劉 洋，趙 玲，于 莉，趙 勇，王 謙，閆春陽

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，河南鄭州450002;2.鄭州旅游職業(yè)學(xué)院，河南鄭州450009;3.河南省環(huán)境監(jiān)測中心站，河南鄭州450003)

隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展和人口的增加，城市水體的污染負荷日益增大，已經(jīng)對水體污染產(chǎn)生了深刻的影響.中國的水污染問題已經(jīng)相當(dāng)嚴峻，急需加強水環(huán)境健康風(fēng)險評價方面的研究.關(guān)于飲用水源方面環(huán)境學(xué)研究國內(nèi)已有較多報道，黃奕龍等［1］研究了深圳市主要水源的環(huán)境健康危害風(fēng)險.何向明等［2］對佛山主要水源的水質(zhì)進行了健康分析.閆欣榮等［3］對西安市黑河地表飲用水源的水環(huán)境進行了環(huán)境健康風(fēng)險評價.耿福明［4］對山東地下飲用水源進行了健康風(fēng)險評價.但是關(guān)于中原地區(qū)的飲用水源地環(huán)境健康風(fēng)險評價方面的研究少有報道.為揭示該區(qū)域飲用水源的環(huán)境健康狀況，本研究以中原地區(qū)的鄭州市為例，通過建立健康風(fēng)險評價模式，定量評價鄭州市地表、地下飲用水源環(huán)境健康風(fēng)險，以期對城市飲用水源的保護和控制提供指導(dǎo).

1 研究區(qū)概況

鄭州市總面積7 446.2 km2，人口735.6萬人.轄6區(qū)5市1縣，屬暖溫帶季風(fēng)氣候，四季分明，年平均氣溫14.4℃，年平均降雨量640.9 mm，無霜期220 d，全年日照時間約2 400 h.鄭州市有河流35條，分屬于黃河和淮河2大水系，其中流經(jīng)鄭州段的黃河150.4 km.

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

鄭州市的供水水源主要來自一些地表水飲用水源地和地下水飲用水源地，本次研究收集了鄭州市主要的飲用水源地2001—2009年的水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)［5～7］，包括水質(zhì)物理、化學(xué)指標.

2.2 評價模型建立

水環(huán)境健康風(fēng)險評價主要是針對水環(huán)境中對人體有害的物質(zhì).這種物質(zhì)分為基因毒物質(zhì)和軀體毒物質(zhì)2類.根據(jù)污染物對人體產(chǎn)生的危害效應(yīng)，可建立起不同類型污染物對人體健康危害影響的風(fēng)險評價模型［8～10］.

2.2.1 基因毒物質(zhì)所致健康危害的風(fēng)險 基因毒物質(zhì)可分為放射性污染物和化學(xué)致癌物，一般情況下，僅考慮化學(xué)致癌物.化學(xué)致癌物所致健康危害的風(fēng)險可按下式計算［1］:

飲水途徑的單位體重日均暴露劑量Di可按下式計算:

式中:2.2為成人每日平均飲水量，L;Ci為基因毒物質(zhì)i的質(zhì)量濃度，mg·L-1;70為人均體重，kg.

2.2.2 軀體毒物質(zhì)所致健康危害的風(fēng)險 軀體毒物質(zhì)所致健康危害的風(fēng)險可按下式計算［1］:

2.2.3 評價參數(shù)的確定 根據(jù)國際癌癥研究機構(gòu)(IARC)和世界衛(wèi)生組織(WHO)編制的分類系統(tǒng)，基因毒物質(zhì)致癌強度系數(shù)、非致癌物所致健康風(fēng)險評價，參考劑量參數(shù)［2］見表1.

表1 基因毒物和軀體毒物參考系數(shù)Table1 the reference coefficients of gene and physical toxic substances

3 結(jié)果與分析

3.1 基因毒物質(zhì)

3.1.1 地表水環(huán)境基因毒物健康風(fēng)險分析 根據(jù)健康風(fēng)險評價模型和評價參數(shù)，鄭州市2001—2009年地表水基因毒物的個人年健康風(fēng)險值見圖1.

由圖1可知，年風(fēng)險值介于4.624 1×10-5～6.450 3×10-5a-1;地表水健康風(fēng)險值變化幅度不大，2001年地表水健康風(fēng)險(6.450 3×10-5a-1)比其他年份高，2005年最低.對于單個基因毒物質(zhì)來說，2001—2009年個人年健康風(fēng)險排序為Cr＞As＞Cd;其中 Cd污染所產(chǎn)生健康風(fēng)險值(3.677 3×10-5a-1)最低，As污染所產(chǎn)生的健康風(fēng)險其次，Cr健康風(fēng)險值最大.

