某化工企業(yè)廠界內(nèi)及周邊土壤中二噁英健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

翟有朋，楊文武*，張宗祥，徐蕾

(1.泰州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，江蘇 泰州 225300；2.徐州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，江蘇 徐州 221008)

某化工企業(yè)廠界內(nèi)及周邊土壤中二噁英健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

翟有朋1，楊文武1*，張宗祥1，徐蕾2

(1.泰州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，江蘇 泰州 225300；2.徐州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，江蘇 徐州 221008)

在某化工企業(yè)廠界內(nèi)及周邊布設(shè)9個(gè)土壤點(diǎn)位，對(duì)其二噁英進(jìn)行檢測(cè)與分析，依據(jù)《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》對(duì)土壤中二噁英進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。結(jié)果表明,9個(gè)土壤點(diǎn)位二噁英毒性當(dāng)量濃度為3.72～20.3 pg/g，均值為9.1 pg/g，均處于安全水平；在經(jīng)口攝入、皮膚接觸和吸入土壤顆粒物3種暴露途徑下，只有4#點(diǎn)位具有較低的致癌風(fēng)險(xiǎn)；4#點(diǎn)位代表的場(chǎng)地區(qū)域?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)不可接受的污染區(qū)域，基于致癌效應(yīng)的土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值為1.84×10-5mg/kg。提出，應(yīng)盡快研究并制定土壤中二噁英的標(biāo)準(zhǔn)限值。

土壤；二噁英；健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；化工企業(yè)廠界內(nèi)

二噁英是75種多氯代二苯并對(duì)二噁英(PCDDs)和135種多氯代二苯并呋喃(PCDFs)的總稱[1]，廣泛分布于環(huán)境介質(zhì)中(大氣、水、土壤等)，是環(huán)境中人類已知的毒性最強(qiáng)且具有持久性的一類化合物，給人類賴以生存的環(huán)境和身體健康帶來了巨大的安全隱患[2]。2001年5月23日，包括中國(guó)在內(nèi)的90多個(gè)國(guó)家和地區(qū)簽署了《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》(POPs公約)，二噁英被納入其中。目前發(fā)現(xiàn)只有17種2,3,7,8-位被氯取代的PCDD/Fs才具有生物毒性，其中毒性最強(qiáng)的是2,3,7,8-TCDD。為了便于評(píng)價(jià)二噁英的毒性，國(guó)際上引入毒性當(dāng)量因子TEF(Toxic Equivalency Factor)?，F(xiàn)依據(jù)文獻(xiàn)[3]，對(duì)某化工企業(yè)廠界內(nèi)及周邊居民區(qū)土壤中的二噁英污染物進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1 研究方法

1.1 采樣點(diǎn)

采樣點(diǎn)設(shè)置在某化工企業(yè)廠界內(nèi)及周邊的居民區(qū)，根據(jù)該企業(yè)焚燒排氣筒所在位置與當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)風(fēng)向(東南風(fēng))，共布設(shè)9個(gè)土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，其中1#～7#點(diǎn)位位于廠界內(nèi)；8#～9#點(diǎn)位位于居民區(qū)，作為敏感點(diǎn)，見表1。

表1 土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

1.2 樣品采集與分析

土壤樣品采集參照文獻(xiàn)[4-5]。采集5點(diǎn)混合樣，即中心一點(diǎn)加四周相隔5 m處附近的4個(gè)點(diǎn)，利用GPS定位中心點(diǎn)位置。各點(diǎn)均采集一段直徑4 cm，深度為10 cm圓柱形表層土壤，將5個(gè)點(diǎn)采集的土壤樣品充分混合，保存在事先清洗干凈，并用有機(jī)溶劑處理過的磨口棕色玻璃瓶中，貼好標(biāo)簽，并在記錄紙上詳細(xì)記錄土壤信息及采樣點(diǎn)位信息。運(yùn)輸過程中密封避光，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)低溫避光冷藏。

