铅污染场地的人类健康风险评估及应用实例

葛 佳

（上海市岩土地质研究院有限公司，上海 200072）

1 铅的危害

随着社会经济和工业的高速发展，重金属污染成为备受关注的社会问题和环境问题[1-3]。其中，铅是一种有毒有害的重金属，对人体而言是多系统、多亲和性的毒物，主要是嗜胎盘和嗜神经毒物。国内外大量资料证实，铅是一种易在体内积蓄的重金属元素，体内血铅水平达到一定程度，铅将对人体多个系统产生损害，会出现精神障碍、噩梦、失眠、头痛等慢性中毒症状，严重者有乏力、食欲不振、恶心、腹胀、腹痛、腹泻等症状[4]。铅对儿童具有很强的毒害作用，尤其影响儿童的生长发育、认知能力和神经系统，且具有不可逆性[5-6]。研究显示，儿童对铅的吸收能力比成人高出几倍，暴露于各环境介质中铅的儿童受体吸收率高（为正常成人受体的5～10倍）且排泄率低（为正常成人受体的65%）。

2 评估模型

我国对铅污染研究的起步比较晚，现阶段对铅污染风险评价的研究还处于初步阶段，尚没有相应的风险评估模型或方法。铅的评估机制与一般污染物不同，通常认为不存在允许铅暴露的最低限值，在对铅污染场地开展风险评估时不宜使用参考剂量方法，而采用基于血铅浓度水平的评价方法。目前，国际上最常用的血铅评估模型是美国环保署开发并推荐使用的“暴露吸收生物动力学模型 ”（integrated exposure uptake biokinetic model for lead in children, IEUBK），用以评估儿童铅暴露的风险[7]。IEUBK模型由暴露模块、吸收模块、生物动力学模块和概率分布模块4个子模块构成，该模型首先假设儿童血铅的分布类型近似于几何正态分布，根据收集到的儿童铅暴露信息预测儿童群体的血铅水平，进而估算血铅水平超过某一临界浓度的概率[8]。通常认为血铅的相对安全标准不应超过10μg/dL。

（1）暴露模块：描述了儿童与环境介质接触的铅暴露剂量，儿童经摄入室外土壤的铅吸收量（INsoil,outdoor, μg/d）、摄入室内尘土的铅吸收量（INdust, μg/d）、吸入空气的铅吸收量（INair,μg/d）和饮水的铅吸收量（INwater, μg/d）可分别通过式(1)～(4)计算。

式中：Csoil为土壤中铅的浓度，μg/g；Cdust,resid为尘土中铅的浓度，μg/g；Cair为空气中铅的浓度，μg/m3；Cwater为水中铅的浓度，μg/L；WFsoil为土壤直接摄取量占总土壤与尘土摄入量之和的比例，无量纲；IRsoil+dust为儿童每日的土壤和尘土摄入量，g/d；VR为儿童每日的空气吸入量，m3/d；IRwater 为儿童每日的水摄入量，L/d。

（2）吸收模块：模拟了铅被呼吸道或消化道吸收后转移至血浆的过程，进入儿童体内并可能被吸收的铅总量（UPpoten，μg/d）按照公式(5)计算。

式中：ABSdiet、ABSdust、ABSsoil、ABSair分别为饮食、摄入灰尘、摄入土壤、吸入空气、其他途径摄入暴露途径的生物可利用度，无量纲。

（3）生物动力学模块：反映铅在体内转运的生理生化过程，该模块将铅的总摄取量转化为到细胞外液的铅含量。转运系数被用来模拟铅在人体各器官之间的转运过程。

（4）概率分布模块：IEUBK 模型首先根据儿童血铅的几何均值（GM）与血铅临界浓度（10μg/dL）间的差距计算标准正态偏离值（Z值），再采用标准正态累积分布函数计算儿童血铅超过10μg/dL的概率。

