孫墾, 華宇峰, 王鎮(zhèn)岳

(1.華北水利水電大學(xué),河南 鄭州 450046; 2.鄭州大學(xué),河南 鄭州 450001;3.中國(guó)水利電力對(duì)外有限公司,北京 101100)

近幾十年來(lái),我國(guó)工業(yè)雖成功實(shí)現(xiàn)了由小到大、由弱到強(qiáng)的歷史大跨越，但是有不少企業(yè)生產(chǎn)工藝落后,物料消耗高,水污染問(wèn)題仍舊突出,工業(yè)廢水中重金屬污染事故時(shí)有發(fā)生。工業(yè)重金屬污染仍是水環(huán)境中重金屬污染的主要來(lái)源,與城市建設(shè)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展不相適應(yīng)。水中重金屬污染嚴(yán)重,進(jìn)而又影響到公眾的健康和安全。

本文基于重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究視角,以“重金屬”“健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)”為主題詞在中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)中檢索中文期刊及論文，檢索到2003—2021年重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域的文獻(xiàn)1 160篇,其中學(xué)術(shù)期刊論文852篇,碩博學(xué)位論文308篇(檢索時(shí)間為2021年6月1日)。通過(guò)2003—2021年重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域發(fā)文量變化曲線(如圖1所示)可以看出，近20年來(lái)學(xué)術(shù)界對(duì)重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的關(guān)注不斷提高，其中2019年單年的發(fā)文量最高,近160篇。

圖1 2003—2021年重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域發(fā)文量

CiteSpace知識(shí)圖譜能夠通過(guò)功能的選擇,對(duì)相關(guān)領(lǐng)域研究文獻(xiàn)的研究地區(qū)、學(xué)者、熱點(diǎn)以及演變過(guò)程進(jìn)行分析。本文利用CiteSpace 5.8.R3對(duì)上述檢索到的重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域的中文期刊文獻(xiàn)以及碩士、博士學(xué)論文進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)、關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析,從而有助于準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)、研究趨勢(shì)和前沿。2003—2021年重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜如圖2所示。由圖2可知，在所有研究中對(duì)重金屬相關(guān)的研究最為集中和頻繁,除此之外，健康風(fēng)險(xiǎn)、土壤、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、污染特征、污染評(píng)價(jià)等關(guān)鍵詞也是該領(lǐng)域?qū)W者研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

圖2 2003—2021年重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

同時(shí),對(duì)2003—2021年被引強(qiáng)度前10的關(guān)鍵詞繪制關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜,如圖3所示，圖中紅色線條表示關(guān)鍵詞的突現(xiàn)時(shí)段。由圖3可知,這10個(gè)關(guān)鍵詞最初被提出的時(shí)間均在2003年或以前;在研究前期只是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、安全生產(chǎn)以及設(shè)施蔬菜等方面進(jìn)行研究,到近期才開(kāi)始集中對(duì)污染源和污染環(huán)境評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行研究;重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究前沿在不斷變化。

圖3 2003—2021年關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜

鑒于重金屬污染危害的嚴(yán)重性,相關(guān)部門(mén)對(duì)重金屬的排放采取了一定措施,自2015年起我國(guó)重金屬排放量已呈現(xiàn)逐年減少的趨勢(shì),但直至2020年,我國(guó)仍有部分省份的重金屬年排放量將近15 t,具體情況如圖4所示。

基于此背景,本文對(duì)工業(yè)廢水重金屬污染及重金屬污染導(dǎo)致的健康效應(yīng)損失進(jìn)行了研究,并對(duì)相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)分析,以期為不同地區(qū)優(yōu)化工業(yè)結(jié)構(gòu)、減少?gòu)U水重金屬污染排放及其健康效應(yīng)損失提供參考。

