呼和浩特市生活飲用水中亞硝酸鹽的危害風(fēng)險(xiǎn)評估

李國銀,張福金,吳凱龍,李秀萍,崔 艷

(1.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)驗(yàn)室,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031; 2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院資源環(huán)境與檢測技術(shù)研究所,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031;3.烏蘭察布市農(nóng)畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督管理中心,內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000)

呼和浩特市生活飲用水中亞硝酸鹽的危害風(fēng)險(xiǎn)評估

李國銀1,2,張福金1,2,吳凱龍3,李秀萍2,崔 艷2

(1.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)驗(yàn)室,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031; 2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院資源環(huán)境與檢測技術(shù)研究所,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031;3.烏蘭察布市農(nóng)畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督管理中心,內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000)

以呼和浩特市生活飲用水為研究對象,從危害識別、危害描述、暴露評估、風(fēng)險(xiǎn)描述4個(gè)方面對水中亞硝酸鹽的危害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià),確定其風(fēng)險(xiǎn)商(QH)為40%。QH<1,說明通過飲用水途徑攝入亞硝酸鹽對人體健康造成風(fēng)險(xiǎn)的可能性不大。同時(shí),以純昆明種小鼠為試驗(yàn)動(dòng)物,開展了亞硝酸鹽亞急性毒理學(xué)試驗(yàn),測定血清生化指標(biāo)。結(jié)果表明:基于膳食暴露水平給藥的試驗(yàn)組,乳酸脫氫酶(LDH)、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、尿素(UREA)與對照組有顯著性差異,肝腎功能受到一定的影響。忽略從試驗(yàn)動(dòng)物向人群外推時(shí)的不確定性,膳食暴露水平的亞硝酸鹽對人體的肝腎功能也可能產(chǎn)生不良的影響。

生活飲用水;亞硝酸鹽;風(fēng)險(xiǎn)評估;毒理學(xué)試驗(yàn);呼和浩特市

20世紀(jì)以來,人口劇增,經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,水量需求大幅度增加,導(dǎo)致水資源短缺。此外,人類活動(dòng)造成的水污染更為堪憂。我國的水污染問題是總體的和普遍的,而其更集中體現(xiàn)在大江大河的水質(zhì)惡化上[1]。松遼、海河、黃河、淮河流域都有50%以上的評價(jià)河長受到不同程度的污染,其中黃河流域和淮河流域污染最為嚴(yán)重,污染河長在80%以上[2]。對入黃河193個(gè)排污口的實(shí)測資料顯示,各類污水年入黃量約為9.23億m3,其中包括工業(yè)廢水和生活污水[3]。進(jìn)入1980年代以后,水污染形勢愈發(fā)嚴(yán)重,水污染已由局部發(fā)展到全流域,由地表蔓延到地下[4]。據(jù)監(jiān)測,多數(shù)城市地下水受到一定程度的點(diǎn)狀污染和面狀污染,導(dǎo)致水質(zhì)型缺水問題凸顯[5],并且呈逐年增加趨勢。全國城市1 817個(gè)地下水飲用水水源地中,水質(zhì)安全存在問題的比例高達(dá)49.48%,有25.88%的水源地受到不同程度的人為污染[6]。日趨嚴(yán)重的水污染降低了水體的使用功能,還嚴(yán)重威脅到居民的飲水安全和人民群眾的健康[7]。

目前,關(guān)于水安全的研究多集中在河流水污染治理、水資源污染特征分析、污染物超標(biāo)等方面,從健康風(fēng)險(xiǎn)角度對飲用水進(jìn)行安全評價(jià)的甚少。1983年,美國國家科學(xué)院(NAS)提出了健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)四步法,即危害鑒定、劑量反應(yīng)評估、暴露評估、風(fēng)險(xiǎn)表征[8],并逐漸地被引入到農(nóng)產(chǎn)品、食品質(zhì)量安全領(lǐng)域。明確風(fēng)險(xiǎn)評估的法律地位是國際上農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全立法的趨勢。世貿(mào)組織(WTO)《衛(wèi)生與植物衛(wèi)生措施協(xié)議》第二條和第五條及《技術(shù)性貿(mào)易壁壘協(xié)議》第二條,均賦予風(fēng)險(xiǎn)評估的貿(mào)易爭端仲裁地位。2002年生效的《歐盟新食品法》第六條明確構(gòu)建歐盟風(fēng)險(xiǎn)分析框架。我國的《中華人民共和國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全法》第六條、《中華人民共和國食品安全法》第十三、十六條,對風(fēng)險(xiǎn)評估的法律地位作了明確的規(guī)定。

