鄭 毅

(撫順市水利勘測設計研究，遼寧 撫順 113008)

隨著城鎮(zhèn)化程度的加劇，人們的生活方式隨之改變[1]，給生態(tài)環(huán)境帶來了一定的負面影響，尤其是難降解的多環(huán)芳烴在環(huán)境中大范圍聚集[2]，對人們的健康造成了極大威脅。雖然我國開展了較多風險評價，但尚未建立適合我國國情的風險評價方法，王若師等[3]對東江流域沉積物樣品中PAHs進行研究，表明水體中以低環(huán)PAHs為主，從上游到下游多環(huán)芳烴含量呈下降趨勢。趙建亮等[4]對不同土地利用類型中PAHs含量變化進行了研究，表明城鎮(zhèn)發(fā)展歷史年限越久，PAHs含量積累越多。本文以渾河流域沈撫段河流水體以及撫順、沈陽、沈撫新城內(nèi)的表層土壤為研究對象，建立三種污染物評價模型，對水體和土壤的健康與生態(tài)風險水平進行評估，為改善沈撫區(qū)域環(huán)境提供理論技術(shù)支持。

1 評價模型

該研究區(qū)域包括撫順西部、沈陽東部及位于兩市之間的沈撫新城，2015年12月選取沈撫新城6個河流水體，表層土壤60個(城鎮(zhèn)用地14個，農(nóng)村用地10個，林地6個，耕地30個)；經(jīng)歷半年城鎮(zhèn)化進程后，2016年7月選取16個河流水體樣品和100個表層土壤樣點(撫順20個，沈陽21個，沈撫新城54個，背景點5個)，增加了撫順點、沈陽點以及背景點。

1.1 毒性當量模型

采用毒性當量法對河流水體中多環(huán)芳烴風險水平進行評估，通過TEF因子對PAHs進行BaP毒性當量含量計算，計算公式為[5- 6]：

TEQBap=∑Ci·TEFi

(1)

式中，TEFi—第i種PAHs的毒性當量因子；Ci—第i種PAHs的含量，ng/L；TEQBap—基于BaP的毒性當量，ng/L。

18種多環(huán)芳烴單體毒性當量因子，見表1。

表1 多環(huán)芳烴單體毒性當量因子

1.2 生態(tài)風險熵值模型

采用風險熵值法對環(huán)境介質(zhì)中PAHs生態(tài)風險水平進行評價[7]。設定出環(huán)境中10種PAHs的最小風險含量(CNCs)與最大風險含量(CMPCs)，風險熵值的定義為：

(2)

(3)

式中，CPAHs—PAHs含量；CQV(NCs)和CQV(MPCs)—最低、最高風險標準值；RQNCs和RQMPCs—最小、最大風險熵值。

1.3 終生致癌風險增量模型

采用終生癌癥風險增量模型對渾河流域河流水體PAHs進行風險評價，計算公式為[8- 9]：

(4)

式中，AT—平均年齡，d；BW—體重，g；ED—暴露年數(shù)；EF—暴露頻率；IR—每天的飲水量，L/d；CSF—致癌斜率因子，(mg/kg·d)-1；C水—水體中總BAP等量含量，mg/L；

采用終生致癌風險模型對土壤中PAHs風險水平進行評估[10]。主要包括：呼吸、皮膚接觸以及誤食土壤，計算公式為：

(5)

式中，PEF—土壤塵形成系數(shù)，m3/kg；CSF呼吸—呼吸致癌斜率因子，取3.92(μg/m3)-1；IR空氣—呼吸速率，m3/d；ILCR呼吸—通過呼吸渠道土壤PAHs帶來的癌癥風險。

(6)

式中，GIABS—胃腸道吸收污染物分數(shù)；ABS—皮膚吸附系數(shù)；AF土壤—土壤附著因子，mg/cm2；SA—接觸土壤的皮膚面積，cm2；CSF皮膚接觸—皮膚接觸致癌斜率因子，取25(mg/kg·d)-1；ILCR皮膚接觸—皮膚接觸土壤帶來的癌癥風險。

