2008年2月水 利 学 报SH UI LI X UE BAO第39卷 第2期收稿日期:2007201217基金项目:“十一五”国家科技支撑计划重大项目(2006BAB04A09);南京水利科学研究院院基金(Y 50702)作者简介:陈炼钢(1981-),男,湖南长沙人,硕士,主要从事环境风险评估与管理、环境水力学与水资源保护研究。
E 2mail :lgchen81@文章编号:055929350(2008)022*******基于健康风险的水源地水质安全评价陈炼钢1,2,陈敏建3,丰华丽1,2(11南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京 210029;21水利部水文水资源工程技术研究中心,江苏南京 210029;31中国水利水电科学研究院,北京 100044)摘要:将健康风险评价引入水源地水质安全评价中,以致癌风险和危害指数分别反映源水中污染物对人体致癌危害与非致癌慢性毒害的程度。
选取我国华东一重要城市的最大水源地进行分析,结果表明,该水源中12种致癌物质总致癌风险为4176×10-5,其中砷是最主要的致癌污染物,致癌风险为4100×10-5;24种污染物总危害指数为01906,其中位列第一、第二位的是氟化物和砷,其危害指数分别为01393和01207;不同类型污染物健康风险的分析对比表明,无机污染物是最主要的风险贡献源,应予以重点监控;汛期与非汛期健康风险的对比表明,汛期应为水质重点监控时段,同时应重视面源污染的治理。
关键词:水源地;健康风险;水质安全;评价中图分类号:T V21314;X 32211文献标识码:A水源地是饮用水安全保障中最重要的一个环节,其水质状况直接关系到供水区人民群众的身体健康。
然而,目前主要基于水质标准进行的水源地水质安全评判,并不能直接反映源水水质对人体健康的影响。
健康风险评价则将环境污染物与人体健康联系起来,能定量评价特定环境条件下化学或物理因子对人体造成损害的可能性及程度大小,因此有必要在水源地水质安全评价管理工作中引入健康风险评价。
本文将从健康风险的角度对水源地水质安全进行评价,并初步探讨水源地水质安全风险管理。
1 健康风险评价基本模型目前广泛采用的健康风险评价模式是由美国科学院国家研究委员会(U.S.National Research C ouncil of National Academy of Sciences )发展出来的,它由四部分组成:危害鉴定、暴露评价、剂量-效应评价和风险表征[1]。
在针对水源地水质进行的健康风险评价中,危害鉴定的目的是找出源水中所含有的污染物及其对饮用人群产生的健康效应,从而确定需要进行健康风险评价的污染物种类。
暴露评价包括测定源水中污染物的浓度,确定饮用人群的范围、性别年龄结构和活动特性,估计人群的饮水率、饮水持续时间等,然后依据上述信息计算饮用人群的暴露剂量。
剂量-效应关系是毒理学中确定有毒有害物质毒性类型和大小的最重要的一种关系,根据暴露历时的长短,污染物对人体的危害可以进一步分为急性危害(暴露历时2周以内,通常针对突发性污染事故短历时高浓度污染排放的情形)、亚慢性危害(暴露历时2周至7年,通常针对突发性污染事故结束后污染物在环境中后期残留的情形)和慢性危害(暴露历时7年至终生,主要针对常规污染状况下污染物长历时低浓度暴露的情形),饮水是人体终生的必需并且水源地源水中污染物浓度通常很低,因此其对—532—人体的危害主要是慢性危害。
污染物慢性危害效应根据其导致人体疾病类型的不同又可以分为致癌效应(导致人体罹患癌症)和非致癌毒害效应(导致人体产生癌症以外的其它疾病),不同的危害效应其致病的毒理学机理不一样,因此其剂量-效应评价亦是不同的,致癌效应通常用斜率系数(Slope Factor, S F)来表示暴露剂量与致癌概率之间的定量关系,非致癌慢性毒害则通常用参考剂量(Reference D ose, RfD)来表示暴露剂量与人群健康效应间的定量关系。
风险表征是定量风险评价的最后步骤,目的是把上述定性、定量的评价综合起来,分析判断源水水质导致饮水人群发生有害效应的可能性,并对其可信程度和不确定性加以阐述,为饮用水管理机构的决策提供科学依据。
根据化学污染物健康危害效应的不同,风险分析计算的具体公式有所差别。
111 致癌风险评价 通常认为人体在低剂量化学致癌物暴露条件下,暴露剂量率和人体致癌风险之间呈线性关系;当高剂量导致高致癌风险时,暴露剂量率和人体致癌风险之间呈指数关系。
具体的计算公式如下[1,2]:R=S F×E, R<0101R=1-exp(-S F×E), R≥0101(1)式中:R为致癌风险,表示人体终生超额患癌的概率;S F为化学致癌物的致癌斜率系数((mg・kg-1・d-1)-1),表示人体终生暴露于剂量为每日每公斤体重1mg化学致癌物时的终生超额患癌风险度;E为暴露剂量率(mg・kg・d-1),表示单位体重人体日均摄入的评价污染物质量。