從健康風(fēng)險(xiǎn)的角度關(guān)注飲用水,運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)評估的手段,從危害識別、危害描述、暴露評估、風(fēng)險(xiǎn)描述4個(gè)方面對水中亞硝酸鹽的危害進(jìn)行科學(xué)的評價(jià),對保障飲水安全意義重大。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

a. 試驗(yàn)材料。試驗(yàn)用水為呼和浩特市生活飲用水,試驗(yàn)動(dòng)物為純昆明種小鼠(體質(zhì)量:20±2g),購于內(nèi)蒙古大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,按試驗(yàn)動(dòng)物飼養(yǎng)方法飼養(yǎng)。

b. 試劑。白蛋白(ALB)試劑盒、總蛋白(TP)試劑盒、球蛋白(GLOB)試劑盒、堿性磷酸酶(ALKP)試劑盒、乳酸脫氫酶(LDH)試劑盒、肌酐(CREA)試劑盒、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)試劑盒、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)試劑盒、血磷(P)試劑盒、尿素(UREA)試劑盒,均購自中生北控生物科技股份有限公司;KOH、亞硝酸鹽購自J&K Scientific LTD。

c. 主要儀器。戴安ICS-1000離子色譜,山東高密GF-2280型全自動(dòng)生化分析儀。

1.2 試驗(yàn)方法

a. 危害識別。連續(xù)兩年對呼和浩特市8個(gè)區(qū)域的生活飲用水進(jìn)行采樣,每季度一次,每個(gè)區(qū)域選取3個(gè)樣品采集點(diǎn)。利用離子色譜對水中亞硝酸鹽危害因子進(jìn)行篩查[9],識別是否存在危害,并量化其危害程度。離子色譜分析條件為:色譜柱:AS11;流動(dòng)相:10 mmol/L KOH;流量:1.0 mL/min;柱溫:30℃;進(jìn)樣量:100 μL

b. 危害描述。危害描述就是確定劑量與反應(yīng)的關(guān)系。每日允許攝入量(acceptable daily intake,ADI)是指人或動(dòng)物每日攝入某種化學(xué)物質(zhì)(食品添加劑、農(nóng)藥等)對健康無任何已知不良效應(yīng)的劑量。選擇ADI對亞硝酸鹽的毒性有多大、參考劑量(即安全標(biāo)準(zhǔn))如何,進(jìn)行描述。

c. 暴露評估。暴露評估是風(fēng)險(xiǎn)評估的核心內(nèi)容。暴露評估就是估計(jì)每千克體重對化學(xué)品的攝入量,暴露量的估計(jì)需求的數(shù)據(jù)主要包括:人口學(xué)數(shù)據(jù)、消費(fèi)量數(shù)據(jù)和檢測數(shù)據(jù)。人口學(xué)數(shù)據(jù)包含年齡、性別、體重及特殊人群等信息;消費(fèi)量數(shù)據(jù)包含年齡、性別、日消費(fèi)量等信息;檢測數(shù)據(jù)包括亞硝酸鹽質(zhì)量濃度等信息，需要大量的數(shù)據(jù)作支撐,數(shù)據(jù)極值能客觀地反映危害程度。

膳食暴露量PEX的計(jì)算公式為

(1)

式中:PEX為人體的膳食暴露量,mg/kg;X為每人每日水的攝入量,L;ρ為飲用水中亞硝酸鹽的質(zhì)量濃度,mg/L;WB為人的體質(zhì)量,kg。

d. 風(fēng)險(xiǎn)描述。風(fēng)險(xiǎn)描述是對危害因子是否存在風(fēng)險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)程度的評價(jià)。對于我們而言,不必太過關(guān)注是致癌還是非致癌風(fēng)險(xiǎn)類型,關(guān)鍵在于衡量參考劑量與人體的膳食暴露量。采用風(fēng)險(xiǎn)商QH對危害因子的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行描述。當(dāng)QH>1時(shí),膳食攝入的危害因子對人體健康存在風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)QH≤1時(shí),膳食攝入的危害因子對人體健康造成風(fēng)險(xiǎn)的可能性不大。風(fēng)險(xiǎn)商的計(jì)算公式為

