珠三角典型河道取代芳烴的污染現(xiàn)狀及風(fēng)險特征

陳弘麗，彭 虹，潘 錦

中山市環(huán)境監(jiān)測站，廣東 中山 528400

珠三角典型河道取代芳烴的污染現(xiàn)狀及風(fēng)險特征

陳弘麗，彭 虹，潘 錦

中山市環(huán)境監(jiān)測站，廣東 中山 528400

對石岐河17個監(jiān)測斷面表層水中20種取代芳烴進(jìn)行研究。結(jié)果表明，石岐河水中取代芳烴為ND～0.51 μg/L，均值為0.20 μg/L。與國內(nèi)其他地區(qū)相比，石岐河水中取代芳烴含量處于較低水平。通過風(fēng)險商模型對石岐河水中檢出的取代芳烴進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險評價后發(fā)現(xiàn)，取代芳烴對石岐河的生態(tài)風(fēng)險低，但需要對4、8、11、12、15、16號斷面相關(guān)環(huán)境進(jìn)行觀察。對4種已報道非致癌劑量或致癌斜率因子的取代芳烴進(jìn)行健康風(fēng)險評價后發(fā)現(xiàn)，石岐河水中檢出的取代芳烴非致癌風(fēng)險和致癌風(fēng)險并不嚴(yán)重，不會對人體健康產(chǎn)生明顯的影響。

石岐河；取代芳烴；風(fēng)險評價

石岐河作為珠三角典型的城市河流，橫貫城市中部，雨量豐沛[1]。隨著沿岸工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展和人口的增加，污水和各種廢棄物的排放也急劇增加，有機(jī)污染物很有可能成為石岐河的潛在污染物。目前，對石岐河有機(jī)氯、有機(jī)磷農(nóng)藥等有機(jī)污染物的研究已有報道，但對取代芳烴的研究尚未見詳細(xì)報道。本文首次對石岐河17個監(jiān)測斷面表層水中20種取代芳烴進(jìn)行分析，研究各斷面取代芳烴的污染特征，并進(jìn)行風(fēng)險評價，剖析石岐河水中典型有機(jī)污染物的潛在風(fēng)險狀況。

1 實驗部分

1.1 樣品采集

綜合考慮了石岐河沿岸的工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及居民區(qū)等潛在污染源以及排污口的分布情況，共布設(shè)17個監(jiān)測點位，點位布設(shè)情況見圖1。水樣用預(yù)處理過的10 L棕色玻璃瓶收集，封口。采樣時間為2013年4月。

圖1 石岐河采樣斷面示意圖(圖中數(shù)字為監(jiān)測點編號)

1.2 樣品分析

分析項目包括1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,3,5-三氯苯、1,2,3,4-四氯苯、1,2,3,5-四氯苯、1,2,4,5-四氯苯、六氯苯、硝基苯、o-硝基氯苯、p-硝基氯苯、m-硝基氯苯、o-二硝基苯、p-二硝基苯、m-二硝基苯、2,4-二硝基甲苯、2,4-二硝基氯苯、2,4,6-三硝基甲苯、2,4-二氯苯酚、2,4,6-三氯苯酚、五氯酚。

分析方法：參照USEPA8270分析方法，用二氯甲烷液液萃取、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀同時定性定量河水中20個組分的取代芳烴[2]。

1.3 評價方法

運用風(fēng)險商模型及水環(huán)境健康風(fēng)險評價模型對石岐河水中取代芳烴進(jìn)行風(fēng)險評價。

1.3.1 風(fēng)險商模型

作為第1級生態(tài)風(fēng)險評價，F(xiàn)enner等[3]建立的風(fēng)險商(RQ)法是表征生態(tài)風(fēng)險程度最常用方法，計算公式：

(1)

