西安市大氣污染物健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

王 航，李 歡，任東曉，梁麗華

(西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710127)

環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)以風(fēng)險(xiǎn)度作為評價(jià)指標(biāo)，把環(huán)境污染與人體健康聯(lián)系起來，定量描述一個人在被污染的環(huán)境中暴露時(shí)受到危害的風(fēng)險(xiǎn)[1]。目前已廣泛應(yīng)用于大氣污染、水污染和土壤污染評價(jià)中。近年來，大氣污染愈演愈烈，嚴(yán)重威脅到人的身體健康和正常生活。我國目前采用的空氣質(zhì)量指數(shù)以及空氣污染指數(shù)雖能表征大氣環(huán)境狀況，卻并不能直接反映大氣污染物對人體的健康風(fēng)險(xiǎn)度。而目前針對大氣環(huán)境中污染物對人體健康造成的風(fēng)險(xiǎn)也鮮有研究。對于城市居民而言，大氣污染暴露對人體健康的影響，不僅局限于高濃度污染物暴露產(chǎn)生的極端健康事件[2]，而且也來源于長期的低濃度大氣污染暴露，有時(shí)污染物濃度甚至?xí)陀谑澜缧l(wèi)生組織的空氣質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)[3]。為此，本研究以西安市為研究對象，考慮大氣主要污染物 SO2和NO2，采用美國環(huán)保部推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，對該地區(qū)大氣污染造成的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)研究。

1 研究方法

環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的研究主要是針對環(huán)境中對人體有害的物質(zhì)開展的健康風(fēng)險(xiǎn)評估，國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)和世界衛(wèi)生組織(WHO)根據(jù)化學(xué)物質(zhì)致癌性的可靠程度，將化學(xué)物質(zhì)分為基因毒物質(zhì)(包括致癌物質(zhì)和放射性物質(zhì))和軀體毒物質(zhì)(非致癌物質(zhì))，國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)把SO2、NO2劃為非致癌物。本研究采用美國 EPA的非致癌物對居民健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，根據(jù)西安市2006-2010年大氣污染物中SO2和 NO2的監(jiān)測數(shù)據(jù)，針對不同年齡階段的男性、女性分別進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。

1.1 基于非致癌物的健康危害風(fēng)險(xiǎn)模型軀體毒物質(zhì)(非致癌物質(zhì))所致健康風(fēng)險(xiǎn)的危害可按式(1)計(jì)算[4]:

式中:Rij指非致癌性污染物 i暴露途徑 j所引起的健康風(fēng)險(xiǎn)(1/年);10-6指非致癌性污染物i的可接受風(fēng)險(xiǎn)水平;ADD指暴露途徑 j非致癌性污染物 i的日平均攝入劑量，mg/(kg·d);RfDij指暴露途徑 j非致癌性污染物 i的參考劑量，mg/(kg·d);70為人類平均壽命，a。

經(jīng)呼吸道吸入為大氣中的SO2和NO2的主要暴露途徑，不同年齡和性別人群的日均攝入量不同，因此以公式(2)計(jì)算人體經(jīng)呼吸道對污染物的日均攝入量。

式中:ADD為經(jīng)呼吸道暴露某種化合物的劑量;C為環(huán)境中該化合物的質(zhì)量濃度(mg/m3);IR為呼吸速率(m3/d);ED為暴露持續(xù)時(shí)間(年);BW為體質(zhì)量(kg);AT為平均暴露時(shí)間(d/年)。

1.2 模型參數(shù)確定

1)非致癌物日均暴露劑量?；诓煌巳后w重和呼吸速率不同，其暴露水平和風(fēng)險(xiǎn)水平也不相同，因而將暴露人群按年齡分為4組，在每個年齡段再按性別分為2組[5]。(見表1)

表1 我國居民長期暴露呼吸速率和體重

2)軀體毒物質(zhì)參考劑量。結(jié)合美國EPA公布的非致癌物的參考劑量，其中 SO2的 RfD(吸入途徑)為:0.023 mg/(kg·d)，NO2的 RfD(吸入途徑)為:0.029 mg/(kg·d)[6]。

1.3 健康風(fēng)險(xiǎn)可接受水平的確定

各種污染物的健康風(fēng)險(xiǎn)需要一個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行衡量，國際輻射防護(hù)委員會推薦的最大可接受水平為5×10-5/a，而瑞典環(huán)境保護(hù)局、荷蘭建設(shè)和環(huán)境部推薦的最大可接受水平為1×10-6/a[7]，由于后者更為嚴(yán)格，選取后者作為健康風(fēng)險(xiǎn)評判的依據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 大氣污染物濃度特征