(2)

式中:WADI為每日允許攝入量,mg/kg。

1.3 亞急性毒理學(xué)試驗(yàn)

毒理學(xué)試驗(yàn)基本假設(shè)[10]:①人是最敏感的動(dòng)物物種;②人和試驗(yàn)動(dòng)物的生物學(xué)過程包括化學(xué)物質(zhì)的代謝,與體重(或體表面積)相關(guān)。以單位體表面積計(jì)算體內(nèi)產(chǎn)生毒作用的劑量，人和試驗(yàn)動(dòng)物通常相近似,而以體質(zhì)量計(jì)算則差別達(dá)10倍,可以利用安全系數(shù)來計(jì)算人的相對安全劑量。所以,以飲用水中亞硝酸鹽膳食暴露量極值的10倍作為亞急性毒理學(xué)試驗(yàn)的兩個(gè)給藥水平,經(jīng)口灌胃給藥,對照組小鼠給予同體積的蒸餾水,每天灌胃1次,連續(xù)21 d。試驗(yàn)于第21天給藥后2 h對小鼠進(jìn)行頸椎脫臼處死, 摘眼球采血,測定血清生化指標(biāo)。

利用全自動(dòng)動(dòng)物血液細(xì)胞分析儀測定血清生化指標(biāo),主要包括白蛋白(ALB)、總蛋白(TP)、球蛋白(GLOB)、堿性磷酸酶(ALKP)、乳酸脫氫酶(LDH)、肌酐(CREA)、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、血磷(P)、尿素(UREA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 危害識別

連續(xù)兩年4個(gè)季度,對呼和浩特市8個(gè)采樣區(qū)域24個(gè)采樣點(diǎn)采樣,采用離子色譜法測定生活飲用水中亞硝酸鹽的質(zhì)量濃度,檢測結(jié)果見圖1。

圖1 呼和浩特市采樣區(qū)亞硝酸鹽的質(zhì)量濃度

由圖1可見,在8個(gè)采樣區(qū)域中,有1個(gè)采樣區(qū)域的樣品有亞硝酸鹽檢出,質(zhì)量濃度在0.26～0.44 mg/L之間。區(qū)域1為工業(yè)區(qū),水中的亞硝酸鹽可能與工業(yè)污染有一定的關(guān)系。

2.2 危害描述

聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定:食品亞硝酸鹽每日允許攝入量(WADI)為0～0.06 mg/kg。[11]

2.3 暴露評估

2.3.1 人口學(xué)數(shù)據(jù)

表1 人口學(xué)數(shù)據(jù)

注:數(shù)據(jù)來源于資料檢索——《中國居民營養(yǎng)與健康狀況調(diào)查報(bào)告》[12]

2.3.2 消費(fèi)量數(shù)據(jù)

表2 飲用水消費(fèi)量數(shù)據(jù)

注:數(shù)據(jù)來源于膳食調(diào)查,n=50。

2.3.3 膳食暴露

利用式(1)計(jì)算被調(diào)查人群亞硝酸鹽的膳食暴露量,結(jié)果見表3。由表3可見,亞硝酸鹽的膳食暴露量在0.005 7～0.024 0 mg/kg之間,膳食暴露低值出現(xiàn)在18～30歲女性人群,膳食暴露高值出現(xiàn)在7～11歲男性人群。

表3 亞硝酸鹽的膳食暴露量

風(fēng)險(xiǎn)評估的核心內(nèi)容是暴露評估,通過比較危害因子的膳食暴露量與安全標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系,引用風(fēng)險(xiǎn)商QH的概念對風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行描述。

2.4 風(fēng)險(xiǎn)描述

利用式(2)計(jì)算得亞硝酸鹽的風(fēng)險(xiǎn)商QH為40%，小于1,說明通過飲用水途徑攝入亞硝酸鹽對人體健康造成風(fēng)險(xiǎn)的可能性不大。

2.5 亞急性毒理學(xué)試驗(yàn)

