曾彩明，黃奐彥，譚曉輝，凡金威

1.東莞市環(huán)境科學(xué)研究所，廣東 東莞 523009

2.華中科技大學(xué)，湖北 武漢 430074

近年來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，我國水環(huán)境質(zhì)量堪憂，尤其是飲用水源污染風(fēng)險日益加大。南方地區(qū)水系發(fā)達，雨量充沛，水資源較為豐富，但隨著周邊區(qū)域經(jīng)濟開發(fā)強度的加大和含重金屬污染行業(yè)的快速發(fā)展，河流水體尤其是飲用水源地可能遭受重金屬等微污染的趨勢不容忽視［1-4］。重金屬屬一類污染物，具有高穩(wěn)定性、難降解性、可累積性和毒性等特點，水體重金屬污染會直接影響人體健康，開展與評估飲用水源地水環(huán)境安全顯得尤為迫切和重要［4-7］。

健康風(fēng)險評價是20世紀80年代以后發(fā)展起來的狹義環(huán)境風(fēng)險評價的內(nèi)容，其主要特點是，把環(huán)境污染與人體健康聯(lián)系起來，定量描述環(huán)境污染對人體健康產(chǎn)生的危害風(fēng)險［8-9］。該文首先對研究河段進行監(jiān)測布點，共設(shè)置12個監(jiān)測斷面，對其進行了采樣分析，摸清了研究河段的水質(zhì)狀況，并采用美國環(huán)保局推薦的健康風(fēng)險評價模型對水體水質(zhì)進行評價，最后根據(jù)評價結(jié)果，與國內(nèi)其他省市研究結(jié)果進行了比較分析。

1 實驗部分

1.1 采樣點位設(shè)置

如圖1所示，河流型飲用水源地自東向西設(shè)12個采樣斷面，其中上游設(shè)置2個采樣斷面(M、O)，中游斷面設(shè) 5 個斷面(F、G、H、I、J)，下游設(shè)置 5個斷面(A、B、C、D、E)。A-M 斷面分別位于赤滘河西、赤滘河?xùn)|、高埗橋、水蛇涌、涌江東、萬江橋、寒河、寒溪水、石龍河南、石龍河北、沙腰、陳屋村。按照《水質(zhì)采樣方案設(shè)計技術(shù)規(guī)定》(HJ 495—2009)［10］設(shè)計各斷面取水點。

圖1 采樣監(jiān)測斷面分布圖

1.2 樣品的采集與處理

樣品的采集與處理參照《水質(zhì)采樣樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定》(HJ 493—2009)［11］、《水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)《(HJ 494—2009)［12］等。

1.3 樣品的測定

樣品的測定采用《水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)》［13］。

2 健康風(fēng)險評價模型

2.1 水環(huán)境健康風(fēng)險評價模型

采用美國環(huán)保局推薦的健康風(fēng)險評價模型，評價飲用水源水的健康風(fēng)險。不同類型污染物通過飲用水途徑進入人體后所引起的健康風(fēng)險的評價模型包括致癌物所致健康危害的風(fēng)險模型和非致癌物所致健康危害的風(fēng)險模型:

式中:2.2為成人每日平均飲水量，L;Ci為污染物平均年質(zhì)量濃度增量，mg/L。

此外，對于飲用水中各有毒物質(zhì)所引起的整體健康風(fēng)險，假設(shè)各有毒物質(zhì)對人體健康危害的毒性作用呈相加關(guān)系，而不是協(xié)同或拮抗關(guān)系，則飲用水總的健康危害風(fēng)險R總按式(4)計算。

2.2 評價模型污染因子和參數(shù)的確定

以Cd、As、Cr為化學(xué)致癌評價因子，其致癌強度系數(shù)(飲水途徑)qig分別以6.1 mg/(kg·d)、15 mg/(kg·d)、41 mg/(kg·d)為參數(shù)值;以 Pb、Hg、Zn、Cu、Ni為非化學(xué)致癌評價因子，其非致癌物參考劑量(飲水途徑)PADig分別以1.4×10－3mg/(kg·d)、3 × 10－4mg/(kg·d)、0.3 mg/(kg·d) 、5 × 10－3mg/(kg·d) 、0.02 mg/(kg·d) 為參數(shù)值［14-17］。

