鉛污染場地的人類健康風(fēng)險評估及應(yīng)用實例

葛 佳

（上海市巖土地質(zhì)研究院有限公司，上海 200072）

1 鉛的危害

隨著社會經(jīng)濟和工業(yè)的高速發(fā)展，重金屬污染成為備受關(guān)注的社會問題和環(huán)境問題[1-3]。其中，鉛是一種有毒有害的重金屬，對人體而言是多系統(tǒng)、多親和性的毒物，主要是嗜胎盤和嗜神經(jīng)毒物。國內(nèi)外大量資料證實，鉛是一種易在體內(nèi)積蓄的重金屬元素，體內(nèi)血鉛水平達到一定程度，鉛將對人體多個系統(tǒng)產(chǎn)生損害，會出現(xiàn)精神障礙、噩夢、失眠、頭痛等慢性中毒癥狀，嚴(yán)重者有乏力、食欲不振、惡心、腹脹、腹痛、腹瀉等癥狀[4]。鉛對兒童具有很強的毒害作用，尤其影響兒童的生長發(fā)育、認(rèn)知能力和神經(jīng)系統(tǒng)，且具有不可逆性[5-6]。研究顯示，兒童對鉛的吸收能力比成人高出幾倍，暴露于各環(huán)境介質(zhì)中鉛的兒童受體吸收率高（為正常成人受體的5～10倍）且排泄率低（為正常成人受體的65%）。

2 評估模型

我國對鉛污染研究的起步比較晚，現(xiàn)階段對鉛污染風(fēng)險評價的研究還處于初步階段，尚沒有相應(yīng)的風(fēng)險評估模型或方法。鉛的評估機制與一般污染物不同，通常認(rèn)為不存在允許鉛暴露的最低限值，在對鉛污染場地開展風(fēng)險評估時不宜使用參考劑量方法，而采用基于血鉛濃度水平的評價方法。目前，國際上最常用的血鉛評估模型是美國環(huán)保署開發(fā)并推薦使用的“暴露吸收生物動力學(xué)模型 ”（integrated exposure uptake biokinetic model for lead in children, IEUBK），用以評估兒童鉛暴露的風(fēng)險[7]。IEUBK模型由暴露模塊、吸收模塊、生物動力學(xué)模塊和概率分布模塊4個子模塊構(gòu)成，該模型首先假設(shè)兒童血鉛的分布類型近似于幾何正態(tài)分布，根據(jù)收集到的兒童鉛暴露信息預(yù)測兒童群體的血鉛水平，進而估算血鉛水平超過某一臨界濃度的概率[8]。通常認(rèn)為血鉛的相對安全標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)超過10μg/dL。

（1）暴露模塊：描述了兒童與環(huán)境介質(zhì)接觸的鉛暴露劑量，兒童經(jīng)攝入室外土壤的鉛吸收量（INsoil,outdoor, μg/d）、攝入室內(nèi)塵土的鉛吸收量（INdust, μg/d）、吸入空氣的鉛吸收量（INair,μg/d）和飲水的鉛吸收量（INwater, μg/d）可分別通過式(1)～(4)計算。

式中：Csoil為土壤中鉛的濃度，μg/g；Cdust,resid為塵土中鉛的濃度，μg/g；Cair為空氣中鉛的濃度，μg/m3；Cwater為水中鉛的濃度，μg/L；WFsoil為土壤直接攝取量占總土壤與塵土攝入量之和的比例，無量綱；IRsoil+dust為兒童每日的土壤和塵土攝入量，g/d；VR為兒童每日的空氣吸入量，m3/d；IRwater 為兒童每日的水?dāng)z入量，L/d。

（2）吸收模塊：模擬了鉛被呼吸道或消化道吸收后轉(zhuǎn)移至血漿的過程，進入兒童體內(nèi)并可能被吸收的鉛總量（UPpoten，μg/d）按照公式(5)計算。

式中：ABSdiet、ABSdust、ABSsoil、ABSair分別為飲食、攝入灰塵、攝入土壤、吸入空氣、其他途徑攝入暴露途徑的生物可利用度，無量綱。

（3）生物動力學(xué)模塊：反映鉛在體內(nèi)轉(zhuǎn)運的生理生化過程，該模塊將鉛的總攝取量轉(zhuǎn)化為到細(xì)胞外液的鉛含量。轉(zhuǎn)運系數(shù)被用來模擬鉛在人體各器官之間的轉(zhuǎn)運過程。

（4）概率分布模塊：IEUBK 模型首先根據(jù)兒童血鉛的幾何均值（GM）與血鉛臨界濃度（10μg/dL）間的差距計算標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)偏離值（Z值），再采用標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)累積分布函數(shù)計算兒童血鉛超過10μg/dL的概率。