式中MEC為采用定點采樣測定的環(huán)境濃度，PNEC為環(huán)境可接受水平。

PNEC是表征污染物對環(huán)境中生物無影響的濃度閾值[4]，但很難通過實驗直接獲得，對于大部分污染物而言，常用半致死濃度LC50或無顯著效應(yīng)濃度NOEC外推以預(yù)測人類或環(huán)境的PNEC[5]。由于外推過程的不確定性，通過一個長期實驗的NOEC(魚類或藻類)外推PNEC時，需要選擇合適的評價因子。計算公式：

(2)

式中AF為評價因子，無量綱，根據(jù)歐盟風(fēng)險評價技術(shù)指南[6]在1～1 000之間取值。

1.3.2 水環(huán)境健康風(fēng)險評價模型

根據(jù)污染物對人體健康的危害效應(yīng)研究成果，美國環(huán)保局(USEPA)針對不同類型的健康危害建立了水環(huán)境健康風(fēng)險評價模型；進(jìn)行健康風(fēng)險評價時，按照致癌性分為致癌風(fēng)險和非致癌風(fēng)險[7-8]。

1.3.2.1 致癌風(fēng)險

致癌風(fēng)險指暴露于該物質(zhì)所在環(huán)境而導(dǎo)致一生中超過正常水平的癌癥發(fā)病率。對于致癌物而言，只要微量存在即可對人體產(chǎn)生不利影響。

(3)

(4)

(5)

假設(shè)多種有機(jī)物對人體的致癌作用沒有協(xié)同和拮抗作用，則水環(huán)境總致癌風(fēng)險(R)：

(6)

式(3)～式(6)適用于低劑量暴露(即用上述公式計算所得致癌風(fēng)險小于0.01時適用)。C為水中污染物的質(zhì)量濃度,mg/L；SF為污染物的致癌斜率因子，(kg·d)/mg；W為日飲水量，L/d；EF為暴露頻率，d/a；ED為暴露延時，a；Bw為平均體質(zhì)量，kg；Te為平均暴露時間，d；S為洗澡時皮膚對污染物的吸附量，(mg·cm2)/次；A為人體的表面積，cm2；FE為洗澡頻率，次/d；f為腸道吸附比例，無量綱；k為皮膚吸附系數(shù)，cm/h；t為延滯時間，h；Tw為洗澡時間，h。

1.3.2.2 非致癌風(fēng)險

非致癌風(fēng)險指暴露造成的長期日攝入量與非致癌劑量的比值。對于非致癌物而言，存在劑量閾值，低于閾值則認(rèn)為不會產(chǎn)生不利于健康的影響。

(7)

式中RfD為污染物的非致癌劑量，mg/(kg·d)。

(8)

(9)

假設(shè)多種有機(jī)物對人體的非致癌作用沒有協(xié)同和拮抗作用，則水環(huán)境總非致癌風(fēng)險(R)計算公式：

(10)

2 結(jié)果與討論

2.1 石岐河水中取代芳烴的污染現(xiàn)狀

圖2為石岐河17個監(jiān)測斷面表層水中取代芳烴的含量。石岐河水中取代芳烴的含量為ND～0.51 μg/L，均值為0.20 μg/L。其中取代芳烴含量最高的為15號斷面。這可能與15號斷面是重要的采砂區(qū)域、附近還有大型工業(yè)區(qū)有關(guān)。石岐河水中的取代芳烴以氯苯類有機(jī)物為主，在各監(jiān)測斷面的平均含量占總量的41%以上。氯苯類有機(jī)物是一類化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的有機(jī)污染物，廣泛用于合成染料、芳香劑和農(nóng)藥中間體、溶劑、印染載體的添加劑、絕緣液體等[9-10]。

圖2 石岐河水中取代芳烴含量

17個監(jiān)測斷面檢出的三氯苯(1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,3,5-三氯苯)、四氯苯(1,2,3,4-四氯苯、1,2,3,5-四氯苯、1,2,4,5-四氯苯)、硝基苯、硝基氯苯(o-硝基氯苯、p-硝基氯苯、m-硝基氯苯)濃度均低于我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)集中式生活飲用水地表水源地特定項目的標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

