侯姝伊，張 蔚

（樂亭縣氣象局，河北樂亭 063600）

0 引言

我國季節(jié)性積雪常年存在、面積廣大，變化主要以西北地區(qū)和東北地區(qū)較為明顯，積雪中的重金屬可以通過各種途徑被人體吸收，影響人體健康，故而對西北和東北地區(qū)季節(jié)性積雪中重金屬污染物進行研究具有重要意義。

1 資料和方法

1.1 樣品的采集與處理

選擇中國西北、東北的46個站點作為采樣區(qū)域，在積雪達到最大覆蓋且未融化的2010年1～2月采集各站點的季節(jié)性積雪樣品。將采樣的研究區(qū)域分為四個小區(qū)域，分布如圖1所示。為保持樣品的其他無關(guān)影響最低，選擇距離村莊和城市、道路和高速公路50 km、1 km及以外的地區(qū)作為研究樣品的采集地點，大部分采集的樣品位于垂直深度5 cm處。在內(nèi)蒙古自治區(qū)與祁連山的部分站點，積雪深度通常小于5 cm而且不連續(xù)，樣品只能從飄雪中采集。

圖1 研究區(qū)域采樣站點分布圖

1.2 健康風險評估方法

1.2.1 土壤或地表灰塵健康風險評估。手-口接觸攝入和皮膚接觸攝入是土壤或地表灰塵重金屬的暴露途徑，評估過程可以表示為：

手-口攝入：

其中：Ding和Dder分別表示通過手-口攝入和皮膚接觸累積的長期日暴露量（mg/（cm2·d））；C表示土壤或地表灰塵中重金屬的含量（mg/kg）；IngR表示經(jīng)手-口途徑攝入的速率（150；mg/d）；EF和ED分別表示3種不同途徑的暴露頻率（350；d/a）和暴露年限（24；a）；BW和AT分別表示受體平均體重（58.6；kg）和平均暴露時間（24*365；d）；SA、SL和ABS分別表示皮膚的暴露面積（2 145；cm2）、黏著度（0.07；mg/（cm2·d）和皮膚吸收因子（0.001；無量綱）；HQ表示非致癌風險；HI表示不同途徑不同重金屬帶來的總非致癌風險。

1.2.2 水體健康風險評估。對于水體來說，重金屬進入人體以口服攝入為主，其他途徑的攝入可以忽略不計。因此水體的健康風險評估過程可以表示為：

CDI表示受體對于水體中金屬的慢性日攝入量；Cm（mg/L）表示重金屬在水體中的濃度；Iw（L/d）表示受體平均每日攝入的水量；Wb（kg）表示受體的平均體重；HRI表示長期健康風險的估計；RfD（mg/（L·d））表示金屬口服毒性的參考劑量。根據(jù)美國環(huán)境保護署2005年發(fā)布的致癌風險評估指南和2011年發(fā)布暴露參數(shù)手冊給出的參考劑量進行計算。

2 結(jié)果與討論

2.1 重金屬污染物特征

表1顯示Ca元素占據(jù)主要地位，Ba元素平均含量最小。將各元素的平均含量與世界衛(wèi)生組織2008年發(fā)布的飲用水質(zhì)量標準、我國2002年發(fā)布的地表水環(huán)境質(zhì)量標準Ⅲ類標準進行對比：Fe元素平均含量嚴重超標，最大值遠超出了兩種標準。因此，融雪不能直接作為干凈無污染的潔凈水源。

表1 各元素的參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果（mg/L）

選出六種地表水環(huán)境質(zhì)量標準明確的金屬元素（Ba、Cu、Fe、Mn、V、Zn），在四個區(qū)域的平均含量與標準對比，圖2表明，只有Fe元素在區(qū)域一、三和四超標嚴重，平均含量近乎標準值的二倍。區(qū)域三各元素的平均含量很少，這是由于區(qū)域三位于黑龍江最北端接近西伯利亞地區(qū)，生態(tài)保持良好，區(qū)域四包括黑龍江南部及吉林遼寧大部分地區(qū)，工業(yè)污染嚴重，可見工業(yè)生產(chǎn)的污染對季節(jié)性積雪有很大影響。

圖2 不同區(qū)域各元素與地表水環(huán)境質(zhì)量標準對比

2.2 人體健康風險評估

健康風險評估選擇Mn、Cu、Zn三種重金屬，代入土壤或地表灰塵、水體兩種模型計算對比分析。表2為模型計算中需要用到的參考劑量。

表2 參考劑量（RfD）

從不同暴露途徑來看，手口攝入遠大于皮膚接觸途徑帶來的暴露量，因此前者會帶來更高的非致癌健康風險。表3表明手口攝入會比皮膚接觸帶來的單一金屬暴露量高；單一金屬超標的非致癌風險均由手口攝入途徑產(chǎn)生；只有手口攝入的非致癌總風險超過閾值，說明手口攝入主導(dǎo)著季節(jié)性積雪中重金屬帶來的健康風險。從不同區(qū)域來看，區(qū)域三是唯一兩種途徑的健康風險均未過量的區(qū)域。

表3 不同區(qū)域、暴露途徑的非致癌健康風險

表4表明，非致癌總風險排序與上述特征分析和灰塵模型排序相同，區(qū)域三健康風險最低，說明工業(yè)生產(chǎn)地區(qū)重金屬帶來的健康風險嚴重。

表4 不同地區(qū)通過水體帶來的健康風險

2.3 主成分分析

表5顯示，在第一主成分中，Mn為最主導(dǎo)元素。由于Mn的主要來源一般是土壤揚塵，同時Ca、Mg等元素也是土壤中含量較多的主要元素，所以第一主成分可能為自然源。在第二主成分中，Cu和Zn的主導(dǎo)地位相同且大于第一主成分中各元素的貢獻。有研究表明，Cu和Zn主要源于柴油燃燒、機動車尾氣和燃煤源，所以第二主成分可能為工業(yè)源。

表5 各元素主成分分析（na=53）

3 結(jié)論

通過分析評估季節(jié)性積雪中重金屬污染物對人體健康的影響，得出以下結(jié)論：

1）樣品中重金屬Ca元素占據(jù)主要地位，F(xiàn)e元素的平均含量嚴重超標。除內(nèi)蒙古（區(qū)域二）外的三個區(qū)域，F(xiàn)e元素的平均含量均達到了標準的二倍以上。表明季節(jié)性積雪融化后不能作為潔凈的生活飲用水源。

2）通過灰塵與土壤、水體兩種健康風險模型評估得到各區(qū)域健康風險大致排序為：內(nèi)蒙古＞東北中南部＞甘、青地區(qū)＞東北北部。前者模型計算得出的健康風險較大，特別是手-口攝入途徑。表明不同區(qū)域條件產(chǎn)生的健康風險對人體的影響不同。

3）樣品中相關(guān)性較大的絕大部分元素來源于自然源，如Mn、Ca、Mg等；但另一部分元素仍來源于工業(yè)源，如Cu、Zn等，表明工業(yè)污染對人體健康的影響仍然很大。