水泥窯協(xié)同處置鉛鋅尾礦過程中排放重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

郝孟偉，馬大朝，楊宏斌，傅煌輝，周 洲

（1.廣西大學(xué)資源環(huán)境與材料學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.廣西壯族自治區(qū)環(huán)境應(yīng)急與事故調(diào)查中心，廣西 南寧 530028；3.崇左南方水泥有限公司，廣西 崇左 532200）

1 材料和方法

1.1 廠內(nèi)概況

本研究對(duì)象在生產(chǎn)水泥過程中根據(jù)不同性能產(chǎn)品的的需求進(jìn)行鉛鋅尾礦的摻雜，前摻的鉛鋅尾礦是為了替代部分硅質(zhì)原料如粘土作替代原料，其作用是用來和其他水泥生產(chǎn)原料一起加入旋窯內(nèi)煅燒成水泥熟料，后摻的鉛鋅尾礦是用來做混合材混入水泥熟料和石膏中組成水泥成品，摻入比例為19%。本研究將選定該廠前摻比例為0.5%的情況下進(jìn)行。

1.2 樣品采集

為保證采樣時(shí)間與工人工作時(shí)間相當(dāng)，故將采樣時(shí)間與工作時(shí)間一致，設(shè)定為30±2天。根據(jù)水泥廠中各個(gè)工段物料安置情況和各個(gè)設(shè)備車間的降塵排放方式不同，因此采用不同的方法對(duì)樣品進(jìn)行采集。具體采集方式為：①固定源樣品：直接在堆棚或庫房內(nèi)就地堆放的鉛鋅尾礦渣、銅礦渣、入窯煤粉、生料調(diào)配庫等樣品、熟料生產(chǎn)過程中在窯頭產(chǎn)生進(jìn)到除塵設(shè)備中的降塵樣品均采用不銹鋼鏟進(jìn)行收集。②無組織排放源樣品：由生產(chǎn)設(shè)備或物料轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備在車間內(nèi)產(chǎn)生且沒有除塵設(shè)備的樣品如煤磨、水泥輥壓機(jī)、熟料破碎機(jī)、煤堆棚、石灰石堆棚、生料磨、生料均化庫、水泥庫等樣品利用利用塑料刷取車間內(nèi)設(shè)備下方或附近一平方米的地面灰塵進(jìn)行收集[1]。

1.3 分析重金屬暴露模型與參數(shù)

根據(jù)重金屬在空間環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化特征，降塵或礦渣中重金屬可能通過經(jīng)手-口途徑直接攝入、經(jīng)皮膚接觸和經(jīng)呼吸吸入3 種暴露途徑進(jìn)入人體。經(jīng)各種途徑攝入的重金屬暴露量按以下公式計(jì)算：

式（1）：

手—口途徑攝入日均暴露量：

式（2）：

呼吸途徑攝入日均暴露量：

式（3）：

皮膚接觸途徑攝入日均暴露量：

根據(jù)US EPA 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法與《中國人群暴露參數(shù)手冊(cè)（成人卷）》以及重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)研究，公式（1）~（3）中的參數(shù)取值見表1。

表1 重金屬日均暴露量計(jì)算參數(shù)取值

1.4 重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

重金屬每一暴露途徑的非致癌和致癌效應(yīng)按下式計(jì)算評(píng)估:

表2 重金屬不同暴露途徑的參考劑量(RfD)和斜率因子(SF)

表3 鉛鋅尾礦前摻比例為0.5%時(shí)各類樣品中重金屬含量 單位：mg/kg

各類重金屬在不同暴露途徑下的參考劑量和斜率因子如表2。

2 結(jié)果與量析

2.1 廠內(nèi)物料與生產(chǎn)過程中降塵重金屬含量

水泥廠各個(gè)生產(chǎn)流程中重金屬含量如下表3。

2.2 樣品中重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

水泥廠在鉛鋅尾礦前摻比例為0.5%時(shí)，鉛鋅尾礦、銅礦渣具有超過1的非致癌風(fēng)險(xiǎn)危害商，存在較高的非致癌風(fēng)險(xiǎn)。其中，鉛鋅尾礦中由As引起的危害商就已經(jīng)超過1，占危害指數(shù)的貢獻(xiàn)率為93.9%。在銅礦渣中，As的貢獻(xiàn)率為94.8%，同樣是帶來危害的主要因素。在該比例下時(shí)，水泥廠個(gè)各工段中的重金屬帶來的致癌風(fēng)險(xiǎn)TCR均不超過最大可接受風(fēng)險(xiǎn)水平10E-04，但鉛鋅尾礦和銅礦渣帶來的TCR超過10E-6,存在可接受的致癌風(fēng)險(xiǎn)，其中，在以上兩種樣品中的As的致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分別為9.31E-07、1.72E-06，占致癌風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率分別為71.6%、97.7%，為主要致癌因素[2,3]。

3 結(jié)論

由于重金屬通過進(jìn)入人體內(nèi)產(chǎn)生非致癌的健康危害的三種：手-口攝入、呼吸吸入、皮膚接觸，需要對(duì)不同暴露途徑下的非致癌健康危害進(jìn)行討論。該結(jié)果說明手-口攝入是重金屬產(chǎn)生非致癌的健康危害的最主要途徑，皮膚接觸為次要途徑。因此，需要提醒廠內(nèi)工人在日常工作中做好防護(hù)戴好口罩、面罩等，盡量減少口腔和皮膚的暴露，以減少重金屬的攝入。本研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，不管是致癌風(fēng)險(xiǎn)還是非致癌的健康危害，其主要危害元素均為As，大都而且來自于鉛鋅尾礦。造成這一原因是As屬親硫元素，鉛鋅礦石為硫化礦石，砷對(duì)鉛鋅礦中的硫化物具有較強(qiáng)的親和性，因而鉛鋅尾礦中As含量較高。