3 結(jié)果與討論

3.1 重金屬濃度及其分布

河流型飲用水源地水中重金屬含量及其分布狀況如表1所示?；瘜W(xué)致癌污染物Cr、As、Cd各監(jiān)測斷面質(zhì)量濃度分別為0.06～1.13、0～0.71、0 ～0.250 μg/L;化學(xué)非致癌污染物 Cu、Ni、Zn 各監(jiān)測斷面質(zhì)量濃度分別為 1.37～4.12、4.57～6.06、0 ～31.74 μg/L;而化學(xué)非致癌污染物 Hg、Pb未檢出?；瘜W(xué)致癌污染物Cr、As、Cd各監(jiān)測斷面平均質(zhì)量濃度分別為 0.455、0.313、0.058 μg/L;化學(xué)非致癌污染物 Cu、Ni、Zn 各監(jiān)測斷面平均質(zhì)量濃度分別為 2.172、5.290、3.827 μg/L。從單因子評價結(jié)果來看，所測的各類重金屬污染物指標均低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》((GB 3838—2002))Ⅰ類水的標準值，污染指數(shù)最高的為Ni(0.267)，Cu(0.225)次之，污染因子指數(shù)具體大小順序為Ni＞Cu＞Zn＞Cd＞Cr ＞ As ＞ (Hg、Pb)。從監(jiān)測斷面來看，Cr、As、Zn 3種污染物最高值同時出現(xiàn)在下游的A斷面;Cd、Cu、Ni 3種污染物最高值分別出現(xiàn)在位于中、下游的C、E、H斷面。由此可見:該河流型飲用水源地水質(zhì)中重金屬污染物含量總體較低，均低于Ⅰ類水的標準值;水體主要污染為Ni和Cu，而且重金屬含量具有中下游監(jiān)測斷面高于上游的特征。

表1 水體中重金屬的平均質(zhì)量濃度 μg/L

3.2 化學(xué)致癌物健康危害風(fēng)險

根據(jù)美國環(huán)保局推薦的健康風(fēng)險評價模型［式(1)和式(3)］和評價參數(shù)計算，評價結(jié)果如圖2所示。該飲用水源地化學(xué)致癌污染物Cr、As和Cd通過飲水途徑引起的平均個人健康風(fēng)險最大值的數(shù)量級為 10－7～10－5，分別為 2.08 ×10－5、4.78 × 10－6、6.85 × 10－7a－1;按平均值統(tǒng)計分析，這3種致癌污染物的健康風(fēng)險平均值為Cr＞ As＞ Cd，分別為 8.19 ×10－6、2.11 ×10－6、1.59×10－7a－1?？梢?，各監(jiān)測點位健康風(fēng)險值均低于國際(ICRP)推薦值(5×10－5a－1)和美國環(huán)保局推薦值(1 ×10－4a－1)，Cr、As健康風(fēng)險值遠遠高于Cd，是該飲用水源地的主要致癌污染因子，應(yīng)作為風(fēng)險管理的優(yōu)先控制污染物。不同斷面污染物風(fēng)險值如圖2所示，其差異情況總體表現(xiàn)為下游斷面風(fēng)險值高于上中游斷面。

3.3 化學(xué)非致癌物健康危害風(fēng)險

根據(jù)美國環(huán)保局推薦的健康風(fēng)險評價模型［式(2)和式(3)］和評價參數(shù)計算，其評價結(jié)果如圖3所示。該飲用水源地化學(xué)非致癌污染物Cu、Ni和Zn通過飲水途徑引起的平均個人健康風(fēng)險最大值的數(shù)量級為 10－11～10－10，分別為 3.70×10－10、1.36 ×10－10、4.75 × 10－11a－1;按平均值統(tǒng)計分析，這3種非致癌污染物的健康風(fēng)險平均值為Cu＞Ni＞Zn，分別為 1.95 ×10－10、1.19 ×10－10、5.73×10－12a－1。可見，各監(jiān)測點位健康風(fēng)險值均遠遠低于國際(ICRP)推薦值(5×10－5a－1)和美國環(huán)保局推薦值(1×10－4a－1)，幾乎可以忽略不計，且各斷面污染物風(fēng)險值變化也比較平緩。