3.1.2 地下水環(huán)境基因毒物健康風(fēng)險分析 根據(jù)健康風(fēng)險評價模型和評價參數(shù)，鄭州市2001—2009年地下水基因毒物的個人年健康風(fēng)險值見圖2.

由圖2可知，2001—2003年的健康危害年風(fēng)險值逐年增加，2003年達到最大值(6.503 7×10-5a-1)后逐年遞減，2009年達到最低值(4.220 1×10-5a-1).2001—2009年由地下水飲用途徑所致的個人年健康風(fēng)險排序為Cr＞As＞Cd.9 a間，Cr所引起的年風(fēng)險值基本不變;As健康風(fēng)險值的變化趨勢和總年風(fēng)險值近似，都呈拋物線型，即先增加后減低，2003年最高(2.577 2×10-5a-1)，2009年最低(2.693 1×10-6a-1);由 Cd引起的健康年風(fēng)險值9 a間變化較小.

3.2 軀體毒物質(zhì)

3.2.1 地表水環(huán)境軀體毒物健康風(fēng)險分析 根據(jù)健康風(fēng)險評價模型和評價參數(shù)，鄭州市2001—2009年地表水軀體毒物的個人年健康風(fēng)險值見圖3.

由圖3可知，2001—2009年地表飲用水水源的軀體毒物由飲水途徑所致健康風(fēng)險有較大的差異.年風(fēng)險值2001 年最大(1.706 9 ×10-9a-1)，2002，2003和2007年維持在較高值，其余年份的年風(fēng)險值差異不大，數(shù)值相對較低;對于單個軀體毒物來說，Pb的健康風(fēng)險值(3.207 3×10-10a-1)沒有變化;Hg和CN健康風(fēng)險值也沒有變化，其值分別為5.986 4 ×10-10，2.472 7 ×10-10a-1;而氨氮健康風(fēng)險值變化較大，變化范圍是1.297 6×10-9～3.240 0×10-10a-1;其變化趨勢和總風(fēng)險值變化趨勢近似，揮發(fā)酚所致健康風(fēng)險非常小.

所以，地表水軀體毒物的個人年健康風(fēng)險以氨氮為主，其值約占總風(fēng)險值的44.18% ～76.02%.

3.2.2 地下水軀體毒物健康風(fēng)險分析 根據(jù)健康風(fēng)險評價模型和評價參數(shù)，鄭州市2001—2009年地下水軀體毒物的個人年健康風(fēng)險值見圖4.

由圖4可知，軀體毒物質(zhì)所致健康年風(fēng)險值2002年最大(7.796 2×10-10a-1)，其次是2007年(6.870 19 ×10-10a-1)，2004 年健康風(fēng)險值最低(5.482 2×10-10a-1).Pb 健康風(fēng)險值最高，在 9 a中幾乎沒有變化，其值為3.211 0×10-10a-1;Hg，CN健康風(fēng)險值也幾乎沒有變化，其值分別為5.986 1 ×10-11，2.472 7 × 10-11a-1;揮發(fā)酚的健康風(fēng)險最小.而氨氮的健康風(fēng)險值變化范圍是1.389 2 ×10-10～3.703 0 ×10-10a-1，它們的變化趨勢和總風(fēng)險值變化趨勢一致，鄭州市地下水軀體毒物個人年健康風(fēng)險以鉛為主，氨氮次之.

3.3 鄭州市與國內(nèi)其它城市對比

3.3.1 基因毒物質(zhì) 深圳市的地表飲用水源水環(huán)境中基因毒物質(zhì)飲水途徑健康危害的年風(fēng)險值［1］介于2.99×10-5～5.68 ×10-4a-1;佛山市健康年風(fēng)險值［2］介于 2.22 ×10-4～4.92 ×10-4a-1，而鄭州市的健康危害的年風(fēng)險值介于4.624 1×10-5～6.450 3×10-5a-1.從整體上來說，鄭州市地表飲用水源地水環(huán)境中基因毒物飲水途徑健康危害的年風(fēng)險值低于深圳市和佛山市.

3.3.2 軀體毒物質(zhì) 深圳市地表飲用水源水環(huán)境中軀體毒物質(zhì)飲水途徑健康危害的年風(fēng)險值［1］介于8.70×10-11～8.76 ×10-10a-1，佛山市的健康風(fēng)險值［2］介于 2.26 ×10-10～7.03 ×10-10a-1，鄭州市的健康年風(fēng)險值介于7.333 79×10-10～1.706 92×10-9a-1.因此，鄭州市的地表水軀體毒物健康風(fēng)險值大于深圳和佛山.鄭州市地下飲用水源水環(huán)境中軀體毒物質(zhì)飲水途徑健康危害的年風(fēng)險值介于為 5.482 19×10-10～7.796 19×10-10a-1.與文獻［4］相比，鄭州市地下水中的軀體毒物所致年健康風(fēng)險值較低.

