李鳴曉，安達，2* ，楊昱，霍守亮，趙國鵬，萬書明，宋彩紅

1.中國環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012

2.北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100875

3.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030

白洋淀位于華北平原中部河北省保定市東45 km，是華北平原常年積水的最大湖泊。近年來，隨著保定市工業(yè)生產(chǎn)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，白洋淀地區(qū)地下水開采量急劇增加，加之氣候及人為因素作用，當?shù)氐叵滤廴締栴}日益突出。除了上游城市點源及面源污染外，淀內(nèi)污染也是白洋淀地下水的重要污染源之一，尤其是淀中村生活垃圾的非正規(guī)堆放，加之缺乏相應(yīng)的防滲措施［1］，導(dǎo)致垃圾滲濾液中污染物經(jīng)包氣帶進入含水層污染地下水問題尤為突出［2-6］。然而，地下水作為白洋淀淀中村極其重要的飲用水源，直接與當?shù)鼐用竦娜梭w健康密切相關(guān)，評價淀中村地下水污染對人體產(chǎn)生健康危害的風(fēng)險，對于保障居民飲水安全具有非常重要的意義［7-10］。

健康風(fēng)險評價以風(fēng)險度作為評價指標，把環(huán)境污染與人體健康聯(lián)系起來，定量描述污染對人體產(chǎn)生健康危害的風(fēng)險［11-14］。目前普遍采用的健康風(fēng)險評價方法是1989年由美國國家環(huán)境保護局(US EPA)頒布的《超級基金場地健康評價手冊》中提出的四步法，即數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)評估、毒性評估、暴露評估、風(fēng)險表征。完整的健康風(fēng)險評價應(yīng)包括對大氣、土壤、水和食物鏈四種介質(zhì)攜帶的污染物通過食入、吸入和皮膚接觸三種暴露途徑進入人體對人體健康產(chǎn)生危害的評價［15］。因此，筆者針對白洋淀淀中村淺層地下水污染問題，將食入和皮膚接觸作為人體主要攝入途徑，對地下水中污染物進入人體產(chǎn)生的危害進行評價。

1 材料與方法

1.1 采樣分析

1.1.1 樣品采集與保存

樣品采集:2010年3月(枯水期)和8月(豐水期)分別對淀中村周圍的7個采樣點的淺層地下水進行了樣品采集(圖1)。取樣前在第一次洗井24 h后再用貝勒管洗井，洗出水量達到井中貯水體積3～5倍，同時保證水樣的pH、電導(dǎo)率、氧化還原電位、溶解氧、濁度、水溫等參數(shù)值保持穩(wěn)定?，F(xiàn)場以pH測試結(jié)果連續(xù)三次浮動在±0.1以內(nèi)判定為穩(wěn)定。

圖1 白洋淀淀中村地下水采樣點分布Fig.1 Groundwater sampling sites distribution of the village in Baiyangdian Lake

樣品保存:檢測BOD5的水樣用1 L塑料瓶收集;檢測重金屬的水樣用125 mL加入硝酸做保護劑的塑料瓶收集;檢測VOCs的水樣用預(yù)先存放有濃鹽酸溶劑、具聚四氟乙烯密封墊的玻璃瓶收集;檢測SVOCs-N和-N的水樣用具聚四氟乙烯密封墊的1 L棕色玻璃瓶收集;檢測CODCr的水樣用250 mL塑料瓶收集;檢測大腸桿菌及細菌總數(shù)的水樣用500 mL無菌磨口玻璃瓶采集并用錫紙包住瓶口。所有樣品蓋緊后均用聚四氟乙烯膜密封，4℃下保存。

1.1.2 分析方法

現(xiàn)場監(jiān)測項目為水位、pH、電導(dǎo)率、氣溫等。水質(zhì)監(jiān)測項目及分析方法參見HJ/T 164—2004《地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》附錄B(規(guī)范性附錄):地下水監(jiān)測分析方法。

1.1.3 質(zhì)量控制

為評估從采樣到樣品運輸、貯存和數(shù)據(jù)分析等不同階段的質(zhì)量控制效果，在現(xiàn)場采樣過程中設(shè)定現(xiàn)場質(zhì)量控制樣品，包括現(xiàn)場平行樣、旅行空白樣等。在采樣過程中，考慮到每批采集的樣品數(shù)均低于20個，在每批同類樣品中均選取1個采樣點做平行樣，平行雙樣相對偏差控制在5%以下。

