湘江長沙段水環(huán)境健康風(fēng)險評價

彭小玉，潘海婷，胡華勇，謝 沙

(湖南省環(huán)境監(jiān)測中心站，長沙 410019)

· 環(huán)境評價 ·

湘江長沙段水環(huán)境健康風(fēng)險評價

彭小玉，潘海婷，胡華勇，謝 沙

(湖南省環(huán)境監(jiān)測中心站，長沙 410019)

為評價湘江長沙段水環(huán)境中污染物對人體健康產(chǎn)生的危害風(fēng)險，以湘江長沙段2011～2015年的水質(zhì)監(jiān)測資料為基礎(chǔ)，采用美國環(huán)境保護(hù)局推薦的健康風(fēng)險評價模型，對湘江長沙段水環(huán)境進(jìn)行健康風(fēng)險評價。湘江長沙段由飲水途徑所致健康危害的總個人年風(fēng)險低于國際輻射防護(hù)委員會(ICRP)推薦的最大可接受風(fēng)險水平?；瘜W(xué)致癌物由飲水途徑所致健康危害的個人年風(fēng)險順序?yàn)锳s> Cd；非致癌物由飲水途徑所致健康危害的個人年風(fēng)險順序?yàn)镻b>NH3-N >Cu>揮發(fā)酚；化學(xué)致癌物對人體健康危害的個人年風(fēng)險遠(yuǎn)超過非致癌物。

水環(huán)境；健康風(fēng)險評價；化學(xué)致癌物質(zhì); 非致癌物

湘江，又名湘水，是長江7大支流之一，也是湖南省最大的河流。湘江長沙段全長約74km, 由南向北自昭山進(jìn)入長沙市區(qū)，經(jīng)三汊磯轉(zhuǎn)向西北，至喬口而出望城縣，再過岳陽入洞庭，境內(nèi)有靳江、瀏陽河、撈刀河和溈水等主要支流。該河段是長沙市自來水的主要水源和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要水利資源，其水質(zhì)好壞直接關(guān)系到沿岸居民的身體健康和社會穩(wěn)定[1-2]。

環(huán)境健康風(fēng)險評價以風(fēng)險度作為評價指標(biāo), 把環(huán)境污染與人體健康聯(lián)系起來, 定量描述一個人在污染環(huán)境中暴露時受到危害的風(fēng)險[3]。為了解湘江長沙段水環(huán)境污染對人體健康產(chǎn)生的危害風(fēng)險，本研究選取2011～2015年湘江長沙段4個斷面(昭山、猴子石、三汊磯和喬口)的水質(zhì)監(jiān)測資料，采用美國環(huán)保局推薦的健康風(fēng)險評價模型，對湘江長沙段水環(huán)境健康風(fēng)險進(jìn)行評價，以便確定污染物的主次，從而為環(huán)境風(fēng)險管理提供科學(xué)依據(jù)和主要決策對象。

1 水環(huán)境健康風(fēng)險評價模型

水環(huán)境健康風(fēng)險評價主要是針對水環(huán)境中對人體有害的物質(zhì)，這種物質(zhì)一般可分為兩類：(1)基因毒物質(zhì)，包括放射性污染物和化學(xué)致癌物；(2)軀體毒物質(zhì)，即非致癌物[4]。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)和國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)通過全面評價化學(xué)有毒物質(zhì)致癌性可靠程度而編制的分類系統(tǒng)，屬于 1 組和 2A 組的化學(xué)物質(zhì)為化學(xué)致癌物，其他為非致癌物。這些物質(zhì)對人體健康產(chǎn)生危害主要有 3 種暴露途徑: 直接接觸、攝入水體中的食物和飲用，其中飲用被認(rèn)為是一種很重要的暴露途徑[5-6]。 由于水質(zhì)監(jiān)測中放射性污染物未檢出，除揮發(fā)酚外，也沒有檢測出其他有機(jī)物的具體成分和含量。因此，在健康風(fēng)險評價過程中，沒有考慮水體中放射性污染物及其他有機(jī)污染物的影響，主要考慮通過飲水途徑對人體健康所造成的危害。

1.1 化學(xué)致癌物所致健康危害的風(fēng)險模型[7～9]

化學(xué)致癌物所致健康危害的風(fēng)險模式為:

(1)

(2)

飲水途徑的單位體重日均暴露劑量Dig可按下式進(jìn)行計算：

Dig=2.2·Ci/BW

(3)

式中，2.2為成人每日平均飲水量，L；Ci為化學(xué)致癌物平均濃度，mg/L；BW為人均體重， kg， 取 70。

1.2 非致癌物所致健康危害的風(fēng)險模型

非致癌物所致健康危害的風(fēng)險模式為:

(4)

(5)

1.3 水環(huán)境健康風(fēng)險評價總體模型

各有毒物質(zhì)對人體健康危害產(chǎn)生的累積效應(yīng)呈相加關(guān)系、協(xié)同關(guān)系或拮抗關(guān)系。作為沿岸居民生活飲用水水源的湘江，各有毒物質(zhì)濃度很低，因此假定每種化合物的作用是獨(dú)立的，即各有毒物質(zhì)對人體健康危害產(chǎn)生的累積效應(yīng)呈相加關(guān)系[10]，而不是協(xié)同或拮抗關(guān)系，則水環(huán)境總的健康危害風(fēng)險R總為：

