湘江长沙段水环境健康风险评价

彭小玉，潘海婷，胡华勇，谢 沙

(湖南省环境监测中心站，长沙 410019)

· 环境评价 ·

湘江长沙段水环境健康风险评价

彭小玉，潘海婷，胡华勇，谢 沙

(湖南省环境监测中心站，长沙 410019)

为评价湘江长沙段水环境中污染物对人体健康产生的危害风险，以湘江长沙段2011～2015年的水质监测资料为基础，采用美国环境保护局推荐的健康风险评价模型，对湘江长沙段水环境进行健康风险评价。湘江长沙段由饮水途径所致健康危害的总个人年风险低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平。化学致癌物由饮水途径所致健康危害的个人年风险顺序为As> Cd；非致癌物由饮水途径所致健康危害的个人年风险顺序为Pb>NH3-N >Cu>挥发酚；化学致癌物对人体健康危害的个人年风险远超过非致癌物。

水环境；健康风险评价；化学致癌物质; 非致癌物

湘江，又名湘水，是长江7大支流之一，也是湖南省最大的河流。湘江长沙段全长约74km, 由南向北自昭山进入长沙市区，经三汊矶转向西北，至乔口而出望城县，再过岳阳入洞庭，境内有靳江、浏阳河、捞刀河和沩水等主要支流。该河段是长沙市自来水的主要水源和工农业生产的重要水利资源，其水质好坏直接关系到沿岸居民的身体健康和社会稳定[1-2]。

环境健康风险评价以风险度作为评价指标, 把环境污染与人体健康联系起来, 定量描述一个人在污染环境中暴露时受到危害的风险[3]。为了解湘江长沙段水环境污染对人体健康产生的危害风险，本研究选取2011～2015年湘江长沙段4个断面(昭山、猴子石、三汊矶和乔口)的水质监测资料，采用美国环保局推荐的健康风险评价模型，对湘江长沙段水环境健康风险进行评价，以便确定污染物的主次，从而为环境风险管理提供科学依据和主要决策对象。

1 水环境健康风险评价模型

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，这种物质一般可分为两类：(1)基因毒物质，包括放射性污染物和化学致癌物；(2)躯体毒物质，即非致癌物[4]。根据世界卫生组织(WHO)和国际癌症研究机构(IARC)通过全面评价化学有毒物质致癌性可靠程度而编制的分类系统，属于 1 组和 2A 组的化学物质为化学致癌物，其他为非致癌物。这些物质对人体健康产生危害主要有 3 种暴露途径: 直接接触、摄入水体中的食物和饮用，其中饮用被认为是一种很重要的暴露途径[5-6]。 由于水质监测中放射性污染物未检出，除挥发酚外，也没有检测出其他有机物的具体成分和含量。因此，在健康风险评价过程中，没有考虑水体中放射性污染物及其他有机污染物的影响，主要考虑通过饮水途径对人体健康所造成的危害。

1.1 化学致癌物所致健康危害的风险模型[7～9]

化学致癌物所致健康危害的风险模式为:

(1)

(2)

饮水途径的单位体重日均暴露剂量Dig可按下式进行计算：

Dig=2.2·Ci/BW

(3)

式中，2.2为成人每日平均饮水量，L；Ci为化学致癌物平均浓度，mg/L；BW为人均体重， kg， 取 70。

1.2 非致癌物所致健康危害的风险模型

非致癌物所致健康危害的风险模式为:

(4)

(5)

1.3 水环境健康风险评价总体模型

各有毒物质对人体健康危害产生的累积效应呈相加关系、协同关系或拮抗关系。作为沿岸居民生活饮用水水源的湘江，各有毒物质浓度很低，因此假定每种化合物的作用是独立的，即各有毒物质对人体健康危害产生的累积效应呈相加关系[10]，而不是协同或拮抗关系，则水环境总的健康危害风险R总为：

R总=Rc+Rn

(6)

1.4 健康风险评价参数

根据世界卫生组织(WHO) 和国际癌症研究机构(IARC) 编制的权衡化学物质致癌性可靠程度的体系，化学致癌物主要有镉(Cd)、砷(As)和 六价铬(Cr6+)，其饮用途径致癌强度系数见表1；非致癌化学有毒物质主要是汞(Hg)、铅(Pb)、铜(Cu)、氰化物(CN)、挥发酚和氨氮(NH3-N), 其饮用途径参考剂量见表2[11～13]。

表1 化学致癌物致癌强度系数Tab.1 Cancinogenic coefficients for chemical carcinogens

表2 非致癌物参考剂量Tab.2 Reference doses for non-carcinogens

2 结果与分析

2.1 化学致癌物健康风险评价结果

根据公式(1)～(3)以及相关评价参数，计算出2011～2015年湘江长沙段通过饮水途径化学致癌物所造成的平均个人年风险及总风险，计算结果见表3。结果表明，湘江长沙段化学致癌物由饮水途径所致健康危害的个人年风险以As为最大。其中，湘江长沙段As 、Cd的个人年风险值分别为4.3×10-5/a、1.1×10-6/a，均未超出国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的标准限值(5.0×10-5/a)[14]。

湘江长沙段的昭山、猴子石、三汊矶和乔口段面的化学致癌物所致的健康危害的总风险值分别为4.7×10-5/a、4.6×10-5/a、4.3×10-5/a和4.2×10-5/a，均未超出国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的标准限值(5.0×10-5/a)。

表3 化学致癌物饮水途径健康危害的个人年风险Tab.3 Health risks of chemical carcinogens to the individual person per year by drinking water

