吳轉(zhuǎn)璋 耿天召

摘要 [目的]對(duì)淮河流域安徽段進(jìn)行水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)。[方法]采用基于區(qū)間數(shù)的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)模型，針對(duì)成人和兒童分別對(duì)2015—2017年淮河安徽段的王家壩、魯臺(tái)孜、石頭埠、蚌埠閘上、沫河口和小柳巷6個(gè)斷面的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。[結(jié)果]各斷面水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別均屬于低—中風(fēng)險(xiǎn)以下，致癌物對(duì)人體健康危害遠(yuǎn)大于非致癌物，水體污染物質(zhì)對(duì)兒童所致健康風(fēng)險(xiǎn)要明顯大于對(duì)成人所致健康風(fēng)險(xiǎn)，石頭埠斷面和魯臺(tái)孜斷面為優(yōu)先控制斷面，六價(jià)鉻為優(yōu)先控制污染物。[結(jié)論]該研究為淮河流域安徽段水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)；模糊綜合評(píng)價(jià)；區(qū)間數(shù)；淮河安徽段

中圖分類(lèi)號(hào) X820.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2018）27-0068-05

Fuzzy Comprehensive Evaluation of Water Environmental Health Risk in Anhui Section of Huaihe River Basin

WU Zhuanzhang， GENG Tianzhao

（Environmental Monitoring Central Station of Anhui Province， Hefei， Anhui 230071）

Abstract [Objective]To carry out Fuzzy Comprehensive Evaluation of Water Environmental Health Risk in Anhui Section of Huaihe River Basin. [Method]The fuzzy comprehensive evaluation model of water environmental health risk based on interval numbers was applied to two audiences. The water environmental health risks of 6 water quality sections of Wangjia Dam， Lutaizi， Stone Port， Bengbu Gate， Estuary of Foam River and Xiaoliuxiang in the Anhui section of Huaihe were evaluated， respectively. [Result]The risk level of water environment in each section belonged to lowmedium risk， and carcinogens were more harmful to human health than noncarcinogens， and the health risk caused by water pollution to children was significantly greater than that to adults. The section of the Stone Port and the Lutaizi section were the priority control sections， and six valence chromium was the priority pollutant. [Conclusion]This research provided theoretical references for the management of water environmental health risk in Anhui section of Huaihe River Basin.

Key words Water environmental health risk；Fuzzy comprehensive evaluation； Interval number；Anhui section of Huaihe River Basin

作者簡(jiǎn)介 吳轉(zhuǎn)璋（1981—），女，安徽太湖人，中級(jí)工程師，碩士，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)研究。

收稿日期 2018-08-10

淮河地處中國(guó)東部，位于長(zhǎng)江和黃河之間，跨河南、安徽、江蘇、山東及湖北5省。淮河安徽段處于淮河中游，上自豫、皖交界的洪河口起，下至皖、蘇交界的洪山頭止，河道長(zhǎng)度430 km。根據(jù)2015—2017年的安徽省環(huán)境質(zhì)量報(bào)告，淮河干流安徽段總體水質(zhì)狀況為優(yōu)[1-3]，但是其對(duì)人體健康危害的風(fēng)險(xiǎn)程度卻難以通過(guò)水質(zhì)指標(biāo)直觀反映出來(lái)。