土壤樣品制備好后，經(jīng)過快速溶劑萃取[6]、凈化、濃縮等一系列操作規(guī)程，將濃縮液定容至1 mL，待用高分辨氣相色譜-質(zhì)譜檢測(cè)[7-8]。

1.3 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

依據(jù)文獻(xiàn)[3]，對(duì)土壤中的二噁英污染物進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。致癌效應(yīng)用單一污染物的致癌風(fēng)險(xiǎn)值表示，非致癌效應(yīng)用單一污染物的危害商表示。若單一污染物的致癌風(fēng)險(xiǎn)值超過可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)水平10-6或危害商超過可接受危害商1的采樣點(diǎn)，其代表的場(chǎng)地區(qū)域應(yīng)劃定為風(fēng)險(xiǎn)不可接受的污染區(qū)域；反之，其代表的場(chǎng)地區(qū)域應(yīng)劃定為風(fēng)險(xiǎn)可接受的污染區(qū)域。

1.3.1 二噁英暴露評(píng)估

選取最主要的3種暴露途徑，即經(jīng)口攝入土壤、皮膚接觸土壤和吸入土壤顆粒物，進(jìn)行二噁英暴露評(píng)估。1#～7#點(diǎn)位，位于廠區(qū)內(nèi)，屬于非敏感點(diǎn)位，根據(jù)成人期的暴露來評(píng)價(jià)污染物的致癌風(fēng)險(xiǎn)與非致癌風(fēng)險(xiǎn)。8#～9#點(diǎn)位，位于居民區(qū)，屬于敏感點(diǎn)位，根據(jù)兒童期和成人期的暴露來評(píng)估污染物的致癌風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)于非致癌效應(yīng)，根據(jù)兒童期暴露來評(píng)估污染物的非致癌危害風(fēng)險(xiǎn)。

1.3.2 二噁英風(fēng)險(xiǎn)表征

土壤中單一污染物的致癌效應(yīng)用致癌風(fēng)險(xiǎn)值表示，非致癌風(fēng)險(xiǎn)用危害商表示，相關(guān)表征公式見表2，相關(guān)參數(shù)的取值見文獻(xiàn)[3]。

表2 土壤中單一污染物致癌風(fēng)險(xiǎn)和危害商表征公式

1.3.3 二噁英風(fēng)險(xiǎn)控制值

如污染場(chǎng)地的風(fēng)險(xiǎn)值未超過可接受風(fēng)險(xiǎn)水平，則結(jié)束風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作；如污染場(chǎng)地的風(fēng)險(xiǎn)值超過可接受風(fēng)險(xiǎn)水平，則計(jì)算土壤中二噁英污染物的風(fēng)險(xiǎn)控制值。

比較計(jì)算得到的基于致癌效應(yīng)與非致癌風(fēng)險(xiǎn)的土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值，選擇較小的值作為污染場(chǎng)地的土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值。基于致癌效應(yīng)與非致癌風(fēng)險(xiǎn)的土壤中二噁英風(fēng)險(xiǎn)控制值計(jì)算公式見表3，相關(guān)參數(shù)的取值見文獻(xiàn)[3]。

表3 基于致癌效應(yīng)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)的土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值計(jì)算公式

2 結(jié)果與討論

2.1 二噁英水平及空間分布特征

調(diào)查區(qū)域春夏季多為東南風(fēng)、秋季多為東北風(fēng)、冬季多為北風(fēng)，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)。9個(gè)土壤點(diǎn)位，17種PCDD/Fs毒性當(dāng)量濃度及空間分布特征見圖1。廠界內(nèi)，7個(gè)土壤點(diǎn)位二噁英毒性當(dāng)量濃度為4.05～20.3 pg/g，均值為10.6 pg/g；居民區(qū)，2個(gè)敏感點(diǎn)位的二噁英毒性當(dāng)量濃度范圍為3.72～3.86 pg/g，均值為3.79 pg/g；均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于日本土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中二噁英的標(biāo)準(zhǔn)限值3 ng/g (我國(guó)參照的)。