圖4 全國(guó)重金屬排放分布圖

1 重金屬污染研究

1.1 水環(huán)境中重金屬污染研究

重金屬污染一直是國(guó)內(nèi)外環(huán)境學(xué)者研究的熱點(diǎn)。GIUSTI L[1]研究發(fā)現(xiàn)英國(guó)海岸線河流中產(chǎn)生了重金屬沉積物。WOITKE P等[2]對(duì)多瑙河中懸浮物和沉積物中重金屬元素的空間分布和污染狀況進(jìn)行了研究。MSTTILA T等[3]采用3種LCIA模型對(duì)芬蘭2005年廢氣和污水排放的影響進(jìn)行了量化分析。BHUYAN M等[4]在研究哈爾達(dá)河地表水和沉積物中重金屬污染程度時(shí)發(fā)現(xiàn)水體中有10種重金屬的含量超標(biāo),在沉積物中也有7種重金屬的含量超標(biāo)。GAD M等[5]和SAHA P等[6]分別采用重金屬污染指數(shù)、重金屬評(píng)價(jià)指數(shù)和DRASTIC模型的脆弱性指數(shù),對(duì)研究區(qū)域的重金屬污染程度進(jìn)行了評(píng)價(jià)。NYANTAKYI A J等[7]對(duì)加納Tano河河水進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn),河流中下游受到了汞、鉛和鉻的嚴(yán)重污染,整條河流除了鋅以外的重金屬的含量都無(wú)法達(dá)到世界衛(wèi)生組織的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。MAHAPATRA S R等[8]利用重金屬指數(shù)和GIS對(duì)金奈北部地下水的重金屬污染情況進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，其水體內(nèi)因工業(yè)廢水排放導(dǎo)致鐵、錳、銅等重金屬含量都偏高。MANSOURI B等[9]對(duì)突尼斯海灣的重金屬污染調(diào)查結(jié)果顯示，水體中的鋅、銅、鉛、鎘等重金屬都處在高度污染的程度。PRASAD S等[10]對(duì)印度甘加河上游段的重金屬污染進(jìn)行了研究,結(jié)果顯示，在該流域內(nèi)鐵、鋅、鉻等重金屬含量較高并達(dá)到了中高度污染程度。BUDIANTA W[11]對(duì)印度尼西亞塔瓊姆河受重金屬污染情況進(jìn)行了研究分析,結(jié)果顯示，河流、沉積物中鋅、銅、鉛、鎘等重金屬的含量要遠(yuǎn)超過(guò)周?chē)貐^(qū)的平均值,含量最高區(qū)域位于河流上游。GAYATHRI S等[12]對(duì)內(nèi)特拉瓦蒂河流域內(nèi)的重金屬污染進(jìn)行調(diào)查研究,發(fā)現(xiàn)水體內(nèi)重金屬平均豐度最高的為鉛,其次為錳和鎳。ALSHEHRI F等[13]對(duì)沙特阿拉伯紅海沿岸的地下水中重金屬進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)鎘、鉻、砷等重金屬在水體內(nèi)污染嚴(yán)重,大約37%～70%的水體受到了嚴(yán)重影響。EL-SOROGY A S等[14]對(duì)沙特鹽布海岸線上的重金屬污染進(jìn)行了評(píng)估,結(jié)果顯示，含量平均值最高的重金屬為鋁，其次是鐵和錳,而生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高的是鎘、汞、銅、銻和砷。ADEYEMI A A等[15]對(duì)尼日利亞奧貢州的地下水重金屬進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在兩處工業(yè)區(qū)地下水中重金屬鉛和鐵的含量平均值最高,總體都在0.5 mg/L左右。

呂書(shū)叢等[16]和王瑞霖等[17]在研究海河流域沉積物的重金屬空間分布和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)發(fā)現(xiàn),干流中鎘和汞元素的污染十分嚴(yán)重,而下游鉛、鎘、砷重金屬的污染較為嚴(yán)重。LU Yintao等[18]使用重金屬污染指數(shù)法對(duì)我國(guó)廣州和珠海的地下水重金屬污染情況進(jìn)行了評(píng)價(jià),結(jié)果顯示64%的水樣屬于低風(fēng)險(xiǎn),中等風(fēng)險(xiǎn)和高等風(fēng)險(xiǎn)水樣的比例分別是16%和20%。QU Liyin等[19]使用重金屬污染指數(shù)、危害指數(shù)和致癌風(fēng)險(xiǎn)的方法對(duì)我國(guó)溫瑞塘河流域的重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果顯示該區(qū)域中砷和老工業(yè)區(qū)中銅的含量均較高。杜佳等[20]研究珠江河口懸浮物重金屬污染時(shí)發(fā)現(xiàn),重金屬鋅、砷和鎘在枯水期的污染較為嚴(yán)重,鋅和砷的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最大,并且遠(yuǎn)口段北江中銅、鋅、鎘等重金屬污染程度要遠(yuǎn)高于西江和東江的。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者在對(duì)水體中的重金屬污染進(jìn)行研究時(shí),主要采用重金屬污染指數(shù)法等對(duì)各地海岸線附近流域或地下水進(jìn)行重金屬的含量及風(fēng)險(xiǎn)的測(cè)定,并且除了對(duì)水體中的重金屬進(jìn)行分析,往往也會(huì)對(duì)流域底部的沉積物進(jìn)行重金屬檢測(cè)。監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，在眾多重金屬中,鋅、鉛、銅、鎘等重金屬相較于其他重金屬更容易產(chǎn)生含量超標(biāo)的現(xiàn)象及危害。

