環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在某市河流型飲用水源中的應(yīng)用

王 恒，趙文艷

(1.四川省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，成都 610041； 2.四川省環(huán)境政策研究與規(guī)劃院，成都 610041)

對(duì)于日常生活用水而言，有些污染物質(zhì)具有較強(qiáng)的毒性，即使在水中濃度很低，符合相關(guān)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但在長(zhǎng)期暴露條件下，仍然存在一定的潛在威脅，可能對(duì)人體健康造成嚴(yán)重危害。因此，準(zhǔn)確判斷飲用水水質(zhì)對(duì)人體健康短期或長(zhǎng)期的影響是人們最為關(guān)注的問(wèn)題之一[1]。因此，從飲用水健康角度出發(fā)，對(duì)飲用水源地水質(zhì)進(jìn)行環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是十分必要的，尤其是飲用水源以地表水為主的河流型飲用水源地，如四川等。我國(guó)的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作開(kāi)始于20世紀(jì)80年代初，隨著水污染越來(lái)越嚴(yán)重，關(guān)于水環(huán)境的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)也越來(lái)越多，主要集中于對(duì)地表水或污水回用的評(píng)價(jià)，除了少量有關(guān)微生物所致健康危害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)報(bào)道以外，評(píng)價(jià)的污染物主要是化學(xué)污染物[2-3]。于云江課題組于 2010 年建立了環(huán)境污染的健康損害調(diào)查方法與技術(shù)規(guī)范，提出區(qū)域環(huán)境污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究的“六步走”，之后，我國(guó)區(qū)域環(huán)境健康領(lǐng)域的研究多遵循此步驟。

與常規(guī)的水質(zhì)評(píng)價(jià)相比，水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[4～9]以風(fēng)險(xiǎn)度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，將水環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)含量與人體健康聯(lián)系起來(lái)，將單項(xiàng)指標(biāo)直接落實(shí)到人體健康上，定量地描述水體中物質(zhì)對(duì)人體產(chǎn)生健康危害的風(fēng)險(xiǎn)[10]。健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法分為基于確定性的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法和基于不確定性的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。基于確定性評(píng)價(jià)方法主要有美國(guó)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)四步法、美國(guó)環(huán)保署推薦的EPA健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法、綜合水質(zhì)標(biāo)示指數(shù)法、病毒感染評(píng)價(jià)模型、放射性物質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型；基于不確定性的評(píng)價(jià)方法主要有蒙特卡洛法、三角模糊數(shù)法、基于區(qū)間數(shù)的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型等。本研究以四川某河流型飲用水源地為研究對(duì)象，利用環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型計(jì)算人群在不同暴露途徑下的暴露劑量，再利用暴露劑量計(jì)算健康風(fēng)險(xiǎn)度數(shù)值，最后對(duì)風(fēng)險(xiǎn)度數(shù)進(jìn)行分析，確定污染物的潛在健康危害，對(duì)居民和管理者更加充分了解、關(guān)注飲用水環(huán)境狀況，以及對(duì)今后保護(hù)和管理工作提供有意義的參考。

1 研究對(duì)方及方法

1.1 研究對(duì)象

以四川某河流型飲用水源地為研究對(duì)象，以連續(xù)五年飲用水源水質(zhì)月報(bào)和全指標(biāo)分析數(shù)據(jù)為依據(jù)，根據(jù)國(guó)家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)，將實(shí)測(cè)值與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，對(duì)該飲用水源水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)估結(jié)果表明：該河流型飲用水源地受總磷影響較為突出，水源地連續(xù)五年普遍存在總磷、糞大腸菌群超標(biāo)，總磷超標(biāo)倍數(shù)為1.05～2.85倍，糞大腸菌群超標(biāo)倍數(shù)為1.05～2.4，其余指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。

1.2 評(píng)估方法

1.2.1 評(píng)估方法的確定

我國(guó)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究起步較晚，而以美國(guó)為首的發(fā)達(dá)國(guó)家早已開(kāi)展相關(guān)方面的工作，并取得了較好的成果。美國(guó)EPA飲水健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單、操作性更強(qiáng)，而且結(jié)果表達(dá)簡(jiǎn)潔。因此，本次研究將選取基于確定性的美國(guó)環(huán)保署提出的EPA環(huán)境健康評(píng)價(jià)方法。計(jì)算模型如表1所示。

表1 飲水暴露途徑的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型Tab.1 Health risk assessment model of drinking water exposure pathway