(7)

式中，AT—人均壽命；BW—平均體重，kg；CF—轉(zhuǎn)化因子，10-6mg/kg；ED—暴露時間，年；EF—暴露頻率，d/年；IR土壤—土壤誤食速率，mg/d；C土壤—土壤總BaP毒性當量含量；CSF誤食—誤食致癌斜率因子，取7.29(mg/kg·d)-1；ILCR誤食—通過誤食土壤帶來的癌癥風險。

2 河流風險評價結(jié)果分析

2.1 毒性當量法風險評價

渾河流域沈撫段干濕兩季內(nèi)河流水體BaP毒性當量含量水平評價結(jié)果，如圖1所示。由圖1可以看出，渾河干季BaP毒性當量均值為35.62ng/L，干季中PAHs毒性當量含量皆超過國家標準值(2.8ng/L)，表明干季河流水體存在極高的生態(tài)風險；渾河濕季BaP毒性當量均值為2.65ng/L，含量范圍為0.04～15.7ng/L，濕季均值較低，但部分樣點高于國家標準。

圖1 河流水體干、濕季PAHs毒性當量含量

2.2 生態(tài)風險熵值法風險評價

河流水體干濕兩季16種單體PAHs風險熵值見表2。從∑16PAHs來看，干季RQ∑PAHs(NCs)、RQ∑PAHs(MPCs)處于中等風險水平，分別為784.637271ng/L和7.846373ng/L；濕季RQ∑PAHs(NCs)、RQ∑PAHs(MPCs)，同樣處于中等風險水平，分別為419.741685ng/L與4.197417ng/L。從單體來看，河流干季中除Fla表現(xiàn)為高風險水平(RQMPCs≥1)外，其他PAHs單體皆處于中等風險水平(RQNCs≥1，RQMPCs<1)；濕季中，dBaAnt表現(xiàn)為無風險水平(0

表2 河流干濕兩季PAHs生態(tài)風險熵值

2.3 終生致癌風險評價

河流干濕兩季終生癌癥風險評價結(jié)果見表3。由表3可以看出，干季河流水體部分點PAHs癌癥風險水平處于10-6～10-4之間，表現(xiàn)出潛在的健康風險且對成人的風險較高；而濕季河流個別點對成

年女性存在潛在的健康風險，對于其他群體皆處于安全水平。濕季癌癥風險水平明顯低于干季，主要由于干季氣溫低、PAHs揮發(fā)遷移分解速率、生物降解速率相對較慢，導致PAHs在水體中大量聚集；濕季氣候條件有助于PAHs快速降解，但依靠自然分解是無法令PAHs殘留水平處于安全的限值內(nèi)。綜上所述，由于城鎮(zhèn)化進程的加快和人類社會的進步，無論是健康風險評價還是生態(tài)風險評價，在一定程度上渾河流域沈撫段均存在風險隱患，且干季風險水平較高。

3 土壤風險評價結(jié)果分析

3.1 毒性當量法評價分析

通過TEF因子對干、濕季土壤PAHs進行BaP毒性當量含量等量計算，評價結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯?，干季沈撫、濕季沈撫、濕季沈陽以及濕季撫順PAHs毒性當量含量最高值分別達到加拿大標準值(700μg/kg)的3.91、4.79、9.09以及8.99倍，表明個別樣點的致癌水平比較高。隨著城鎮(zhèn)化歷史年代的增長，毒性水平隨之升高，各個區(qū)域內(nèi)土壤BaP毒性當量含量均值高低順序表現(xiàn)為濕季沈陽>濕季撫順>濕季沈撫>干季沈撫>濕季背景點。