1.2 工業(yè)廢水中重金屬污染研究

在眾多重金屬水污染事件中,由于工業(yè)廢水導(dǎo)致的重金屬污染尤為嚴(yán)重,一些學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了研究。王菲鳳等[21]在研究汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)工藝所產(chǎn)生的重金屬污染時(shí)發(fā)現(xiàn),重金屬主要來(lái)源于金屬、塑膠電鍍鍍液及清洗所產(chǎn)生廢液中的鋅、鎘、銅等。譚華[22]研究發(fā)現(xiàn),電鍍、電子行業(yè)的工業(yè)廢水成分復(fù)雜,重金屬鉻和鎳的污染較為嚴(yán)重。LIN Chunye等[23]利用沉積物污染指數(shù)法,分析了松花江河段中沉積物因工業(yè)廢水排放引起的重金屬元素污染特征。竇佩瓊等[24]在對(duì)株洲市工業(yè)區(qū)的底泥重金屬污染研究中發(fā)現(xiàn)，所有銻的化合物都有一定毒性,零價(jià)銻的毒性最強(qiáng),三價(jià)銻和五價(jià)銻毒性依次降低。KAONGA C C等[25]發(fā)現(xiàn)電鍍、軍工等產(chǎn)業(yè)排放的廢水中含鎘量大約為0.065 mg/kg,在硫酸礦石制取硫酸、磷礦石制取磷肥等工業(yè)中則達(dá)到了0.089 mg/kg。郝立波等[26]發(fā)現(xiàn)松花江哈爾濱段工業(yè)污染最為嚴(yán)重的重金屬是鉛、鎘,而在吉林段的表層沉積物和水體中汞、鉛、鎘等元素的含量較高。朱崗輝等[27]對(duì)郴州市各工業(yè)場(chǎng)地研究時(shí)發(fā)現(xiàn),冶煉類(lèi)工業(yè)礦區(qū)中重金屬鎘、鋅、銅、砷的超標(biāo)率普遍超過(guò)50%，煤炭礦區(qū)重金屬砷的超標(biāo)率可達(dá)到87.5%。韓衛(wèi)博等[28]對(duì)天津和山東兩家燃煤電廠的脫硫廢水中重金屬污染物進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其汞、鉛、鎘等重金屬含量與煤種、添加劑、脫硫技術(shù)等有關(guān)。王玉婷等[29]基于我國(guó)多家印染企業(yè)和印染廢水集中處理廠的數(shù)據(jù),利用危險(xiǎn)廢物鑒別法等對(duì)重金屬污染物的分布特點(diǎn)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其廢水中主要含有鋇、砷、鋅、鎳、鎘等5類(lèi)重金屬。侯瑞光等[30]和楊義清等[31]均對(duì)制革工業(yè)中因含鉻化工材料引起的鉻污染工序、污染特征和預(yù)防防治情況進(jìn)行了研究,結(jié)果表明，制革工業(yè)中的鉻價(jià)態(tài)主要以三價(jià)為主,包含少量致癌毒性極強(qiáng)的六價(jià)鉻。

工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展使得工廠、礦區(qū)等工業(yè)場(chǎng)地越來(lái)越多,工業(yè)產(chǎn)業(yè)不同,其排放的廢水中重金屬污染也不盡相同。通過(guò)梳理眾多相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),工業(yè)產(chǎn)業(yè)中由電子電鍍業(yè)、冶煉業(yè)、化工業(yè)等產(chǎn)業(yè)和礦產(chǎn)區(qū)所產(chǎn)生的重金屬污染尤其嚴(yán)重,其中鉛、鎘、鉻等重金屬所造成的污染尤為突出。