以生活飲用水中亞硝酸鹽膳食暴露量低值和高值的10倍作為亞急性毒理學(xué)試驗(yàn)的兩個(gè)給藥水平,經(jīng)口灌胃給藥,對照組小鼠給食同體積的蒸餾水,每天灌胃1次,連續(xù)21 d。試驗(yàn)于第21天給藥后2 h對小鼠進(jìn)行頸椎脫臼處死, 摘眼球采血,測定血清生化指標(biāo),結(jié)果見表4。

表4 血清生化指標(biāo)

注: *P<0.05,**P<0.01

由表4可見:基于膳食暴露低水平給藥的試驗(yàn)組,LDH、AST、ALT高于對照組,且差異極其顯著(P<0.01),UREA差異顯著(P<0.05);基于膳食暴露高水平給藥的試驗(yàn)組,LDH、AST、ALT、UREA高于對照組,且差異極其顯著(P<0.01)。LDH、AST、ALT是肝功能檢查中的重要項(xiàng)目;而UREA是蛋白質(zhì)和含氮物質(zhì)代謝所產(chǎn)生的廢物,溶解于尿液中由腎臟排出體外。當(dāng)腎臟發(fā)生病變時(shí),可造成人體血液中的尿素排泄困難,尿素的濃度值升高。這3項(xiàng)指標(biāo)異常,往往意味著肝腎細(xì)胞受到了損傷,試驗(yàn)組動(dòng)物的肝腎功能受到一定的影響。

3 結(jié) 論

a. 本研究飲用水亞硝酸鹽的危害風(fēng)險(xiǎn)商QH為40%,說明居民通過飲水途徑攝入亞硝酸鹽對人體健康造成風(fēng)險(xiǎn)的可能性不大。

b. 以小鼠為試驗(yàn)動(dòng)物,基于膳食暴露水平給藥,設(shè)計(jì)了21 d亞急性毒理學(xué)試驗(yàn),考察肝、腎功能指標(biāo),從另一角度對亞硝酸鹽的危害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià),試驗(yàn)組的LDH、AST、ALT、UREA與對照組的有顯著性差異,肝腎功能受到一定的影響。忽略從毒理學(xué)動(dòng)物試驗(yàn)結(jié)果向人群安全評價(jià)外推時(shí)的不確定因素,膳食暴露水平的亞硝酸鹽對人體的肝腎功能也可能產(chǎn)生一定的影響。至于不良效應(yīng)如何,對健康的危害程度有多大,有待于從醫(yī)學(xué)角度的深入研究。

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Risk assessment on hazard factor of nitrite in drinking water of Hohhot City

LI Guoyin1,2,ZHANG Fujin1,2,WU Kailong3,LI Xiuping2,CUI Yan2

(1.RiskAssessmentLabofAgri-productsQualityandSafety,AgricultureMinistryofP.R.C.,Hohhot010031,China; 2.InstituteofResourcesEnvironmentandDetectiontechnology,InnerMongoliaAcademyofAgricultural&AnimalHusbandrySciences,ResearchHohhot010031China;3.AgriculturalandLivestockProductsQualityandSafetySupervisionandManagementCenterinWulanchabucity,Wulanchabu012000,China)

Taking drinking water of Hohhot City as the research object, a risk evaluation on the hazard factor of nitrite in water was made from four aspects such as hazard identification, hazard description, exposure assessment and risk description. The evaluation results show that the risk quotient (QH) of nitrite in water is 40%, which indicates that the possibility that human’s intaking nitrite by drinking water causes risk to human health is little. In the meantime, taking pure Kunming mice as experimental animals, a nitrite sub acute toxicological test was made to determine the serum biochemical index. The results show that there are significant differences in the lactate dehydrogenase(LDH), aspartate amino transferase (AST), alanine aminotransferase (ALT) and urea between the experimental group, which is given nitrite according to the level of dietary exposure, and the control group. The function of liver and kidney of mice in the experimental group has been affected. Ignoring the uncertainty from the experimental animal to human, nitrite in a level of the dietary exposure maybe have bad influence to the function of human’s liver and kidney.

drinking water; nitrite; risk assessment; toxicology tests; Hohhot City

10.3880/j.issn.1004-6933.2015.02.011

內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院青年創(chuàng)新基金(2012QNJJN05)

李國銀(1977—),男,助理研究員,碩士,主要從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估研究。E-mail:nmg1977ligy@163.com

X503

A

1004-6933(2015)02-0055-04

2014-08-18 編輯：徐 娟)