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(xiǎn)日益加大。南方地區(qū)水系發(fā)達(dá)，雨量充沛，水資源較為豐富，但隨著周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)開發(fā)強(qiáng)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(shì)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(diǎn)，水體重金屬污染會(huì)直接影響人體健康，開展與評(píng)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(xiǎn)評(píng)價(jià)是20世紀(jì)80年代以后發(fā)展起來的狹義環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的內(nèi)容，其主要特點(diǎn)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(duì)人體健康產(chǎn)生的危害風(fēng)險(xiǎn)［8-9］。該文首先對(duì)研究河段進(jìn)行監(jiān)測(cè)布點(diǎn)，共設(shè)置12個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，對(duì)其進(jìn)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(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)水體水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，與國內(nèi)其他省市研究結(jié)果進(jìn)行了比較分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 采樣點(diǎn)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(gè)采樣斷面，其中上游設(shè)置2個(gè)采樣斷面(M、O)，中游斷面設(shè) 5 個(gè)斷面(F、G、H、I、J)，下游設(shè)置 5個(gè)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(jì)技術(shù)規(guī)定》(HJ 495—2009)［10］設(shè)計(jì)各斷面取水點(diǎn)。

圖1 采樣監(jiān)測(cè)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(cè)定

樣品的測(cè)定采用《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第四版)》［13］。

2 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

2.1 水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

采用美國環(huán)保局推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，評(píng)價(jià)飲用水源水的健康風(fēng)險(xiǎn)。不同類型污染物通過飲用水途徑進(jìn)入人體后所引起的健康風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)模型包括致癌物所致健康危害的風(fēng)險(xiǎn)模型和非致癌物所致健康危害的風(fēng)險(xiǎn)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(duì)于飲用水中各有毒物質(zhì)所引起的整體健康風(fēng)險(xiǎn)，假設(shè)各有毒物質(zhì)對(duì)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(xiǎn)R總按式(4)計(jì)算。

2.2 評(píng)價(jià)模型污染因子和參數(shù)的確定

以Cd、As、Cr為化學(xué)致癌評(píng)價(jià)因子，其致癌強(qiáng)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(píng)價(jià)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。化學(xué)致癌污染物Cr、As、Cd各監(jiān)測(cè)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(cè)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。化學(xué)致癌污染物Cr、As、Cd各監(jiān)測(cè)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(cè)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(píng)價(jià)結(jié)果來看，所測(cè)的各類重金屬污染物指標(biāo)均低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》((GB 3838—2002))Ⅰ類水的標(biāo)準(zhǔn)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?yàn)镹i＞Cu＞Zn＞Cd＞Cr ＞ As ＞ (Hg、Pb)。從監(jiān)測(cè)斷面來看，Cr、As、Zn 3種污染物最高值同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(xiǎn)

根據(jù)美國環(huán)保局推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型［式(1)和式(3)］和評(píng)價(jià)參數(shù)計(jì)算，評(píng)價(jià)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(gè)人健康風(fēng)險(xiǎn)最大值的數(shù)量級(jí)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(jì)分析，這3種致癌污染物的健康風(fēng)險(xiǎn)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(cè)點(diǎn)位健康風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(xiǎn)管理的優(yōu)先控制污染物。不同斷面污染物風(fēng)險(xiǎn)值如圖2所示，其差異情況總體表現(xiàn)為下游斷面風(fēng)險(xiǎn)值高于上中游斷面。

3.3 化學(xué)非致癌物健康危害風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)美國環(huán)保局推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型［式(2)和式(3)］和評(píng)價(jià)參數(shù)計(jì)算，其評(píng)價(jià)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(gè)人健康風(fēng)險(xiǎn)最大值的數(shù)量級(jí)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(jì)分析，這3種非致癌污染物的健康風(fēng)險(xiǎn)平均值為Cu＞Ni＞Zn，分別為 1.95 ×10－10、1.19 ×10－10、5.73×10－12a－1?？梢?，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位健康風(fēng)險(xiǎn)值均遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jì)，且各斷面污染物風(fēng)險(xiǎn)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(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)

3.4 有毒污染物健康危害總風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)式(4)，有毒污染物健康危害總風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(duì)人體健康危害的年總風(fēng)險(xiǎn)為1.31 ×10－4a－1;化學(xué)非致癌物(Cu、Ni、Zn)對(duì)人體健康危害的年總風(fēng)險(xiǎn)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(duì)人體健康危害的年總風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)防控的重點(diǎn)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(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)

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

3.5 有毒污染物健康危害風(fēng)險(xiǎn)值比較

有毒污染物 Cr、As、Cd、Cu、Ni、Zn 健康危害風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)值相對(duì)較低［18-19］。對(duì)照國際國外風(fēng)險(xiǎn)限值，該研究飲用水源 Cr、As、Cd、Cu、Ni和 Zn 的風(fēng)險(xiǎn)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。可見，Cr和As為該河流的主要健康風(fēng)險(xiǎn)因子，應(yīng)作為風(fēng)險(xiǎn)決策管理的重點(diǎn)對(duì)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(biāo)準(zhǔn)值;污染因子指數(shù)具體大小順序?yàn)镹i＞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(cè)斷面高于上游的特征。

2)各監(jiān)測(cè)斷面化學(xué)致癌污染物的健康風(fēng)險(xiǎn)均值大小順序?yàn)?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(xiǎn)管理的優(yōu)先控制污染物。各監(jiān)測(cè)斷面化學(xué)非致癌污染物的健康風(fēng)險(xiǎn)均值大小順序?yàn)镃u＞Ni＞Zn，分別為 1.95 ×10－10、1.19 ×10－10、5.73 ×10－12a－1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jì)。

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

4)比較而言，各因子的健康風(fēng)險(xiǎn)值相對(duì)較低，也均低于國際(ICRP)與美國環(huán)保局的健康風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)決策管理的重點(diǎn)對(duì)象。

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