2 重金屬污染的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究

一些重金屬元素是人體不可或缺的微量元素,但是當(dāng)重金屬元素過(guò)量形成重金屬污染時(shí),則會(huì)嚴(yán)重?fù)p害人體健康。關(guān)于重金屬污染對(duì)公眾健康的影響,一些學(xué)者早已關(guān)注并研究。

2.1 重金屬污染評(píng)價(jià)方法

國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)已進(jìn)行了大量研究。當(dāng)前對(duì)重金屬污染進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要包括重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),兩者相互關(guān)聯(lián)但又有所差別。

2.1.1 重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法大致可以分為指數(shù)法和模型法。其中指數(shù)法由于其操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)而被大量應(yīng)用于研究中，主要包括單因子指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法、地累積指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)法等。在實(shí)際研究中，單一方法無(wú)法對(duì)重金屬污染進(jìn)行全面評(píng)價(jià),因此學(xué)者往往將多種方法聯(lián)合使用,以得到更為精準(zhǔn)的評(píng)價(jià)結(jié)果。

1)單因子指數(shù)法。單因子指數(shù)法是在對(duì)污染源所含的重金屬因子進(jìn)行確定后,計(jì)算各重金屬因子的污染指數(shù)及污染程度。單因子指數(shù)法是早期研究重金屬污染的方法之一,《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》采用的便是該方法,并且延用至今。杜娟娟等[32]、顧薇娜等[33]、鄭琨等[34]均利用單因子指數(shù)法對(duì)水體中的重金屬污染進(jìn)行過(guò)評(píng)價(jià)計(jì)算。其公式如下：

(1)

式中：Pi為重金屬i的污染指數(shù);Ci為重金屬i含量的實(shí)測(cè)值,mg/kg;Si為重金屬i的污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，mg/kg。

2)內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法。內(nèi)梅羅綜合指數(shù)相較于單因子指數(shù)能夠較為綜合全面地評(píng)價(jià)重金屬污染狀況,是一種突出極值的計(jì)權(quán)型多因子無(wú)量綱環(huán)境質(zhì)量指數(shù),被廣泛應(yīng)用于綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)中。寇文杰等[35]、徐彬等[36]、李莉等[37]均應(yīng)用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),并在原方法的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)以達(dá)到更高的評(píng)價(jià)精確性。其公式如下：

(2)

式中：P為多種重金屬污染物的綜合污染指數(shù)，mg/kg;n為參與評(píng)價(jià)的重金屬的種類(lèi)總數(shù);Pmax為污染源中所有污染物單因子指數(shù)的最大值。

3)地累積指數(shù)法。地累積指數(shù)法是從地球環(huán)境的角度,既考慮自然地質(zhì)過(guò)程所造成的背景值變化,也考慮人為污染因素和地球環(huán)境化學(xué)背景值,通常用于對(duì)土壤中的重金屬污染水平進(jìn)行評(píng)價(jià)測(cè)算。韋緒好等[38]、宋波等[39]、陳文軒等[40]學(xué)者均在對(duì)流域和農(nóng)田土壤的重金屬污染評(píng)價(jià)中使用了該方法。其公式如下：

Igeo=lb[Cn/(KBn)]。

(3)

式中：Igeo為地累積指數(shù);Cn為重金屬元素n在底泥中的含量實(shí)測(cè)值，mg/kg;Bn為沉積物中重金屬元素n的地球化學(xué)背景值,mg/kg;K為修正指數(shù),取值1.5。當(dāng)Igeo≤0時(shí),為無(wú)重金屬污染;當(dāng)0

4)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法相對(duì)于其他方法更加側(cè)重于多種元素之間的協(xié)同作用,并且能夠?qū)χ亟饘俚亩纠韺W(xué)效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行綜合考慮,能夠更好地求得重金屬對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響潛力,因此受到許多研究學(xué)者的廣泛使用。趙沁娜等[41]、江培龍等[42]、徐志豪等[43]等均使用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)重金屬污染進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其公式如下：

(4)

(5)

污染區(qū)的總風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI的評(píng)價(jià)公式如下：

(6)

式中RI的計(jì)算數(shù)值由污染物的數(shù)量及種類(lèi)決定。當(dāng) RI≤150時(shí),為重金屬輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn);當(dāng)150