目前水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)采用較多的是美國(guó)環(huán)境保護(hù)局（EPA）推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，該方法通過(guò)分析影響健康的環(huán)境因素，評(píng)估水體中污染物質(zhì)對(duì)人體產(chǎn)生健康危害的可能性，目前已在許多國(guó)家和組織得到了較好的應(yīng)用[4]。模型中存在很多具有不確定性因素的參數(shù)，在各種參數(shù)中，污染物濃度的不確定性較為突出和明顯。傳統(tǒng)評(píng)價(jià)一般都采用污染物濃度的年均值，但是年均值卻很難反應(yīng)濃度的變化情況，而采用“區(qū)間數(shù)”來(lái)表示濃度，則能將濃度的最低值和最高值包含在取值范圍內(nèi)，在一定程度上減小了由于采用濃度的年均值而產(chǎn)生的不確定性。區(qū)間數(shù)是指實(shí)數(shù)軸上的一個(gè)閉區(qū)間，它是一個(gè)特殊的模糊數(shù)，區(qū)間數(shù)能夠包含一個(gè)參數(shù)可能數(shù)值的范圍，也是解決不確定性的一種方法[5]。鑒于此，筆者采用基于區(qū)間數(shù)的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)模型，針對(duì)成人和兒童分別對(duì)2015—2017年淮河安徽段的王家壩、魯臺(tái)孜、石頭埠、蚌埠閘上、沫河口和小柳巷6個(gè)斷面的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，旨在為該流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于淮河流域（安徽段）6個(gè)常規(guī)國(guó)控監(jiān)測(cè)斷面2015—2017年數(shù)據(jù)，斷面設(shè)置情況自上游至下游分別為王家壩（S1）、魯臺(tái)孜（S2）、石頭埠（S3）、蚌埠閘上（S4）、沫河口（S5）、小柳巷（S6），其區(qū)位分布見(jiàn)圖1。

1.2 基于區(qū)間數(shù)的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)模型

美國(guó)環(huán)境保護(hù)局推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型把對(duì)人體健康有害的物質(zhì)大致可分為放射性物質(zhì)、化學(xué)致癌物和非致癌物，其中放射性物質(zhì)和化學(xué)致癌物為基因毒物質(zhì)，非致癌物為軀體毒物質(zhì)。由于在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中一般沒(méi)有檢測(cè)出放射性污染物，因此在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程中，主要對(duì)化學(xué)致癌物和非致癌化學(xué)有毒物質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)[6-8]。依據(jù)國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)和世界衛(wèi)生組織規(guī)定的化學(xué)致癌物質(zhì)，選取Cr6+、Cd、As進(jìn)行致癌健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，其致癌系數(shù)分別為41.0、6.1和15.0 （kg·d）/mg。選取Pb、Hg、Cu、Zn、氨氮、CN-、F-、揮發(fā)酚共8種水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，其參考劑量見(jiàn)表1[9]。

1.2.1 基于區(qū)間數(shù)的化學(xué)致癌物對(duì)健康危害的風(fēng)險(xiǎn)模型。

基于區(qū)間數(shù)的化學(xué)致癌物質(zhì)通過(guò)飲用水途徑所致的平均個(gè)人健康危害風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型如下：

[min，max]Rc=ki=1[min，max]Rcig（1）

[min，max]Rcig=[1-exp（-[min，max]Dig·Qig）]/L（2）

[min，max]Dig=[min，max]（Ci×M）/W（3）

式中，Rc為k種化學(xué)致癌物經(jīng)過(guò)飲水途徑引起的致癌年風(fēng)險(xiǎn)總值，單位為a-1；Rcig為致癌物i經(jīng)飲水途徑導(dǎo)致的人體致癌年風(fēng)險(xiǎn)，單位為a-1；Dig為致癌物經(jīng)飲水途徑的單位體重日均暴露劑量，單位為mg/（kg·d）；Qig為致癌物i經(jīng)飲水途徑的致癌強(qiáng)度系數(shù)，單位為（kg·d）/mg；L為人均壽命（參考《世界衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)》報(bào)告和中國(guó)實(shí)際情況，人均壽命取為75歲）；Ci為單位水體中污染物的濃度，單位為mg/L；M為暴露群體日均飲水量，單位為L(zhǎng)/d（參照美國(guó)環(huán)境保護(hù)局在飲水方案與1980年出版的國(guó)家水環(huán)境基準(zhǔn)指南，結(jié)合我國(guó)《中國(guó)人群暴露參數(shù)手冊(cè)》和安徽地區(qū)實(shí)際的氣候情況、生活習(xí)慣，選取成人飲水量為1.5 L/d[10 ]，兒童飲水量為1.0 L/d[11]）；W為暴露群體的平均體質(zhì)量，單位為kg[采用2010年頒布的《國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)公報(bào)》和國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局（SEPA）推薦的成人人均體重為70 kg，最終選定70 kg為成人人均體重，45 kg為兒童人均體重[12]]。

