安徽某城區(qū)主要飲用水源地水質(zhì)健康風(fēng)險評價

吳轉(zhuǎn)璋，王倩，王歡

（安徽省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，安徽合肥 230071）

0 引言

飲用水源地保護(hù)直接關(guān)系到水質(zhì)的安全和人民群眾的身體健康。隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化水平的迅速提高，我國水環(huán)境面臨嚴(yán)峻壓力，飲用水源安全問題日益突出，社會關(guān)注度不斷增加。長期以來，飲用水源評價主要集中于水質(zhì)評價，很少關(guān)注達(dá)標(biāo)項目對人體健康的影響及影響程度。本研究選取安徽某城區(qū)主要飲用水源地進(jìn)行健康風(fēng)險評價，從人群健康風(fēng)險的角度確定飲用水源的主要污染物，確保飲用水源水質(zhì)安全，為環(huán)境管理部門提供科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐[1]。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)位于安徽省西北部，是缺水型地區(qū)。由于地表水水質(zhì)和水量大多不能同時滿足飲用水水源地的需求，城市供水以中深層地下水作為飲用水水源。根據(jù)安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站編制的該研究區(qū)水廠一期工程應(yīng)急備用水源地水文地質(zhì)勘察報告（2015年2月）可知，研究區(qū)中深層地下水含水巖組為松散巖類孔隙水含水巖組，主要由第四系中、下更新統(tǒng)組成，埋藏于50～200m深度，天然狀態(tài)下為承壓水，單井涌水量一般小于1000m3/d，整體上富水性較差。南部三水廠和北部水廠等地下水集中開采區(qū)進(jìn)行淺、中深層地下水混采，造成中深層地下水位有所下降。水位變化受淺層水、大氣降水影響滯后，水位年際變化2.0～3.0m。中深層孔隙水水化學(xué)類型為Cl-·SO4-2—Na·Mg、HCO3-·Cl-—Na型等。本文數(shù)據(jù)來源于安徽某城區(qū)兩個主要飲用水源地南部三水廠和北部水廠2017年—2019年的常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

1.2 健康風(fēng)險評價模型

研究采用美國環(huán)境保護(hù)署（USEPA）推薦的健康風(fēng)險評價模型。該模型把對人體健康有害的物質(zhì)大致分為放射性物質(zhì)、化學(xué)致癌物和非致癌物，其中放射性物質(zhì)和化學(xué)致癌物為基因毒物質(zhì)，非致癌物為軀體毒物質(zhì)。由于在水質(zhì)監(jiān)測中一般沒有檢測出放射性污染物，因此，在健康風(fēng)險評價過程中，主要對化學(xué)致癌物和非致癌化學(xué)有毒物質(zhì)進(jìn)行評價[2～4]。

1.2.1 致癌物健康風(fēng)險評價模型

化學(xué)致癌物質(zhì)通過飲用水途徑所致的平均個人健康風(fēng)險評價模型表達(dá)式如下：

式中：為致癌物i經(jīng)飲水途徑導(dǎo)致的人體致癌風(fēng)險，單位為a-1（每年）；Di為致癌物經(jīng)飲水途徑的單位體重日均暴露劑量，單位為mg(kg·d)；Qi為致癌物i經(jīng)飲水途徑的致癌強度系數(shù)，單位為mg(kg·d)；L為人均壽命，單位為a（參考《世界衛(wèi)生統(tǒng)計》報告和中國實際情況，人均壽命取為70a[5]）；Ci為單位水體中污染物i的濃度，單位為mg L；M為成人平均每日飲水量，單位為L d（美國國家環(huán)境保護(hù)署建議經(jīng)驗值為2L/d[5]）；W為暴露群體的平均體質(zhì)量，單位為kg（根據(jù)2010年頒布的《國民體質(zhì)監(jiān)測公報》和SEPA推薦的成人人均體重，選定70kg為成人人均體重[6]）。

1.2.2 非致癌物健康風(fēng)險評價模型

非致癌物質(zhì)通過飲用水途徑所致的平均個人健康風(fēng)險評價模型表達(dá)式如下：

式中：為非致癌物j經(jīng)飲水途徑所致健康危害的個人平均年風(fēng)險，單位為a-1；Dj為非致癌物j經(jīng)飲水途徑的單位體重日均暴露劑量，單位為Rj為非致癌物j經(jīng)飲水途徑的參考劑量，單位為；L為人均壽命，單位為a。

1.2.3 綜合健康風(fēng)險評價模型

假設(shè)各種水環(huán)境污染物質(zhì)對人體健康危害作用均獨立，則水環(huán)境總的健康危害風(fēng)險為：

1.3 評價因子及參數(shù)確定

依據(jù)國際癌癥研究機構(gòu)和世界衛(wèi)生組織規(guī)定的化學(xué)致癌物質(zhì)，選取六價鉻、鎘、砷進(jìn)行致癌健康風(fēng)險評估，其致癌強度系數(shù)見表1[5,7～9,11]；選取鉛、汞、鋅、銅、硒、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氰化物、氟化物、揮發(fā)酚、鐵、錳共12種水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行非致癌健康風(fēng)險評估，其參考劑量見表2[7]。

表1 化學(xué)致癌物飲水途徑致癌強度系數(shù)Table 1.Carcinogenic potency index of chemical carcinogens through the drinking water route