石岐河水中硝基苯(ND～0.17 μg/L)、硝基氯苯(ND～0.21 μg/L)的污染水平與杭州珊瑚沙水庫相當(dāng)(硝基苯、硝基氯苯質(zhì)量濃度分別為0.08～0.11 μg/L、0.16～0.42 μg/L)[11]，比洪澤湖(硝基苯、硝基氯苯質(zhì)量濃度分別為ND～4.30 μg/L、ND～0.36 μg/L)低[12]；三氯苯(ND～0.14 μg/L)、四氯苯(ND～0.51 μg/L)污染水平遠(yuǎn)低于珠江口表層水(三氯苯、四氯苯質(zhì)量濃度分別為0.10～309.20 μg/L、ND～12.10 μg/L)[13]。與國內(nèi)其他地區(qū)相比，石岐河水中取代芳烴的含量處于較低水平。

2.2 石岐河水中取代芳烴的風(fēng)險評價

采用風(fēng)險商模型對石岐河水中檢出的取代芳烴進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險評價。為保證評價過程中取代芳烴毒性數(shù)據(jù)的可靠性，從USEPA開發(fā)的PBT分析器[14]收集取代芳烴對水中魚類的長期慢性毒性數(shù)據(jù)；根據(jù)歐盟風(fēng)險評價技術(shù)指南[7]評價因子的選取原則，對于擁有1 種生物(魚或溞) 的慢性NOEC數(shù)據(jù)的情況，評價因子(AF)取值為100。取代芳烴的化學(xué)及毒理學(xué)特征詳見表1。

表1 取代芳烴的化學(xué)及毒理學(xué)特征

注：ChV為魚類慢性毒性數(shù)據(jù)，是魚類最低有效應(yīng)劑量濃度(LOEC)與無顯著效應(yīng)濃度(NOEC)的幾何平均值，ChV數(shù)據(jù)來自USEPA開發(fā)的PBT分析器[14]；非致癌劑量及致癌斜率因子數(shù)據(jù)來自USEPA于2015年1月發(fā)布的“Regional Screening Level (RSL) Summary Table”[15]； NR表示未見報道。

石岐河水中檢出的取代芳烴生態(tài)風(fēng)險評價結(jié)果見表2。從表2可見，石岐河水中檢出的取代芳烴最大RQ均小于1，表明取代芳烴對石岐河的生態(tài)風(fēng)險低。但4、8、11、12、15、16號斷面四氯苯的RQ為0.100～0.464，在0.1～1之間，需要對相關(guān)環(huán)境進(jìn)行觀察。

表2 取代芳烴的生態(tài)風(fēng)險

注：ND表示未檢出。下同。

對4種已報道非致癌劑量或致癌斜率因子的取代芳烴進(jìn)行健康風(fēng)險評價。因我國在暴露參數(shù)方面還沒有一套完整的標(biāo)準(zhǔn)可供參考，評價過程的參數(shù)參照USEPA暴露評價手冊。以一個成年人為例，日飲水量W為2 L/d；暴露頻率EF為365 d/a；對于非致癌物質(zhì)，暴露延時ED為30 a，平均暴露時間Te為10 950 d；對于致癌物質(zhì)，暴露延時ED為70 a，平均暴露時間Te為25 550 d；平均體質(zhì)量Bw為60 kg；人體平均表面積A為16 600 cm2；洗澡頻率FE為0.3次/d；腸道吸附比例(無量綱)f為1；皮膚吸附系數(shù)k為0.001 cm/h；洗澡時間Tw為0.4 h；假設(shè)每種污染物的延滯時間t為1 h。非致癌劑量及致癌斜率因子詳見表1。

