彭小玉，潘海婷，胡華勇，謝 沙

(湖南省環(huán)境監(jiān)測中心站，長沙 410019)

· 環(huán)境評價 ·

湘江長沙段水環(huán)境健康風險評價

彭小玉，潘海婷，胡華勇，謝 沙

(湖南省環(huán)境監(jiān)測中心站，長沙 410019)

為評價湘江長沙段水環(huán)境中污染物對人體健康產(chǎn)生的危害風險，以湘江長沙段2011～2015年的水質監(jiān)測資料為基礎，采用美國環(huán)境保護局推薦的健康風險評價模型，對湘江長沙段水環(huán)境進行健康風險評價。湘江長沙段由飲水途徑所致健康危害的總個人年風險低于國際輻射防護委員會(ICRP)推薦的最大可接受風險水平?；瘜W致癌物由飲水途徑所致健康危害的個人年風險順序為As> Cd；非致癌物由飲水途徑所致健康危害的個人年風險順序為Pb>NH3-N >Cu>揮發(fā)酚；化學致癌物對人體健康危害的個人年風險遠超過非致癌物。

水環(huán)境；健康風險評價；化學致癌物質; 非致癌物

湘江，又名湘水，是長江7大支流之一，也是湖南省最大的河流。湘江長沙段全長約74km, 由南向北自昭山進入長沙市區(qū)，經(jīng)三汊磯轉向西北，至喬口而出望城縣，再過岳陽入洞庭，境內有靳江、瀏陽河、撈刀河和溈水等主要支流。該河段是長沙市自來水的主要水源和工農業(yè)生產(chǎn)的重要水利資源，其水質好壞直接關系到沿岸居民的身體健康和社會穩(wěn)定[1-2]。

環(huán)境健康風險評價以風險度作為評價指標, 把環(huán)境污染與人體健康聯(lián)系起來, 定量描述一個人在污染環(huán)境中暴露時受到危害的風險[3]。為了解湘江長沙段水環(huán)境污染對人體健康產(chǎn)生的危害風險，本研究選取2011～2015年湘江長沙段4個斷面(昭山、猴子石、三汊磯和喬口)的水質監(jiān)測資料，采用美國環(huán)保局推薦的健康風險評價模型，對湘江長沙段水環(huán)境健康風險進行評價，以便確定污染物的主次，從而為環(huán)境風險管理提供科學依據(jù)和主要決策對象。

1 水環(huán)境健康風險評價模型

水環(huán)境健康風險評價主要是針對水環(huán)境中對人體有害的物質，這種物質一般可分為兩類：(1)基因毒物質，包括放射性污染物和化學致癌物；(2)軀體毒物質，即非致癌物[4]。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)和國際癌癥研究機構(IARC)通過全面評價化學有毒物質致癌性可靠程度而編制的分類系統(tǒng)，屬于 1 組和 2A 組的化學物質為化學致癌物，其他為非致癌物。這些物質對人體健康產(chǎn)生危害主要有 3 種暴露途徑: 直接接觸、攝入水體中的食物和飲用，其中飲用被認為是一種很重要的暴露途徑[5-6]。 由于水質監(jiān)測中放射性污染物未檢出，除揮發(fā)酚外，也沒有檢測出其他有機物的具體成分和含量。因此，在健康風險評價過程中，沒有考慮水體中放射性污染物及其他有機污染物的影響，主要考慮通過飲水途徑對人體健康所造成的危害。

1.1 化學致癌物所致健康危害的風險模型[7～9]

化學致癌物所致健康危害的風險模式為:

(1)

(2)

飲水途徑的單位體重日均暴露劑量Dig可按下式進行計算：

Dig=2.2·Ci/BW

(3)

式中，2.2為成人每日平均飲水量，L；Ci為化學致癌物平均濃度，mg/L；BW為人均體重， kg， 取 70。

1.2 非致癌物所致健康危害的風險模型

非致癌物所致健康危害的風險模式為:

(4)

(5)

1.3 水環(huán)境健康風險評價總體模型

各有毒物質對人體健康危害產(chǎn)生的累積效應呈相加關系、協(xié)同關系或拮抗關系。作為沿岸居民生活飲用水水源的湘江，各有毒物質濃度很低，因此假定每種化合物的作用是獨立的，即各有毒物質對人體健康危害產(chǎn)生的累積效應呈相加關系[10]，而不是協(xié)同或拮抗關系，則水環(huán)境總的健康危害風險R總為：