R總=Rc+Rn

(6)

1.4 健康風(fēng)險評價參數(shù)

根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO) 和國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC) 編制的權(quán)衡化學(xué)物質(zhì)致癌性可靠程度的體系，化學(xué)致癌物主要有鎘(Cd)、砷(As)和 六價鉻(Cr6+)，其飲用途徑致癌強(qiáng)度系數(shù)見表1；非致癌化學(xué)有毒物質(zhì)主要是汞(Hg)、鉛(Pb)、銅(Cu)、氰化物(CN)、揮發(fā)酚和氨氮(NH3-N), 其飲用途徑參考劑量見表2[11～13]。

表1 化學(xué)致癌物致癌強(qiáng)度系數(shù)Tab.1 Cancinogenic coefficients for chemical carcinogens

表2 非致癌物參考劑量Tab.2 Reference doses for non-carcinogens

2 結(jié)果與分析

2.1 化學(xué)致癌物健康風(fēng)險評價結(jié)果

根據(jù)公式(1)～(3)以及相關(guān)評價參數(shù)，計算出2011～2015年湘江長沙段通過飲水途徑化學(xué)致癌物所造成的平均個人年風(fēng)險及總風(fēng)險，計算結(jié)果見表3。結(jié)果表明，湘江長沙段化學(xué)致癌物由飲水途徑所致健康危害的個人年風(fēng)險以As為最大。其中，湘江長沙段As 、Cd的個人年風(fēng)險值分別為4.3×10-5/a、1.1×10-6/a，均未超出國際輻射防護(hù)委員會(ICRP)推薦的標(biāo)準(zhǔn)限值(5.0×10-5/a)[14]。

湘江長沙段的昭山、猴子石、三汊磯和喬口段面的化學(xué)致癌物所致的健康危害的總風(fēng)險值分別為4.7×10-5/a、4.6×10-5/a、4.3×10-5/a和4.2×10-5/a，均未超出國際輻射防護(hù)委員會(ICRP)推薦的標(biāo)準(zhǔn)限值(5.0×10-5/a)。

表3 化學(xué)致癌物飲水途徑健康危害的個人年風(fēng)險Tab.3 Health risks of chemical carcinogens to the individual person per year by drinking water

注：Cr6+未檢出，不計算其導(dǎo)致的個人年風(fēng)險。

2.2 非致癌物健康風(fēng)險評價結(jié)果

根據(jù)公式(3)～(5)以及相關(guān)評價參數(shù)，計算出2011～2015年湘江長沙段通過飲水途徑非致癌物所造成的平均個人年風(fēng)險及總風(fēng)險，計算結(jié)果見表4。結(jié)果表明，非致癌物由飲水途徑所致健康危害的個人年風(fēng)險以Pb為最大，其次是NH3-N和Cu。湘江長沙段非致癌物Pb、Cu、揮發(fā)酚和NH3-N對人體健康危害的年風(fēng)險值的數(shù)量級分別在10-12/a～10-10/a，均低于國際輻射防護(hù)委員會(ICRP)推薦的最大可接受風(fēng)險水平。湘江長沙段各斷面的非致癌物飲水途徑所致的個人年風(fēng)險的數(shù)量級均在10-10/a?？梢?，非致癌化學(xué)有毒物由飲水途徑所致的健康危害較小，可忽略不計。

表4 非致癌物飲水途徑健康危害的個人年風(fēng)險Tab.4 Health risks of non-carcinogens to the individual person per year by drinking water

注：Hg和CN未檢出，不計算其導(dǎo)致的個人年風(fēng)險。

2.3 水環(huán)境總健康風(fēng)險評價結(jié)果

根據(jù)公式(6)，可以計算出2011～2015年湘江長沙段各斷面通過飲水途徑所造成的總風(fēng)險，計算結(jié)果見表5。從表5可以看出，湘江長沙段有毒污染物由飲水途徑所致的總個人年風(fēng)險為4.4×10-5/a，低于國際輻射防護(hù)委員會(ICRP)推薦的最大可接受風(fēng)險水平。湘江長沙段各斷面中，與湘潭市的交界斷面(昭山)化學(xué)致癌物和非致癌物共同作用所致的總個人年風(fēng)險最大，其次猴子石斷面和三汊磯斷面，喬口斷面最小。與化學(xué)致癌物相比，非致癌物由飲水途徑所致的總個人年風(fēng)險可忽略不計。

表5 有毒污染物飲水途徑所致健康危害的總個人年風(fēng)險Tab.5 The general health risks of toxic pollutant to the individual person per year by drinking water

