可達10～20mg/L，我國北方多數(shù)地區(qū)地下水存在氟化物超標(biāo)情況。硝酸鹽在生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中是一個非常重要的毒理學(xué)指標(biāo)，中國許多地區(qū)的地下水已在不同程度上受到了硝酸鹽的污染，某些地區(qū)甚至已到了較為嚴重的程度，中國北方13個市、縣，69個點的調(diào)查結(jié)果表明[4]，半數(shù)以上地下水硝酸鹽含量超標(biāo)。引起地下水硝酸鹽污染的原因多種多樣，主要包括工業(yè)的廢水排放、家畜排泄物的不適當(dāng)處理、居民生活排水的地下滲透、農(nóng)業(yè)過量施肥等。尤其是大量肥料的不合理投入，導(dǎo)致肥料利用效率低下，進而加劇地下水污染。

3.2 不同地區(qū)自備水源氟化物、硝酸鹽氮的分布差異 從檢測結(jié)果可以看出，華北地區(qū)某單位自備水源水質(zhì)氟化物濃度較高，合格率較低，地域分布非常明顯。內(nèi)蒙古和天津?qū)俑叻鷧^(qū)，氟化物濃度均值大于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值，氟化物合格率僅為37.23%和66.67%。北京地區(qū)氟化物濃度最低，所檢水源氟化物全部合格。河北和山西氟化物合格率為94.85%和92.50%，河北氟化物超標(biāo)地區(qū)分別在張家口和唐山，張家口與內(nèi)蒙古接壤，唐山和天津接壤。山西超標(biāo)地區(qū)也分別在北部與內(nèi)蒙古接壤地區(qū)。與俞蘇蒙等[3]報道的華北某單位自備水源水中氟濃度情況基本一致。自備水源中，硝酸鹽氮均值為（9.07±1.30）mg/L，范圍為0.01～98.36mg/L。以《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》常規(guī)指標(biāo)的限值≤10mg/L評價，合格率為66.76%。與楊筱筠等[4]報道某單位自備井硝酸鹽氮檢測情況接近。硝酸鹽氮超標(biāo)在各地均有分布，其中內(nèi)蒙古地區(qū)地下水中硝酸鹽氮濃度及超標(biāo)率均高于其他地區(qū)，而其他地區(qū)差異不顯著?？赡芘c內(nèi)蒙古水源防護差，微生物污染嚴重有關(guān)，也可能與內(nèi)蒙古地區(qū)長期牲畜養(yǎng)殖造成地下水氮污染相關(guān)[5]。

表1 華北地區(qū)某單位自備水源水氟化物檢測情況

表2 華北地區(qū)某單位自備水源水硝酸鹽氮檢測情況

表3 華北地區(qū)某單位自備水源水氟化物、硝酸鹽氮健康危害風(fēng)險（/a）

3.3 自備水源氟化物、硝酸鹽氮的健康風(fēng)險評價

我國流行病學(xué)大量調(diào)查表明，氟化物超標(biāo)地區(qū)兒童容易出現(xiàn)氟斑牙，成人氟骨癥患者明顯增多。硝酸鹽本身毒性很低但是它進入人體之后可以被還原為亞硝酸鹽，毒性增加。因此，如何正確評價不同污染物對人體健康的危害需要科學(xué)的方法。健康風(fēng)險評價是近幾年建立與發(fā)展起來的一種新技術(shù)[6]。它通過有害因子對人體不良影響發(fā)生概率的估算評價接觸該因子的個體健康受到影響的危險度。健康風(fēng)險評價在飲用水源水質(zhì)健康危害方面的研究日益受到重視。目前，國際上許多國家都沿用USEPA的健康風(fēng)險評價方法和評價模型。本研究采用其推薦的健康危險度評價法，計算結(jié)果顯示，華北地區(qū)各區(qū)地下水中氟化物所致的健康風(fēng)險水平集中在10-9～10-8/a，比田華等[7]報道某單位氟化物健康風(fēng)險高出一個數(shù)量級。硝酸鹽健康風(fēng)險最小值在10-12數(shù)量級，最大值在10-8數(shù)量級，平均值均在10-9數(shù)量級，比田華等[8]報道的武漢市農(nóng)村地區(qū)地下水健康風(fēng)險評價也高出一個數(shù)量級。此次調(diào)查的華北地區(qū)某單位各地氟化物健康危害均高于硝酸鹽健康危害，因此在水源治理時應(yīng)優(yōu)先考慮高氟化物水源的治理。

[1]USEPA.Guidel ines for exposure assessment[R]. FRL-4129-5，1992.

[2]USEPA.Guidel ines for carcinogen risk assessment[R].EPA/630/P-03/001B，2005.

