張盛楠， 丁 凡， 寇曉曉， 李國瑞， 高 潔， 饒先俐

(1.天津大學環(huán)境科學與工程學院，天津300072；2.天津大學仁愛學院，天津301636)

隨著我國經(jīng)濟建設的發(fā)展和城市化進程的加快，飲用水受到不同程度的污染，導致水中污染物質(zhì)種類及數(shù)量增多[1-2]，同時用戶對于飲用水水質(zhì)和衛(wèi)生安全提出了更高的要求，因此對飲用水中的污染物進行暴露風險評價成為研究熱點。

重金屬鉻(Cd)、鎘(Cr)、砷(As)具有高致癌性，會對肝、腎、胃、腸道、免疫系統(tǒng)以及血液產(chǎn)生嚴重影響。鐵(Fe)、錳(Mn)、鉛(Pb)、釩(V)等重金屬污染物以及硝酸鹽、氟等非金屬污染物雖不致癌，但是過量攝入也會對人體健康產(chǎn)生不利影響。當人體內(nèi)鐵過量時，會因不能及時排出體外而沉積于肝臟、胰腺、心臟和皮膚，從而引起血色病(血色素沉積)、肝功能異常、心肌損傷和糖尿病。錳的生理毒性較強，飲用水中錳超標會使大腦中的神經(jīng)遞質(zhì)合成減少，長期低劑量吸入過量錳會引起慢性中毒，最后導致永久性殘廢。鉛是己知毒性最大、累積性極強的重金屬之一，其性質(zhì)穩(wěn)定，不可降解，會阻礙血細胞形成，對嬰幼兒智力和身體發(fā)育影響尤為嚴重。釩在人體內(nèi)過量累積會引起血液、呼吸、神經(jīng)等中毒現(xiàn)象，同時影響人的生育功能[3]。長期攝入高劑量的氟可引起氟骨癥。雖然硝酸鹽對人體的直接毒害性不大，但它很容易被還原成為亞硝酸鹽，導致人畜患高鐵血紅蛋白癥，更為嚴重的是，亞硝酸鹽還可在人和動物體內(nèi)與攝入的次級胺等含氮物結(jié)合，轉(zhuǎn)化形成強致癌物——亞硝胺，從而誘發(fā)消化系統(tǒng)癌變[4]。

1 材料與方法

1.1 采樣與分析

1.2 評價方法

1.2.1健康風險評價模型

致癌物評價模型公式為：

(1)

非致癌物評價模型公式為：

(2)

調(diào)整劑量(PADig)可按式(3)計算:

(3)

式中RfDig為非致癌污染物i的食入途徑參考劑量，mg/(kg·d)；非致癌污染物的RfDig取值見表1。本研究中安全因子取10。

Dig的計算方法為：

(4)

式中Ci為重金屬的實測濃度，mg/L；2.2為成年人每日平均飲水量，L。

假設污染物質(zhì)在人體中呈現(xiàn)的不是拮抗作用而是相加作用，則飲用水中污染物質(zhì)在人體中的健康風險評價模型R總為:

(5)

世界衛(wèi)生組織(WHO)和國際癌癥研究機構(gòu)(IARC)給出的非致癌金屬物質(zhì)和致癌金屬物質(zhì)的參考系數(shù)[13-14]如表1所示。

表1 健康風險評價模型的參數(shù)取值Tab.1 Parameter value of the health risk assessment model

1.2.2健康風險水平標準

對于環(huán)境健康風險水平的限值，很多機構(gòu)都給出了推薦的最大可接受風險水平和可忽略風險[13]，其中最大可忽略風險水平在1×10-8～1×10-7a-1，可接受風險水平在1×10-6～1×10-4a-1，如表2所示。研究中采用國際上廣泛采用的ICRP推薦的標準值5×10-5a-1，對研究區(qū)域飲用水中的污染物進行健康風險評價。

表2 部分機構(gòu)推薦的最大可接受風險水平和可忽略風險水平Tab.2 Maximum acceptable risk level and negligible risk level recommended by some agencies

2 結(jié)果與分析

2.1 污染物含量分布

表3 某大型居住區(qū)取樣點致癌物和非致癌物濃度Tab.3 Concentrations of carcinogens and uncarcinogens at sampling sites of a large residential area

續(xù)表3 (Continue)

2.2 飲用水中致癌物健康風險評價

研究區(qū)域飲用水中Cr、Cd、As通過飲水途徑所致健康危害的個人年風險值范圍分別為0～1.99×10-5，0～2.22×10-6和0～5.70×10-6a-1。Cr、Cd、As濃度的季節(jié)性差異不大，因此計算其年平均濃度并比較不同取樣點3種致癌污染物的健康風險，結(jié)果見圖1。

圖1 各個取樣點致癌物的平均個人年風險Fig.1 Average personal annual risk of carcinogens of each sample site

由圖1可見，3種致癌重金屬污染物的平均個人致癌年風險值Cr>As>Cd，Cr的個人年風險水平主要集中于10-6a-1，比Cd和As高出一個數(shù)量級。8個取樣點的As和Cd的致癌年風險值差異不大。但是取樣點1#的Cr致癌年風險值要略高于其他取樣點，可能與Cr在管網(wǎng)水流動過程中沉積在管垢中，進而使飲用水中Cr濃度及致癌風險降低有關(guān)。但是沉積在管垢中的Cr可能在特定的水力和水質(zhì)條件下釋放，導致飲用水的致癌風險增大。

2.3 飲用水中非致癌物健康風險評價

圖2 各個取樣點非致癌物的平均個人年風險Fig.2 Average personal annual risk of uncarcinogens of each sample site

2.4 飲用水中污染物質(zhì)健康風險的季節(jié)性變化

表4 不同季節(jié)飲用水中污染物的個人平均年風險Tab.4 Individual average annual risk of contaminants in drinking water in different seasons a-1

2.5 飲用水中污染物的人體健康總風險評價

通過計算研究區(qū)域各取樣點飲用水中污染物的健康風險總水平(圖3)發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)域8個取樣點中9種所考察的污染物的人體健康總風險值介于5.61×10-6～9.98×10-6a-1，取樣點1#的人體健康總風險值最高，為9.98×10-6a-1，這可能是由于該取樣點飲用水中Cr含量相對較高導致。但是所有取樣點的人體健康風險值均符合國際輻射防護委員會最大可接受風險標準。因此，研究區(qū)域飲用水健康風險水平極低，長期飲用不會對人體健康產(chǎn)生負面影響。

圖3 致癌物和非致癌物的個人年總風險值Fig.3 Total personal annual risk values of carcinogens and uncarcinogens

3 結(jié)論

需要指出的是，研究中只對污染物質(zhì)通過飲水攝入這一途徑對暴露風險作出判斷，并未考慮其他有毒物質(zhì)及鼻孔吸入、皮膚接觸、飲食等暴露途徑對人體健康風險的影響，因此實際環(huán)境中有毒物質(zhì)的暴露風險要遠大于本研究得到的風險值。此外，出廠水在管網(wǎng)中的停留時間以及消費者的職業(yè)類型生活習慣等也會影響飲用水的暴露風險，只有考慮這些綜合因素，并采用復雜的評價方法，才能更準確地評價環(huán)境污染物對人體健康產(chǎn)生的危害。