5)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)法。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)能夠?qū)λw中的重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警分析。該方法需要對(duì)重金屬含量設(shè)立一參比值,將其實(shí)測(cè)值與參比值進(jìn)行對(duì)比,從而對(duì)可能出現(xiàn)的生態(tài)危機(jī)建立預(yù)警。該方法雖提出較晚,但因其特性如今被許多學(xué)者應(yīng)用。孫標(biāo)等[44]、王志杰等[45]、張?jiān)剖|等[46]學(xué)者利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù)法對(duì)土壤以及水體沉積物中的重金屬污染進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其公式如下：

(7)

式中:IER為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù);IERi為超過(guò)臨界限量的第i種重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指數(shù);CAi為第i種重金屬的實(shí)測(cè)含量,mg/kg;CRi為第i種重金屬的參比值。當(dāng)IER≤ 0時(shí),為無(wú)警;當(dāng)05 時(shí),為重警。

2.1.2 重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要是根據(jù)人體健康受污染物影響的概率來(lái)評(píng)價(jià)該污染物對(duì)人體健康的影響程度。人體受水體中重金屬污染危害一般存在3種暴露途徑,分別是攝入途徑、吸入途徑和皮膚接觸。當(dāng)前，大多數(shù)學(xué)者使用的是美國(guó)環(huán)保局所推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

美國(guó)環(huán)保局多介質(zhì)暴露健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型中水、食物攝入和大氣吸入的暴露評(píng)價(jià)方程為：

(8)

式中：ADD為某重金屬經(jīng)飲水、飲食的日平均攝入量，mg/(kg·d);C為食物、飲水中某重金屬的含量均值，mg/kg;IR為研究區(qū)人體的攝入頻率,kg/d;ED為暴露時(shí)間,年;BA為生物可利用分?jǐn)?shù);EF為暴露頻率，d/年;BW為研究區(qū)的人體平均體重,kg;AT為生命期望值,取值365ED。

當(dāng)所受重金屬污染物致癌時(shí),利用以下公式進(jìn)行評(píng)價(jià)：

CR=ADD·SF,

(9)

CR=1-exp(-ADD·SF)。

(10)

式中:CR為致癌風(fēng)險(xiǎn)值;SF為致癌斜率因子,kg·d/mg。當(dāng)ADD·SF<0.01時(shí),按照公式(9)計(jì)算;當(dāng)ADD·SF≥0.01時(shí),則按照公式(10)計(jì)算。當(dāng)前，美國(guó)環(huán)保局對(duì)致癌物的可接受風(fēng)險(xiǎn)數(shù)量級(jí)范圍是10-6～10-4。

當(dāng)所受重金屬污染物非致癌時(shí),其單一重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)計(jì)算公式如下：

(11)

式中：HQ為健康風(fēng)險(xiǎn)系數(shù);RfD為非致癌物暴露途徑參考劑量，mg/(kg·d)。

整體風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)為研究區(qū)所有重金屬風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的總和,其計(jì)算公式如下：

(12)

式中：THQ為整體風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)；HQi為重金屬i的健康風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。當(dāng)THQ≤1時(shí),表明不會(huì)對(duì)人體健康造成風(fēng)險(xiǎn);當(dāng)THQ>1時(shí)表明容易對(duì)人體健康造成風(fēng)險(xiǎn),且THQ的值越大表明越容易對(duì)人體健康造成風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 水環(huán)境中重金屬污染的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

ASCHNER M等[47]研究得出,當(dāng)人體攝入過(guò)量的錳之后,錳會(huì)通過(guò)血腦屏障沉積于腦部。BERGLUND M等[48]發(fā)現(xiàn)鎘可以使腎輕化酶的活力降低。NRIAGU J[49]發(fā)現(xiàn)若是攝入過(guò)量的鋅,就會(huì)出現(xiàn)貧血、冠心病、高血壓等病癥。其曼古麗·阿布拉克[50]在研究艾比湖流域內(nèi)幾種重點(diǎn)重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)指出,類(lèi)似鎘、鉛和鋅這類(lèi)重金屬極易在肝臟、腎等器官累積,最終使成年人患上癌癥。IZAH S C等[51]研究發(fā)現(xiàn)，人體內(nèi)的重金屬銅對(duì)于紅細(xì)胞的形成具有重要影響,同時(shí)對(duì)貧血的預(yù)防、骨骼的生長(zhǎng)都起著正向作用。ISLAM M A等[52]研究發(fā)現(xiàn)，孟加拉國(guó)哈爾達(dá)河內(nèi)重金屬鎘的健康生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最高。SHARMA N等[53]提出，鉻在身體內(nèi)累積會(huì)導(dǎo)致畸形,并且會(huì)對(duì)腎臟造成損傷,還會(huì)誘發(fā)哮喘和呼吸道癌癥。

