長沙市飲用水水源地重金屬健康風險評價研究

摘要：重金屬污染是飲用水水源地的重要風險源，直接威脅飲用水安全，進而影響人體健康。對長沙市11個

集中式飲用水水源地水體中的15種重金屬進行調(diào)查，并使用水環(huán)境健康風險評價模型對成人群體開展致癌健康風險和非致癌健康風險評價。結(jié)果表明，11個飲用水水源地的人均年致癌健康風險均值為2.91×10-5 a-1，

人均年非致癌健康風險均值為1.25×10-9 a-1。成人人均年致癌健康風險和人均年非致癌風險均低于國際放射防護委員會（International Commission on Radiological Protection，ICRP）的推薦值（5.0×10-5 a-1）。

關(guān)鍵詞：飲用水水源地；重金屬；健康風險評價；長沙市

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）02-0-04

Research on Health Risk Assessment of Heavy Metals in Drinking Water Source Areas in Changsha City

LI Daqing1， XIE Yali1， LI Qiwu1， PENG Ke1， YU Yong2

（1. Changsha Ecological and Environmental Monitoring Center of Hunan Province， Changsha 410001， China;

2. State Environmental Protection Key Laboratory of Quality Control in Environmental Monitoring，

China National Environmental Monitoring Centre， Beijing 100012， China）

Abstract： Heavy metal pollution is an important risk source for drinking water sources， directly threatening the safety of drinking water and affecting human health. A survey is conducted on 15 heavy metals in water bodies from

11 centralized drinking water sources in Changsha city， and a water environment health risk assessment model is used to evaluate carcinogenic and non carcinogenic health risks in the adult population. The results show that the average annual carcinogenic health risk per capita in 11 drinking water sources is 2.91×10-5 a-1， and the average annual non carcinogenic health risk per capita is 1.25×10-9 a-1. The per capita annual carcinogenic health risk and per capita annual non carcinogenic risk for adults are both lower than the recommended values of the International Commission on Radiological Protection （ICRP） （5.0×10-5 a-1）.

Keywords： drinking water source area; heavy metals; health risk assessment; Changsha city

飲用水安全直接關(guān)系到人體健康，近年來，我國經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展，但重金屬污染事件仍屢禁不止，嚴重威脅飲用水安全[1]。雖然飲用水重金屬含量符合相關(guān)環(huán)境標準，但是重金屬具有毒性并易在食物鏈中積累，可能導致人體罹患疾病[2]。因此，開展飲用水水源地的重金屬污染風險評估，既有助于了解水質(zhì)狀況和污染特點，又為區(qū)域管理提供數(shù)據(jù)支持[3-5]。長沙市位于湘江下游，湘江是重要水源，區(qū)域降水豐沛，年均降水量為1 361.6 mm。2013—2022年，長沙市年均水資源總量為106.3億m3，其中地表水資源量為106.2億m3。市區(qū)內(nèi)有7條主要河流，飲用水水源地分布在不同流域。長沙市主要有11個集中式飲用水水源地（5個市級和6個縣級），分別位于4個流域。鱔魚洲為溈水流域，望城水廠、五一橋、橘子洲、猴子石和七水廠為湘江干流流域，星沙水廠、黃花水廠為撈刀河流域，榔梨水廠、瀏陽三水廠和株樹橋水庫為瀏陽河流域。目前，長沙市飲用水水源地的重金屬污染研究主要集中在湘江段，缺乏系統(tǒng)性的健康風險評估。因此，選取長沙市11個集中式飲用水水源地，分析其重金屬污染狀況，評估重金屬對居民健康的潛在風險。

1 材料與方法

1.1 采樣檢測

在城市飲用水水源地布設11個采樣點，選取的采樣點位于取水點附近，能夠真實反映水質(zhì)狀況。11個

水源地分為兩類，株樹橋水庫為水庫型，其他10個為河流型。2023年，按照生態(tài)環(huán)境部的規(guī)定，每月對5個市級水源地、每季度對6個縣級水源地進行定點采樣，并依據(jù)相關(guān)標準采集和保存水樣。所有水樣現(xiàn)場采集后靜置30 min，使用不同方法測定重金屬含量。電感耦合等離子體質(zhì)譜法用于測定水樣的Cu、Pb、Cd、Mo、Tl和Ni含量，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法用于測定水樣的Fe、Mn、Zn、Ba和V含量，原子熒光法用于測定水樣的As、Hg和Sb含量，二苯碳酰二肼分光光度法用于測定水樣的Cr（Ⅵ）含量。按照《地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ 91.2—2022）要求，采樣和檢測過程使用空白樣、平行樣等進行驗證，做好質(zhì)量控制，確保數(shù)據(jù)準確性。