1.2.2 基于區(qū)間數(shù)的非致癌物對(duì)健康危害的風(fēng)險(xiǎn)模型 。

基于區(qū)間數(shù)的非致癌物通過(guò)飲用水途徑導(dǎo)致個(gè)人健康危害的計(jì)算模型如下：

[min，max]Rn=lj=1[min，max]Rnjg（4）

[min，max]Rnjg=（[min，max]Djp×10-6/RfDjp）/L（5）

式中，Rn為l種非致癌污染物經(jīng)飲水途徑引起的健康危害年風(fēng)險(xiǎn)總值，單位為a-1；Rnjp為非致癌物j經(jīng)飲水途徑所致健康危害的個(gè)人平均年風(fēng)險(xiǎn)，單位為a-1；Djp為非致癌物j經(jīng)飲水途徑的單位體重日均暴露劑量，單位為mg/（kg·d）；RfDjp為非致癌物j經(jīng)飲水途徑的參考劑量，單位為mg/（kg·d）；L為人均壽命。

1.2.3 基于區(qū)間數(shù)的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)總體模型。

假設(shè)各種水環(huán)境污染物質(zhì)對(duì)人體健康危害作用均獨(dú)立，則基于區(qū)間數(shù)的水環(huán)境總的健康危害風(fēng)險(xiǎn)為：

[min，max]R總=[min，max]Rc+[min，max]Rn（6）

1.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的模糊化

模糊綜合評(píng)價(jià)使用模糊集合對(duì)由多種影響因子決定事情做出高效評(píng)估的一種綜合評(píng)估方法。對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分采用專(zhuān)家咨詢(xún)法進(jìn)行了評(píng)價(jià)等級(jí)邊界模糊化，這樣可以更科學(xué)準(zhǔn)確地描述各級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的劃分[13]。參考美國(guó)環(huán)境保護(hù)局和國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)（ICRP）的標(biāo)準(zhǔn)，把評(píng)價(jià)等級(jí)劃分為5個(gè)等級(jí)，記為[an，bn]（n=1，2，3，4，5），見(jiàn)表2。

設(shè)有區(qū)間為[a，b]的風(fēng)險(xiǎn)值，則[a，b]對(duì)[an，bn]的隸屬度可以定量表示：

M（l）=|[a，b]∩[al，bl]||[a，b]|（7）

式中，∩為2個(gè)區(qū)間的交集；||表示區(qū)間的幾何長(zhǎng)度，[al，bl]表示評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的第l個(gè)等級(jí)，l=1，2，…，n；m（l）表示[a，b]對(duì)[al，bl]的隸屬度。

由式（7）得到[a，b]對(duì)各個(gè)等級(jí)的隸屬度后，根據(jù)一級(jí)綜合評(píng)判得出[a，b]的總風(fēng)險(xiǎn)值，見(jiàn)式（8）。

G=ll=1A（l）·V（l）（8）

式中，V（l）為各等級(jí)的賦值。

根據(jù)式（8）得出的總風(fēng)險(xiǎn)值G的分值來(lái)確定其所處的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別確定的標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果

對(duì)淮河流域（安徽段）各監(jiān)測(cè)斷面2015—2017年數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)間化表示，結(jié)果見(jiàn)表4。2015—2017年對(duì)研究區(qū)水質(zhì)進(jìn)行逐月監(jiān)測(cè)，研究期間各斷面總體水質(zhì)狀況無(wú)明顯變化，除入境斷面王家壩總體水質(zhì)滿足GB3838—2002中Ⅳ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求外，其他各監(jiān)測(cè)斷面總體水質(zhì)均滿足GB3838—2002中Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