注：Cr6+未检出，不计算其导致的个人年风险。

2.2 非致癌物健康风险评价结果

根据公式(3)～(5)以及相关评价参数，计算出2011～2015年湘江长沙段通过饮水途径非致癌物所造成的平均个人年风险及总风险，计算结果见表4。结果表明，非致癌物由饮水途径所致健康危害的个人年风险以Pb为最大，其次是NH3-N和Cu。湘江长沙段非致癌物Pb、Cu、挥发酚和NH3-N对人体健康危害的年风险值的数量级分别在10-12/a～10-10/a，均低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平。湘江长沙段各断面的非致癌物饮水途径所致的个人年风险的数量级均在10-10/a。可见，非致癌化学有毒物由饮水途径所致的健康危害较小，可忽略不计。

表4 非致癌物饮水途径健康危害的个人年风险Tab.4 Health risks of non-carcinogens to the individual person per year by drinking water

注：Hg和CN未检出，不计算其导致的个人年风险。

2.3 水环境总健康风险评价结果

根据公式(6)，可以计算出2011～2015年湘江长沙段各断面通过饮水途径所造成的总风险，计算结果见表5。从表5可以看出，湘江长沙段有毒污染物由饮水途径所致的总个人年风险为4.4×10-5/a，低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平。湘江长沙段各断面中，与湘潭市的交界断面(昭山)化学致癌物和非致癌物共同作用所致的总个人年风险最大，其次猴子石断面和三汊矶断面，乔口断面最小。与化学致癌物相比，非致癌物由饮水途径所致的总个人年风险可忽略不计。

表5 有毒污染物饮水途径所致健康危害的总个人年风险Tab.5 The general health risks of toxic pollutant to the individual person per year by drinking water

2.4 健康风险评价的不确定性分析

在健康风险评价过程中，由于水环境健康风险评价系统中包含了大量的不确定性因素，如污染物浓度的分布、暴露频率的大小、暴露延时的长短及人均饮水量的多少等，以及不同人群可以承受的风险水平的不同，因此，不确定性在健康风险评价中是普遍存在的。目前，已有学者运用蒙特卡洛算法、区间数算法等建立河流水环境健康风险模糊综合评价模型，成功地解决了水环境中参数的不确定性问题[15-16]。因水环境健康风险评价系统中不确定性因素的来源、类型和性质等较为复杂，本文采用美国环境保护局推荐的健康风险评价方法，对健康风险评价系统中的不确定性进行了忽略。另外，本文计算出的结果是直接饮用所评价的水体造成的风险值，而实际上水源水需要通过自来水厂处理才是饮用水，且中国人习惯于饮用开水，除环境中重金属在加热煮沸的过程中损失较少外，易挥发的有机物在加热煮沸过程中会有大量的损失，因此，计算出的饮水途径造成的个人年风险值与实际风险值略有偏差。总体来看，湘江长沙段各断面由饮水途径所致健康危害的总个人年风险值均低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平。鉴于评价过程中存在不确定性因素，对湘江长沙段水域的健康风险评价还需要在今后进行更为深入的研究，进一步完善，以便更好的为环保部门制定相关政策提供依据。

3 结 论

(1)湘江长沙段各断面由饮水途径所致健康危害的总个人年风险值范围在4.2×10-5/a～4.7×10-5/a之间，均低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平。其中，化学致癌物所致健康危害的个人年风险远大于非致癌物。因此，As、Cd等化学致癌物质应作为风险决策管理的重点对象。

(2)湘江长沙段化学致癌物由饮水途径所致健康危害的个人年风险以As为最大。As 、Cd的个人年风险值分别为4.3×10-5/a、1.1×10-6/a，均未超出国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的标准限值，不会对人体健康构成明显影响。

(3)湘江长沙段非致癌物由饮水途径所致健康危害的个人年风险以Pb为最大，其次是NH3-N和Cu。Pb、NH3-N、Cu和挥发酚对人体健康危害的年风险值的数量级分别在10-12/a～10-10/a，表明非致癌物所引起的健康危险甚微，可忽略不计。

(4)水环境健康风险评价包括直接接触、摄入水体中食物、饮水三种暴露途径，本文仅对饮水途径对人体造成的健康危害进行了评价。另外，由于在水质环境监测中未检测出放射性污染物，除挥发酚外，也没有检测出其他有机物的具体成分和含量。因此，在健康风险评价中，未考虑饮水以外途径造成的人体危害，也未考虑放射性物质以及除挥发酚外的有机物对人体的危害，计算得出的个人年风险值要比实际风险值低。鉴于评价过程中存在不确定性因素，对湘江长沙段水域的健康风险评价还需要在今后进行更为深入的研究，进一步完善，以便更好的为环保部门制定相关政策提供依据。

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Water Environmental Health Risk Assessment of Xiangjiang River in Changsha City

PENG Xiao-yu, PAN Hai-ting, HU Hua-yong, XIE Sha

(HunanEnvironmentalMonitoringCentralStation,Changsha410019,China)

Based on the local water quality monitoring data from 2011 to 2015, the water environmental health risks assessment model recommended by USEPA was used employed to assess the health risk of Xiangjiang River in Changsha City. Due to drinking water, the general health risks to the individual person per year of Xiangjiang River in Changsha City were lower than the standard value recommended by International Commission on Radiological Protection (ICRP) . The health risks to the individual person per year in terms of chemical carcinogens rank as follow As>Cd, while in terms of non-carcinogens rank as Pb>NH3-N >Cu >hydroxybenzenes. The health risks to the individual person caused by chemical carcinogens was far greater than non-carcinogens.

Water environment; health risks assessment; chemical carcinogens; non-carcinogens

2017-03-24

彭小玉(1984-)，女，江西吉安人，2009年毕业于中南大学环境工程专业，工程师，硕士研究生，主要研究方向为环境监测与评价。

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1001-3644(2017)03-0133-04