發(fā)現(xiàn)2個(gè)土壤敏感點(diǎn)位PCDD/Fs毒性當(dāng)量濃度均比廠內(nèi)的低，說明居民區(qū)的土壤受到污染程度較廠內(nèi)的小。廠區(qū)內(nèi)，4#點(diǎn)位PCDD/Fs毒性當(dāng)量濃度最大，主要是由于該點(diǎn)位位于研究區(qū)域常年主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向及廢棄物焚燒爐排放的PCDD/Fs最大濃度落地處。7#點(diǎn)位PCDD/Fs毒性當(dāng)量濃度高于1#～3#與5#～6#，這可能是由于受到該區(qū)域秋季盛行東北風(fēng)的影響，也有可能是受到其他污染源的影響。

圖1 9個(gè)土壤點(diǎn)位中17種PCDD/Fs空間分布

據(jù)相關(guān)研究，不同來源的PCDD/Fs污染物同系物分布特征有所不同。2011年，Nie等[9]研究發(fā)現(xiàn)，危險(xiǎn)廢物和醫(yī)療廢物焚燒排放主要是OCDF、OCDD和1,2,3,4,6,7,8-HpCDF。調(diào)查區(qū)域9個(gè)土壤點(diǎn)位，PCDD/Fs同系物主要為OCDD，占總PCDD/Fs的18.8%。除了OCDD外，單體OCDF值也較高，占總PCDD/Fs的11.5%。廢氣中，PCDD/Fs同系物以O(shè)CDD和OCDF為主，分別占比16.2%、10.1%。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，9個(gè)土壤點(diǎn)位17種PCDD/Fs單體分布特征與廢氣具有高度的一致性，顯示出一定的同源性。

2.2 二噁英風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

3種暴露途徑下，二噁英對(duì)人體的致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)見表4，其中1#～7#為非敏感點(diǎn)位，8#～9#為敏感點(diǎn)位。

由表4可見，同一個(gè)土壤點(diǎn)位在3種暴露途徑下二噁英致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)呈遞減關(guān)系：經(jīng)口攝入土壤﹥皮膚接觸土壤﹥吸入土壤顆粒物，說明經(jīng)口攝入土壤這種暴露途徑的致癌風(fēng)險(xiǎn)最大。經(jīng)與單一污染物致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)限值10-6比較，發(fā)現(xiàn)只有4#點(diǎn)位，在經(jīng)口攝入的暴露途徑下二噁英具有較低的致癌風(fēng)險(xiǎn)。將3種暴露途徑下的二噁英致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行疊加，發(fā)現(xiàn)也只有4#點(diǎn)位具有較低的致癌風(fēng)險(xiǎn)。

表4 9個(gè)土壤點(diǎn)位二噁英污染物致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù) 10-7

3種暴露途徑下，非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)見表5。由表5可見，3種暴露途徑下二噁英危害商呈遞減關(guān)系：經(jīng)口攝入土壤﹥皮膚接觸土壤﹥吸入土壤顆粒物，說明經(jīng)口攝入土壤這種暴露途徑的非致癌風(fēng)險(xiǎn)最大。將3種暴露途徑下的危害商進(jìn)行疊加，發(fā)現(xiàn)危害商范圍為0.154～0.773，均<1，因此該次調(diào)查9個(gè)土壤點(diǎn)位的二噁英不具有非致癌風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)合9個(gè)點(diǎn)位二噁英的致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)與危害商來看，只有4#點(diǎn)位代表的場(chǎng)地區(qū)域?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)不可接受的污染區(qū)域，其他8個(gè)點(diǎn)位代表的場(chǎng)地區(qū)域?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)可接受的污染區(qū)域。

