丹江口水庫水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

錢 寶 汪金成

(長江水利委員會(huì) 水文局， 湖北 武漢 430010)

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丹江口水庫水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

錢 寶 汪金成

(長江水利委員會(huì) 水文局， 湖北 武漢 430010)

基于國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)提出的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，對丹江口水庫的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評估。結(jié)果表明，丹江口水庫在2011～2014年的水質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)均值為1.45×10-5，低于國際輻射防護(hù)委員會(huì)(ICRP)所推薦的最大可接受限值5.0×10-5，能夠滿足南水北調(diào)中線工程的要求。丹江口水庫的水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)主要來自基因毒物質(zhì)，且主要化學(xué)致癌物的健康風(fēng)險(xiǎn)依次為砷>鎘>鉛>氟化物>氨氮>鋅。為了進(jìn)一步提高丹江口水庫的水質(zhì)安全，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施，繼續(xù)降低水體中的砷元素含量。

水環(huán)境；健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)；丹江口水庫

1 研究背景

為了評估特定水環(huán)境中的理化因子的致癌風(fēng)險(xiǎn)，國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(International Agency for Research on Cancer，IARC)通過衡量有毒物質(zhì)致癌性的可靠程度編纂了對應(yīng)的分類系統(tǒng)并提出了相應(yīng)的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型[1-5]。該模型的優(yōu)點(diǎn)在于通過引入有毒物質(zhì)的致癌系數(shù)和參考計(jì)量等毒理學(xué)參數(shù)，將污染物濃度值與人體健康定量地聯(lián)系起來，從而對污染物給人體造成危害的可能性及其程度做出科學(xué)估算。

丹江口水庫是我國南水北調(diào)中線工程的水源地，其水質(zhì)狀況直接關(guān)系到沿線3 800萬人口的飲水安全[6]。因此，對丹江口水庫的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)，對于南水北調(diào)中線工程的水資源管理具有重要意義。

2 評價(jià)模型

(1)

式中，Di為第i種基因毒物質(zhì)的單位體重日均暴露劑量，mg/(kg·d)；Qi為第i種基因毒物質(zhì)的致癌系數(shù)，mg/(kg·d)；70為人類的平均壽命，a。

(2)

式中，Di為第i種軀體毒物質(zhì)的單位體重日均暴露劑量，mg/(kg·d)；Ci為第i種軀體毒物質(zhì)的參考計(jì)量，為mg/(kg·d)。

在式(1)與式(2)中，通過飲水途徑攝入的有毒物質(zhì)單位體重日均暴露劑量計(jì)算方法[2-5]：

(3)

式中，xi為第i種有毒物質(zhì)在水環(huán)境中的濃度，mg/L；2.2為成年人的日均飲水量，L/d；70為成年人的平均體重，kg。

基因毒物質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)Rg的計(jì)算方法[2-5]：

(4)

軀體毒物質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)Rb的計(jì)算方法[2-5]：

(5)

基因毒物質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)與軀體毒物質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)之和即為水體的水質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)R[2-5]：

(6)

3 評價(jià)結(jié)果

3.1 污染物健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

丹江口水庫位于漢江上游，豫、鄂、陜3 省交界處，屬丘陵盆地型水庫。水庫控制流域面積為9.52萬km2，總庫容為290.5億m3，多年平均入庫水量為395 億m3[7]。

評價(jià)時(shí)段為2011～2014年，根據(jù)水利部長江水利委員會(huì)水文局的監(jiān)測資料，在丹江口水庫的55項(xiàng)水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)中，除砷、鎘外，其它基因毒物質(zhì)含量在所有檢測中均低于檢出限；除氟化物、鉛、鋅、氨氮外，其它軀體毒物質(zhì)含量在所有檢測中均低于檢出限。因此，選擇砷、鎘兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行基因毒物質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，選擇氟化物、鉛、鋅、氨氮4項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行軀體毒物質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。各評價(jià)指標(biāo)的逐年監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總見表1。

表1 評價(jià)指標(biāo)的濃度值

注：“

由表1可見，在基因毒物質(zhì)中，丹江口水庫的砷元素濃度大致呈逐年下降趨勢，且各評價(jià)年份砷含量均能達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)中的Ⅰ類要求[8]。鎘元素僅在2012年與2013年高于檢出限，且各評價(jià)年份鉛含量均能達(dá)到Ⅰ類。