R總=Rc+Rn

(6)

1.4 健康風險評價參數(shù)

根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO) 和國際癌癥研究機構(IARC) 編制的權衡化學物質致癌性可靠程度的體系，化學致癌物主要有鎘(Cd)、砷(As)和 六價鉻(Cr6+)，其飲用途徑致癌強度系數(shù)見表1；非致癌化學有毒物質主要是汞(Hg)、鉛(Pb)、銅(Cu)、氰化物(CN)、揮發(fā)酚和氨氮(NH3-N), 其飲用途徑參考劑量見表2[11～13]。

表1 化學致癌物致癌強度系數(shù)Tab.1 Cancinogenic coefficients for chemical carcinogens

表2 非致癌物參考劑量Tab.2 Reference doses for non-carcinogens

2 結果與分析

2.1 化學致癌物健康風險評價結果

根據(jù)公式(1)～(3)以及相關評價參數(shù)，計算出2011～2015年湘江長沙段通過飲水途徑化學致癌物所造成的平均個人年風險及總風險，計算結果見表3。結果表明，湘江長沙段化學致癌物由飲水途徑所致健康危害的個人年風險以As為最大。其中，湘江長沙段As 、Cd的個人年風險值分別為4.3×10-5/a、1.1×10-6/a，均未超出國際輻射防護委員會(ICRP)推薦的標準限值(5.0×10-5/a)[14]。

湘江長沙段的昭山、猴子石、三汊磯和喬口段面的化學致癌物所致的健康危害的總風險值分別為4.7×10-5/a、4.6×10-5/a、4.3×10-5/a和4.2×10-5/a，均未超出國際輻射防護委員會(ICRP)推薦的標準限值(5.0×10-5/a)。

表3 化學致癌物飲水途徑健康危害的個人年風險Tab.3 Health risks of chemical carcinogens to the individual person per year by drinking water

注：Cr6+未檢出，不計算其導致的個人年風險。

2.2 非致癌物健康風險評價結果

根據(jù)公式(3)～(5)以及相關評價參數(shù)，計算出2011～2015年湘江長沙段通過飲水途徑非致癌物所造成的平均個人年風險及總風險，計算結果見表4。結果表明，非致癌物由飲水途徑所致健康危害的個人年風險以Pb為最大，其次是NH3-N和Cu。湘江長沙段非致癌物Pb、Cu、揮發(fā)酚和NH3-N對人體健康危害的年風險值的數(shù)量級分別在10-12/a～10-10/a，均低于國際輻射防護委員會(ICRP)推薦的最大可接受風險水平。湘江長沙段各斷面的非致癌物飲水途徑所致的個人年風險的數(shù)量級均在10-10/a?？梢?，非致癌化學有毒物由飲水途徑所致的健康危害較小，可忽略不計。

表4 非致癌物飲水途徑健康危害的個人年風險Tab.4 Health risks of non-carcinogens to the individual person per year by drinking water

注：Hg和CN未檢出，不計算其導致的個人年風險。

2.3 水環(huán)境總健康風險評價結果

根據(jù)公式(6)，可以計算出2011～2015年湘江長沙段各斷面通過飲水途徑所造成的總風險，計算結果見表5。從表5可以看出，湘江長沙段有毒污染物由飲水途徑所致的總個人年風險為4.4×10-5/a，低于國際輻射防護委員會(ICRP)推薦的最大可接受風險水平。湘江長沙段各斷面中，與湘潭市的交界斷面(昭山)化學致癌物和非致癌物共同作用所致的總個人年風險最大，其次猴子石斷面和三汊磯斷面，喬口斷面最小。與化學致癌物相比，非致癌物由飲水途徑所致的總個人年風險可忽略不計。

表5 有毒污染物飲水途徑所致健康危害的總個人年風險Tab.5 The general health risks of toxic pollutant to the individual person per year by drinking water