表5 9個(gè)土壤點(diǎn)位二噁英污染物危害商

2.3 二噁英暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率

3種暴露途徑下，二噁英的致癌效應(yīng)貢獻(xiàn)率見表6。由表6可見，經(jīng)口攝入土壤這種暴露途徑致癌效應(yīng)貢獻(xiàn)率最高，為91.5%～93.6%，均值為93.0%，而吸入土壤顆粒物這種暴露途徑的致癌效應(yīng)貢獻(xiàn)率幾乎可以忽略不計(jì)。

表6 9個(gè)土壤點(diǎn)位二噁英在3種不同暴露途徑下的致癌效應(yīng)貢獻(xiàn)率 %

3種暴露途徑下，二噁英的非致癌風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率見表7。由表7可見，經(jīng)口攝入土壤暴露途徑非致癌風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率最高，貢獻(xiàn)率均高達(dá)94%以上，而吸入土壤顆粒物暴露途徑的非致癌風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率幾乎為0。

2.4 二噁英風(fēng)險(xiǎn)控制值

9個(gè)點(diǎn)位，只有4#點(diǎn)位的二噁英致癌風(fēng)險(xiǎn)值超過可接受風(fēng)險(xiǎn)水平，因而4#點(diǎn)位需要明確基于致癌效應(yīng)的土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值。3種暴露途徑下，4#點(diǎn)位基于致癌效應(yīng)與非致癌風(fēng)險(xiǎn)的土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值見表8。根據(jù)文獻(xiàn)[3]，土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值的確定方法，選擇較小的值作為污染場(chǎng)地的土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值。因而4#點(diǎn)位基于致癌效應(yīng)的土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值為1.84×10-5mg/kg。

表7 9個(gè)土壤點(diǎn)位二噁英在3種不同暴露途徑下的非致癌風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率 %

表8 基于致癌效應(yīng)與非致癌風(fēng)險(xiǎn)的土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值 mg/kg

3 結(jié)論

(1) 9個(gè)土壤點(diǎn)位，二噁英毒性當(dāng)量值為3.72～20.3 pg/g，均值為9.1 pg/g，處于安全水平，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于我國(guó)參照的日本土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中二噁英的標(biāo)準(zhǔn)限值3 ng/g。

(2) 同一土壤點(diǎn)位在3種暴露途徑下，二噁英致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)與非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均呈遞減關(guān)系：經(jīng)口攝入土壤﹥皮膚接觸土壤﹥吸入土壤顆粒物。將3種暴露途徑下的二噁英致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行疊加，發(fā)現(xiàn)只有4#點(diǎn)位的致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)略>10-6，具有較低的致癌風(fēng)險(xiǎn)；而將3種暴露途徑下的二噁英非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行疊加，發(fā)現(xiàn)危害商均<1，說明本次調(diào)查的9個(gè)土壤點(diǎn)位的二噁英不會(huì)造成明顯的非致癌健康影響。

(3) 結(jié)合9個(gè)土壤點(diǎn)位二噁英的致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)與危害商來看，4#點(diǎn)位代表的場(chǎng)地區(qū)域?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)不可接受的污染區(qū)域，其他8個(gè)土壤點(diǎn)位代表的場(chǎng)地區(qū)域?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)可接受的污染區(qū)域。為減少健康風(fēng)險(xiǎn)，建議土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值為1.84×10-5mg/kg。

(4) 9個(gè)土壤點(diǎn)位在3種暴露途徑下，經(jīng)口攝入土壤這種暴露途徑致癌效應(yīng)與非致癌風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率最高，其中致癌效應(yīng)貢獻(xiàn)率范圍為91.5%～93.6%，非致癌風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率均高達(dá)94%以上。而呼吸攝入土壤顆粒物這種暴露途徑的致癌效應(yīng)與非致癌風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率較小。

[1] ULRICH Q, MICHAEL F, GUNTER B.The european dioxin air emission inventory project-final results[J].Chemosphere, 2004(54): 1319-1327.