2.4 健康風(fēng)險評價的不確定性分析

在健康風(fēng)險評價過程中，由于水環(huán)境健康風(fēng)險評價系統(tǒng)中包含了大量的不確定性因素，如污染物濃度的分布、暴露頻率的大小、暴露延時的長短及人均飲水量的多少等，以及不同人群可以承受的風(fēng)險水平的不同，因此，不確定性在健康風(fēng)險評價中是普遍存在的。目前，已有學(xué)者運(yùn)用蒙特卡洛算法、區(qū)間數(shù)算法等建立河流水環(huán)境健康風(fēng)險模糊綜合評價模型，成功地解決了水環(huán)境中參數(shù)的不確定性問題[15-16]。因水環(huán)境健康風(fēng)險評價系統(tǒng)中不確定性因素的來源、類型和性質(zhì)等較為復(fù)雜，本文采用美國環(huán)境保護(hù)局推薦的健康風(fēng)險評價方法，對健康風(fēng)險評價系統(tǒng)中的不確定性進(jìn)行了忽略。另外，本文計算出的結(jié)果是直接飲用所評價的水體造成的風(fēng)險值，而實(shí)際上水源水需要通過自來水廠處理才是飲用水，且中國人習(xí)慣于飲用開水，除環(huán)境中重金屬在加熱煮沸的過程中損失較少外，易揮發(fā)的有機(jī)物在加熱煮沸過程中會有大量的損失，因此，計算出的飲水途徑造成的個人年風(fēng)險值與實(shí)際風(fēng)險值略有偏差?？傮w來看，湘江長沙段各斷面由飲水途徑所致健康危害的總個人年風(fēng)險值均低于國際輻射防護(hù)委員會(ICRP)推薦的最大可接受風(fēng)險水平。鑒于評價過程中存在不確定性因素，對湘江長沙段水域的健康風(fēng)險評價還需要在今后進(jìn)行更為深入的研究，進(jìn)一步完善，以便更好的為環(huán)保部門制定相關(guān)政策提供依據(jù)。

3 結(jié) 論

(1)湘江長沙段各斷面由飲水途徑所致健康危害的總個人年風(fēng)險值范圍在4.2×10-5/a～4.7×10-5/a之間，均低于國際輻射防護(hù)委員會(ICRP)推薦的最大可接受風(fēng)險水平。其中，化學(xué)致癌物所致健康危害的個人年風(fēng)險遠(yuǎn)大于非致癌物。因此，As、Cd等化學(xué)致癌物質(zhì)應(yīng)作為風(fēng)險決策管理的重點(diǎn)對象。

(2)湘江長沙段化學(xué)致癌物由飲水途徑所致健康危害的個人年風(fēng)險以As為最大。As 、Cd的個人年風(fēng)險值分別為4.3×10-5/a、1.1×10-6/a，均未超出國際輻射防護(hù)委員會(ICRP)推薦的標(biāo)準(zhǔn)限值，不會對人體健康構(gòu)成明顯影響。

(3)湘江長沙段非致癌物由飲水途徑所致健康危害的個人年風(fēng)險以Pb為最大，其次是NH3-N和Cu。Pb、NH3-N、Cu和揮發(fā)酚對人體健康危害的年風(fēng)險值的數(shù)量級分別在10-12/a～10-10/a，表明非致癌物所引起的健康危險甚微，可忽略不計。

(4)水環(huán)境健康風(fēng)險評價包括直接接觸、攝入水體中食物、飲水三種暴露途徑，本文僅對飲水途徑對人體造成的健康危害進(jìn)行了評價。另外，由于在水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中未檢測出放射性污染物，除揮發(fā)酚外，也沒有檢測出其他有機(jī)物的具體成分和含量。因此，在健康風(fēng)險評價中，未考慮飲水以外途徑造成的人體危害，也未考慮放射性物質(zhì)以及除揮發(fā)酚外的有機(jī)物對人體的危害，計算得出的個人年風(fēng)險值要比實(shí)際風(fēng)險值低。鑒于評價過程中存在不確定性因素，對湘江長沙段水域的健康風(fēng)險評價還需要在今后進(jìn)行更為深入的研究，進(jìn)一步完善，以便更好的為環(huán)保部門制定相關(guān)政策提供依據(jù)。

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Water Environmental Health Risk Assessment of Xiangjiang River in Changsha City

PENG Xiao-yu, PAN Hai-ting, HU Hua-yong, XIE Sha

(HunanEnvironmentalMonitoringCentralStation,Changsha410019,China)

Based on the local water quality monitoring data from 2011 to 2015, the water environmental health risks assessment model recommended by USEPA was used employed to assess the health risk of Xiangjiang River in Changsha City. Due to drinking water, the general health risks to the individual person per year of Xiangjiang River in Changsha City were lower than the standard value recommended by International Commission on Radiological Protection (ICRP) . The health risks to the individual person per year in terms of chemical carcinogens rank as follow As>Cd, while in terms of non-carcinogens rank as Pb>NH3-N >Cu >hydroxybenzenes. The health risks to the individual person caused by chemical carcinogens was far greater than non-carcinogens.

Water environment; health risks assessment; chemical carcinogens; non-carcinogens

2017-03-24

彭小玉(1984-)，女，江西吉安人，2009年畢業(yè)于中南大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，工程師，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測與評價。

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A

1001-3644(2017)03-0133-04