凌源市農(nóng)村飲水水質(zhì)監(jiān)測分析和健康風(fēng)險評估

周曉玉

（凌源市水務(wù)局，遼寧 凌源 122500）

水是生命之源泉，獲取安全飲用水是人類賴以生存的基本要求，自1980 年以來，凌源市經(jīng)歷了基本飲水井、人畜飲水、防氟改水、飲水解困和飲水安全等幾個階段，使得農(nóng)村飲水逐步得到明顯改善。農(nóng)村特定的經(jīng)濟(jì)社會條件和自然地理環(huán)境與農(nóng)村飲水健康風(fēng)險評估關(guān)系密切，相較于城市飲水具有顯著差異，參照城市體系無法真實(shí)反映其水質(zhì)安全狀況[1-3]。因此，本研究以凌源市為例，通過檢測分析全市75 處代表性農(nóng)村飲水工程150 個水樣水質(zhì)及其地域分布特征，科學(xué)評估了其健康風(fēng)險狀況，旨在為飲水水質(zhì)檢測方案設(shè)計提供參考依據(jù)。

1 研究方法

1.1 水樣來源

凌源市地處遼寧省西部，總面積3278km2，截至2021 年底全市總?cè)丝?5.1 萬，共有827 處集中供水工程，受益人口35.7 萬人。2015 年農(nóng)村飲水水質(zhì)檢測中心投入建設(shè)使用，檢測面積700km2，能夠檢測項目27 項，水質(zhì)檢測大型設(shè)備有原子熒光(吸收光)分光光度計、離子色譜儀、流動注射儀、氣(液)相色譜等。

2019 年6～8 月對凌源市75 處農(nóng)村集中供水工程進(jìn)行水樣采集，包括水源水、出廠水和管網(wǎng)末梢水，采集水樣150 個。

1.2 檢測方案

1）檢測方法。依據(jù)《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法》中相關(guān)規(guī)定要求進(jìn)行水樣采集、保存、運(yùn)輸、分析和評價。

2）檢測項目。根據(jù)凌源市具體情況，按照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》對水質(zhì)進(jìn)行分析評價，確定凌源市農(nóng)村飲水安全檢測指標(biāo)26 項，其中微生物學(xué)指標(biāo)3 項：總大腸菌群、菌落總數(shù)、耐熱和埃希氏；毒理指標(biāo)8 項：氟化物、砷、鎘、鉻(六價)、鉛、汞、硒、硝酸鹽(以N 計)；感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)15 項：總硬度(以CaCO3計)、溶解性總固體、氯化物、臭和味、渾濁度、色度、pH 值、錳、鐵、鋅、銅、硫酸鹽、耗氧量(CODMn，以O(shè)2計)、肉眼可見物、氨氮。

3）地域分布。結(jié)合檢測數(shù)據(jù)，將硝酸鹽(N)＞10mg/L、氟化物＞1mg/L 和硫酸鹽＞250mg/L 的水樣篩選出來，應(yīng)用QGIS 地理信息系統(tǒng)聚類分析凌源市農(nóng)村飲水超標(biāo)地點(diǎn)分布特征[4]。

4）健康風(fēng)險評估。一般包括風(fēng)險表征、暴露評估、劑量-反應(yīng)關(guān)系以及毒性評估等幾個階段，利用健康風(fēng)險模型計算非致癌性物質(zhì)的風(fēng)險度，即[5-6]：

式中：Rig n、Dig為通過飲水途徑物質(zhì)i所引起的個人健康風(fēng)險度(a-1)和單位體重日均暴露劑量(mg/kg·d-1)；R f Dig為通過飲水途徑非致癌性物質(zhì)i的參考劑量；AT為平均壽命(a)，其中數(shù)值1×10-6代表可接受風(fēng)險水平。通過飲水途徑非致癌性物質(zhì)i的日均單位體重暴露劑量可以利用下式計算確定[7]，即：

式中：Ci、IR為物質(zhì)i的質(zhì)量濃度(mg/L)和每日每人平均飲水量(L/d)；BW為體重的平均值(kg)。

2 結(jié)果與分析

2.1 總體水質(zhì)