圖2 土壤干、濕季PAHs毒性當量含量

ILCR成人青年兒童男性女性男性女性男性女性干季最大值1.0593E-051.1583E-053.5640E-063.5442E-062.9898E-062.9403E-06最小值1.4751E-071.6038E-074.9401E-084.9104E-084.1382E-084.0788E-08均值2.2176E-062.4057E-067.4250E-077.3854E-076.2271E-076.1380E-07濕季最大值9.6525E-071.0494E-063.2373E-073.2175E-072.7126E-072.6730E-07最小值2.4354E-092.6433E-098.1675E-108.1279E-106.8508E-106.7518E-10均值1.7226E-071.8711E-075.7816E-085.7420E-084.8411E-084.7718E-08

表4 土壤PAHs最小與最大風險熵值

3.2 生態(tài)風險熵值法評價分析

利用生態(tài)風險熵值法對干濕季土壤內(nèi)PAHs進行生態(tài)風險水平，計算得到土壤干濕兩季16種單體PAHs風險熵值見表4。由表4可知，沈撫新城干濕兩季皆表現(xiàn)出NaP具有高風險水平，濕季背景點風險熵值處于較低風險水平，其他PAHs單體與∑PAHs皆處于中等風險水平。沈撫新城各PAHs單體風險熵值表現(xiàn)出升高情況，表明城鎮(zhèn)化對PAHs殘留含量的影響值得關(guān)注。由于其城鎮(zhèn)化歷史年代相似，濕季沈陽、撫順表現(xiàn)出類似的風險熵值水平，而沈陽與撫順∑PAHs皆表現(xiàn)出高風險水平，給當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)帶來較大的風險。因此，應重點關(guān)注污染物風險水平、殘留水平，以期達到綠色建城的目的。

3.3 終生致癌風險評價分析

研究區(qū)域干濕兩季土壤PAHs終生癌癥風險評價結(jié)果見表5，由表5可以看出，各區(qū)域干濕兩季土壤PAHs皆處于安全水平之內(nèi)，其中，呼吸途徑的癌癥風險水平最低，皮膚接觸與土壤誤食途徑給人們帶來較高的風險水平。對于不同群體，沈撫新城干季土壤中，各個暴露途徑中有部分樣點ILCR值大于10-6，需要引起注意。各個群體的不同特征導致不同群體表現(xiàn)出不同的癌癥風險水平，兒童通過土壤誤食途徑暴露于土壤PAHs的風險水平最高，且男性、女性的風險水平基本一致。皮膚接觸途徑中青少年風險最高，且不同年齡階段中，女性風險水平皆低于男性。

濕季沈撫土壤各個途徑暴露ILCR值皆高于干季，表明半年的城鎮(zhèn)化進程增加了土壤PAHs對當?shù)鼐用駧淼娘L險水平。濕季撫順與濕季沈陽內(nèi)土壤PAHs通過皮膚接觸、土壤誤食等途徑給成人、青少年以及兒童帶來的風險規(guī)律與沈撫新城一致，即皮膚接觸為成人最低其次是兒童，青少年最高；土壤誤食表現(xiàn)為成人最低，兒童高于青少年。對于不同群體，背景點內(nèi)土壤癌癥風險皆處于安全值，但沈陽與撫順各個途徑的ILCR值遠遠高于沈撫新城干濕季內(nèi)土壤ILCR值，表現(xiàn)出潛在的癌癥風險水平，需要人們關(guān)注城鎮(zhèn)居民健康風險。

4 結(jié)論

以渾河流域沈撫段河流水體以及撫順、沈陽、沈撫新城內(nèi)的表層土壤為研究對象，建立了三種污染物評價模型，對水體和土壤的健康風險與生態(tài)風險水平進行評估。得出以下結(jié)論：生態(tài)風險評價結(jié)果表明渾河水體干濕兩季為中等的生態(tài)風險水平；表層土壤PAHs整體處于中低等的生態(tài)風險水平。健康風險評價模型顯示河流水體處于較低的癌癥風險水平；土壤癌癥風險評價中，濕季撫順與沈陽存在潛在的健康風險，沈撫新城處于較低的癌癥風險水平，背景點處于安全值；人們暴露于土壤PAHs的各途徑中，皮膚接觸與土壤誤食途徑對青少年以及兒童帶來的健康風險水平較高。

表5 土壤PAHs終生癌癥風險評價