實驗室質(zhì)量控制包括精密度控制、準確度控制、標準樣品及測試過程中受到干擾時的處理手段，參見HJ/T 164—2004《地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》附錄C(規(guī)范性附錄):地下水監(jiān)測實驗室質(zhì)量控制指標。

1.2 人體健康風(fēng)險評價

1.2.1 毒性評估

依據(jù)國際癌癥研究署的致癌性分類標準和US EPA的IRIS數(shù)據(jù)庫，判定目標污染物是否具有致癌性，即是致癌物質(zhì)，還是非致癌物質(zhì)，并獲得目標污染物毒性數(shù)據(jù)。

1.2.2 暴露劑量計算

參考US EPA手冊［16］并結(jié)合淀中村居民問卷調(diào)查結(jié)果，暴露人群分別考慮成年人和兒童，人群的平均體重(BW)分別取60和30 kg，人均壽命取70 a。

1.2.2.1 經(jīng)口暴露

參考US EPA手冊［16］并結(jié)合淀中村居民問卷調(diào)查結(jié)果，成年人和兒童的飲水攝入率(IR)分別取2.0和0.8 L/d;暴露頻率(EF)取365 d/a;暴露持續(xù)時間(ED)取人均壽命70 a;平均暴露時間(AT)取25550 d(以人的壽命70 a計)，CW為地下水中目標污染物質(zhì)量濃度，mg/L;ADDdietary為經(jīng)口暴露劑量，mg/(kg·d)，其計算公式為:

1.2.2.2 皮膚暴露

皮膚暴露主要指洗浴時身體皮膚與地下水接觸，參考US EPA手冊［16］，成年人的平均皮膚接觸表面積(SA)為16600 cm2，兒童為12000 cm2。根據(jù)當?shù)氐臍夂蚝腿巳荷罘绞?，人群平均每周洗?次，暴露頻率(EF)為156 d/a，每次洗澡時間為0.35 h。CF為單位轉(zhuǎn)換因子，10-3L/cm3。ADDdermal為皮膚吸收劑量，mg/(kg·d)，其計算公式為:

式中，PC為化學(xué)物質(zhì)皮膚滲透常數(shù)，cm/h;ET為暴露時間，0.15 h/d。

1.2.3 風(fēng)險表征

風(fēng)險評價時通常根據(jù)污染物的致癌性將其分為致癌和非致癌兩類分別評價，由于目標污染組分-N、-N、Hg在水體中對人體均只產(chǎn)生非致癌影響，因此只需評價其非致癌健康風(fēng)險，其計算公式如下:

式中，R為發(fā)生某種特定有害健康效應(yīng)而造成等效死亡的終身危險度;ADD為非致癌化學(xué)污染物的日均暴露劑量，mg/(kg·d);RfD為化學(xué)污染物的日均非致癌參考劑量，mg/(kg·d)。

總的健康風(fēng)險計算公式為:

其中，i為暴露途徑;j為污染物種類。

2 結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)分析結(jié)果

通過對7個采樣點的地下水水樣進行分析，并與垃圾滲濾液中主要成分進行比對，得知由于非規(guī)范垃圾堆放導(dǎo)致白洋淀淀中村地下水污染的主要目標污染物為-N、-N、Cr6+和Hg。它們在7個采樣點的地下水中豐、枯水期濃度見表1。

通過與GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》中集中式飲用水地表水源地特定項目標準限值進行比對可知，Hg在當?shù)販\層地下水中的超標情況較為嚴重，在最嚴重的采樣點(7#)超標79倍，平均超標29倍。7#采樣點Hg超標嚴重的原因可能是其所處位置生活垃圾堆放場相對最為集中，且從現(xiàn)場調(diào)查的情況來看，該采樣點周邊的生活垃圾中電池、燈管等廢棄物數(shù)量較多，由未經(jīng)處理的電池、燈管等含汞廢棄物長期堆存所致。此外，雖然地下水中NO3--N濃度并未超標，但由于采集的垃圾滲濾液中該污染物濃度較高，會通過淋溶不斷進入地下水，因此將-N作為地下水污染潛在污染物一并作為目標污染物開展健康風(fēng)險評價。

2.2 評價結(jié)果

2.2.1 毒性評估

表1 白洋淀淀中村地下水水樣分析結(jié)果Table 1 Analysis results of groundwater samples mg/L

表2 目標污染物的毒性數(shù)據(jù)Table 2 Toxic dose data for target contaminants

2.2.2 暴露劑量計算

利用式(1)計算得到的經(jīng)口暴露的暴露劑量，見表3。

利用式(2)計算得到的經(jīng)皮膚暴露的暴露劑量，見表4。

利用式(3)，根據(jù)選定的參數(shù)、成年人和兒童對污染物的暴露劑量，計算得到成年人和兒童對4種目標污染物的暴露風(fēng)險，見表5。

表3 經(jīng)口暴露的暴露劑量計算結(jié)果Table 3 Computing results of exposure dose via dietary intake mg/(kg·d)