經(jīng)檢測分析，參與研究的150 個水樣僅有15個不達(dá)標(biāo)，總體達(dá)標(biāo)率90%。其中，50 個水源水、50 個出廠水和50 個管網(wǎng)末梢水中不達(dá)標(biāo)水樣依次為1 個、5 個、9 個，所對應(yīng)的達(dá)標(biāo)率為98%、90%、82%。水源水和出廠水達(dá)標(biāo)率高于管網(wǎng)末梢水，說明農(nóng)村輸水管網(wǎng)和儲水池失修滲漏以及供水設(shè)施老化，致使管內(nèi)生銹、脫落和供水管線殘損腐蝕可能是引起農(nóng)村飲用水超標(biāo)的主要原因，長期以往微生物超標(biāo)，對飲水水質(zhì)造成影響。不符合指標(biāo)類型和不達(dá)標(biāo)指標(biāo)情況，如表1 所示。

表1 檢測統(tǒng)計數(shù)據(jù)

結(jié)果顯示，感官形狀和一般化學(xué)指標(biāo)是凌源市不符合農(nóng)村飲水安全的主要指標(biāo)類型，而飲水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)主要是由硫酸鹽超標(biāo)所引起的；另外，微生物學(xué)指標(biāo)中的總大腸菌群不達(dá)標(biāo)率為2.0%，部分樣品毒理指標(biāo)中的硝酸鹽(以N 計)和氟化物出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)的情況。

硝酸鹽(以N 計)、溶解性總固體、總硬度及渾濁度超標(biāo)水樣無特定分布規(guī)律，水樣較少。隨機(jī)散布的總大腸菌群是影響凌源市農(nóng)村飲水水質(zhì)的重要因素，不達(dá)標(biāo)率2.0%，參與檢測的農(nóng)村供水工程中有2 處總大腸菌群超標(biāo)，并且均來源于管網(wǎng)末梢水。其中，農(nóng)村地區(qū)特定的環(huán)境和歷史條件是導(dǎo)致微生物指標(biāo)超標(biāo)的主要原因，如管網(wǎng)分布較分散難以實(shí)現(xiàn)集中保養(yǎng)、維修等，而最重要的原因是農(nóng)村飲水消毒設(shè)施的運(yùn)行條件、配備情況相較于城市差距很大。為了解決農(nóng)村飲水問題有條件的地區(qū)通常會建設(shè)規(guī)模較大的集中連片供水工程，但較分散、距離較遠(yuǎn)的供水末端地區(qū)受管網(wǎng)限制必須實(shí)施二次供水，這些地區(qū)存在水體流動性差、放水頻次過低和管網(wǎng)末梢管理不合理，未定期清理輸水管網(wǎng)和儲水池等問題，消除系統(tǒng)的運(yùn)行及配套存在一定潛在風(fēng)險。

2.2 地域分布

1）硫酸鹽。依據(jù)硫酸鹽地域分布情況可知，凌源市西部個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村飲水中的硫酸鹽含量偏高，這可能與當(dāng)?shù)胤植嫉囊恍┑V產(chǎn)資源等因素有關(guān)。

2）氟化物。結(jié)合氟化物地域分布情況可知，凌源市西北部一帶農(nóng)村飲水中的氟化物含量偏高，究其原因該地區(qū)蒸發(fā)作用較強(qiáng)、地下水層較強(qiáng)且處于河流上游，礦產(chǎn)開采致使土壤中的氟和含氟較高的巖石很容易濃縮富集于地下水中，從而導(dǎo)致飲水含氟量偏高。

2.3 健康風(fēng)險評估

1）評估指標(biāo)。經(jīng)檢測分析，所有水樣的化學(xué)指標(biāo)數(shù)據(jù)均小于檢出限的有鉻(六價)、硒、汞、砷、錳、銅，統(tǒng)計這些指標(biāo)對健康風(fēng)險評估無實(shí)際意義，故以上指標(biāo)不參與分析；由于在IRIS 系統(tǒng)中查詢不到鐵、氯化物、硫酸鹽飲食途徑的毒理學(xué)依據(jù)，故也不參與分析。綜上分析，健康風(fēng)險評估最終選擇鋅、鉛、鎘、氟化物、硝酸鹽（以N 計）5 個指標(biāo)。

