封 麗 張 君 封 雷 張 韻 黃健盛

(1.重慶市環(huán)境科學研究院，重慶 401147；2.重慶市環(huán)境監(jiān)測中心，重慶 401147；3.中國科學院重慶綠色智能技術研究院大數(shù)據(jù)挖掘與應用中心，重慶 400714)

飲用水源保護是一項“民心工程”，隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化水平的迅速提高，我國水環(huán)境面臨嚴峻壓力，飲用水源安全問題日益突出，社會關注度不斷增加。長江三峽水利樞紐工程是治理和開發(fā)長江的關鍵性骨干工程，具有防洪、發(fā)電、航運及水資源利用等綜合效益，是舉世矚目的特大型水利水電工程。由于三峽水庫調(diào)度運行變化，庫區(qū)河道由峽谷型向水庫型演變，水環(huán)境及水生態(tài)系統(tǒng)不斷進行重構。分析相關文獻研究成果，本研究選取受三峽水庫蓄水影響的42個主要城鎮(zhèn)飲用水源地開展健康風險進行評價，并比對其他研究者成果，以期從人群健康風險的角度確定飲用水源的主要污染物，確保飲用水源水質(zhì)安全，為環(huán)境管理部門提供科學依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

圖1 主要城鎮(zhèn)飲用水源地示意圖Fig.1 Schematic illustration of sampling sites in the drinking water sources of main towns

1 材料與方法

1.1 區(qū)域概況

研究區(qū)域涉及三峽庫區(qū)的萬州區(qū)、涪陵區(qū)、江北區(qū)、沙坪壩區(qū)、南岸區(qū)、渝北區(qū)、巴南區(qū)、長壽區(qū)、豐都縣、忠縣、云陽縣、江津區(qū)等12個區(qū)縣42個水源地，其中三江(長江、嘉陵江、烏江)水源地19個，支流水源地15個，水庫水源地5個，地下水水源地3個，詳見圖1。

1.2 樣品采集與測定

在42個水源地取水口附近布設采樣點，采樣時間為2013年4、9月各1次，健康風險評價數(shù)據(jù)采用年平均值。水源樣品的采集、保存及質(zhì)量保證措施均按照《環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》和《環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量保證手冊》的技術要求執(zhí)行，分析方法按照國家相關水質(zhì)標準和《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第4版)進行，標準物質(zhì)均能溯源到國家標準或基準，實施雙空白樣及平行樣、自控樣、加標回收率(10%)的質(zhì)控措施，保證分析數(shù)據(jù)準確性。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)前期整理采用Excel 2010進行，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS 22.0完成。

1.4 健康風險評價方法

健康風險評價主要是通過有害因子對人體不良影響發(fā)生概率的估算，評價暴露于該有害因子的個體健康受到影響的風險。健康風險評價基本框架包括危害鑒定、暴露評估、劑量/反應關系分析和風險表征的過程[1]。

1.4.1 評價模型

根據(jù)不同污染物對人體的危害效應建立不同類型健康風險評價模型[2-4]，本研究采用美國環(huán)境保護署的暴露計算方法，根據(jù)致癌物所致健康危害的風險模型和非致癌物所致健康危害的風險模型，對飲用水源地水質(zhì)健康風險進行評價。

致癌物所致健康危害的風險模型評價表達式如下[5-7]：

(1)

(2)

Di=2.2×ΔCi/70

(3)

式中：2.2為成人平均每日飲水量，L/d；Ci為致癌物i在飲用水體中的質(zhì)量濃度，mg/L；70為人均體重，kg。

非致癌物所致健康危害的風險模型評價表達式如下：

(4)

Dj=2.2×Cj/70

(5)

1.4.2 總體健康危害風險

假定各化學污染物對人體健康危害的毒性作用呈相加關系，不存在協(xié)同或拮抗關系，則飲用水總的健康危害風險(R總，a-1)為：

(6)