3 模型參數(shù)本土化

由于IEUBK模型是美國EPA開發(fā)的，而美國兒童的飲食結(jié)構(gòu)和行為習(xí)慣與中國兒童存在較大差異，所以模型中的一些參數(shù)不一定適用于我國兒童，因此需要對一些關(guān)鍵參數(shù)做建議性的本土化修改，才能使模型使用于我國兒童的血鉛濃度風(fēng)險評價。本文模型參數(shù)值的修改主要參考了《中國人群暴露參數(shù)手冊》、《上海市污染場地風(fēng)險評估技術(shù)規(guī)范》和《鉛暴露的環(huán)境健康風(fēng)險評估模型的本土化研究》等資料[9]，具體參見表1。

表1 IEUBK模型中本土化參數(shù)Table 1 Localization parameters in IEUBK model

4 應(yīng)用實例

4.1 項目概況

某場地總占地面積43127.9m2，曾為工業(yè)用地，現(xiàn)狀為空地和部分遺留廠房，后擬規(guī)劃作為商辦用地。經(jīng)過場地環(huán)境初步和詳細(xì)調(diào)查（場地內(nèi)采樣點位布設(shè)見圖1），場地內(nèi)土壤采樣點位S3（S3-2，1.0～1.5m）和S4（S4-2，1.0～1.5m）中鉛的含量（198 mg/kg和175 mg/kg）超過《上海市場地土壤環(huán)境健康風(fēng)險評估篩選值（試行）》敏感用地篩選值（140mg/kg），其他土壤和地下水檢測指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限值。因此，需要對該場地土壤中鉛進行人體健康風(fēng)險評估。

經(jīng)場地特征參數(shù)調(diào)查可知，本場地地層自上而下主要為黏性土（灰黃色素填土、灰黃色粉質(zhì)黏土）及灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（見圖2），土層分布不均，各層滲透系數(shù)存在一定的差異性，介于10-7～10-6之間。

4.2 危害識別

關(guān)注污染物識別：土壤中鉛為本場地關(guān)注污染物。

土地利用方式：本場地規(guī)劃作為商辦用地，屬于敏感用地類型。

圖1 場地內(nèi)采樣點位布設(shè)圖Fig.1 In-site sampling layout

圖2 場地內(nèi)地質(zhì)剖面圖Fig.2 In-site geological pro file

敏感受體類型分析：在該用地方式下，敏感受體類型主要為辦公室員工和顧客，包括成人和兒童。

4.3 暴露評估

本項目暴露途徑有口腔攝入污染表層土壤/灰塵、吸入污染表層土壤擴散到室內(nèi)的土壤顆粒物、吸入污染表層土壤擴散到室外的土壤顆粒物、口腔攝入污染地下水、口腔攝入含鉛的食物和口腔攝入含鉛的母乳。建立如下“污染源—遷移方式—暴露介質(zhì)和途徑”的概念模型（圖3）。

圖3 土壤Pb的健康風(fēng)險評估概念模型Fig.3 Conceptual model of health risk assessment of Pb in soil

4.4 風(fēng)險表征

人體血鉛模型的風(fēng)險表征方法為計算人體超過規(guī)定血鉛含量臨界值的概率，本項目采用美國EPA開發(fā)的IEUBK模型計算兒童血鉛濃度高于10μg/dL的概率。若概率值小于5%則可以認(rèn)為無安全健康風(fēng)險，若概率值大于5%則認(rèn)為超出可接受健康安全風(fēng)險。

本項目中土壤鉛的最大檢出值為198mg/kg，經(jīng)過計算，土壤中的鉛使得兒童血鉛濃度超過限值（10μg/dL）的概率為0.333%，小于5%的概率限值標(biāo)準(zhǔn)，因此，本場地土壤中鉛對兒童的健康風(fēng)險在可接受的范圍內(nèi)。血鉛概率分布圖與各年齡短兒童的血鉛濃度預(yù)測如圖4與表2所示。

圖4 血鉛濃度概率分布圖Fig.4 Probability distribution of blood lead concentration

表2 鉛暴露下兒童血鉛濃度預(yù)估值Table 2 Children's blood lead concentration estimates under lead exposure

5 結(jié)論

鉛污染問題已成為我國日趨嚴(yán)重的環(huán)境問題，而我國現(xiàn)階段對鉛污染風(fēng)險評價的研究還處于初步階段。鉛的評估機制與一般污染物不同，需要運用專門的評估模型進行風(fēng)險評估，目前國內(nèi)沒有相應(yīng)的風(fēng)險評估模型或方法?，F(xiàn)國際上最常用的血鉛評估模型是美國環(huán)保署開發(fā)并推薦使用的IEUBK血鉛評估模型，用以評估兒童鉛暴露的風(fēng)險，但美國兒童的飲食結(jié)構(gòu)和行為習(xí)慣與中國兒童存在較大差異，所以模型中的一些參數(shù)不一定適用于我國兒童。本文采用IEUBK血鉛評估模型和部分本土化的模型參數(shù)，進行了某鉛污染場地的人類健康風(fēng)險評估，計算得兒童血鉛濃度超過限值的概率，并預(yù)測了各年齡短兒童的血鉛濃度。但為了更好地進行鉛污染場地的人體健康風(fēng)險評估，我國急需開展環(huán)境鉛暴露下成人和兒童血鉛含量相互關(guān)系研究，制定基于血鉛指標(biāo)的污染場地風(fēng)險評估模型和方法。