北方某沿海城市大型居住区饮用水健康风险评价

张盛楠， 丁 凡， 寇晓晓， 李国瑞， 高 洁， 饶先俐

(1.天津大学环境科学与工程学院，天津300072；2.天津大学仁爱学院，天津301636)

随着我国经济建设的发展和城市化进程的加快，饮用水受到不同程度的污染，导致水中污染物质种类及数量增多[1-2]，同时用户对于饮用水水质和卫生安全提出了更高的要求，因此对饮用水中的污染物进行暴露风险评价成为研究热点。

重金属铬(Cd)、镉(Cr)、砷(As)具有高致癌性，会对肝、肾、胃、肠道、免疫系统以及血液产生严重影响。铁(Fe)、锰(Mn)、铅(Pb)、钒(V)等重金属污染物以及硝酸盐、氟等非金属污染物虽不致癌，但是过量摄入也会对人体健康产生不利影响。当人体内铁过量时，会因不能及时排出体外而沉积于肝脏、胰腺、心脏和皮肤，从而引起血色病(血色素沉积)、肝功能异常、心肌损伤和糖尿病。锰的生理毒性较强，饮用水中锰超标会使大脑中的神经递质合成减少，长期低剂量吸入过量锰会引起慢性中毒，最后导致永久性残废。铅是己知毒性最大、累积性极强的重金属之一，其性质稳定，不可降解，会阻碍血细胞形成，对婴幼儿智力和身体发育影响尤为严重。钒在人体内过量累积会引起血液、呼吸、神经等中毒现象，同时影响人的生育功能[3]。长期摄入高剂量的氟可引起氟骨症。虽然硝酸盐对人体的直接毒害性不大，但它很容易被还原成为亚硝酸盐，导致人畜患高铁血红蛋白症，更为严重的是，亚硝酸盐还可在人和动物体内与摄入的次级胺等含氮物结合，转化形成强致癌物——亚硝胺，从而诱发消化系统癌变[4]。

1 材料与方法

1.1 采样与分析

1.2 评价方法

1.2.1健康风险评价模型

致癌物评价模型公式为：

(1)

非致癌物评价模型公式为：

(2)

调整剂量(PADig)可按式(3)计算:

(3)

式中RfDig为非致癌污染物i的食入途径参考剂量，mg/(kg·d)；非致癌污染物的RfDig取值见表1。本研究中安全因子取10。

Dig的计算方法为：

(4)

式中Ci为重金属的实测浓度，mg/L；2.2为成年人每日平均饮水量，L。

假设污染物质在人体中呈现的不是拮抗作用而是相加作用，则饮用水中污染物质在人体中的健康风险评价模型R总为:

(5)

世界卫生组织(WHO)和国际癌症研究机构(IARC)给出的非致癌金属物质和致癌金属物质的参考系数[13-14]如表1所示。

表1 健康风险评价模型的参数取值Tab.1 Parameter value of the health risk assessment model

1.2.2健康风险水平标准

对于环境健康风险水平的限值，很多机构都给出了推荐的最大可接受风险水平和可忽略风险[13]，其中最大可忽略风险水平在1×10-8～1×10-7a-1，可接受风险水平在1×10-6～1×10-4a-1，如表2所示。研究中采用国际上广泛采用的ICRP推荐的标准值5×10-5a-1，对研究区域饮用水中的污染物进行健康风险评价。

表2 部分机构推荐的最大可接受风险水平和可忽略风险水平Tab.2 Maximum acceptable risk level and negligible risk level recommended by some agencies

2 结果与分析

2.1 污染物含量分布

表3 某大型居住区取样点致癌物和非致癌物浓度Tab.3 Concentrations of carcinogens and uncarcinogens at sampling sites of a large residential area

续表3 (Continue)

2.2 饮用水中致癌物健康风险评价

研究区域饮用水中Cr、Cd、As通过饮水途径所致健康危害的个人年风险值范围分别为0～1.99×10-5，0～2.22×10-6和0～5.70×10-6a-1。Cr、Cd、As浓度的季节性差异不大，因此计算其年平均浓度并比较不同取样点3种致癌污染物的健康风险，结果见图1。

图1 各个取样点致癌物的平均个人年风险Fig.1 Average personal annual risk of carcinogens of each sample site

由图1可见，3种致癌重金属污染物的平均个人致癌年风险值Cr>As>Cd，Cr的个人年风险水平主要集中于10-6a-1，比Cd和As高出一个数量级。8个取样点的As和Cd的致癌年风险值差异不大。但是取样点1#的Cr致癌年风险值要略高于其他取样点，可能与Cr在管网水流动过程中沉积在管垢中，进而使饮用水中Cr浓度及致癌风险降低有关。但是沉积在管垢中的Cr可能在特定的水力和水质条件下释放，导致饮用水的致癌风险增大。

2.3 饮用水中非致癌物健康风险评价

图2 各个取样点非致癌物的平均个人年风险Fig.2 Average personal annual risk of uncarcinogens of each sample site

2.4 饮用水中污染物质健康风险的季节性变化

表4 不同季节饮用水中污染物的个人平均年风险Tab.4 Individual average annual risk of contaminants in drinking water in different seasons a-1

2.5 饮用水中污染物的人体健康总风险评价

通过计算研究区域各取样点饮用水中污染物的健康风险总水平(图3)发现，研究区域8个取样点中9种所考察的污染物的人体健康总风险值介于5.61×10-6～9.98×10-6a-1，取样点1#的人体健康总风险值最高，为9.98×10-6a-1，这可能是由于该取样点饮用水中Cr含量相对较高导致。但是所有取样点的人体健康风险值均符合国际辐射防护委员会最大可接受风险标准。因此，研究区域饮用水健康风险水平极低，长期饮用不会对人体健康产生负面影响。

图3 致癌物和非致癌物的个人年总风险值Fig.3 Total personal annual risk values of carcinogens and uncarcinogens

3 结论

需要指出的是，研究中只对污染物质通过饮水摄入这一途径对暴露风险作出判断，并未考虑其他有毒物质及鼻孔吸入、皮肤接触、饮食等暴露途径对人体健康风险的影响，因此实际环境中有毒物质的暴露风险要远大于本研究得到的风险值。此外，出厂水在管网中的停留时间以及消费者的职业类型生活习惯等也会影响饮用水的暴露风险，只有考虑这些综合因素，并采用复杂的评价方法，才能更准确地评价环境污染物对人体健康产生的危害。