飲用水中亞氯酸鹽的暴露評(píng)估與危害分析

柴志妮，王俊平，王碩

（食品營(yíng)養(yǎng)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室天津科技大學(xué)，天津300457）

飲用水中亞氯酸鹽的暴露評(píng)估與危害分析

柴志妮，王俊平，王碩*

（食品營(yíng)養(yǎng)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室天津科技大學(xué)，天津300457）

測(cè)量我國(guó)某湖泊周邊農(nóng)村地區(qū)飲用水中亞氯酸鹽的濃度，對(duì)該湖周邊飲用水?dāng)z入引起的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)?？偣苍L問了12個(gè)地區(qū)的180個(gè)家庭，并采集了其飲水樣本，估計(jì)該地區(qū)人體體重和日均飲水量，利用@risk風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件計(jì)算該區(qū)人口飲用水中亞氯酸鹽的經(jīng)口暴露劑量和風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果顯示飲水中亞氯酸鹽對(duì)成人基本無風(fēng)險(xiǎn)，但對(duì)兒童來說風(fēng)險(xiǎn)較大，應(yīng)制定措施減少風(fēng)險(xiǎn)。

飲用水；亞氯酸鹽；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

Abstract:The concentration of chlorite had been measured in drinking water around rural area of one Lake,and then the health risk was analysised to people exposured to the drinking water.A total of 180 houses were visited in 12 districts and drinking water samples were collected from consumers'drinking water source with the body weight and daily intake being estimated.Oral exposure and risks were estimated for exposured population by probabilistic approaches with a statistical software@risk.The result showed that there wasn't any risk to adult while some health risk to children.As a rusult,we should tank action right now to ensure children's health.

Key words：drinking-water;chlorite;risk assessment

近年來,全國(guó)用二氧化氯替代氯對(duì)飲用水進(jìn)行消毒的鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)集中式供水單位越來越多,使用二氧化氯不僅有效地減少了水中三鹵甲烷、氯代乙酸的生成量，而且在殺滅微生物、原生物、藻類、病毒的效果上優(yōu)于氯，同時(shí)還可以選擇性地與一些無機(jī)物或有機(jī)物反應(yīng)，如氰化物、硫化物、鐵、錳、酚類反應(yīng)，有效去除酚臭和其他有機(jī)物引起的異味，因此引起人們的普遍關(guān)注。但使用二氧化氯作為飲用水消毒劑會(huì)產(chǎn)生亞氯酸鹽和氯酸鹽等副產(chǎn)物，它們會(huì)降低血液中氧的傳遞能力,引發(fā)溶血性貧血癥，并降低精子的數(shù)量和活力[1-3]。

本文主要應(yīng)用@risk軟件，參照國(guó)際上通用的食品中化學(xué)物暴露評(píng)估的方法，對(duì)我國(guó)某湖周邊地區(qū)飲用水中亞氯酸鹽的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估，得出了風(fēng)險(xiǎn)水平，為其他污染物評(píng)估提供了一定的指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 抽樣設(shè)計(jì)

在2008年對(duì)我國(guó)某湖周邊地區(qū)的農(nóng)村飲用水調(diào)查中，按限點(diǎn)增量采樣，即選擇代表性強(qiáng)的采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)一步增加采樣數(shù)，盡可能符合統(tǒng)計(jì)要求。調(diào)查過程共選取了12個(gè)地區(qū)，在每個(gè)地區(qū)再隨機(jī)選擇15個(gè)家庭采樣，共采樣180個(gè)，樣本包括自來水、井水。

1.2 統(tǒng)計(jì)方法

用統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行分析，市場(chǎng)上可用于食品中化學(xué)污染物暴露評(píng)估模型構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)分析軟件有@risk 4.5、Crystal Ball等，本文使用的是@risk 4.5。這是以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)的分析方法，它主要用統(tǒng)計(jì)抽樣技術(shù)獲得一個(gè)隨機(jī)的近似值以解決數(shù)學(xué)公式或模型。