劉春華等[54]研究了環(huán)境中鎘污染對(duì)兒童生長(zhǎng)發(fā)育、體重、肺活量等健康指標(biāo)的影響。劉卓寶等[55]在研究接觸金屬對(duì)女性生殖造成的損害時(shí)發(fā)現(xiàn),鎘會(huì)導(dǎo)致卵母細(xì)胞受損、成熟卵泡減少。王志強(qiáng)等[56]在對(duì)長(zhǎng)樂(lè)縣飲水類(lèi)型與胃癌死亡率之間的關(guān)系研究后發(fā)現(xiàn),由于水體中含有鉛、汞等重金屬,飲用河水的居民的胃癌死亡率要比飲用井水的居民高出許多。常學(xué)秀[57]發(fā)現(xiàn)，若重金屬銅元素在人體內(nèi)蓄積過(guò)多,會(huì)引起血紅蛋白的變性,同時(shí)會(huì)損害細(xì)胞膜,抑制酶的活性,最終可能引發(fā)心血管疾病。吳思英[58]發(fā)現(xiàn)鎘污染對(duì)居民的疾病死亡譜和健康狀況均有嚴(yán)重的影響,污染區(qū)內(nèi)嬰兒早產(chǎn)率、惡性腫瘤及其他各種病癥的發(fā)生率都較高。梁永梅等[59]發(fā)現(xiàn),當(dāng)飲用水中的鉛含量達(dá)到0.03 mg/L時(shí),人體就會(huì)慢性中毒,并且鉛會(huì)因?yàn)閰f(xié)同作用增強(qiáng)其他金屬的毒性?？盗⒕甑萚60]認(rèn)為，當(dāng)發(fā)生鎳中毒時(shí)人體可能會(huì)出現(xiàn)皮膚炎、呼吸障礙等癥狀,并且鎳會(huì)使中樞性循環(huán)和呼吸系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂,導(dǎo)致各個(gè)器官出現(xiàn)水腫、出血等癥狀。蘇偉等[61]基于2004年水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù),利用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)松花江重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)鉻和砷對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)高于風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)。白愛(ài)梅等[62]在研究砷對(duì)人體健康危害時(shí)發(fā)現(xiàn),砷及其化合物在進(jìn)入人體后會(huì)在器官蓄積起來(lái),最后導(dǎo)致肺、肝臟等器官功能上的病變。靳月?tīng)N等[63]在研究水中常見(jiàn)重金屬對(duì)人體健康的危害時(shí)指出,汞對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)的損害極大。王學(xué)淵等[64]基于中國(guó)32個(gè)腫瘤登記地區(qū)2004—2009年的數(shù)據(jù),分析了工業(yè)廢水排放對(duì)居民健康的影響效應(yīng)。謝文強(qiáng)[65]研究發(fā)現(xiàn),六價(jià)鉻不僅具有致癌性還會(huì)使人體DNA結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,使新生嬰兒的智力等受到影響。宋美英[66]和劉鳳等[67]在對(duì)珠江河口水體及其沉積物中重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)發(fā)現(xiàn),珠江河口致癌物鎘和鉻的健康風(fēng)險(xiǎn)值比非致癌物鉛、鎳、銅等重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)值要高3～4個(gè)數(shù)量級(jí)。HU Bifeng等[68]認(rèn)為重金屬銅對(duì)身體內(nèi)免疫系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心臟、大腦等的功能和發(fā)育都有著非常重要的影響。劉亞賓等[69]在對(duì)湘西花垣縣的主要河流進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn),地表水中化學(xué)致癌重金屬鉻的健康風(fēng)險(xiǎn)值比以鉛、銅為主的化學(xué)非致癌物重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)值要高5～6個(gè)數(shù)量級(jí)。左敏等[70]對(duì)宿州市的護(hù)城河水體進(jìn)行重金屬污染研究時(shí)發(fā)現(xiàn),化學(xué)致癌物鉻比鎘的危害更高。趙敬敬[71]利用電感耦合質(zhì)譜法和美國(guó)環(huán)保局健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)三峽水庫(kù)重慶段的重金屬污染進(jìn)行研究,結(jié)果顯示，在水體和沉積物中重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高且存在致癌率。孫薛夢(mèng)[72]在使用綜合暴露攝取生物動(dòng)力學(xué)(Integrated Exposure Uptake Biokinetic,IEUBK)模型檢測(cè)西部河谷型城市內(nèi)兒童血鉛值時(shí),發(fā)現(xiàn)該區(qū)域兒童血鉛平均值已超過(guò)50 μg/L,且具有較高的致癌風(fēng)險(xiǎn)。王麗娟[73]對(duì)鉛污染的現(xiàn)狀及其對(duì)人體的危害進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)重金屬鉛在人體內(nèi)只有一小部分會(huì)排出體外,隨著時(shí)間的累積,鉛會(huì)對(duì)人體的神經(jīng)消化系統(tǒng)造成破壞,對(duì)男性的生殖系統(tǒng)和兒童的發(fā)育造成嚴(yán)重?fù)p害。黃宏偉等[74]研究發(fā)現(xiàn)，漓江流域水體中化學(xué)致癌物重金屬鉻的濃度較高,且其健康風(fēng)險(xiǎn)值高于風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)值。

