基于三角模糊数的地下水饮用水源地水环境健康风险评价

陈洁+钱会+吴昊

摘要：为客观反映水体污染物对人体健康的潜在危害，基于三角模糊数理论，构建了水环境健康风险评价模糊模型，对石嘴山市地下水饮用水源地水环境健康风险进行了评价，分析了不确定信息对评价结果的影响。结果表明：健康风险评价结果对参数的不确定性不敏感；污染物浓度的不确定性对评价结果影响较大，不考虑污染物浓度变化，以平均浓度表示水体水质状况会导致风险评价结果偏小。石嘴山市地下水饮用水源地非致癌污染物健康风险极低，而致癌总风险均低于且接近1.0×10-4 a-1，Cr为各水源地首要的环境健康风险管理控制指标。水环境健康风险由高到低依次排序为第二水源地>第五水源地>第四水源地>第一水源地。

关键词：地下水；不确定性；三角模糊数；健康风险评价；水源地

中图分类号：TV213 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2017）03-0080-06

Abstract：In order to better determine the potential impacts of water contaminants on public health，a fuzzy model based on triangular fuzzy number theory was developed to evaluate the human health risk of drinking groundwater well fields in Shizuishan city in this paper，and then the effects of uncertainties on health risks were analyzed.The results showed that the health risk is not sensitive to the parameter-value-related uncertainty.The pollutant-concentration-related uncertainty plays an important role in the assessment.If the changes in concentration are not taken into account，the calculated risks will be smaller.By using the above model，we obtained the health risks of carcinogens and non-carcinogens in the drinking water well fields of Shizuishan.The chemical carcinogenic risks are much larger than the noncarcinogenic risks，which are all close to the permissible level of 1.0×10-4 a-1.Cr should be the priority concern in the water resource management due to the high carcinogenic risk.The human health risks of the water environment are ranked as follows：NO.2 well field> NO.5 well field >NO.4 well field >NO.1 well field.

Key words：groundwater；uncertainty；triangular fuzzy number；health risk assessment；well field

隨着我国城市化、工业化进程的加快，水污染问题日益凸显[1]。饮用水源地水体水质状况对人类的健康具有直接的影响，保障饮用水源安全已成为水资源管理、水污染控制与防治工作的重点[2-4]。

水环境健康风险评价可定量描述水体污染物对人体健康的潜在危害[5-9]，但由于该评价系统中包含着大量不确定性信息，如（1）污染物浓度的不确定性，（2）参数选择的不确定性，即人均饮水量、暴露时间、体重等个体差异，常规的确定性方法难以准确反映区域水环境健康风险的真实情况[10-11]。由于模糊数学法可将模糊概念定量化、精确化，三角模糊数法已成功地解决了风险评价过程中的不确定性问题[12-15]。但是大多数研究仅注重方法的应用，而很少对各种不确定因素对水环境健康风险评价结果的影响进行研究。在实际工作中，当污染物浓度变化较小时或相对稳定时，一般采用平均浓度表示水体水质状况，此时是否会造成有效信息丢失，对水环境健康风险评价结果的影响程度多大，如何客观地揭示水环境健康风险，均成为风险管理者评价风险评估结果可靠程度的重要依据。然而，很少有文献对此问题进行研究。

因此，本文基于三角模糊数建立水环境健康风险评价模型，对石嘴山市地下水饮用水源地健康风险进行评价，分析污染物浓度及参数不确定性对水环境健康风险评价结果的影响，以期为饮用水源地水环境安全保障和健康风险防控提供科学依据。

1 基于三角模糊数的水环境健康风险评价模型

1.1 水环境健康风险评价模型

饮用含有毒害物质的水源是污染物造成人体危害的主要途径[12]。健康风险评价是美国国家工程学院和国家科学院于1972年首先提出的，我国的环境健康风险评价研究工作始于20世纪90年代。近年来，美国国家环保局在健康风险评价领域取得了大量成果，制定了一系列的技术性文件、准则和指南，将健康风险评价步骤分为：危害识别、剂量—反应评估、暴露评价和风险表征，这一体系被包括欧盟和我国在内的许多国家广泛采用[16]。本文采用美国国家环保局推荐的风险评价模型，对饮水途径产生的人体健康风险进行评价[17]。