1.2 水環(huán)境健康風險評價

采用美國環(huán)境保護署推薦的水環(huán)境健康風險評價模型。根據(jù)國際癌癥研究機構(gòu)（International Agency for Research on Cancer，IARC）和世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）的分類系統(tǒng)，將15種重金屬分為致癌和非致癌兩類。As、Cr（Ⅵ）和Cd為1類致癌物，任何含量均可能危害健康；Ba、Hg、V、Mo、Cu、Fe、Mn、Ni、Zn、Pb、Sb和Tl含量在超過某一閾值時對人體有害，歸為非致癌重金屬。根據(jù)重金屬類型，采用不同的風險評估模型。根據(jù)致癌物健康風險評價模型，評估致癌重金屬經(jīng)口攝入暴露所產(chǎn)生的總年均健康風險和年均健康風險，如式（1）和式（2）所示。其中，采用式（3）計算經(jīng)口攝入暴露所產(chǎn)生的單位體重日均暴露劑量。根據(jù)非致癌物健康風險評價模型，評估非致癌重金屬經(jīng)口攝入暴露所產(chǎn)生的總年均健康風險和攝入暴露所產(chǎn)生的年均健康風險，如式（4）和式（5）所示。

（1）

Ric=[1-exp（-DiQi）]/Y（2）

Di=Mρi/m（3）

（4）

Rin=（Di/Zi）×10-6/Y（5）

式中：Rc、Ric分別是致癌重金屬經(jīng)口攝入暴露所產(chǎn)生的總年均健康風險和年均健康風險，a-1；Di為經(jīng)口攝入暴露所產(chǎn)生的單位體重日均暴露劑量，mg/（kg·d）；k為參與風險評價的致癌重金屬種類，取值為15種；i為重金屬的種類編號；Qi為攝入暴露的致癌強度系數(shù)，（kg·d）/mg；Y為居民平均壽命，取77.88歲；M為居民平均每日飲水量，取1.478 L；ρi為某參評致癌重金屬的含量，mg/L；m為居民的平均體重，成人取58.6 kg；l為參與風險評價的非致癌重金屬種類；Rn和Rin分別為非致癌重金屬經(jīng)口攝入暴露所產(chǎn)生的總年均健康風險和年均健康風險，a-1；Zi為被人體攝入的參考劑量，mg/（kg·d）。

2 結(jié)果與討論

2.1 長沙市11個集中式飲用水水源地水體重金屬含量分析

研究區(qū)內(nèi)長沙市11個飲用水水源地水體中，15種重金屬監(jiān)測結(jié)果如表1所示。15種重金屬年均含量從大到小依次為Ba＞Fe＞Mn＞V＞Zn＞As＞Ni＞Cr（Ⅵ）＞Cu＞Mo＞Sb＞Pb＞Cd≈Tl≈Hg。所有重金屬含量均低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838—2002）的集中式飲用水水源地Ⅱ類標準限值，同時符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749—2022），采用地表水作為生活飲用水水源時，水源水質(zhì)應符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838—2002）要求。各采樣點Cr（Ⅵ）未檢出，取0.5倍的檢出限進行計算，總體Cr（Ⅵ）含量為2 μg/L，Ⅱ類標準限值為50 μg/L。

2.2 水源地健康風險評價

2.2.1 致癌健康風險評價

長沙市飲用水水源地水體的人均年致癌健康風險如表2所示。由表2可知，長沙市生活飲用水優(yōu)先控制的致癌風險因子為As。研究區(qū)內(nèi)生活飲用水對成人造成的人均年致癌健康風險為2.91×10-5 a-1。根據(jù)國際放射防護委員會（International Commission on Radiological Protection，ICRP）的推薦可接受最大風險水平（5.0×10-5 a-1），長沙市集中式飲用水水源地的致癌重金屬健康風險在可接受的范圍內(nèi)。在參評重金屬中，人均年致癌健康風險從高到低的排序依次為Cr（Ⅵ）＞As＞Cd。3種致癌重金屬中，Cr（Ⅵ）的人均年致癌健康風險最高，為2.65×10-6 a-1，占總?cè)司曛掳┙】碉L險的91.07%。