1.4.3 評價因子及參數(shù)確定

根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)下屬機構國際癌癥研究機構(IARC)編制的分類系統(tǒng)，選取的化學致癌物有重金屬Cd、Cr(Ⅵ)和As；非致癌物有氨氮、Cu、Zn、F-、Se、Hg、Pb、CN-、揮發(fā)酚、硝酸鹽、Fe、Mn。采用美國環(huán)境保護署公布的qi和RfDj，詳見表1。

表1 模型參數(shù)qi和RfDj

根據(jù)部分機構推薦的對社會工作成員最大可接受風險水平和可忽略風險水平，評估飲用水健康風險水平，詳見表2[8]。

參考美國環(huán)境保護署和ICRP的風險評價標準[9-10]，將風險評價標準分為6個等級，詳見表3。

2 結(jié)果與分析

表2 部分機構推薦的最大可接受風險水平和可忽略風險水平

表3 風險等級、風險程度和風險范圍

2.1 水質(zhì)分析

2.1.1 常規(guī)水質(zhì)指標

按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)評價，研究區(qū)域42個主要城鎮(zhèn)飲用水源地2013年水質(zhì)總體保持較好，除2個江北區(qū)在長江取水的飲用水源地4月BOD5(4.20、4.80 mg/L)超過GB 3838—2002的Ⅲ類標準(4.0 mg/L)外，其余40個飲用水源地均達標。主要城鎮(zhèn)飲用水源地水質(zhì)常規(guī)指標詳見表4。

2.1.2 化學污染物質(zhì)指標

2013年，研究區(qū)域主要城鎮(zhèn)飲用水源地化學污染物質(zhì)指標見表5。由表5可知，42個主要城鎮(zhèn)飲用水源地參與健康風險評價的3種致癌物Cd、Cr(Ⅵ)、As的濃度均滿足GB 3838—2002的Ⅱ類標準(其限值和GB 3838—2002的Ⅲ類標準一致)。其中，Cd在部分河流和地下水水源地中有檢出，Cd是農(nóng)業(yè)活動(使用農(nóng)藥和化肥)的標識元素，煤礦中Cd元素含量較高[11]，2013年重慶市農(nóng)藥使用量1.84萬t，化肥施用量96.64萬t，煤炭消費總量5 929.35萬t標準煤，且工業(yè)廢水排放的主要行業(yè)是煤炭開采和洗選[12]，因此Cd可能來自農(nóng)業(yè)活動和煤炭消耗；Cr(Ⅵ)在42個水源地中均未檢出；As在三江、支流和地下水水源地中均有檢出，這可能與流域較高的工業(yè)廢水排放有關。12種非致癌物濃度均滿足GB 3838—2002的Ⅲ類標準，其中重金屬Cu、Zn、Hg、Pb、Fe、Mn等濃度均滿足GB 3838—2002的Ⅰ類標準，Se未檢出。

表4 主要城鎮(zhèn)飲用水源地水質(zhì)常規(guī)指標

表5 主要城鎮(zhèn)飲用水源地化學污染物質(zhì)指標1)

注：1)ND表示未檢出。

表6 主要城鎮(zhèn)飲用水源地致癌物人均年致癌風險

2.2 健康風險評價

2.2.1 致癌物健康風險評價

通過健康風險評價模型，計算得出研究區(qū)域水源地中致癌物Cd、Cr(Ⅵ)、As通過飲用水途徑引起的人均年致癌風險，詳見表6。從表6可以看出，研究區(qū)域致癌物的致癌風險偏高，三江水源地總致癌風險1.22×10-6～7.19×10-5a-1，支流水源地總致癌風險1.50×10-6～7.19×10-5a-1，地下水水源地總致癌風險3.05×10-6～7.19×10-5a-1，3種類型水源人均年致癌風險接近或超過了表2中瑞典環(huán)境保護署、荷蘭建設和環(huán)境署、英國皇家協(xié)會及ICRP推薦的最大可接受風險水平。水源地類型的致癌風險順序為地下水>支流>三江>水庫。