根據(jù)USEPA的相關(guān)定義，對于非致癌風(fēng)險，當(dāng)風(fēng)險指數(shù)超過1時，認(rèn)為會對人體健康產(chǎn)生危害；對于致癌風(fēng)險，則認(rèn)為致癌風(fēng)險指數(shù)低于1.0×10-4時可以接受[7]。

由表3可知，各監(jiān)測斷面水中檢出的取代芳烴非致癌風(fēng)險值均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于1，表明硝基苯、1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,2,4,5-四氯苯的非致癌風(fēng)險并不嚴(yán)重，不會對人體健康產(chǎn)生明顯的影響。

表3 取代芳烴的非致癌風(fēng)險

經(jīng)計算，4號斷面及16號斷面檢出的1,2,4-三氯苯的致癌風(fēng)險分別為8.83×10-8、6.86×10-8，遠(yuǎn)低于1.0×10-4，可以認(rèn)為1,2,4-三氯苯不會對人體產(chǎn)生致癌危害。

由計算所得的各類風(fēng)險數(shù)據(jù)可知，因皮膚接觸而帶來的風(fēng)險值較通過飲用水進(jìn)入身體而帶來的風(fēng)險值低1～2個數(shù)量級。由此推斷，取代芳烴通過皮膚接觸進(jìn)入人體的量相對較少。

總體而言，石岐河水中檢出的取代芳烴非致癌風(fēng)險和致癌風(fēng)險并不嚴(yán)重，不會對人體健康產(chǎn)生明顯的影響。但由于大部分取代芳烴非致癌劑量及致癌斜率因子數(shù)據(jù)匱乏，而且缺乏對多個化合物的聯(lián)合作用相關(guān)研究資料，故短期內(nèi)尚不能對石岐河做出明確的健康風(fēng)險判斷。

3 結(jié)論

1)石岐河17個監(jiān)測斷面水中取代芳烴的含量為ND～0.51 μg/L，均值為0.20 μg/L。水中的取代芳烴以氯苯類有機(jī)物為主，在各監(jiān)測斷面含量平均占總量的41%以上。與國內(nèi)其他地區(qū)相比，石岐河水中取代芳烴的含量處于較低水平。

2)通過風(fēng)險商模型對石岐河水中檢出的取代芳烴進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險評價后發(fā)現(xiàn)，取代芳烴對石岐河的生態(tài)風(fēng)險低，但需要對4、8、11、12、15、16號斷面相關(guān)環(huán)境進(jìn)行觀察。對4種已報道非致癌劑量或致癌斜率因子的取代芳烴進(jìn)行健康風(fēng)險評價后發(fā)現(xiàn)，石岐河水中檢出的取代芳烴非致癌風(fēng)險和致癌風(fēng)險并不嚴(yán)重，不會對人體健康產(chǎn)生明顯的影響。

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Occurrence and Risk Assessment of Substituted Aromatic Hydrocarbons in Water of Pearl River Delta

CHEN Hongli， PENG Hong， PAN Jin

Zhongshan Environmental Monitoring Station, Zhongshan 528400, China

Substituted aromatic hydrocarbons in water samples collected from Shiqi River were analyzed. The range of total substituted aromatic hydrocarbons was ND-0.51 μg/L.Comparison with the results of other research areas，the pollution of substituted aromatic hydrocarbons was in the low level. The ecological risks of substituted aromatic hydrocarbons were also investigated by risk quotient，and the results indicated that they were in a low level. The health risks of four kinds of substituted aromatic hydrocarbons with reference doses or slope factor were also investigated. It can be considered that substituted aromatic hydrocarbons would not cause obvious health hazard to human beings currently.

Hiqi River;substituted aromatic hydrocarbons;risk assessment

2015-01-28;

2015-04-29

中山市科技計劃項目(20123A283)

陳弘麗(1986-)，女，廣東中山人，碩士，工程師。

X820.4；X522

A

1002-6002(2016)01- 0030- 05