水體中不同種類(lèi)的重金屬對(duì)人體產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)體現(xiàn)在各個(gè)方面。國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者一般通過(guò)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)流域內(nèi)水體和沉積物中的重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)研究,通?？梢允褂妹绹?guó)環(huán)保局健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型進(jìn)行評(píng)價(jià),但當(dāng)對(duì)某一特定重金屬的污染情況進(jìn)行檢測(cè)時(shí),也可以采用有針對(duì)性的檢測(cè)模型,例如針對(duì)兒童血鉛可以采用IEUBK模型進(jìn)行檢測(cè)。學(xué)者們研究發(fā)現(xiàn),重金屬中鉛、銅、鎘、鉻這幾類(lèi)重金屬對(duì)人體健康產(chǎn)生的危害范圍較廣，危害性也較強(qiáng),另外致癌物重金屬極易使人體產(chǎn)生癌變,造成嚴(yán)重后果。

2.3 工業(yè)廢水中重金屬污染的健康效應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

對(duì)于工業(yè)廢水中的重金屬污染所造成的健康效應(yīng)損傷和影響,張曉明等[75]在對(duì)482廠的鉛污染健康效應(yīng)進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn),生活在鉛廠周邊的居民每日的鉛攝入量要高于世界衛(wèi)生組織的規(guī)定值,血鉛、尿δ-氛基乙酰丙酸的測(cè)量數(shù)據(jù)都偏高。劉慶余等[76]對(duì)鎘作業(yè)工人的鼻部研究發(fā)現(xiàn),鎘作業(yè)會(huì)引起工人干性鼻炎、萎縮性鼻炎、嗅覺(jué)減退甚至喪失等。李繼強(qiáng)等[77]對(duì)某冶煉廠的重金屬鎘污染對(duì)人體健康的影響做出調(diào)查,通過(guò)對(duì)尿鎘等數(shù)據(jù)的檢測(cè),判斷出該地受鎘污染影響愈發(fā)嚴(yán)重。李國(guó)玉[78]和孫毅等[79]在研究中發(fā)現(xiàn)鉛作業(yè)工人所處環(huán)境的鉛濃度接近衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí),若工人的尿鉛指數(shù)小于25 μg/L,則會(huì)出現(xiàn)緊張、焦慮、抑郁等消極情緒,并且人體骨密度會(huì)明顯下降,從而引起骨質(zhì)疏松和骨代謝異常等病癥。張?jiān)侥械萚80]評(píng)估了大寶山槽坑尾礦庫(kù)區(qū)及其周邊地區(qū)地下水重金屬污染的健康風(fēng)險(xiǎn),發(fā)現(xiàn)相對(duì)于化學(xué)非致癌物質(zhì)錳、鉛等,化學(xué)致癌物鎘和砷的健康風(fēng)險(xiǎn)值要高出3～5個(gè)數(shù)量級(jí)。陳軍[81]在研究淮安潘一礦采煤區(qū)域重金屬污染時(shí),使用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)所在區(qū)域水體內(nèi)鉛、鋅、鉻等重金屬進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果表明重金屬鉻的致癌風(fēng)險(xiǎn)最高。劉青枰[82]在研究西藏多龍礦集區(qū)的水土環(huán)境時(shí)發(fā)現(xiàn),該區(qū)域銅、鉛、鋅等重金屬致癌年平均風(fēng)險(xiǎn)值超過(guò)美國(guó)環(huán)保局推薦數(shù)值的10倍。何振嘉[83]在研究了煤礦區(qū)重金屬的危害后得出，當(dāng)人體內(nèi)重金屬累積到一定程度,可能產(chǎn)生放射性射線致使腎臟、肝臟等器官發(fā)生癌變。安士凱等[84]對(duì)淮南某煤礦沉陷區(qū)積水進(jìn)行重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),結(jié)果表明該區(qū)域積水內(nèi)化學(xué)致癌物鉻的健康風(fēng)險(xiǎn)值比其他重金屬元素的要高4～8個(gè)數(shù)量級(jí)。THOMAS C C等[85]對(duì)尼日利亞一處石油區(qū)域進(jìn)行了重金屬含量與肝臟等器官毒性關(guān)聯(lián)的研究,從居民尿素等數(shù)據(jù)得出水體中重金屬對(duì)人體肝腎毒性的增加有直接關(guān)系。AZEEZ N A等[86]認(rèn)為六價(jià)鉻對(duì)人體的傷害巨大,其重要來(lái)源包括冶金、制革等工業(yè)。LIU Jing等[87]提出一種利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的算法對(duì)重金屬污染的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè),得出東江下游因電鍍企業(yè)的影響有5條流域存在極高的人體健康風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)工業(yè)廢水中重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)的研究可知：在存在工業(yè)企業(yè)的區(qū)域以及流域,企業(yè)員工以及周?chē)用竦纳眢w健康均會(huì)受到一定的影響；因冶煉、采礦、電鍍等工業(yè)行業(yè)所引起的鎘、鉻、鉛等重金屬污染極易對(duì)人體肝臟、腎臟、骨骼等造成損害,并且會(huì)對(duì)人體的神經(jīng)、免疫等系統(tǒng)形成破壞,大大提高了人體患癌癥的概率。