[2] 林海鵬, 于云江, 李琴,等.二噁英的毒性及其對(duì)人體健康影響的研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2009, 9(9): 94-96.

[3] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)部.環(huán)境監(jiān)測(cè)污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則: HJ 25.3—2014[S].北京: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2014.

[4] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)部.環(huán)境監(jiān)測(cè)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范：HJ/T 166—2004[S].北京: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2004.

[5] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)部.環(huán)境監(jiān)測(cè)場(chǎng)地環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則：HJ 25.2—2014[S].北京: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2014.

[6] HENKE L B, WOTTGEN T, HEN G, et al.Aeeelerated solvent extraetion (ASE) of different matrices in the analysis of polyehlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans: Method development and comparison and soxhlet extration[J].Organohalogen Compd, 1999, 40: 133-136.

[7] USEPA method 1613.Tetra-through octa-chlorinated dioxins and furans by isotope dilution HRGC/HRMS.Revision a[S].1990.

[8] 楊志軍, 倪余文, 張青，等.上海市和大連市大氣氣溶膠和土壤樣品中的二噁英初探[J].廣州環(huán)境科學(xué), 2004, 19 (1): 25-27.

[9] NIE Z Q, ZHENG M H, LIU W B,et al.Estimation and characterization of PCDD/Fs, dl-PCBs, PCNs, HxCBz and PeCBz emissions from magnesium metallurgy facilities in China[J].Chemosphere, 2011, 85(11): 1707-1712.

HealthRiskAssessmentofDioxinsinSoilfrominandaroundAChemicalCompany

ZHAI You-peng1, YANG Wen-wu1*, ZHANG Zong-xiang1，XU Lei2

(1.TaizhouEnvironmentalMonitoringCenter,Taizhou,Jiangsu225300，China；2.XuzhouEnvironmentalMonitoringCentralStation，Xuzhou，Jiangsu221008，China)

9 soil sampling points were set in and around a chemical company and dioxin in these samples were detected and analyzed. The health risk of dioxin in soil were evaluated according to “Technical guidelines for risk assessment of contaminated sites”. The results showed that the concentration of dioxins ranged from 3.72 to 20.3 pg/g I-TEQ with an average of 9.1 pg/g I-TEQ, which indicates a safe level. Under the three exposed ways of mouth intaking, skin contacting and inhaling soil particles, only point No. 4 showed low carcinogenic risk. This site represents unacceptable risk pollution area. Its soil risk control value based on the carcinogenic effect was 1.84 × 10-5mg/kg. It is necessary that study on and standardizing the control value of dioxin in soil should be taken as soon as possible.

Soil; Dioxin; Health risk assessment; In and around a chemical company

2017-05-25；

2017-06-12

江蘇省環(huán)?？蒲姓n題基金資助項(xiàng)目(2014013)；江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)科研基金資助項(xiàng)目(1607)

翟有朋(1984—)，男，工程師，碩士，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。

*通訊作者：楊文武 E-mail:95876957@qq.com

10.3969/j.issn.1674-6732.2017.06.013

X53

B

1674-6732(2017)06-0059-05

欄目編輯 李文峻

聲明

本刊已加入中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫、中國(guó)學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫、萬方數(shù)據(jù)-數(shù)字化期刊群、中國(guó)核心期刊(遴選)數(shù)據(jù)庫和中文科技期刊數(shù)據(jù)庫。凡被本刊錄用的稿件將同時(shí)通過因特網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)出版或提供信息服務(wù)，稿件一經(jīng)刊用將一次性支付作者著作權(quán)使用報(bào)酬，如作者不同意將自己的文章被以上期刊數(shù)據(jù)庫收錄，請(qǐng)?jiān)趤砀逯新暶鳎究瘜⒆鬟m當(dāng)處理。