地下水有机污染人体健康风险评价初探

第13卷第1期2006年1月地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学)Eart h Science Frontiers (China University of Geosciences ,Beijing ;Peking University )Vol.13No.1J an.2006收稿日期:20050927;修回日期:20051114基金项目:国家自然科学基金资助项目(40372109);国家科技攻关计划项目(2003BA614A 210201)作者简介:韩　冰(1981—　),男,硕士研究生,环境工程专业,现主要从事地下水污染控制与健康风险评价方面的学习和研究。

E 2mail :a05399132@19991cug 1edu 1cn地下水有机污染人体健康风险评价初探韩　冰,　何江涛,　陈鸿汉,　谌宏伟,　史敬华中国地质大学(北京)水资源与环境工程北京市重点实验室,北京100083HAN Bing ,　H E Jiang 2tao ,　CH EN Hong 2han ,　CH EN Hong 2wei ,　SHI Jing 2huaBei j ing Key L aboratory of W ater Resources and Envi ronmental Engineering ,China Universit y of Geosciences ,Bei j i ng 100083,ChinaHAN Bing ,HE Jiang 2tao ,CHEN H ong 2han 1Primary study of health 2b ased risk assessment of organic pollution in groundw a 2ter 1Ea rt h Science F rontiers ,2006,13(1):2242229Abstract :Health 2based risk assessment is an important method to quantitatively describe the relationship be 2tween pollution and human health 1Currently ,most assessments are applied to surface water or re 2used water in China 1In this paper ,U 1S 1EPA πs model is improved by considering the natural attenuation of organic con 2taminants and the drinking habit of Chinese people 1Moreover ,aiming at organic contaminants in groundwa 2ter ,an assessment example for a typical contamination area in northern China is presented 1In this example ,the risks caused by ingestion from drinking water and by dermal contact with shower water are estimated ,and the sources of main risks are analyzed 1The results show that none of the sampling points πnon 2cancerous risks index exceed accepted standard 1However ,cancerous risks at 4points exceed U 1S 1EPA πs recommended risk index (110×10-4),especially ,the risk index at point B408,which reaches 1137×10-31Therefore ,these wells are not suitable for potable water supply 1The main risks for all points are caused by TCE and PCE ,which are ingested f rom drinking water 1However ,drinking boiled water can reduce the risk dramatically 1Therefore ,we recommend to drink only boiled water 1K ey w ords :groundwater ;organic contamination ;health 2based risk assessment摘　要:健康风险评价是定量描述污染对人体健康产生危害的重要方法,目前国内主要应用于地表水或污水回用的评价。

文中针对地下水中有机污染物,考虑中国人饮水习惯及有机污染物的自然衰减作用,对U 1S 1EPA 推荐模型进行了改进,并以北方某市一典型有机污染区的地下水为例,对地下水中污染物通过食入和皮肤接触两种途径进入人体产生的危害进行了风险计算和评价,分析了其主要风险来源。

结果表明,典型区各点的非致癌风险均未超标,但有4个点的致癌风险超过U 1S 1EPA 推荐的可接受风险值(110×10-4),其中B408点致癌风险高达1137×10-3,不宜作为饮用水水源;各个点风险的主要贡献因子均是饮水途径摄入的三氯乙烯和四氯乙烯。

但饮用煮沸的水在很大程度上能降低风险,建议不饮用生水。

关键词:地下水;有机污染;健康风险评价中图分类号:X523;R123　文献标识码:A 文章编号:10052321(2006)01022406 健康风险评价(Healt h Risk Assessment ,HRA )是20世纪80年代以后兴起的狭义环境风险评价的重点,它是以风险度作为评价指标,把环境污染与人体健康联系起来,定量描述污染对人体产生健康危害的风险[1]。

目前,健康风险评价在世界各国都得到一定的应用[2]。

我国的健康风险评价工作开始于20世纪90年代初,最初主要应用于核工业等领域[3]。

随着水污染越来越严重,关于水环境的健康风险评价也越来越多,但主要集中于对地表水或污水回用的评价,评价的污染物主要是无机和重金属污染物,也有少量对微生物和有机物的评价[1,429]。

对于我国大多数北方城市,地下水是极其重要的饮用水源,目前微量有机污染逐渐上升为地下水环境保护领域的首要问题[10],本文即是针对受到有机污染的地区地下水的健康风险评价。