公式中的每個(gè)變量都被定義為一個(gè)分布，分布是根據(jù)擬合度檢驗(yàn)如卡方檢驗(yàn)、K-S檢驗(yàn)、A-D檢驗(yàn)來確定的。在擬合分布中會(huì)用模擬軟件，提供檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值，讓用戶確定擬合最好的分布。這些概率分布會(huì)作為暴露模型因素的輸入分布。在一次模擬中，對(duì)每個(gè)不確定因素會(huì)從其擬合的概率分布中隨機(jī)抽值，然后計(jì)算模型的結(jié)果[4-5]。如果模擬一萬次，就會(huì)得出一萬個(gè)可能的結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)人口的暴露和風(fēng)險(xiǎn)分布就用此模擬值確定（n=10000）。

1.3 暴露和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

暴露評(píng)估主要涉及膳食污染物暴露量和膳食攝入量，在飲水中即為測(cè)定飲用水中污染物的濃度，確定飲用人群的范圍、性別、年齡結(jié)構(gòu)和活動(dòng)特性，估計(jì)人群的飲水率、飲水持續(xù)時(shí)間等，然后依據(jù)上述信息計(jì)算飲用人群的暴露劑量。

USEPA（1999a）建議一生平均日劑量作為暴露量。以下公式是根據(jù)USEPA（1992a）和Chrostowski（1994）日暴露修訂得來的[6]。

式中：CDI為長(zhǎng)期日攝入量，（mg/kg/d）；C 為飲水污染物濃度，（mg/L）；DI為平均飲水日攝入量，（L/d）；BW為人體體重，kg。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估針對(duì)不同物質(zhì)方法不同，分為遺傳毒性致癌物和非遺傳毒性致癌物,亞氯酸鹽屬于非遺傳毒性致癌物。

對(duì)于非遺傳毒性致癌物，傳統(tǒng)認(rèn)為其有閾值，可以用安全限值MOS來衡量風(fēng)險(xiǎn)[7]：

式中：RfD 為參考劑量，（mg/kg/d），可以為 ADI、TDI、ARfD；CDI為暴露劑量，（mg/kg/d）；MOS≥1：風(fēng)險(xiǎn)不可接受；MOS＜1：風(fēng)險(xiǎn)可接受。

2 結(jié)果討論

2.1 亞氯酸鹽濃度

在180個(gè)樣本中，剔除兩個(gè)異常值，在其余178個(gè)樣本中，亞氯酸鹽濃度范圍變化較大，大部分地區(qū)未檢出，檢出限為0.04 mg/L。在檢出的地區(qū)里，最小濃度為0.067 mg/L，檢出率為7.86%。WHO和我國(guó)飲水標(biāo)準(zhǔn)中氯酸鹽含量標(biāo)準(zhǔn)為0.7 mg/L，超標(biāo)率為2.24%，數(shù)據(jù)分布見表1。

表1 亞氯酸鹽樣本濃度統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of chlorite sample concentrations

在對(duì)樣本進(jìn)行擬合時(shí)，當(dāng)濃度低于檢出限時(shí)，特別是涉及很大部分樣品時(shí)，暴露評(píng)估需對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理方法為[7-8]：

1）“未檢出”值設(shè)定為零值。當(dāng)LOD遠(yuǎn)低于引起副作用濃度時(shí)這種假設(shè)是可行的。

2）“未檢出”值設(shè)定為1/2LOD或LOD。當(dāng)化學(xué)物質(zhì)具有相當(dāng)毒性，低濃度也會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不良影響，小劑量也會(huì)對(duì)總暴露有明顯影響時(shí)這種假設(shè)是可行的。

本實(shí)驗(yàn)暫定未檢出值用1/2LOD值代替。

對(duì)178個(gè)樣本進(jìn)行擬合，經(jīng)卡方檢驗(yàn)確定亞氯酸鹽濃度最適的概率分布為ExtValue(0.02,0.05)，圖形中藍(lán)色的矩形面積代表該組的頻率，橫坐標(biāo)中每個(gè)區(qū)間的長(zhǎng)度為組距，縱坐標(biāo)即是頻率處以組距；紅色曲線是根據(jù)藍(lán)色矩形擬合出的概率分布圖（圖1）。具體參數(shù)如表2。

表2 亞氯酸鹽濃度擬合的最適分布的參數(shù)Table 2 Descriptive statistics of fitted chlorite concentrations