飲水途徑的單位體重日均暴露劑量 Dig 為：

其中：CDI飲水代表暴露個(gè)體在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)飲用水吸收的污染物劑量(mg/(kg·d))；Cw表示單位水體中含有污染物的濃度(mg/L)；IR代表攝取速率(水：L/d)；Ef表示暴露群體的暴露頻率(d/a)；Ed表示暴露周期(a)；Bw表示人群平均體重(kg)；ais表示吸收因子；At表示平均暴露時(shí)間(d)。

假設(shè)攝入體內(nèi)的各項(xiàng)化學(xué)物質(zhì)對(duì)人體健康危害的累積效應(yīng)呈相加關(guān)系、而不是協(xié)同或拮抗關(guān)系，則飲用水的健康風(fēng)險(xiǎn)總值為R總，計(jì)算公式為：

1.2.2 模型參數(shù)的確定

在計(jì)算暴露劑量時(shí)，暴露群體的體質(zhì)、年齡、及攝取速率等參數(shù)影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，結(jié)合暴露群體的生活習(xí)慣和身體特征，根據(jù)《中國(guó)人群暴露參數(shù)手冊(cè)(2013年)》《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《污染場(chǎng)地健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)》等相關(guān)資料，對(duì)暴露劑量計(jì)算模型中的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化取值[11～14]。通過(guò)飲水途徑暴露參數(shù)的取值見(jiàn)表2。

表2 飲水途徑暴露參數(shù)Tab.2 Exposure parameters of drinking water route

注：括號(hào)內(nèi)為國(guó)外推薦平均值

由表2中本地化參數(shù)值與國(guó)外推薦值存在一定差別，由于體質(zhì)的不同，四川地區(qū)人群提取速率比國(guó)外推薦值低，壽命比國(guó)外推薦平均值要高，暴露時(shí)間要長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估參數(shù)值采取本地化指標(biāo)值更具有實(shí)際意義。

2 實(shí)例應(yīng)用

2.1 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程中通常把毒物質(zhì)分為兩類(lèi)：基因毒物質(zhì)和軀體毒物質(zhì)。致癌物和放射性污染物質(zhì)屬于基因毒物質(zhì)；而非致癌物則屬于軀體毒物質(zhì)。根據(jù)近五年研究對(duì)象水質(zhì)分析，主要對(duì)人體有嚴(yán)重影響的致癌物質(zhì)有砷、三氯甲烷、四氯化碳等。還有一些非致癌物質(zhì)，有氟化氫、汞、硒、氨氮、錳、揮發(fā)酚硝酸鹽等。

2.2 暴露評(píng)估

根據(jù)飲水途徑暴露劑量計(jì)算公式可計(jì)算出研究對(duì)象水體中所含化學(xué)致癌物質(zhì)和非致癌物質(zhì)通過(guò)飲水途徑的暴露劑量，評(píng)估結(jié)果見(jiàn)表3～表5。

表3 成年男性通過(guò)飲水途徑對(duì)污染物的暴露劑量Tab.3 Exposure of adult males to pollutants through drinking water (mg/(kg·d))

注：“-”表示水質(zhì)指標(biāo)未檢出，無(wú)法計(jì)算暴露劑量。

表4 成年女性通過(guò)飲水途徑對(duì)污染物的暴露劑量Tab.4 Exposure of adult women to pollutants through drinking water (mg/(kg·d))

表5 兒童通過(guò)飲水途徑對(duì)污染物的暴露劑量Tab.5 Exposure of children to pollutants through drinking water (mg/(kg·d))

從通過(guò)飲水接觸途徑暴露劑量結(jié)果表中可以看出成年男性、成年女性以及兒童三個(gè)不同群體中非致癌物暴露劑量最大的物質(zhì)是硝酸鹽，致癌物暴露劑量最大的物質(zhì)是砷，暴露劑量：兒童>成年男性>成年女性。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)表征

在連續(xù)5年暴露劑量的基礎(chǔ)上，利用單項(xiàng)暴露劑量計(jì)算公式，計(jì)算每項(xiàng)物質(zhì)通過(guò)飲水暴露途徑對(duì)暴露群體產(chǎn)生的年健康風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6～表8。

表6 成年男性通過(guò)飲水暴露途徑引起的單項(xiàng)指標(biāo)健康風(fēng)險(xiǎn)Tab.6 Single index health risks of adult males caused by drinking water exposure

續(xù)表6

因子第一年第二年第三年第四年第五年硝酸鹽2.76E-102.72E-102.76E-102.59E-102.71E-10致癌物砷4.25E-075.33E-075.52E-074.97E-075.00E-07三氯甲烷1.12E-081.43E-084.53E-09--四氯化碳9.18E-091.69E-08---

