郑州市饮用水源水环境健康风险评价

刘 洋，赵 玲，于 莉，赵 勇，王 谦，闫春阳

(1.河南农业大学林学院，河南郑州450002;2.郑州旅游职业学院，河南郑州450009;3.河南省环境监测中心站，河南郑州450003)

随着社会经济的迅速发展和人口的增加，城市水体的污染负荷日益增大，已经对水体污染产生了深刻的影响.中国的水污染问题已经相当严峻，急需加强水环境健康风险评价方面的研究.关于饮用水源方面环境学研究国内已有较多报道，黄奕龙等［1］研究了深圳市主要水源的环境健康危害风险.何向明等［2］对佛山主要水源的水质进行了健康分析.闫欣荣等［3］对西安市黑河地表饮用水源的水环境进行了环境健康风险评价.耿福明［4］对山东地下饮用水源进行了健康风险评价.但是关于中原地区的饮用水源地环境健康风险评价方面的研究少有报道.为揭示该区域饮用水源的环境健康状况，本研究以中原地区的郑州市为例，通过建立健康风险评价模式，定量评价郑州市地表、地下饮用水源环境健康风险，以期对城市饮用水源的保护和控制提供指导.

1 研究区概况

郑州市总面积7 446.2 km2，人口735.6万人.辖6区5市1县，属暖温带季风气候，四季分明，年平均气温14.4℃，年平均降雨量640.9 mm，无霜期220 d，全年日照时间约2 400 h.郑州市有河流35条，分属于黄河和淮河2大水系，其中流经郑州段的黄河150.4 km.

2 材料与方法

2.1 数据来源

郑州市的供水水源主要来自一些地表水饮用水源地和地下水饮用水源地，本次研究收集了郑州市主要的饮用水源地2001—2009年的水环境监测数据［5～7］，包括水质物理、化学指标.

2.2 评价模型建立

水环境健康风险评价主要是针对水环境中对人体有害的物质.这种物质分为基因毒物质和躯体毒物质2类.根据污染物对人体产生的危害效应，可建立起不同类型污染物对人体健康危害影响的风险评价模型［8～10］.

2.2.1 基因毒物质所致健康危害的风险 基因毒物质可分为放射性污染物和化学致癌物，一般情况下，仅考虑化学致癌物.化学致癌物所致健康危害的风险可按下式计算［1］:

饮水途径的单位体重日均暴露剂量Di可按下式计算:

式中:2.2为成人每日平均饮水量，L;Ci为基因毒物质i的质量浓度，mg·L-1;70为人均体重，kg.

2.2.2 躯体毒物质所致健康危害的风险 躯体毒物质所致健康危害的风险可按下式计算［1］:

2.2.3 评价参数的确定 根据国际癌症研究机构(IARC)和世界卫生组织(WHO)编制的分类系统，基因毒物质致癌强度系数、非致癌物所致健康风险评价，参考剂量参数［2］见表1.

表1 基因毒物和躯体毒物参考系数Table1 the reference coefficients of gene and physical toxic substances

3 结果与分析

3.1 基因毒物质

3.1.1 地表水环境基因毒物健康风险分析 根据健康风险评价模型和评价参数，郑州市2001—2009年地表水基因毒物的个人年健康风险值见图1.

由图1可知，年风险值介于4.624 1×10-5～6.450 3×10-5a-1;地表水健康风险值变化幅度不大，2001年地表水健康风险(6.450 3×10-5a-1)比其他年份高，2005年最低.对于单个基因毒物质来说，2001—2009年个人年健康风险排序为Cr＞As＞Cd;其中 Cd污染所产生健康风险值(3.677 3×10-5a-1)最低，As污染所产生的健康风险其次，Cr健康风险值最大.

3.1.2 地下水环境基因毒物健康风险分析 根据健康风险评价模型和评价参数，郑州市2001—2009年地下水基因毒物的个人年健康风险值见图2.

由图2可知，2001—2003年的健康危害年风险值逐年增加，2003年达到最大值(6.503 7×10-5a-1)后逐年递减，2009年达到最低值(4.220 1×10-5a-1).2001—2009年由地下水饮用途径所致的个人年健康风险排序为Cr＞As＞Cd.9 a间，Cr所引起的年风险值基本不变;As健康风险值的变化趋势和总年风险值近似，都呈抛物线型，即先增加后减低，2003年最高(2.577 2×10-5a-1)，2009年最低(2.693 1×10-6a-1);由 Cd引起的健康年风险值9 a间变化较小.

3.2 躯体毒物质

3.2.1 地表水环境躯体毒物健康风险分析 根据健康风险评价模型和评价参数，郑州市2001—2009年地表水躯体毒物的个人年健康风险值见图3.