2.4 健康風險評價的不確定性分析

在健康風險評價過程中，由于水環(huán)境健康風險評價系統(tǒng)中包含了大量的不確定性因素，如污染物濃度的分布、暴露頻率的大小、暴露延時的長短及人均飲水量的多少等，以及不同人群可以承受的風險水平的不同，因此，不確定性在健康風險評價中是普遍存在的。目前，已有學者運用蒙特卡洛算法、區(qū)間數(shù)算法等建立河流水環(huán)境健康風險模糊綜合評價模型，成功地解決了水環(huán)境中參數(shù)的不確定性問題[15-16]。因水環(huán)境健康風險評價系統(tǒng)中不確定性因素的來源、類型和性質等較為復雜，本文采用美國環(huán)境保護局推薦的健康風險評價方法，對健康風險評價系統(tǒng)中的不確定性進行了忽略。另外，本文計算出的結果是直接飲用所評價的水體造成的風險值，而實際上水源水需要通過自來水廠處理才是飲用水，且中國人習慣于飲用開水，除環(huán)境中重金屬在加熱煮沸的過程中損失較少外，易揮發(fā)的有機物在加熱煮沸過程中會有大量的損失，因此，計算出的飲水途徑造成的個人年風險值與實際風險值略有偏差。總體來看，湘江長沙段各斷面由飲水途徑所致健康危害的總個人年風險值均低于國際輻射防護委員會(ICRP)推薦的最大可接受風險水平。鑒于評價過程中存在不確定性因素，對湘江長沙段水域的健康風險評價還需要在今后進行更為深入的研究，進一步完善，以便更好的為環(huán)保部門制定相關政策提供依據(jù)。

3 結 論

(1)湘江長沙段各斷面由飲水途徑所致健康危害的總個人年風險值范圍在4.2×10-5/a～4.7×10-5/a之間，均低于國際輻射防護委員會(ICRP)推薦的最大可接受風險水平。其中，化學致癌物所致健康危害的個人年風險遠大于非致癌物。因此，As、Cd等化學致癌物質應作為風險決策管理的重點對象。

(2)湘江長沙段化學致癌物由飲水途徑所致健康危害的個人年風險以As為最大。As 、Cd的個人年風險值分別為4.3×10-5/a、1.1×10-6/a，均未超出國際輻射防護委員會(ICRP)推薦的標準限值，不會對人體健康構成明顯影響。

(3)湘江長沙段非致癌物由飲水途徑所致健康危害的個人年風險以Pb為最大，其次是NH3-N和Cu。Pb、NH3-N、Cu和揮發(fā)酚對人體健康危害的年風險值的數(shù)量級分別在10-12/a～10-10/a，表明非致癌物所引起的健康危險甚微，可忽略不計。

(4)水環(huán)境健康風險評價包括直接接觸、攝入水體中食物、飲水三種暴露途徑，本文僅對飲水途徑對人體造成的健康危害進行了評價。另外，由于在水質環(huán)境監(jiān)測中未檢測出放射性污染物，除揮發(fā)酚外，也沒有檢測出其他有機物的具體成分和含量。因此，在健康風險評價中，未考慮飲水以外途徑造成的人體危害，也未考慮放射性物質以及除揮發(fā)酚外的有機物對人體的危害，計算得出的個人年風險值要比實際風險值低。鑒于評價過程中存在不確定性因素，對湘江長沙段水域的健康風險評價還需要在今后進行更為深入的研究，進一步完善，以便更好的為環(huán)保部門制定相關政策提供依據(jù)。

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Water Environmental Health Risk Assessment of Xiangjiang River in Changsha City

PENG Xiao-yu, PAN Hai-ting, HU Hua-yong, XIE Sha

(HunanEnvironmentalMonitoringCentralStation,Changsha410019,China)

Based on the local water quality monitoring data from 2011 to 2015, the water environmental health risks assessment model recommended by USEPA was used employed to assess the health risk of Xiangjiang River in Changsha City. Due to drinking water, the general health risks to the individual person per year of Xiangjiang River in Changsha City were lower than the standard value recommended by International Commission on Radiological Protection (ICRP) . The health risks to the individual person per year in terms of chemical carcinogens rank as follow As>Cd, while in terms of non-carcinogens rank as Pb>NH3-N >Cu >hydroxybenzenes. The health risks to the individual person caused by chemical carcinogens was far greater than non-carcinogens.

Water environment; health risks assessment; chemical carcinogens; non-carcinogens

2017-03-24

彭小玉(1984-)，女，江西吉安人，2009年畢業(yè)于中南大學環(huán)境工程專業(yè)，工程師，碩士研究生，主要研究方向為環(huán)境監(jiān)測與評價。

X824

A

1001-3644(2017)03-0133-04