[3]俞蘇蒙，從相興，高彥軍.華北某單位自備水源水中氟濃度情況調(diào)查分析[J].中國預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2009，10（3）：212-214.

[4]楊筱筠，劉大星，韓珂嘉.某單位自備生活飲用水硝酸鹽氮含量調(diào)查[J].醫(yī)學(xué)動物防制，2013，29（7）：801-802.

[5]馬志東，張福金，郝 星，等.內(nèi)蒙古村鎮(zhèn)集約化種植區(qū)地下水硝酸鹽亞硝酸鹽污染現(xiàn)狀分析[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2012，19（2）：50-51.

[6]許 川，陳濟安，舒為群.川藏沿線兵站飲用水源水中重金屬污染物健康風(fēng)險評價[J].解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2008，26（5）：321-324.

[7]田 華，馬永紅，張建江.新疆部隊飲用水中氟化物和砷污染的健康風(fēng)險評價[J].解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2012，30（1）：74.

[8]田 華，馬永紅，張建江，等.部隊飲用水中金屬污染物潛在健康風(fēng)險的評價[J].環(huán)境與健康雜志，2011，28（4）：338-340.

（收稿：2014-04-02 修回：2014-06-08 編校：齊 彤）

Survey of fluoride,nitrate contentand health risk assessmentof self-supply underground water in North China areas

YU Rui-m in,TONG Liang,WANG M in,ZHANG Xiao-fang,HU Bing-bing,GAO Rong.Centre for diseases prevention and controlof Beijingm ilitary region,Beijing 100042,China

Objective：To investigate the fluoride and nitrate levelsof forces self-provided water in north China and the potentialharm to human body health.Methods：During April to June2013,340 forces self-providedwatersused in North China areaswere Investigated.A health risk assessmentmodel of water environment pollution was constructed,and a preliminary evaluation of the health risk of fluoride and nitrate caused by drinking water was conducted.Results：The average concentration of fluoride was（0.78±1.03）mg/L,the rangewas 0.03～8.53mg/L.Ofwhich,Tianjin and Inner Mongolia had significantdifferencesw ith the other areas(F=13.12，P＜0.01）.The qualified numberswas269,the ratewas79.12%.According to area classification statistics,the qualified rate of Beijing water fluoride concentration was highest(100%),Hebei94.85%,Shanxi92.50%,Tianjin and InnerMongolia had a higher levelof water fluoride concentration,the qualified rateswere only 66.67%and 37.23%.The significant testswere:Beijing and Inner Mongolia(χ2=69.892，P=0.000),Beijing and Tianjin(χ2=33.565，P=0.000),Hebei and Inner Mongolia(χ2=59.763，P= 0.000),Hebei and Tianjin(χ2=16.250，P=0.000),Shanxi and Inner Mongolia(χ2=24.502，P=0.000),Shanxi and Tianjin(χ2=5.288，P= 0.021).The average concentration of nitrate nitrogen was(9.07±1.30)mg/L,the range was 0.01～98.36mg/L（F=17.64，P＜0.01）。Concentration of nitrate nitrogen in InnerMongoliawasobviously higher than that in otherareas,therewasno significantdifferences in Beijing,Tianjin,Hebeiand Shanxi.Therewere 227 qualified papers,the qualified ratewas 66.76%.The turns from high to low was Shanxi,Beijing,Tianjin,Hebei,InnerMongolia.Shown by the statistical test,the generalχ2was 69.27，P＜0.05.The significanttestswere:Inner Mongolia and Beijing(χ2=69.892，P=0.000)，Inner Mongolia and Hebei(χ2=59.763，P=0.000),Inner Mongolia and Tianjin(χ2=16.250，P=0.000),Inner Mongolia and Shanxi(χ2=24.502，P=0.000).By the abovemodel and parameter,the fluoride and nitrate health risk data were tested.Fluoride health riskminimum was in the levelof 10-10,themaximum was in the 10-8order;The average health risks of Beijing,Hebeiand Shanxiself-supply underground waterwere all in the 10-9order,Tianjin and InnerMongolia were in the 10-8order.Nitrate health riskm inimum was in the level of 10-12,themaximum valuewas in the 10-8order ofmagnitude,the average valuewas in the 10-9order,the health risk in InnerMongolia areawas larger.Conclusion：The fluoride and nitrate health risk in the North China Area Army owned waterwas serious,and the fluoride health risk was larger than thatofnitrate.

self-supply water；fluoride；nitrate；health risk assessment

R 123.1

A

2095-3496（2014）03-0144-05

全軍“十二五”后勤科研項目（BWS11J060）

100042 北京，北京軍區(qū)疾病預(yù)防控制中心（于瑞敏，佟 亮，王 民，張曉芳，胡冰冰，高 戎）