表2 非致癌物經(jīng)飲水途徑的參考劑量Table 2.Reference dose of non carcinogens through the drinking water route

1.4 風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)

部分機構(gòu)推薦的對社會公眾成員最大可接受風(fēng)險水平和可忽略風(fēng)險水平詳見表3[8～9]。參考USEPA和ICRP的標(biāo)準(zhǔn)，把評價等級劃分為5個等級，見表4[8～9]。

表3 部分機構(gòu)推薦的對最大可接受風(fēng)險水平和可忽略風(fēng)險水平Table 3.Maximum acceptable risk level and negligible risk level recommended by some organizations

表4 風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)的等級劃分Table 4.Risk rating

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)分析

評價采用南部三水廠和北部水廠地下飲用水源地2017年—2019年的常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)，采樣點位于自來水廠的匯水區(qū)（加氯前），以一年中各水源地每月監(jiān)測值的平均值作為年均值（見表5）。通過單因子評價分析，結(jié)果顯示：各水源地氟化物年均值均超過《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）規(guī)定的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，超標(biāo)倍數(shù)在0.14～0.45倍之間。其他指標(biāo)各水源地年均值均滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）規(guī)定的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表5 主要飲用水源地水質(zhì)指標(biāo)Table 5.Water quality indexes of main drinking water sources(mg/L)

氟化物超標(biāo)主要受地質(zhì)環(huán)境背景影響所致。皖北地區(qū)土壤母質(zhì)氟化物及碳酸鈣含量高，加上地下水的弱堿性條件，給氟的遷移和在水中的富集創(chuàng)造了必要的外因條件，從而導(dǎo)致區(qū)域地下水氟化物濃度本底值偏高[10]。

2.2 健康風(fēng)險評價

2.2.1 致癌物健康風(fēng)險評價

南部三水廠和北部水廠地下水源在2017年—2019年通過飲水途徑致癌物所致人體健康風(fēng)險值（Rc）如表6所示。

從表6可以看出，六價鉻所致人體健康風(fēng)險值最大，其次為砷，鎘最小，這與其對應(yīng)的致癌強度系數(shù)大小排序一致。本文南部三水廠和北部水廠2017年—2019年的常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)中六價鉻均未檢出，按環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計規(guī)定，以儀器檢出限的1/2參與計算。由于其致癌強度系數(shù)大，即使六價鉻未檢出，其所致人體健康風(fēng)險值仍很高[11]。致癌物對人體健康的潛在危害主要是由六價鉻和砷所致，因此，水質(zhì)分析和處理時應(yīng)對這兩種污染物高度重視，優(yōu)先處理。

表6 致癌物經(jīng)飲水途徑所致人體健康風(fēng)險Table 6.Human health risks caused by carcinogens through drinking water route

兩個地下水源地通過飲水途徑致癌物所致人體健康風(fēng)險值基本一致，相差不大，從時間上看，2017年—2019年風(fēng)險值逐步下降，說明這兩個水源地水質(zhì)得到了良好的治理和控制。

2.2.2 非致癌物健康風(fēng)險評價

南部三水廠和北部水廠地下水源在2017年—2019年通過飲水途徑非致癌物所致人體健康風(fēng)險值（Rn）如表7所示。

從表7可以看出，非致癌物對人體健康危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于致癌物，相對于致癌物，非致癌物所致水環(huán)境健康風(fēng)險可以忽略不計。非致癌物所致人體健康風(fēng)險值最大為氟化物，其次為鉛，最小為揮發(fā)酚。因此，非致癌物中要重視氟化物和鉛的治理和控制。

表7 非致癌物經(jīng)飲水途徑所致人體健康風(fēng)險Table 7.Human health risks caused by non carcinogens through drinking water route

2.2.3 綜合健康危害風(fēng)險評價

南部三水廠和北部水廠地下水源在2017年—2019年通過飲水途徑所致人體健康總風(fēng)險值如表8所示。

表8 飲用水對人體健康危害總風(fēng)險Table 8.Total risk of drinking water harm to human health

兩個水源地通過飲水途徑所致人體健康總風(fēng)險值相差不大，在3.77×10-5~4.87×10-5之間，屬于低—中風(fēng)險以下風(fēng)險。

3 結(jié)論與建議

（1）各水源地除氟化物年均值均超過《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）規(guī)定的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求外，其他指標(biāo)年均值均滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）規(guī)定的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。氟化物超標(biāo)主要受地質(zhì)環(huán)境背景影響所致。

（2）兩個水源地通過飲水途徑所致人體健康總風(fēng)險值相差不大，在3.77×10-5~4.87×10-5之間，屬于低—中風(fēng)險以下風(fēng)險。

（3）通過對南部三水廠和北部水廠地下水源在2017年—2019年經(jīng)飲水途徑致癌物和非致癌物所致人體健康風(fēng)險值分析，致癌物對人體健康的潛在危害主要是由六價鉻和砷所致，非致癌物對人體健康的潛在危害主要是由氟化物和鉛所致。因此，為保護(hù)飲用水安全，六價鉻、砷、氟化物和鉛應(yīng)作為該研究區(qū)地下飲用水源地環(huán)境風(fēng)險管理的重點關(guān)注對象。