表4 皮膚暴露的暴露劑量計算結(jié)果Table 4 Computing results of exposure dose via dermal intake mg/(kg·d)

表5 目標污染物對成年人及兒童的暴露風(fēng)險Table 5 Exposure risk levels of target contaminants for adults and kids

利用式(4)計算得到白洋淀淀中村非規(guī)范垃圾堆存導(dǎo)致的淺層地下水污染對人體健康風(fēng)險值見表6。

2.3 不確定性分析

2.3.1 污染物種類和濃度的不確定性

對四種目標污染物的健康風(fēng)險進行了評價，但隨著淀中村垃圾堆存種類和數(shù)量的變化，加之降水量的變化，將導(dǎo)致進入地下水中的污染物種類和數(shù)量發(fā)生變化，相應(yīng)各類人群的暴露劑量和潛在的健康風(fēng)險也將隨之發(fā)生變化。

表6 成年人和兒童非致癌健康風(fēng)險計算結(jié)果Table 6 Computing results of non-cancerous health risk for adults and kids

2.3.2 暴露評價和健康風(fēng)險評價參數(shù)的不確定性

由于計算經(jīng)口暴露和皮膚暴露劑量的相關(guān)參數(shù)時引用的是US EPA暴露因素手冊中的數(shù)值，而美國人和中國人在體征和生活習(xí)慣上有所不同，因此參數(shù)與我國實際相比較存在一定的差異。同時，由于經(jīng)皮膚途徑的日均參考劑量參數(shù)的缺乏，筆者將四種目標污染物經(jīng)口的參考劑量看作與食入途徑的日均參考劑量一致，這也將對健康風(fēng)險評價結(jié)果造成一定的偏差。

此外，研究中忽略了污染組分對人體健康危害的協(xié)同或拮抗關(guān)系，也將對健康風(fēng)險評價結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。

2.4 討論

對于非致癌風(fēng)險，當風(fēng)險指數(shù)超過1時，認為會對人體健康產(chǎn)生危害。從健康風(fēng)險評價結(jié)果可以看出，7個采樣點地下水對人體綜合風(fēng)險幾乎均大于1(僅3#采樣點地下水對兒童的綜合風(fēng)險為0.994)，表明該地區(qū)地下水對當?shù)鼐用袢梭w健康造成的風(fēng)險應(yīng)該引起重視。

成年人和兒童兩類人群經(jīng)口暴露的健康風(fēng)險均遠遠大于皮膚(表6)。因此，經(jīng)口暴露途徑為主要的風(fēng)險途徑，其風(fēng)險貢獻率幾乎達到100%。

從風(fēng)險值的計算結(jié)果來看，成年人經(jīng)口暴露的風(fēng)險大于兒童，而其皮膚暴露的風(fēng)險小于兒童。這是因為成年人單位體重的飲水攝入率大于兒童，而兒童單位體重的皮膚接觸表面積大于成年人。

無論是經(jīng)口暴露還是皮膚暴露途徑，四種目標污染物中Hg的風(fēng)險均遠大于其他三種，因此白洋淀淀中村地下水污染控制應(yīng)該將Hg作為重點控制對象。

3 結(jié)論與建議

由于白洋淀淀中村生活垃圾長年隨意堆放，導(dǎo)致地下水污染對周邊居民人體健康造成的風(fēng)險不容忽視。無論成年人還是兒童，經(jīng)口暴露途徑為主要的風(fēng)險途徑，并且地下水中Hg的風(fēng)險貢獻最大，其風(fēng)險貢獻率達98%。針對白洋淀淀中村目前存在的污染問題，急需對其隨意堆放的生活垃圾，尤其是含汞廢棄物(電池、燈管等)采取合理有效的收運和處理，對其污染的地下水進行修復(fù)，以減少對周邊環(huán)境和人群健康的影響。

［1］魏全偉，柳領(lǐng)君，劉金霞.白洋淀淀中村生活垃圾污染機制及治理措施［C］//新農(nóng)村建設(shè)與環(huán)境保護:華北五省市區(qū)環(huán)境科學(xué)學(xué)會第十六屆學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文集.石家莊:河北人民出版社，2009:482-485.

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