根據(jù)西安市環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書(2006-02010年)[8]，由表2可知，2006-2010年，SO2的年日平均濃度有所下降，2006-2010年SO2的年日平均濃度符合國家二級標(biāo)準(zhǔn)，SO2的年日平均值為0.050 mg/m3，各年均在0.050 mg/m3這一均值波動，且波動幅度較小。NO2的年日平均濃度符合國家二級標(biāo)準(zhǔn)，且 NO2的年日平均值為0.044 mg/m3，2006-2010年的年日平均濃度都在這一值左右擺動，變化幅度較小，經(jīng)分析監(jiān)測結(jié)果均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

表2 2006-2010年西安市大氣中SO2和NO2的年日平均濃度 mg/m3

2.2 大氣污染物的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

應(yīng)用表1和表2的數(shù)據(jù)結(jié)果，將相關(guān)參數(shù)代入公式(1)和(2)，根據(jù)健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，分別計(jì)算2006-2010年西安市大氣污染物SO2和NO2通過呼吸途徑對不同年齡階段的男性、女性產(chǎn)生的年均健康風(fēng)險(xiǎn)度。評價(jià)結(jié)果見表3和圖1-4。

圖1 2006-2010年西安市 SO2年均健康風(fēng)險(xiǎn)

由表3可知，2006-2010年西安市大氣污染物 SO2和NO2的個人年均健康風(fēng)險(xiǎn)度在 4.0×10-9～1.2×10-8之間，低于ICRP推薦的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)值5×10-5a-1，也低于瑞典、荷蘭等國的推薦值1×10-6a-1，西安市大氣污染物對居民的健康風(fēng)險(xiǎn)影響處于較低狀態(tài)。

根據(jù)圖1和2可知，SO2對人體產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)度大于NO2，同時(shí)SO2對人體產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)度有逐年降低的趨勢，而NO2對人體產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)較穩(wěn)定，變化不明顯。這與大氣中SO2和 NO2的濃度變化趨勢相符，呈正相關(guān)。

圖2 2006-2010年西安市NO2年均健康風(fēng)險(xiǎn)

圖3 2006-2010年西安市SO2的5年平均健康風(fēng)險(xiǎn)

圖4 2006-2010年西安市NO2的5年平均健康風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)大氣污染物健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果(見圖3、圖4)，SO2和NO2對兒童產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)度最大，老年人最小。6歲以下兒童的年均健康風(fēng)險(xiǎn)度約是成年人的1.3倍，是60歲以上老年人的1.8倍。另外，大氣污染物 SO2和 NO2針對不同年齡階段的男性、女性產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)存在差異，6歲以下兒童和18～60歲的成年人的健康風(fēng)險(xiǎn)度有男性＞女性的特點(diǎn)，針對6～17的青年人和60歲以上老年人的健康風(fēng)險(xiǎn)度則女性＞男性。

2.3 討論

雖然2006-2010年西安市大氣污染物 SO2和NO2的個人年均健康風(fēng)險(xiǎn)度低于ICRP推薦的最大可接受的風(fēng)險(xiǎn)值5×10-5a-1，也低于瑞典、荷蘭等國的推薦值 1×10-6a-1，但本研究沒有考慮大氣中的可吸入顆粒物，這是西安市的大氣污染的主要污染物，據(jù)報(bào)道，太原市居民1999年因吸入空氣中的 PM10所致的年健康風(fēng)險(xiǎn)為 7.19×10-7/年[9]。且各種污染物具有協(xié)同作用，研究表明，NO2暴露還會加劇其他污染物(如 O3，PM10)暴露的影響[10]，所以其實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)值應(yīng)高于以上計(jì)算出的風(fēng)險(xiǎn)值。龔地萍等人分析了武威市2003-2010年大氣環(huán)境中SO2和NO2的監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)果表明武威市空氣質(zhì)量良好，主要大氣污染物對居民的健康風(fēng)險(xiǎn)較小[11]。與本研究結(jié)果一致。孟憲林等以我國北方某典型煤炭資源型城市為對象，采用健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法研究因煤化工產(chǎn)業(yè)而產(chǎn)生的大氣污染給居民帶來的健康風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果表明:軀體毒物質(zhì)在各個研究點(diǎn)位存在一定的差異，多數(shù)點(diǎn)位的主要軀體毒物質(zhì)為硫化氫[12]。說明大氣中污染物分布不均也會導(dǎo)致健康風(fēng)險(xiǎn)的差異性，本研究則假設(shè)所研究地點(diǎn)大氣污染物濃度一致，因而評價(jià)結(jié)果存在一定局限性，但大體上SO2和NO2的個人年均健康風(fēng)險(xiǎn)均在可接受范圍內(nèi)，健康風(fēng)險(xiǎn)較小。

