华北地区某单位自备水源氟化物、硝酸盐含量调查及健康风险评价

于瑞敏，佟 亮，王 民，张晓芳，胡冰冰，高 戎

华北地区某单位自备水源氟化物、硝酸盐含量调查及健康风险评价

于瑞敏，佟 亮，王 民，张晓芳，胡冰冰，高 戎

目的：了解华北地区某单位自备水源氟化物和硝酸盐超标情况及对人体健康的潜在危害。方法：2013年4-6月，采用普查的方法，对华北地区某单位自备饮用水源进行调查。建立水环境污染健康风险评价模型，并对氟化物和硝酸盐通过饮水途径所引起的健康风险作出初步评价。结果：调查的自备水源中，氟化物均值为0.03～8.53（0.78±1.03）mg/L。其中天津和内蒙古氟化物浓度与其他地区比较，差异显著（F值=13.12，P＜0.01）。合格数269份（79.12%），按地区分类统计，以北京水源中氟化物浓度合格率最高为100%，河北、山西分别为94.85%和92.50%，水中氟化物浓度较高的地区是天津和内蒙古，合格率仅为66.67%和37.23%。显著性检验：北京与内蒙古(χ2=69.892，P=0.000)，北京与天津(χ2=33.565，P=0.000)，河北与内蒙古(χ2=59.763，P=0.000)，河北与天津(χ2=16.250，P=0.000)，山西与内蒙古(χ2=24.502，P=0.000)，山西与天津(χ2=5.288，P=0.021)，以上地区差异显著(P＜0.05)，其他地区两两比较，差异不显著。硝酸盐氮均值为0.01～98.36（9.07±1.30）mg/L。5个地区自备水源水硝酸盐氮浓度比较，差异显著（F值=17.64，P＜0.01）。合格数227份（66.76%），整体χ2=69.27，P＜0.05。显著性检验：内蒙古与北京(χ2=69.892，P=0.000)，内蒙古与河北(χ2=59.763，P=0.000)，内蒙古与天津(χ2=16.250，P=0.000)；内蒙古与山西(χ2=24.502，P=0.000)，其他地区之间比较差异不显著。应用上述评价模型及参数，计算华北地区某单位氟化物和硝酸盐健康危害的风险值，氟化物健康风险最小值在10-10数量级，最大值在10-8数量级，北京、河北、山西某单位自备水源健康风险平均值在10-9数量级，天津和内蒙古健康风险平均值在10-8数量级，健康风险高于其他地区。硝酸盐健康风险最小值在10-12数量级，最大值在10-8数量级，平均值均在10-9数量级，其中内蒙古地区健康风险值较大。结论：华北地区某单位自备水源氟化物和硝酸盐污染较为严重，氟化物健康风险高于硝酸盐健康风险。

自备水源；氟化物；硝酸盐；健康风险评价

既往研究表明，某单位自备水源水质受地质因素影响较大，氟化物超标水源，高硬度水及以氯化物、硫酸盐超标为特点的苦咸水在某区均有分布，对当地人民健康存在一定的威胁。地下水硝酸盐污染问题正日益受到国内外研究者的关注，长期饮用硝酸盐污染水源可影响人们的身体健康。健康风险评价是将水环境污染与人体健康联系起来的一种新的评价方法，它可以定量描述环境污染对人体环境的危害。鉴于此，为全面了解和掌握自备水源水中存在的健康风险因素，2013年上半年，对某单位自备水源进行了基本情况调查和水质检验，发现氟化物和硝酸盐在该区超标情况较为严重。为了定量分析氟化物及硝酸盐对人体健康危害的严重程度，为相关部门进行水源治理提供依据，本文采用美国环保局(USEPA)推荐的健康风险评价模型[1-2]对其健康风险进行评价。

1 对象和方法

1.1 调查方法 2013年4—6月，采用普查的方法，对北京、天津、河北、山西和内蒙古地区现用自备饮用水源进行调查，依据国家卫生部颁布的《生活饮用水卫生标准》要求采样，24 h送达实验室，对微生物指标、毒理学指标、感官性状和一般化学指标进行检测。同时，统一设计调查表格对水源进行基本情况调查，项目包括水源种类，水源来源，供水方式，人均供水量、水质改善方式和水源防护情况。