1　健康风险评价方法健康风险评价以美国国家科学院(NAS)和美国环保局(U1S1EPA)的成果最为丰富[2]。

1983年美国国家科学院对公众健康风险评价给出了定义,即“风险评价是描述人类暴露于环境危害因素之后,出现不良健康效应的特征”,并提出了健康风险评价的四步法,即危害鉴定(Hazard Identification)、剂量2反应评估(Do se2response Assessment)、暴露评估(Exposure Assessment)、风险表征(Risk Charac2 terization)[3]。

美国环保局在1989年颁布的《优先资助场地健康评价手册》中也提出了类似的4个步骤,即数据收集和数据评估(Data Collection and Data Evaluation)、毒性评估(Toxicity Assess2 ment)、暴露评估(Expo sure Assessment)、风险表征(Risk Characterization)[11]。

这两种模式存在细微的差别,笔者认为,NAS1983模式的内容更为通用,适用于各种健康风险评价,而EPA1989模式较为具体,强调对污染场地各种参数的收集,其操作性更强。

完整的健康风险评价应包括对大气、土壤、水和食物链4种介质携带的污染物通过食入、吸入和皮肤接触3种暴露途径进入人体对人体健康产生危害的评价[11]。

本文主要对地下水中有机污染物通过食入和皮肤接触两种途径进入人体产生危害的评价方法进行了初步探索。

111　风险值计算进行评价时通常根据污染物的致癌性将其分为致癌和非致癌两类分别评价,但事实上致癌污染物同样具有非致癌危害效应[12]。

(1)非致癌风险:一般认为生物体对非致癌性物质的反应有剂量阈值,低于阈值则认为不会产生不利于健康的影响。

非致癌风险通常用风险指数(H I)进行描述,它定义为由于暴露造成的长期日摄入剂量与参考剂量的比值,可用下式计算:H I=CDI/RfD 式中:CDI为长期日摄入剂量(mg・kg-1・d-1);RfD为污染物的参考剂量(mg・kg-1・d-1)。

(2)致癌风险:对于致癌性物质,一般认为没有剂量阈值,只要有微量存在,即会对人体产生不利影响。

致癌风险通常用风险值(Risk)表示,它定义为长期的每日摄入剂量与致癌斜率因子的乘积,表示暴露于该种物质而导致的一生中超过正常水平的癌症发病率,可用下式计算:低剂量暴露Risk=CDI×SF高剂量暴露Risk=1-exp(-CDI×SF)　(若用低剂量计算值大于0101则换用本式计算)式中:SF为污染物的致癌斜率因子(mg-1・kg・d)。

当计算多种物质多种途径的风险时,一般先分别把所有的非致癌风险和致癌风险算出来,然后加和,而不考虑它们之间的协同作用和拮抗作用[3]。

112　长期日摄入剂量(CDI)计算传统的CDI计算采用EPA使用的计算公式[13],这些公式计算出的结果是直接饮用或接触所评价的水源造成的风险,而中国人习惯饮用开水,易挥发的有机物在煮沸过程中会有大量的损失;另外,对于有机污染物来说还存在自然衰减,在计算过程中也应给予考虑。

因此,本文的计算采用了Whelan 和Droppo等人提出的计算公式[14216],增加了TF项(经净化处理后污染物的残留比)和e-λ×TH项(自然衰减过程中的损耗),本文中TF值为经沸煮后污染物的残留比。

(1)饮水途径暴露计算CDI=ρ×TF×e-λ×TH×U×FF×EDBW×A T(1)λ=01693HF(2) (2)皮肤接触途径暴露计算CDI=I×A sd×FE×FE×EDBW×A T×f(3)I=2×10-3×k×ρ×TF×e-λ×TH×6×τ×TEπ(4) 式(1)～(4)中:CDI为每日单位体重的摄入剂量(mg・kg-1・d-1);ρ为水中化学物浓度(mg/L);TF 为沸煮后污染物的残留比率(量纲一),和污染物种类、浓度有关;U为日饮用量(L/d);λ为供水系统中的损失率(d-1);TH为水力停留时间(d);HF为污染物的半衰期(d),和污染物种类有关;EF为暴露频率(d/a);ED为暴露延时(a);BW为平均体重(kg);AT 为平均暴露时间(d);I为每次洗澡单位体面积对污染物的吸附量(mg・cm-2・次-1);A sd为人体表面积(cm2);FE为洗澡频率(次/d);f为肠道吸附比率(量纲一);k为皮肤吸附参数(cm/h);τ为延滞时间(h),和污染物种类有关;TE为洗澡时间(h)。