表7 成年女性通過(guò)飲水暴露途徑引起的單項(xiàng)指標(biāo)健康風(fēng)險(xiǎn)Tab.7 Single index health risks of adult females caused by drinking water exposure

表8 兒童通過(guò)飲水暴露途徑引起的單項(xiàng)指標(biāo)健康風(fēng)險(xiǎn)Tab.8 Single index health risks of children caused by drinking water exposure

由上表可知，通過(guò)飲水途徑對(duì)成年男性、成年女性及兒童的健康風(fēng)險(xiǎn)值最大的化合物為致癌物砷，其中最大風(fēng)險(xiǎn)值為兒童通過(guò)飲水暴露途徑引起的致癌物砷單項(xiàng)指標(biāo)健康風(fēng)險(xiǎn)4.33×10-6。

2.4 評(píng)價(jià)結(jié)果

由健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型計(jì)算得出飲水暴露途徑健康風(fēng)險(xiǎn)總值如表9～表11所示。

表9 成年男性通過(guò)飲水暴露途徑引起的單項(xiàng)指標(biāo)健康風(fēng)險(xiǎn)Tab.9 Single index health risks of adult males caused by drinking water exposure

表10 成年女性通過(guò)飲水暴露途徑引起的單項(xiàng)指標(biāo)健康風(fēng)險(xiǎn)Tab.10 Single index health risks of adult females caused by drinking water exposure

表11 兒童通過(guò)飲水暴露途徑引起的單項(xiàng)指標(biāo)健康風(fēng)險(xiǎn)Tab.11 Single index health risks of children caused by drinking water exposure

由表9～表11可知，研究對(duì)象飲水暴露途徑健康風(fēng)險(xiǎn)值主要由致癌物健康風(fēng)險(xiǎn)值決定，非致癌風(fēng)險(xiǎn)值較小，致癌物中通過(guò)飲水途徑的健康風(fēng)險(xiǎn)總值從大到小排序：砷>四氯化碳>三氯甲烷。非致癌物中通過(guò)飲水途徑健康風(fēng)險(xiǎn)總值從大到小排序：硝酸鹽>氨氮>氟化物>硒>錳>揮發(fā)酚>汞。

總體來(lái)看，兒童的健康風(fēng)險(xiǎn)值最大，女性的健康風(fēng)險(xiǎn)值最少。經(jīng)飲水途徑所致的健康危害風(fēng)險(xiǎn)值連續(xù)五年未超過(guò)美國(guó)US EPA推薦的最大可接受水平1.0×10-4，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生較大的健康危害。

2.5 不確定性分析

飲用水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要來(lái)自各地監(jiān)測(cè)站的例行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)量和檢出能力有限，且選取了部分具有常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)研究，相對(duì)系統(tǒng)全面，但還存在著一定的局限；未涉及皮膚接觸、攝入食物、吸入空氣等其他途徑帶來(lái)的健康風(fēng)險(xiǎn)；未考慮非常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)等其他化學(xué)物質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)及其相互作用的影響；還未考慮飲水習(xí)慣(燒開(kāi)、凈化等) 對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生的影響。以上情況均可能導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果和結(jié)論出現(xiàn)偏差。

3 討論與結(jié)論

經(jīng)過(guò)研究，可得出近五年研究對(duì)象風(fēng)險(xiǎn)總值均未超過(guò)US EPA推薦的最大可接受水平，但是致癌物的風(fēng)險(xiǎn)總值已經(jīng)趨近于國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)(ICRP)推薦的最大風(fēng)險(xiǎn)值5×10-5，因此，加強(qiáng)水源地化學(xué)致癌物的管理是十分必要的。

確保飲用水水質(zhì)安全的最終落腳點(diǎn)是充分保障人體健康，然而目前主要基于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展的飲用水水質(zhì)安全評(píng)價(jià)管理工作并不能直接反映水質(zhì)與人體健康之間的關(guān)系。健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)則正好架起了兩者之間的橋梁，可以定量反映水體污染對(duì)人體健康造成損害的可能性及其程度。因此，有必要在飲用水水質(zhì)安全管理工作中全面開(kāi)展健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，建議在目前飲用水水質(zhì)安全標(biāo)準(zhǔn)管理的基礎(chǔ)上逐步引入風(fēng)險(xiǎn)管理，基于健康風(fēng)險(xiǎn)分析的飲用水水質(zhì)安全評(píng)價(jià)將為政府在飲用水安全領(lǐng)域的管理決策提供更深入的科學(xué)依據(jù)。