水泥窑协同处置铅锌尾矿过程中排放重金属的健康风险评估

郝孟伟，马大朝，杨宏斌，傅煌辉，周 洲

（1.广西大学资源环境与材料学院，广西 南宁 530004；2.广西壮族自治区环境应急与事故调查中心，广西 南宁 530028；3.崇左南方水泥有限公司，广西 崇左 532200）

1 材料和方法

1.1 厂内概况

本研究对象在生产水泥过程中根据不同性能产品的的需求进行铅锌尾矿的掺杂，前掺的铅锌尾矿是为了替代部分硅质原料如粘土作替代原料，其作用是用来和其他水泥生产原料一起加入旋窑内煅烧成水泥熟料，后掺的铅锌尾矿是用来做混合材混入水泥熟料和石膏中组成水泥成品，掺入比例为19%。本研究将选定该厂前掺比例为0.5%的情况下进行。

1.2 样品采集

为保证采样时间与工人工作时间相当，故将采样时间与工作时间一致，设定为30±2天。根据水泥厂中各个工段物料安置情况和各个设备车间的降尘排放方式不同，因此采用不同的方法对样品进行采集。具体采集方式为：①固定源样品：直接在堆棚或库房内就地堆放的铅锌尾矿渣、铜矿渣、入窑煤粉、生料调配库等样品、熟料生产过程中在窑头产生进到除尘设备中的降尘样品均采用不锈钢铲进行收集。②无组织排放源样品：由生产设备或物料转运设备在车间内产生且没有除尘设备的样品如煤磨、水泥辊压机、熟料破碎机、煤堆棚、石灰石堆棚、生料磨、生料均化库、水泥库等样品利用利用塑料刷取车间内设备下方或附近一平方米的地面灰尘进行收集[1]。

1.3 分析重金属暴露模型与参数

根据重金属在空间环境中的迁移转化特征，降尘或矿渣中重金属可能通过经手-口途径直接摄入、经皮肤接触和经呼吸吸入3 种暴露途径进入人体。经各种途径摄入的重金属暴露量按以下公式计算：

式（1）：

手—口途径摄入日均暴露量：

式（2）：

呼吸途径摄入日均暴露量：

式（3）：

皮肤接触途径摄入日均暴露量：

根据US EPA 健康风险评价方法与《中国人群暴露参数手册（成人卷）》以及重金属健康风险评估相关研究，公式（1）~（3）中的参数取值见表1。

表1 重金属日均暴露量计算参数取值

1.4 重金属健康风险评估方法

重金属每一暴露途径的非致癌和致癌效应按下式计算评估:

表2 重金属不同暴露途径的参考剂量(RfD)和斜率因子(SF)

表3 铅锌尾矿前掺比例为0.5%时各类样品中重金属含量 单位：mg/kg

各类重金属在不同暴露途径下的参考剂量和斜率因子如表2。

2 结果与量析

2.1 厂内物料与生产过程中降尘重金属含量

水泥厂各个生产流程中重金属含量如下表3。

2.2 样品中重金属的健康风险评估

水泥厂在铅锌尾矿前掺比例为0.5%时，铅锌尾矿、铜矿渣具有超过1的非致癌风险危害商，存在较高的非致癌风险。其中，铅锌尾矿中由As引起的危害商就已经超过1，占危害指数的贡献率为93.9%。在铜矿渣中，As的贡献率为94.8%，同样是带来危害的主要因素。在该比例下时，水泥厂个各工段中的重金属带来的致癌风险TCR均不超过最大可接受风险水平10E-04，但铅锌尾矿和铜矿渣带来的TCR超过10E-6,存在可接受的致癌风险，其中，在以上两种样品中的As的致癌风险指数分别为9.31E-07、1.72E-06，占致癌风险贡献率分别为71.6%、97.7%，为主要致癌因素[2,3]。

3 结论

由于重金属通过进入人体内产生非致癌的健康危害的三种：手-口摄入、呼吸吸入、皮肤接触，需要对不同暴露途径下的非致癌健康危害进行讨论。该结果说明手-口摄入是重金属产生非致癌的健康危害的最主要途径，皮肤接触为次要途径。因此，需要提醒厂内工人在日常工作中做好防护戴好口罩、面罩等，尽量减少口腔和皮肤的暴露，以减少重金属的摄入。本研究结果还发现，不管是致癌风险还是非致癌的健康危害，其主要危害元素均为As，大都而且来自于铅锌尾矿。造成这一原因是As属亲硫元素，铅锌矿石为硫化矿石，砷对铅锌矿中的硫化物具有较强的亲和性，因而铅锌尾矿中As含量较高。