1.2 检验方法 氟化物、硝酸盐氮检测按照GB/T 5750－2006 3.2《生活饮用水标准检验方法》中的离子色谱法进行检测进行，仪器为瑞士万通882离子色谱仪，使用METROSEP A SUPP 5150/4.0阴离子柱；评价方法按照GB5749－2006《生活饮用水卫生标准》进行。氟化物以《生活饮用水卫生标准》规定的1.0mg/L为限值进行评价，硝酸盐氮以《生活饮用水卫生标准》规定的10mg/L为限值进行评价。

1.3 质量控制 检验数据用质控样品、加标回收和双样平行等方法进行质量控制，质控样品氟化物的范围为（2.01±0.15）mg/L，其实测值范围为1.91～2.10mg/L，硝酸盐氮的范围为（2.97±0.15）mg/L，其实测值范围为2.94～3.03mg/L，均在质控样品要求范围之内。加标回收率控制在10%，平行样品测定数目不低于检测样品数的10%。

1.4 健康风险评价 采用美国环保局（USEPA）推荐的健康风险评价模型。按照非致癌物通过饮水途径所致的健康风险评价模型计算氟化物和硝酸盐健康风险，用危害指数（HI）来表示，按照公式（1）进行计算：

按照文献[1-2]对风险评价过程中的参数进行取值，C：化学污染物的浓度，mg/L；IR：人体日均饮水量=2 L/d；EF：年均人体摄入污染物的天数=365 d/a；ED：人体终生摄入污染物的年数=30 a；BW：平均人体体重=60 kg;AT：平均暴露时间=30 a×365 d/a。污染物的参考剂量RFD氟化物为6.0×10-2mg（/kg∙d），硝酸盐为1.6mg/（kg∙d）。

1.5 统计学处理 采用SPSS17.0软件进行统计分析，均数的比较采用t检验和方差分析，率的比较采用 χ2检验。以P＜0.05为差异显著，P＜0.01为差异非常显著。

2 结果

2.1 华北地区某单位自备水源水氟化物浓度调查情况 自备水源中，氟化物均值为（0.78±1.03）mg/L，范围为0.03～8.53mg/L。其中天津和内蒙古氟化物浓度与其他地区比较，差异非常显著（F值= 13.12，P＜0.01）。合格数 269份，合格率为79.12%；按地区分类统计，以北京水源中氟化物浓度合格率最高，为100%，河北、山西分别为94.85%和92.50%，水中氟化物浓度较高的地区是天津和内蒙古，合格率仅为66.67%和37.23%。显著性检验：北京与内蒙古(χ2=69.892，P=0.000)，北京与天津(χ2=33.565，P=0.000)；河北与内蒙古(χ2= 59.763，P=0.000)，河北与天津(χ2=16.250，P= 0.000)；山西与内蒙古(χ2=24.502，P=0.000)，山西与天津(χ2=5.288，P=0.021)，以上地区差异显著（P＜0.05），其他地区两两比较，差异不显著。见表1。

2.2 华北地区某单位自备水源水硝酸盐氮浓度调查情况 自备水源中，硝酸盐氮均值为（9.07± 1.30）mg/L，范围为0.01～98.36mg/L。北京、天津、河北、山西、内蒙古自备水源水硝酸盐氮浓度比较，差异非常显著（F值=17.64，P＜0.01）。内蒙古地区水中硝酸盐氮显著高于其他地区，北京、天津、河北和山西之间，差异不显著。合格数227份，合格率为66.76%。合格率由高到低的顺序为山西、北京、河北、天津、内蒙古，统计学分析显示，整体 χ2= 69.27，P＜0.05。显著性检验∶内蒙古与北京(χ2= 69.892，P=0.000)，内蒙古与河北(χ2=59.763，P= 0.000)，内蒙古与天津(χ2=16.250，P=0.000)；内蒙古与山西(χ2=24.502，P=0.000)，其他地区之间比较差异不显著。见表2。

2.3 华北地区某单位自备水源水氟化物和硝酸盐氮健康危害风险 应用上述评价模型及参数，计算华北地区某单位氟化物和硝酸盐健康危害的风险值，氟化物健康风险最小值在10-10数量级，最大值在10-8数量级，北京、河北、山西自备水源健康风险平均值在10-9数量级，天津和内蒙古健康风险平均值在10-8数量级，健康风险高于其他地区。硝酸盐健康风险最小值在10-12数量级，最大值在10-8数量级，平均值均在10-9数量级，其中内蒙古地区健康风险值较大。见表3。