2.2.2 非致癌物健康風險評價

通過健康風險評價模型，計算得出研究區(qū)域水源地中12種非致癌物通過飲用水途徑引起的人均年致癌風險，見表7。由表7可知，三江、支流、水庫和地下水水源地非致癌物的總致癌風險均小于或略超過荷蘭建設和環(huán)境署推薦的可忽略風險水平(10-8a-1)。因此，認為12種非致癌物通過飲用水途徑引起的風險是可以接受的。

2.2.3 結(jié)果分析

健康總風險為致癌物和非致癌物所產(chǎn)生的健康風險值之和。研究區(qū)域42個城鎮(zhèn)水源地致癌物產(chǎn)生的健康風險數(shù)量級為10-7～10-5a-1；而非致癌物產(chǎn)生的健康風險數(shù)量級為10-9～10-8a-1，占總風險比例很低。因此，42個城鎮(zhèn)水源地健康風險主要來源于致癌物Cd、As，其代表了不同類型水源地的水質(zhì)健康風險構成；三江、支流、地下水水源地總致癌風險均處于Ⅲ級、中風險狀態(tài)。三江和支流健康風險評價結(jié)果與張韻等[13]、劉躍晨等[14]對重慶干流水源地健康風險評價結(jié)果相比，參與評價指標的健康風險值均低1～2個數(shù)量級，可見庫區(qū)水質(zhì)保護工作已有成效。但根據(jù)王若師等[15]的研究成果，健康風險評價結(jié)果確實存在一定程度的不確定性，Cr(Ⅵ)作為導致健康風險的致癌物。本研究在4種類型的水源地中均未檢出，但其他研究者在2005、2011年的水源地中均有檢出，水源地污染物濃度分布受季節(jié)變化及污染源排放影響，直接導致評價健康風險值的不確定性。由表8、表9可見，研究區(qū)域的42個水源地致癌物和非致癌物通過飲用水途徑引起的人均年致癌風險與全國其他區(qū)域相比，各參評因子所占總致癌風險值比例大致相同。

表7 主要城鎮(zhèn)飲用水源地非致癌物人均年致癌風險

表8 其他區(qū)域飲用水源地致癌物人均年致癌風險

表9 其他區(qū)域飲用水源地非致癌物人均年致癌風險

3 結(jié)論與建議

(1) 2013年，研究區(qū)域水質(zhì)總體保持較好，常規(guī)水質(zhì)指標中僅BOD5部分月份超過GB 3838—2002的Ⅲ類標準；3種致癌物Cd、Cr(Ⅵ)、As的濃度均滿足GB 3838—2002的Ⅱ類標準；12種非致癌物濃度均滿足GB 3838—2002的Ⅲ類標準，其中重金屬指標Cu、Zn、Hg、Pb、Fe、Mn等6種濃度均滿足GB 3838—2002的Ⅰ類標準，Se未檢出。

(2) 研究區(qū)域致癌物的致癌風險偏高，三江水源地總致癌風險1.22×10-6～7.19×10-5a-1，支流水源地總致癌風險1.50×10-6～7.19×10-5a-1，地下水水源地總致癌風險3.05×10-6～7.19×10-5a-1，3種類型水源人均年致癌風險接近或超過了瑞典環(huán)境保護署、荷蘭建設和環(huán)境署、英國皇家協(xié)會及ICRP推薦的最大可接受風險水平，水源地類型的致癌風險順序為地下水>支流>三江>水庫。非致癌物的總致癌風險均小于或略超過荷蘭建設和環(huán)境署推薦的可忽略風險水平(10-8a-1)，因此12種非致癌物通過飲用水途徑引起的風險是可以接受的。

(3) 研究區(qū)域水質(zhì)評價采用單因子評價法，各因子均滿足飲用水水質(zhì)要求，而美國環(huán)境保護署的水質(zhì)風險評估模型采用累積風險。因此，雖然單個指標達到安全飲用水的要求，但各因子總致癌風險處于中風險狀態(tài)(Ⅲ級)，研究區(qū)域水質(zhì)存在健康風險，應引起重視。

(4) 研究區(qū)域人均年致癌風險與全國其他區(qū)域相比，各參評因子所占總致癌風險值比例大致相同。

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