2.2 平均日攝入量與體重

對(duì)于人群飲用水消費(fèi)習(xí)慣，通常采用隨機(jī)入戶調(diào)查的方式。但要消耗很大的人力、物力、財(cái)力，國(guó)外通常采用統(tǒng)一的假設(shè)，如USEPA在飲用水中砷暴露評(píng)價(jià)中統(tǒng)一假設(shè)成年男子一天的飲用水量為2.0 L/d。

我國(guó)對(duì)飲用水健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)起步較晚，也缺乏可用的數(shù)據(jù)庫。2004年～2005年某課題組采用隨機(jī)入戶方式對(duì)南方某市和北方某市的居民飲用水消費(fèi)習(xí)慣進(jìn)行了調(diào)查，在夏季和冬季分別選取了163、162個(gè)家庭作為調(diào)查對(duì)象。結(jié)果顯示南方居民夏季日均飲水量為2.0 L/d，冬季日均飲水量為1.8 L/d；北方某市夏季日均飲水量為1.7 L/d，冬季為2.2 L/d[9]。

因此根據(jù)USEPA建議的每人攝入2 L/d及某課題組的調(diào)查結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)假設(shè)此地區(qū)居民日均飲水量符合 N（2，0.25），體重為成年人 60 kg，女性 55 kg，兒童15 kg[10-11]。

2.3 暴露評(píng)估

根據(jù)暴露量計(jì)算公式，在@risk軟件中經(jīng)10000次模擬得到該湖周邊地區(qū)居民的飲水亞氯酸鹽暴露量[12]，紅色矩形面積代表該組暴露量頻率，橫軸為組距，縱軸為頻率除以組距。模擬的具體參數(shù)如表3。

表3 亞氯酸鹽模擬暴露量的參數(shù)Table 3 Descriptive statistics of fitted chlorite exposure

表4 亞氯酸鹽樣本暴露量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)Table 4 Descriptive statistics of chlorite sample exposure

經(jīng)對(duì)比，在高分位數(shù)時(shí)用樣本數(shù)據(jù)直接計(jì)算的暴露量明顯低于模擬得到的暴露量，這是因?yàn)闃颖疚礄z出數(shù)據(jù)多，存在系統(tǒng)的偏低濃度，故計(jì)算暴露量時(shí)會(huì)發(fā)生偏差，從而低估風(fēng)險(xiǎn)。而概率評(píng)估則會(huì)分析樣本個(gè)性化的變化性，并反映到概率分布中，因此暴露結(jié)果更接近真實(shí)值，評(píng)估也更科學(xué)。

2.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

式中：MOS＜＜1時(shí)，化學(xué)物質(zhì)不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)；MOS<1時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)可接受；MOS≥1時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)不可接受；RfD為推薦攝入量，根據(jù)不同的化學(xué)物質(zhì)可選用ADI、PTWI或RFD數(shù)據(jù)，亞氯酸鹽的TDI是0.03 mg/kg，因水中配額是80%[12]，故水中RfD為每人每天0.024mg/kg；CDI為亞氯酸鹽實(shí)際暴露量估算值，取模擬后95%分位數(shù)。

故計(jì)算得該地區(qū)不同人群經(jīng)飲用水暴露亞氯酸鹽的M O S值為：男性0.0059/0.024=0.2458，女性0.0064/0.024=0.2667，兒童 0.0237/0.024=0.987。

3 結(jié)論

經(jīng)過蒙特卡洛模擬和危害性分析，結(jié)果顯示此湖周邊地區(qū)飲水中亞氯酸鹽對(duì)人體風(fēng)險(xiǎn)可接受，其中成人暴露該飲水風(fēng)險(xiǎn)較小，但兒童的暴露風(fēng)險(xiǎn)明顯較大，應(yīng)引起有關(guān)部門重視，制定相應(yīng)措施預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。

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Exposure Assessment and Risk Analysis of Chlorite in Drinking Water

CHAI Zhi-ni,WANG Jun-ping,WANG Shuo*
（Key Laboratory of Food Nutrition and Safety(Tinajin University of Science&Technology),Ministry of Education,Tianjin 300457,China）

2011-10-22

柴志妮（1985—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

*通信作者：王碩（1969—），男（漢），教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：食品安全檢測(cè)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。