3 讨论

3.1 自备水源氟化物、硝酸盐氮的污染特征 氟是人体必需的微量元素，对牙齿和骨骼的形成，钙、磷代谢以及人体酶系统具有重要的生理功能。国家饮用水卫生标准氟浓度定为1.0mg/L，认为是对人体有益的，摄入量过多或过少对人体都是有害的，摄入量过多可致急、慢性中毒。地质条件是地方性氟中毒的重要物质基础，土壤和地层的氟来源于岩石，岩石氟状况是决定地下水含氟量的主要因素。我国地方性氟中毒以饮水型为主。全国有7000多万人饮用高氟水。地下水含氟量，地区差异很大。一般多不超过1.0mg/L，在高氟区可达3～5mg/L，有些地区可达10～20mg/L，我国北方多数地区地下水存在氟化物超标情况。硝酸盐在生活饮用水卫生标准中是一个非常重要的毒理学指标，中国许多地区的地下水已在不同程度上受到了硝酸盐的污染，某些地区甚至已到了较为严重的程度，中国北方13个市、县，69个点的调查结果表明[4]，半数以上地下水硝酸盐含量超标。引起地下水硝酸盐污染的原因多种多样，主要包括工业的废水排放、家畜排泄物的不适当处理、居民生活排水的地下渗透、农业过量施肥等。尤其是大量肥料的不合理投入，导致肥料利用效率低下，进而加剧地下水污染。

3.2 不同地区自备水源氟化物、硝酸盐氮的分布差异 从检测结果可以看出，华北地区某单位自备水源水质氟化物浓度较高，合格率较低，地域分布非常明显。内蒙古和天津属高氟区，氟化物浓度均值大于国家标准规定限值，氟化物合格率仅为37.23%和66.67%。北京地区氟化物浓度最低，所检水源氟化物全部合格。河北和山西氟化物合格率为94.85%和92.50%，河北氟化物超标地区分别在张家口和唐山，张家口与内蒙古接壤，唐山和天津接壤。山西超标地区也分别在北部与内蒙古接壤地区。与俞苏蒙等[3]报道的华北某单位自备水源水中氟浓度情况基本一致。自备水源中，硝酸盐氮均值为（9.07±1.30）mg/L，范围为0.01～98.36mg/L。以《生活饮用水卫生标准》常规指标的限值≤10mg/L评价，合格率为66.76%。与杨筱筠等[4]报道某单位自备井硝酸盐氮检测情况接近。硝酸盐氮超标在各地均有分布，其中内蒙古地区地下水中硝酸盐氮浓度及超标率均高于其他地区，而其他地区差异不显著。可能与内蒙古水源防护差，微生物污染严重有关，也可能与内蒙古地区长期牲畜养殖造成地下水氮污染相关[5]。

表1 华北地区某单位自备水源水氟化物检测情况

表2 华北地区某单位自备水源水硝酸盐氮检测情况

表3 华北地区某单位自备水源水氟化物、硝酸盐氮健康危害风险（/a）

3.3 自备水源氟化物、硝酸盐氮的健康风险评价

我国流行病学大量调查表明，氟化物超标地区儿童容易出现氟斑牙，成人氟骨症患者明显增多。硝酸盐本身毒性很低但是它进入人体之后可以被还原为亚硝酸盐，毒性增加。因此，如何正确评价不同污染物对人体健康的危害需要科学的方法。健康风险评价是近几年建立与发展起来的一种新技术[6]。它通过有害因子对人体不良影响发生概率的估算评价接触该因子的个体健康受到影响的危险度。健康风险评价在饮用水源水质健康危害方面的研究日益受到重视。目前，国际上许多国家都沿用USEPA的健康风险评价方法和评价模型。本研究采用其推荐的健康危险度评价法，计算结果显示，华北地区各区地下水中氟化物所致的健康风险水平集中在10-9～10-8/a，比田华等[7]报道某单位氟化物健康风险高出一个数量级。硝酸盐健康风险最小值在10-12数量级，最大值在10-8数量级，平均值均在10-9数量级，比田华等[8]报道的武汉市农村地区地下水健康风险评价也高出一个数量级。此次调查的华北地区某单位各地氟化物健康危害均高于硝酸盐健康危害，因此在水源治理时应优先考虑高氟化物水源的治理。

[1]USEPA.Guidel ines for exposure assessment[R]. FRL-4129-5，1992.

[2]USEPA.Guidel ines for carcinogen risk assessment[R].EPA/630/P-03/001B，2005.

[3]俞苏蒙，从相兴，高彦军.华北某单位自备水源水中氟浓度情况调查分析[J].中国预防医学杂志，2009，10（3）：212-214.