3 總結(jié)與展望

大量工業(yè)廢水排放所引起的重金屬污染問(wèn)題以及重金屬污染引發(fā)的健康安全問(wèn)題已經(jīng)引起了專(zhuān)家學(xué)者的關(guān)注。在對(duì)工業(yè)廢水引起的重金屬污染研究中,國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)具體的流域、海域,通過(guò)一些測(cè)定方法對(duì)水體中的具體重金屬污染類(lèi)別進(jìn)行了判定,但是關(guān)于不同地區(qū)、工業(yè)不同行業(yè)廢水產(chǎn)生的重金屬污染方面的研究并不多。并且，由于工業(yè)發(fā)展的多樣性以及水環(huán)境的復(fù)雜性,學(xué)者們無(wú)法做到對(duì)河流中的重金屬進(jìn)行準(zhǔn)確辨別和確認(rèn),同時(shí)對(duì)這些重金屬也無(wú)法做到精確溯源,這對(duì)后續(xù)的生態(tài)治理造成了較大的阻力。

關(guān)于重金屬污染對(duì)人體健康效應(yīng)的損失和影響研究方面,前人根據(jù)不同的重金屬對(duì)人體可能造成的具體健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估,了解了不同種類(lèi)的重金屬污染導(dǎo)致的公眾健康風(fēng)險(xiǎn)大小。但是，由于現(xiàn)階段對(duì)于水體中重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)沒(méi)有一套適合的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),因此在對(duì)重金屬進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí),即使針對(duì)同一類(lèi)重金屬污染,不同學(xué)者也會(huì)得到不同的評(píng)價(jià)結(jié)果,而在對(duì)不同地區(qū)不同人群的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),所得評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性更加難以得到保障。專(zhuān)家學(xué)者應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況,充分考慮生物有效性,將水體、沉積物和水生生物三者同時(shí)設(shè)計(jì)在內(nèi),建立全新的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型和方法。

創(chuàng)建一整套包括源頭重金屬判定、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、健康風(fēng)險(xiǎn)損失影響評(píng)價(jià)的模型或方法，是接下來(lái)工業(yè)廢水重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)相關(guān)研究的重點(diǎn)。這樣可以為減少工業(yè)廢水重金屬污染及其地方環(huán)境治理和居民健康效應(yīng)損失研究提供條件。