圖2 化學(xué)致癌物的飲水途徑健康危害的平均個人年風(fēng)險

3.4 有毒污染物健康危害總風(fēng)險

根據(jù)式(4)，有毒污染物健康危害總風(fēng)險評價結(jié)果見表2。該河流型飲用水源地化學(xué)致癌物(Cr、As、Cd)對人體健康危害的年總風(fēng)險為1.31 ×10－4a－1;化學(xué)非致癌物(Cu、Ni、Zn)對人體健康危害的年總風(fēng)險為3.94×10－9a－1。比較而言，上中游斷面差異不大，而下游斷面(A、B、C、D、E、F)對人體健康危害的年總風(fēng)險為明顯高于上中游，下游斷面(A、B、C、D、E、F)、中游斷面(G、H、I、J)、上游斷面(M、O)總風(fēng)險值的平均值分別為1.63 ×10－5、5.44 ×10－6、5.80 ×10－6a－1。可見，下游地區(qū)應(yīng)作為風(fēng)險防控的重點區(qū)域。

圖3 化學(xué)非致癌物的飲水途徑健康危害的平均個人年風(fēng)險

表2 有毒污染物所致健康危害的總風(fēng)險(個人年風(fēng)險)a－1

3.5 有毒污染物健康危害風(fēng)險值比較

有毒污染物 Cr、As、Cd、Cu、Ni、Zn 健康危害風(fēng)險值分別為 8.19 ×10－6、2.11 ×10－6、1.59 ×10－7、1.95 ×10－10、1.19 ×10－10、5.73 ×10－12。比較而言，飲用水源地有毒污染物健康危害風(fēng)險值相對較低［18-19］。對照國際國外風(fēng)險限值，該研究飲用水源 Cr、As、Cd、Cu、Ni和 Zn 的風(fēng)險值雖然均低于國際(ICRP)的可接受限值(5×10－5)與美國環(huán)保局的可接受限值1×10－4。但Cr和As高于瑞典、荷蘭、英國推薦的可接受限值1×10－6?？梢?，Cr和As為該河流的主要健康風(fēng)險因子，應(yīng)作為風(fēng)險決策管理的重點對象。

4 結(jié)論

1)該河流型飲用水源地水質(zhì)中重金屬污染物含量總體較低，均低于Ⅰ類水的標準值;污染因子指數(shù)具體大小順序為Ni＞Cu＞Zn＞Cd＞Cr＞ As＞ (Hg、Pb)，水體主要污染為Ni和Cu，而且重金屬含量具有中下游監(jiān)測斷面高于上游的特征。

2)各監(jiān)測斷面化學(xué)致癌污染物的健康風(fēng)險均值大小順序為 Cr＞As＞Cd，分別為 8.19×10－6、2.11 × 10－6、1.59 × 10－7a－1。Cr、As 是該飲用水源地的主要致癌污染因子，應(yīng)作為風(fēng)險管理的優(yōu)先控制污染物。各監(jiān)測斷面化學(xué)非致癌污染物的健康風(fēng)險均值大小順序為Cu＞Ni＞Zn，分別為 1.95 ×10－10、1.19 ×10－10、5.73 ×10－12a－1，遠遠低于國際(ICRP)推薦值(5×10－5a－1)和美國環(huán)保局推薦值(1×10－4a－1)，幾乎可以忽略不計。

3)該河流型飲用水源地化學(xué)致癌物(Cr、As、Cd)對人體健康危害的年總風(fēng)險為1.31×10－4a－1;而化學(xué)非致癌物(Cu、Ni、Zn)對人體健康危害的年總風(fēng)險僅為 3.94 ×10－9a－1。

4)比較而言，各因子的健康風(fēng)險值相對較低，也均低于國際(ICRP)與美國環(huán)保局的健康風(fēng)險可接受水平，但 Cr和As高于瑞典、荷蘭、英國推薦的可接受限值1×10－6，因此，職能部門應(yīng)將Cr和As作為風(fēng)險決策管理的重點對象。

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