由图3可知，2001—2009年地表饮用水水源的躯体毒物由饮水途径所致健康风险有较大的差异.年风险值2001 年最大(1.706 9 ×10-9a-1)，2002，2003和2007年维持在较高值，其余年份的年风险值差异不大，数值相对较低;对于单个躯体毒物来说，Pb的健康风险值(3.207 3×10-10a-1)没有变化;Hg和CN健康风险值也没有变化，其值分别为5.986 4 ×10-10，2.472 7 ×10-10a-1;而氨氮健康风险值变化较大，变化范围是1.297 6×10-9～3.240 0×10-10a-1;其变化趋势和总风险值变化趋势近似，挥发酚所致健康风险非常小.

所以，地表水躯体毒物的个人年健康风险以氨氮为主，其值约占总风险值的44.18% ～76.02%.

3.2.2 地下水躯体毒物健康风险分析 根据健康风险评价模型和评价参数，郑州市2001—2009年地下水躯体毒物的个人年健康风险值见图4.

由图4可知，躯体毒物质所致健康年风险值2002年最大(7.796 2×10-10a-1)，其次是2007年(6.870 19 ×10-10a-1)，2004 年健康风险值最低(5.482 2×10-10a-1).Pb 健康风险值最高，在 9 a中几乎没有变化，其值为3.211 0×10-10a-1;Hg，CN健康风险值也几乎没有变化，其值分别为5.986 1 ×10-11，2.472 7 × 10-11a-1;挥发酚的健康风险最小.而氨氮的健康风险值变化范围是1.389 2 ×10-10～3.703 0 ×10-10a-1，它们的变化趋势和总风险值变化趋势一致，郑州市地下水躯体毒物个人年健康风险以铅为主，氨氮次之.

3.3 郑州市与国内其它城市对比

3.3.1 基因毒物质 深圳市的地表饮用水源水环境中基因毒物质饮水途径健康危害的年风险值［1］介于2.99×10-5～5.68 ×10-4a-1;佛山市健康年风险值［2］介于 2.22 ×10-4～4.92 ×10-4a-1，而郑州市的健康危害的年风险值介于4.624 1×10-5～6.450 3×10-5a-1.从整体上来说，郑州市地表饮用水源地水环境中基因毒物饮水途径健康危害的年风险值低于深圳市和佛山市.

3.3.2 躯体毒物质 深圳市地表饮用水源水环境中躯体毒物质饮水途径健康危害的年风险值［1］介于8.70×10-11～8.76 ×10-10a-1，佛山市的健康风险值［2］介于 2.26 ×10-10～7.03 ×10-10a-1，郑州市的健康年风险值介于7.333 79×10-10～1.706 92×10-9a-1.因此，郑州市的地表水躯体毒物健康风险值大于深圳和佛山.郑州市地下饮用水源水环境中躯体毒物质饮水途径健康危害的年风险值介于为 5.482 19×10-10～7.796 19×10-10a-1.与文献［4］相比，郑州市地下水中的躯体毒物所致年健康风险值较低.

3.4 环境健康总风险分析

水环境健康总风险为基因毒物质和躯体毒物质所产生的健康风险之和.郑州市饮用水基因毒物质健康风险数量级为10-6～10-5a-1，躯体毒物健康风险的数量级为10-12～10-9a-1，仅占总风险的0.1%左右.因此，总风险的数量与基因毒物质所产生的健康风险接近，数量级为10-6～10-5a-1.基因毒物质为污染物重点控制目标.基因毒物质的控制顺序为Cr＞As＞Cd.总风险的年度变化与基因毒物质所产生的健康风险变化格局相似.

深圳市和佛山市的地表饮用水源基因毒物健康风险数量级分别为10-5～10-4a-1和10-4a-1，躯体毒物的健康风险的数量级分别为10-11～10-10a-1和10-10a-1，则深圳市总风险数量级为10-5～10-4a-1，佛山市为10-4a-1，都超过了郑州市.国际防护委员会(ICRP)推荐的水环境年健康危害风险最大可接受值是5.1×10-5a-1(即每年每千万人口中因饮用水中各类污染物而受到健康危害或死亡的人数不能超过510人)，与该标准相比，郑州市2001，2003和2006年均超过该标准，超标率33%，其余年份未超标.2002—2004年，地下饮用水源健康风险值中都超过ICRP推荐的最大可接受值，其余年份都没有超过这一标准.反映了自2006年后，郑州饮用水源的水质状况在逐步好转，环境健康风险在逐渐降低.

4 结论

1)郑州市地表饮用水和地下饮用水由基因毒物质所产生的健康风险值数量级为10-6～10-5a-1，而由躯体毒物产生的健康风险值数量级为10-12～10-9a-1.对于躯体毒物质，地表饮用水的优先控制污染物为氨氮，地下饮用水源应把Pb作为主要控制污染物，氨氮次之.

2)郑州市地表饮用水的年总风险值介于4.63 ×10-5～6.51 ×10-5a-1.地下饮用水环境年总风险值介于4.22 ×10-5～6.51 ×10-5a-1.与国内其他城市相比，水源地水环境的年总风险值从总体上来说较低.与国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受值相比，2001，2003，2006年的地表水健康风险值超标，超标率33%;地下饮用水健康风险值在2002—2004年超标，其余年份都未超标.

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