在軀體毒物質(zhì)中，丹江口水庫的氟化物濃度大致在0.23～0.26 mg/L范圍內(nèi)波動(dòng)，且各評價(jià)年份氟化物含量均能達(dá)到Ⅰ類。鉛元素在2011年與2014年可以達(dá)到Ⅰ類，且2012年之后主要在0.010～0.011 mg/L范圍內(nèi)波動(dòng)。鋅元素含量僅在2011年高于Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)，在其他年份均低于檢出限。氨氮各評價(jià)年份也均能達(dá)到Ⅰ類，且在2014年含量最低。

根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)局(EPA)的研究，砷與鎘的致癌強(qiáng)度系數(shù)分別為15 mg/(kg·d)和 6.1mg/(kg·d)；氟化物、鉛、鋅、氨氮的參考劑量分別為0.06，0.001 4，0.3 mg/(kg·d)和0.97 mg/(kg·d)。根據(jù)第2節(jié)中介紹的評價(jià)模型，計(jì)算出各指標(biāo)的健康風(fēng)險(xiǎn)，見表2。

由表2可見，各污染物的致癌風(fēng)險(xiǎn)依次為砷>鎘>鉛>氟化物>氨氮>鋅。其中，砷元素致癌風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)量級為10-5，即受水區(qū)每10萬人口中可能有1.31個(gè)人由于飲用水中的砷元素中而致癌；鎘元素致癌風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)量級為10-6，即受水區(qū)每100萬人口中可能有1.37個(gè)人由于飲用水中的鎘元素而致癌。在其余4種污染物中，鉛元素與氟化物致癌風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)量級均為10-9，而氨氮與鋅元素致癌風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)量級均為10-11。由此可見，相對于中線工程受水區(qū)3 800萬的人口數(shù)量，鉛、氟化物、氨氮、鋅4種污染物的致癌風(fēng)險(xiǎn)并不顯著。

3.2 綜合健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

根據(jù)式(4)～(6)計(jì)算基因毒物質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)、軀體毒物質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)和水質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)，見表3。

表3 水質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果

由表3可見，丹江口水庫基因毒物質(zhì)的綜合健康風(fēng)險(xiǎn)數(shù)量級為10-5，軀體毒物質(zhì)的綜合健康風(fēng)險(xiǎn)數(shù)量級為10-9，兩者相差了4個(gè)數(shù)量級。水質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)量級為10-5，且主要由基因毒風(fēng)險(xiǎn)決定。在4個(gè)評價(jià)年中，水質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)在2011年最高，在2014年最低，這表明丹江口水庫流域的環(huán)境治理工作有效地降低了庫區(qū)的水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。研究時(shí)段的水質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)為1.45×10-5，即受水區(qū)每10萬人口中可能有1.45個(gè)人由于飲用水中的污染物中而致癌，這低于國際輻射防護(hù)委員會(huì)(International Commission on Radiological Protection，ICRP)所推薦的最大可接受限值5.0×10-5[2,5]。因此，丹江口水庫的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)狀況能夠滿足南水北調(diào)中線工程的要求。

結(jié)合表2與表3可以發(fā)現(xiàn)，砷元素對丹江口水庫水質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)率超過了90%，這可能是由于砷元素在表層土壤中主要以土壤結(jié)合力較弱的As(V)形式存在，易于遷移至水體中所致[9-10]。因此，為了進(jìn)一步提高丹江口水庫的水質(zhì)安全，應(yīng)當(dāng)采取相關(guān)措施，繼續(xù)削減水體中的砷元素含量。

4 結(jié) 論

丹江口水庫2011～2014年的水質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)均值為1.45×10-5，低于ICRP所推薦的最大可接受限值5.0×10-5。因此，丹江口水庫的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)狀況能夠滿足南水北調(diào)中線工程的要求。

丹江口水庫的基因毒物質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)高于軀體毒物質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)，其中主要基因毒物質(zhì)為砷和鎘，主要軀體毒物質(zhì)為氟化物、鉛、鋅與氨氮。各污染物的致癌風(fēng)險(xiǎn)依次為砷>鎘>鉛>氟化物>氨氮>鋅。

砷元素對丹江口水庫水質(zhì)綜合健康風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)率超過了90%，為了進(jìn)一步提高丹江口水庫的水質(zhì)安全，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施，繼續(xù)降低水體中的砷元素含量。

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(編輯：李 慧)

2016-09-15

錢寶，男，長江水利委員會(huì)水文局，工程師.

1006-0081(2016)11-0032-03

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