2）毒性評估。硝酸鹽(以N 計)可以轉(zhuǎn)變成具有一定致突變、致畸、致癌風(fēng)險的亞硝胺或亞硝酸鹽類物質(zhì)；氟是一種能夠降低齲齒患病率的微量元素，但人體攝入劑量過高會影響骨骼、牙齒的發(fā)育，甚至引起氟骨病、氟斑牙等；鎘會引起腎、肝出現(xiàn)癥狀，還會刺激腸胃黏膜；鉛會對導(dǎo)致呼吸、免疫、神經(jīng)和消化等系統(tǒng)出現(xiàn)慢性或急性毒性，尤其是會危害兒童智力發(fā)育；鉛的毒性一般較低，但人體攝入劑量過高會產(chǎn)生惡心嘔吐和刺激腸胃的情況[5]。

3）暴露評估。以凌源市75 處農(nóng)村集中供水工程所覆蓋的常住人口作為本研究的暴露人群，由于是以飲水為暴露途徑，故健康風(fēng)險評估僅考慮末梢水檢測數(shù)據(jù)。以滿足正常生理需要為基準(zhǔn)確定每日每人飲水量3L，按成人體重60kg 作為平均體重，以2021 年人均預(yù)期壽命77.5 年作為人均平均壽命，依據(jù)IRIS 系統(tǒng)查詢信息和美國EPA 相關(guān)資料確定參考劑量，如表2 所示。

表2 各指標(biāo)參考劑量值

5）風(fēng)險表征。非致癌物的健康風(fēng)險度利用公式(1)～(2)計算確定，如表3 所示。結(jié)果顯示，鎘、鉛、鋅、硝酸鹽(以N 計)和氟化物指標(biāo)健康風(fēng)險度均未超出健康風(fēng)險水平(1×10-8a-1)，這表明雖然凌源市個別地區(qū)存在硝酸鹽(以N 計)、氟化物超標(biāo)的現(xiàn)象，但整體農(nóng)村飲水具有較高的安全水平，健康風(fēng)險較低。

表4 飲水途徑非致癌物的年健康風(fēng)險

具體而言，宋杖子和萬元店的氟化物健康風(fēng)險度1.55×10-8、1.35×10-8，大劉杖子、大王杖子、八道溝、北溝、平房和段杖子的硝酸鹽（以N 計）風(fēng)險度依次為2.15×10-8、2.06×10-8、1.20×10-8、1.18×10-8、1.66×10-8、1.25×10-8，超出健康風(fēng)險水平(1×10-8a-1)，這表明以上地區(qū)的農(nóng)村飲水具有一定健康風(fēng)險，雖然風(fēng)險度較低但必須給予重視，應(yīng)加強(qiáng)對長期積累的有毒物質(zhì)風(fēng)險控制，及時采集降低健康風(fēng)險的有效措施[13]。其它指標(biāo)風(fēng)險度均未超過健康風(fēng)險水平(1×10-8a-1)，基本可以忽略該數(shù)量級所產(chǎn)生的健康風(fēng)險，也無需采取有關(guān)治理措施。

3 結(jié) 論

農(nóng)村特定的經(jīng)濟(jì)社會條件和自然地理環(huán)境與農(nóng)村飲水健康風(fēng)險評估關(guān)系密切，相較于城市飲水具有顯著差異，如何對農(nóng)村飲水水質(zhì)實(shí)施科學(xué)有效地管理逐漸成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。文章以遼寧省西部的凌源市為例，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況合理選擇水質(zhì)檢測指標(biāo)，通過健康風(fēng)險評估、地域分布分析和指標(biāo)評價，可以為科學(xué)制定農(nóng)村供水管理政策一定參考依據(jù)。目前，研究評估農(nóng)村飲水健康風(fēng)險的指標(biāo)體系尚不完善，應(yīng)結(jié)合各地具體情況綜合考慮多方面因素建立更加完善的體系，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)村供水可持續(xù)發(fā)展及集中供水工程管理水平提升。