以飲用水水源地為評價對象，湘江干流流域的集中式飲用水水源地人均年致癌健康風險最高，瀏陽河流域的人均年致癌健康風險最低。長沙市11個飲用水水源地中，七水廠的致癌重金屬人均年致癌健康風險最高，成人為3.11×10-5 a-1；株樹橋的人均年致癌健康風險最低，成人為2.69×10-5 a-1。按集中式飲用水水源地的所屬流域進行劃分，各流域的人均年致癌健康風險存在明顯差異，湘江干流流域的人均年致癌健康風險最高，瀏陽河流域的人均年致癌健康風險最低。其原因是湘江長沙段位于湘江的下游，As、Cd含量變化受上游外源輸入影響大。

2.2.2 非致癌健康風險評價

長沙市飲用水水源地水體的人均年非致癌健康風險如表3所示。Sb的非致癌健康風險最高，Tl突發(fā)環(huán)境應急事件污染風險最高，Sb、Tl為長沙市生活飲用水重金屬非致癌風險評價控制的主要因子。研究區(qū)內(nèi)生活飲用水對成人造成的人均年非致癌健康風險為1.25×10-9 a-1。11個飲用水水源地非致癌健康風險評價值均遠低于ICRP的推薦可接受最大風險水平，表明非致癌重金屬引起的健康風險很小，不會對當?shù)鼐用窠】禈?gòu)成明顯的風險。

長沙市11個飲用水水源地中，五一橋的人均年非致癌健康風險最高，為1.62×10-9 a-1；株樹橋的人均年非致癌健康風險最低，為0.58×10-9 a-1。各集中式飲用水水源地總體重金屬人均年非致癌健康風險從高到低的排序為五一橋＞望城水廠≈橘子洲≈猴子石≈七水廠＞黃花水廠＞星沙水廠＞榔梨水廠≈鱔魚洲＞瀏陽三水廠＞株樹橋。以單個非致癌重金屬為評價對象，參評的12個非致癌重金屬中，Sb的非致癌風險最高，為4.55×10-10 a-1；Pb的非致癌風險最低，為5.37×10-13 a-1。在12種非致癌重金屬中，人均年非致癌健康風險從高到低的排序依次為Sb＞V＞Cu＞Mo＞Tl＞Ba＞Ni＞Mn＞Hg＞Fe＞Zn＞Pb。

3 結(jié)論

長沙市11個集中式飲用水水源地水質(zhì)優(yōu)良，水體中15種重金屬的平均含量均低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838—2002）的Ⅱ類標準限值，大小排序為Ba＞Fe＞Mn＞V＞Zn＞As＞Ni＞Cr（Ⅵ）＞Cu＞Mo＞Sb＞Pb＞Cd≈Tl≈Hg。經(jīng)重金屬健康風險評價，長沙市11個飲用水水源地水體對成人造成的人均年致癌健康風險為2.91×10-5 a-1，對成人造成的人均年非致癌健康風險為1.25×10-9 a-1。

飲用水水源地成人人均年致癌健康風險和人均年非致癌健康風險均低于ICRP的推薦值。評價結(jié)果顯示，As為長沙市飲用水水源地健康風險最高的因子，應優(yōu)先控制其含量，同時加強Sb和Tl的檢測。

參考文獻

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4 劉 蕊，張 輝，勾 昕，等.健康風險評估方法在中國重金屬污染中的應用及暴露評估模型的研究進展[J].生態(tài)環(huán)境學報，2014（7）：1239-1244.

5 萬自學，楊海君，張正云，等.長沙市某集中式飲用水水源地周邊土壤重金屬污染特征和風險評價[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2021（4）：118-127.

收稿日期：2024-12-09

基金項目：國家重點研發(fā)計劃項目（2018YFC1800300）。

作者簡介：李大慶（1987—），男，河南太康人，碩士，工程師。研究方向：環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和污染控制。

通信作者：于勇（1979—），男，山東茌平人，博士，高級工程師。研究方向：生態(tài)環(huán)境監(jiān)測政策與規(guī)劃管理。