3 模型参数本土化

由于IEUBK模型是美国EPA开发的，而美国儿童的饮食结构和行为习惯与中国儿童存在较大差异，所以模型中的一些参数不一定适用于我国儿童，因此需要对一些关键参数做建议性的本土化修改，才能使模型使用于我国儿童的血铅浓度风险评价。本文模型参数值的修改主要参考了《中国人群暴露参数手册》、《上海市污染场地风险评估技术规范》和《铅暴露的环境健康风险评估模型的本土化研究》等资料[9]，具体参见表1。

表1 IEUBK模型中本土化参数Table 1 Localization parameters in IEUBK model

4 应用实例

4.1 项目概况

某场地总占地面积43127.9m2，曾为工业用地，现状为空地和部分遗留厂房，后拟规划作为商办用地。经过场地环境初步和详细调查（场地内采样点位布设见图1），场地内土壤采样点位S3（S3-2，1.0～1.5m）和S4（S4-2，1.0～1.5m）中铅的含量（198 mg/kg和175 mg/kg）超过《上海市场地土壤环境健康风险评估筛选值（试行）》敏感用地筛选值（140mg/kg），其他土壤和地下水检测指标均符合相关标准限值。因此，需要对该场地土壤中铅进行人体健康风险评估。

经场地特征参数调查可知，本场地地层自上而下主要为黏性土（灰黄色素填土、灰黄色粉质黏土）及灰色淤泥质粉质黏土（见图2），土层分布不均，各层渗透系数存在一定的差异性，介于10-7～10-6之间。

4.2 危害识别

关注污染物识别：土壤中铅为本场地关注污染物。

土地利用方式：本场地规划作为商办用地，属于敏感用地类型。

图1 场地内采样点位布设图Fig.1 In-site sampling layout

图2 场地内地质剖面图Fig.2 In-site geological pro file

敏感受体类型分析：在该用地方式下，敏感受体类型主要为办公室员工和顾客，包括成人和儿童。

4.3 暴露评估

本项目暴露途径有口腔摄入污染表层土壤/灰尘、吸入污染表层土壤扩散到室内的土壤颗粒物、吸入污染表层土壤扩散到室外的土壤颗粒物、口腔摄入污染地下水、口腔摄入含铅的食物和口腔摄入含铅的母乳。建立如下“污染源—迁移方式—暴露介质和途径”的概念模型（图3）。

图3 土壤Pb的健康风险评估概念模型Fig.3 Conceptual model of health risk assessment of Pb in soil

4.4 风险表征

人体血铅模型的风险表征方法为计算人体超过规定血铅含量临界值的概率，本项目采用美国EPA开发的IEUBK模型计算儿童血铅浓度高于10μg/dL的概率。若概率值小于5%则可以认为无安全健康风险，若概率值大于5%则认为超出可接受健康安全风险。

本项目中土壤铅的最大检出值为198mg/kg，经过计算，土壤中的铅使得儿童血铅浓度超过限值（10μg/dL）的概率为0.333%，小于5%的概率限值标准，因此，本场地土壤中铅对儿童的健康风险在可接受的范围内。血铅概率分布图与各年龄短儿童的血铅浓度预测如图4与表2所示。

图4 血铅浓度概率分布图Fig.4 Probability distribution of blood lead concentration

表2 铅暴露下儿童血铅浓度预估值Table 2 Children's blood lead concentration estimates under lead exposure

5 结论

铅污染问题已成为我国日趋严重的环境问题，而我国现阶段对铅污染风险评价的研究还处于初步阶段。铅的评估机制与一般污染物不同，需要运用专门的评估模型进行风险评估，目前国内没有相应的风险评估模型或方法。现国际上最常用的血铅评估模型是美国环保署开发并推荐使用的IEUBK血铅评估模型，用以评估儿童铅暴露的风险，但美国儿童的饮食结构和行为习惯与中国儿童存在较大差异，所以模型中的一些参数不一定适用于我国儿童。本文采用IEUBK血铅评估模型和部分本土化的模型参数，进行了某铅污染场地的人类健康风险评估，计算得儿童血铅浓度超过限值的概率，并预测了各年龄短儿童的血铅浓度。但为了更好地进行铅污染场地的人体健康风险评估，我国急需开展环境铅暴露下成人和儿童血铅含量相互关系研究，制定基于血铅指标的污染场地风险评估模型和方法。