[4]杨筱筠，刘大星，韩珂嘉.某单位自备生活饮用水硝酸盐氮含量调查[J].医学动物防制，2013，29（7）：801-802.

[5]马志东，张福金，郝 星，等.内蒙古村镇集约化种植区地下水硝酸盐亚硝酸盐污染现状分析[J].内蒙古农业科技，2012，19（2）：50-51.

[6]许 川，陈济安，舒为群.川藏沿线兵站饮用水源水中重金属污染物健康风险评价[J].解放军预防医学杂志，2008，26（5）：321-324.

[7]田 华，马永红，张建江.新疆部队饮用水中氟化物和砷污染的健康风险评价[J].解放军预防医学杂志，2012，30（1）：74.

[8]田 华，马永红，张建江，等.部队饮用水中金属污染物潜在健康风险的评价[J].环境与健康杂志，2011，28（4）：338-340.

（收稿：2014-04-02 修回：2014-06-08 编校：齐 彤）

Survey of fluoride,nitrate contentand health risk assessmentof self-supply underground water in North China areas

YU Rui-m in,TONG Liang,WANG M in,ZHANG Xiao-fang,HU Bing-bing,GAO Rong.Centre for diseases prevention and controlof Beijingm ilitary region,Beijing 100042,China

Objective：To investigate the fluoride and nitrate levelsof forces self-provided water in north China and the potentialharm to human body health.Methods：During April to June2013,340 forces self-providedwatersused in North China areaswere Investigated.A health risk assessmentmodel of water environment pollution was constructed,and a preliminary evaluation of the health risk of fluoride and nitrate caused by drinking water was conducted.Results：The average concentration of fluoride was（0.78±1.03）mg/L,the rangewas 0.03～8.53mg/L.Ofwhich,Tianjin and Inner Mongolia had significantdifferencesw ith the other areas(F=13.12，P＜0.01）.The qualified numberswas269,the ratewas79.12%.According to area classification statistics,the qualified rate of Beijing water fluoride concentration was highest(100%),Hebei94.85%,Shanxi92.50%,Tianjin and InnerMongolia had a higher levelof water fluoride concentration,the qualified rateswere only 66.67%and 37.23%.The significant testswere:Beijing and Inner Mongolia(χ2=69.892，P=0.000),Beijing and Tianjin(χ2=33.565，P=0.000),Hebei and Inner Mongolia(χ2=59.763，P= 0.000),Hebei and Tianjin(χ2=16.250，P=0.000),Shanxi and Inner Mongolia(χ2=24.502，P=0.000),Shanxi and Tianjin(χ2=5.288，P= 0.021).The average concentration of nitrate nitrogen was(9.07±1.30)mg/L,the range was 0.01～98.36mg/L（F=17.64，P＜0.01）。Concentration of nitrate nitrogen in InnerMongoliawasobviously higher than that in otherareas,therewasno significantdifferences in Beijing,Tianjin,Hebeiand Shanxi.Therewere 227 qualified papers,the qualified ratewas 66.76%.The turns from high to low was Shanxi,Beijing,Tianjin,Hebei,InnerMongolia.Shown by the statistical test,the generalχ2was 69.27，P＜0.05.The significanttestswere:Inner Mongolia and Beijing(χ2=69.892，P=0.000)，Inner Mongolia and Hebei(χ2=59.763，P=0.000),Inner Mongolia and Tianjin(χ2=16.250，P=0.000),Inner Mongolia and Shanxi(χ2=24.502，P=0.000).By the abovemodel and parameter,the fluoride and nitrate health risk data were tested.Fluoride health riskminimum was in the levelof 10-10,themaximum was in the 10-8order;The average health risks of Beijing,Hebeiand Shanxiself-supply underground waterwere all in the 10-9order,Tianjin and InnerMongolia were in the 10-8order.Nitrate health riskm inimum was in the level of 10-12,themaximum valuewas in the 10-8order ofmagnitude,the average valuewas in the 10-9order,the health risk in InnerMongolia areawas larger.Conclusion：The fluoride and nitrate health risk in the North China Area Army owned waterwas serious,and the fluoride health risk was larger than thatofnitrate.

self-supply water；fluoride；nitrate；health risk assessment

R 123.1

A

2095-3496（2014）03-0144-05

全军“十二五”后勤科研项目（BWS11J060）

100042 北京，北京军区疾病预防控制中心（于瑞敏，佟 亮，王 民，张晓芳，胡冰冰，高 戎）