3.4 環(huán)境健康總風(fēng)險分析

水環(huán)境健康總風(fēng)險為基因毒物質(zhì)和軀體毒物質(zhì)所產(chǎn)生的健康風(fēng)險之和.鄭州市飲用水基因毒物質(zhì)健康風(fēng)險數(shù)量級為10-6～10-5a-1，軀體毒物健康風(fēng)險的數(shù)量級為10-12～10-9a-1，僅占總風(fēng)險的0.1%左右.因此，總風(fēng)險的數(shù)量與基因毒物質(zhì)所產(chǎn)生的健康風(fēng)險接近，數(shù)量級為10-6～10-5a-1.基因毒物質(zhì)為污染物重點控制目標.基因毒物質(zhì)的控制順序為Cr＞As＞Cd.總風(fēng)險的年度變化與基因毒物質(zhì)所產(chǎn)生的健康風(fēng)險變化格局相似.

深圳市和佛山市的地表飲用水源基因毒物健康風(fēng)險數(shù)量級分別為10-5～10-4a-1和10-4a-1，軀體毒物的健康風(fēng)險的數(shù)量級分別為10-11～10-10a-1和10-10a-1，則深圳市總風(fēng)險數(shù)量級為10-5～10-4a-1，佛山市為10-4a-1，都超過了鄭州市.國際防護委員會(ICRP)推薦的水環(huán)境年健康危害風(fēng)險最大可接受值是5.1×10-5a-1(即每年每千萬人口中因飲用水中各類污染物而受到健康危害或死亡的人數(shù)不能超過510人)，與該標準相比，鄭州市2001，2003和2006年均超過該標準，超標率33%，其余年份未超標.2002—2004年，地下飲用水源健康風(fēng)險值中都超過ICRP推薦的最大可接受值，其余年份都沒有超過這一標準.反映了自2006年后，鄭州飲用水源的水質(zhì)狀況在逐步好轉(zhuǎn)，環(huán)境健康風(fēng)險在逐漸降低.

4 結(jié)論

1)鄭州市地表飲用水和地下飲用水由基因毒物質(zhì)所產(chǎn)生的健康風(fēng)險值數(shù)量級為10-6～10-5a-1，而由軀體毒物產(chǎn)生的健康風(fēng)險值數(shù)量級為10-12～10-9a-1.對于軀體毒物質(zhì)，地表飲用水的優(yōu)先控制污染物為氨氮，地下飲用水源應(yīng)把Pb作為主要控制污染物，氨氮次之.

2)鄭州市地表飲用水的年總風(fēng)險值介于4.63 ×10-5～6.51 ×10-5a-1.地下飲用水環(huán)境年總風(fēng)險值介于4.22 ×10-5～6.51 ×10-5a-1.與國內(nèi)其他城市相比，水源地水環(huán)境的年總風(fēng)險值從總體上來說較低.與國際輻射防護委員會(ICRP)推薦的最大可接受值相比，2001，2003，2006年的地表水健康風(fēng)險值超標，超標率33%;地下飲用水健康風(fēng)險值在2002—2004年超標，其余年份都未超標.

［1］ 黃奕龍，王仰麟，譚啟宇，等.城市飲用水源地水環(huán)境健康風(fēng)險評價及管理［J］.地學(xué)前緣，2006，13(3):162-167.

［2］ 何向明，吳明福，章民駒，等.飲用水源水質(zhì)健康風(fēng)險評價及對策［J］.供水技術(shù)，2008，11(2):3-4.

［3］ 閆欣榮，周 航，邸 濤，等.城市飲用水源地水質(zhì)健康風(fēng)險評價［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2008，4(4):164-166.

［4］ 耿福明，薛聯(lián)青，陸桂華，等.飲用水源水質(zhì)健康危害的風(fēng)險度評價［J］.水力學(xué)報，2006，37(10):1242-1245.

［5］ 李如忠.水環(huán)境健康風(fēng)險模糊評價模式研究［J］.中北大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2009，30(5):443-449.

［6］ 王麗萍，周曉蔚，黃小鋒.飲用水水源地健康風(fēng)險評價［J］.水資源保護，2008，24(4):14-17.

［7］ 蘇 偉，劉景雙，王 洋.第二松花江干流水環(huán)境健康風(fēng)險評價［J］.自然資源學(xué)報，2007，22(1):79-85.

［8］ 胡二邦.環(huán)境風(fēng)險評價實用技術(shù)和方法［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2000.

［9］ 諶宏偉，陳鴻漢，劉 菲，等.污染場地健康風(fēng)險評價的實例研究［J］.地學(xué)前緣，2006，13(1):230-235.

［10］孫 超，陳振樓，張 翠，等.上海市主要飲用水源地水重金屬健康風(fēng)險初步評價［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2009，22(1):60-65.