表3 2006-2010年西安市SO2和NO2的年均健康風(fēng)險(xiǎn) 10-6/a

另外還可以看出，SO2和NO2對居民的健康風(fēng)險(xiǎn)具有年齡的差異，年齡越小，健康風(fēng)險(xiǎn)的危險(xiǎn)性越大，隨著年齡的增加大氣污染物導(dǎo)致的健康風(fēng)險(xiǎn)反而下降。這與不同特征人群的體重和呼吸速率相關(guān)，其中體重關(guān)系更為密切，因?yàn)槟挲g小，呼吸速率小，但是體重輕，所以健康風(fēng)險(xiǎn)大;而在成年后，呼吸速率和體重雖然都有所變化，但是體重的變化比呼吸速率的變化大，所以隨著年齡增大健康風(fēng)險(xiǎn)反而減小。60歲以上老年人的健康風(fēng)險(xiǎn)最小，因?yàn)樗麄兊暮粑俾屎腕w重相比于18～60歲年齡段的成年人均有所下降，但是呼吸速率下降得更多，因而SO2和NO2對60歲以上老年人經(jīng)呼吸途徑產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)最小。而SO2和NO2導(dǎo)致的個人年均健康風(fēng)險(xiǎn)在性別上只在18～60年齡段差別較大，是由于成年男女在體重和呼吸速率上的差別所致。

劉瀏對我國城市空氣質(zhì)量與影響因子進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明工業(yè)廢氣、機(jī)動車尾氣的排放依然是城市空氣中NO2污染的主要來源，而城市工業(yè)總產(chǎn)值與 SO2濃度并不相關(guān)，城市中SO2的主要來源正逐步由工業(yè)燃煤轉(zhuǎn)移到機(jī)動車尾氣排放中[13]。因此，為減少大氣污染物 SO2和 NO2對人體產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)，我國應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)機(jī)動車尾氣凈化處理。

3 不確定性分析

本研究在評價(jià)大氣污染物SO2和NO2對人體的健康風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，因?yàn)樗脭?shù)據(jù)的有限性，使得評價(jià)尚存在很多不確定性因素，主要體現(xiàn)在:一是被研究人群除暴露在室外大氣外，另有相當(dāng)一段時(shí)間是暴露在室內(nèi)空氣中，陳寰等人評價(jià)了不同人群在滿足《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883-2002)的3組室內(nèi)空氣中的暴露風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明，在這3組室內(nèi)空氣中生活的所有人群都存在非致癌風(fēng)險(xiǎn)和致癌風(fēng)險(xiǎn)，其中兒童(0.5～10歲)的非致癌和致癌風(fēng)險(xiǎn)在所有人群中最小。室內(nèi)空氣質(zhì)量即使在國家標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，也可能會對人體產(chǎn)生嚴(yán)重的健康風(fēng)險(xiǎn)[14]。

本研究中未對室內(nèi)空氣中SO2和NO2的濃度進(jìn)行測定，而是將室內(nèi)外的濃度近似視為等同，這會對結(jié)果產(chǎn)生一定影響;二是各人群在空氣中的暴露途徑主要考慮的是呼吸途徑，并未考慮大氣污染物通過其他途徑對人體產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)，因而研究區(qū)域內(nèi)人群的實(shí)際健康風(fēng)險(xiǎn)度高于計(jì)算值。

4 結(jié)語

(1)2006-2010年西安市大氣污染物SO2和NO2的個人年均健康風(fēng)險(xiǎn)度在4.0×10-9～1.2×10-8之間，低于 ICRP推薦的最大可接受的風(fēng)險(xiǎn)值5×10-5a-1，也低于瑞典、荷蘭等國的推薦值1×10-6a-1，說明西安市大氣污染物對居民的健康風(fēng)險(xiǎn)影響處于較低狀態(tài)。

(2)SO2對人體產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)度大于 NO2，健康風(fēng)險(xiǎn)度與大氣中SO2和NO2的濃度變化趨勢相符，呈正相關(guān)。

(3)SO2和NO2對兒童產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)度最大，老年人最小。這與人體的體重和呼吸速率相關(guān)。并且大氣污染物SO2和NO2針對不同年齡階段的男性、女性產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)也存在差異，6歲以下兒童和18～60的成年人的健康風(fēng)險(xiǎn)度有男性＞女性的特點(diǎn)，針對6～17的青年人和60歲以上老年人的健康風(fēng)險(xiǎn)度則女性＞男性。

(4)由于評價(jià)中未考慮其他大氣污染物對人體健康危害的風(fēng)險(xiǎn)，因此本文評價(jià)的健康風(fēng)險(xiǎn)比實(shí)際環(huán)境污染危害的風(fēng)險(xiǎn)小。目前，環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)在我國還沒有被列入常規(guī)環(huán)境評價(jià)工作中，但隨著公眾對環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)越來越重視，將大氣環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)與常規(guī)空氣質(zhì)量評價(jià)相結(jié)合，可以更加全面科學(xué)客觀地掌握大氣環(huán)境質(zhì)量，從而為大氣環(huán)境的健康風(fēng)險(xiǎn)管理和保護(hù)措施的制定提供重要的參考依據(jù)。

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