從圖2～7可以看出，致癌物對(duì)人體健康危害遠(yuǎn)大于非致癌物。相對(duì)于致癌物，非致癌物所致水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)可以忽略不計(jì)。

淮河安徽段各斷面污染物對(duì)成人所致水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)范圍與兒童所致水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)范圍變化趨勢(shì)總體相似，各斷面污染物對(duì)兒童產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)明顯高于成人，年際之間變化趨勢(shì)不明顯。2015年，各斷面水環(huán)境年總風(fēng)險(xiǎn)值排序由高到低依次為石頭埠>魯臺(tái)孜>小柳巷>王家壩>沫河口>蚌埠閘上；2016年，各斷面水環(huán)境年總風(fēng)險(xiǎn)值排序由高到低依次為魯臺(tái)孜>石頭埠>小柳巷>王家壩>沫河口>蚌埠閘上；2017年，各斷面水環(huán)境年總風(fēng)險(xiǎn)值排序由高到低依次為石頭埠>沫河口>王家壩>蚌埠閘上>小柳巷>魯臺(tái)孜。其中，石頭埠斷面連續(xù)3年、魯臺(tái)孜斷面2015和2016年化學(xué)致癌物所致年風(fēng)險(xiǎn)和年總風(fēng)險(xiǎn)最大值明顯高于其他斷面，原因?yàn)檫@2個(gè)斷面六價(jià)鉻濃度最大值明顯高于其他斷面。因此，石頭埠斷面和魯臺(tái)孜斷面為優(yōu)先控制斷面，六價(jià)鉻為優(yōu)先控制污染物。

2.3 模糊綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)區(qū)間隸屬度公式（7），可以得出6個(gè)斷面對(duì)相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬度值，見(jiàn)表5。通過(guò)隸屬度計(jì)算，可以得出淮河安徽段流域水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分情況，見(jiàn)表6。除魯臺(tái)孜斷面和石頭埠斷面在2015年兒童水平、2016年兒童和成人水平以及石頭埠斷面在2017年兒童水平經(jīng)飲水途徑所致風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅱ級(jí)低—中風(fēng)險(xiǎn)外，其余斷面在2015—2017年，不論是成人還是兒童水平上，經(jīng)飲水途徑所致風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均為Ⅰ級(jí)低風(fēng)險(xiǎn)。從總體來(lái)看，2015—2017年淮南安徽段流域的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別并沒(méi)有發(fā)生明顯的變化，均屬于低—中風(fēng)險(xiǎn)以下。

3 結(jié)論

（1）在基于區(qū)間數(shù)的模糊綜合評(píng)價(jià)法的基礎(chǔ)上，對(duì)淮河安徽段流域的水環(huán)境健康總風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行等級(jí)評(píng)估。淮河安徽段流域水環(huán)境健康總風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果顯示，2015—2017年均屬于低—中風(fēng)險(xiǎn)以下。

（2）致癌物對(duì)人體健康危害遠(yuǎn)大于非致癌物；相對(duì)于致癌物，非致癌物所致水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)可以忽略不計(jì)。

（3）對(duì)不同受體對(duì)象的水環(huán)境年總風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，水體污染物質(zhì)對(duì)兒童所致健康風(fēng)險(xiǎn)要明顯大于對(duì)成人。

（4）通過(guò)對(duì)各斷面化學(xué)致癌物所致年風(fēng)險(xiǎn)值和年總風(fēng)險(xiǎn)值的排序分析，結(jié)果顯示石頭埠斷面和魯臺(tái)孜斷面為優(yōu)先控制斷面，六價(jià)鉻為優(yōu)先控制污染物。

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