E的计算如下:E=C・IR・EF・EDBW・A T(2)式中:C为源水中化学污染物的浓度(mg・L-1);IR为饮水率(L・d-1,U1S1EPA建议值:2L・d-1),表示人体日均饮水量;EF为暴露频率(d・a-1,饮水为每日必需,所以为“评价时段天数/a”),表示评价时段内年均人体摄入评价污染物的天数;ED为暴露历时(a,U.S.EPA建议值:30a),表示人体终生摄入评价污染物的年数;BW为平均人体体重(kg,我国宜采用60kg);AT为平均时间(d,致癌为70a×365d・a-1、非致癌为ED×365d・a-1)。
112 非致癌风险评价 化学污染物对人体的非致癌慢性毒害一般以参考剂量为衡量标准:暴露水平高于参考剂量者为可能有危险者;暴露水平等于或低于参考剂量者为不大可能有危险者。
通常用危害指数HI来表示[1]:HI=ERfD(3)式中:RfD为参考剂量(mg・kg-1・d-1)。
2 水源地水质健康风险评价实例某水源地是我国华东地区一重要城市最大的供水水源地,属河道型水源地。
其供水人口占到该市总供水人口的52%,综合生活供水量占该市总综合生活供水量的61%。
由于该水源地的重要性,其水质监测指标数多达39项,依据监测的水质指标是否对人体有害确定需要进行健康风险评价的化学污染物指标有24项。
其中,无机化学污染物13种,有机化学污染物11种。
根据美国环保署U.S.EPA综合风险信息系统IRIS的分类信息,24种污染物中通过饮用水对人体有致癌效应的有12种[3]。
2004年,该水源地需要进行健康风险评价的24种污染物的的水质信息详见表1。
美国能源部(U1S1Department of Energy,US DOE)下属的OAK RI DGE国家实验室(OAK RI DGE National Laboratory,ORN L)建立的风险评估信息系统(Risk Assessment Information System,RAIS)收集整理了包括U1S1EPA的综合风险信息系统(Integrated Risk In formation System,IRIS)和健康影响评价概要表(Health E ffects Assessment Summary T ables,HE AST)以及暂定毒性数据库(Provisional Peer Reviewed T oxicity Values Database,PPRT V)等数据源中化学污染物对人体健康危害的数据[4]。
表1中通过饮用水对人体有致癌作—632—用的12种污染物的致癌斜率系数详见表2,24种污染物的参考剂量详见表3。
根据水源地水质健康风险评价模型,对该水源地源水中24种危害人体健康的污染物进行健康风险评价,评价结果见表4。
表1 2004年水源地24种污染物的监测数据(单位:mg・L-1)致癌物质全年汛期非汛期非致癌物质全年汛期非汛期铬(六价)4100×10-34100×10-34100×10-3硝酸盐211421042119砷1187×10-32140×10-31160×10-3氟化物7107×10-15180×10-17170×10-1铅3167×10-35100×10-33100×10-3氰化物4133×10-35100×10-34100×10-3苯7150×10-57150×10-57150×10-5铜5100×10-35100×10-35100×10-3四氯乙烯1130×10-41130×10-41130×10-4锌3100×10-23100×10-23100×10-2三溴甲烷1130×10-41130×10-41130×10-4汞1137×10-41170×10-41120×10-4二氯甲烷6137×10-41130×10-48190×10-4镉1100×10-31100×10-31100×10-31,22二氯乙烷7145×10-47150×10-51108×10-3铁4120×10-13100×10-14180×10-11,12二氯乙烯1150×10-41150×10-41150×10-4锰7100×10-25100×10-28100×10-2三氯乙烯1150×10-41150×10-41150×10-4硒2133×10-4 3.00×10-4 2.00×10-4对二氯苯8150×10-58150×10-58150×10-5挥发酚2167×10-32100×10-33100×10-31,1,22三氯乙烷7150×10-57150×10-57150×10-51,1,12三氯乙烷1150×10-41150×10-41150×10-4 注:汛期为6～9月;镉虽为致癌物质,但其致癌途径主要为呼吸暴露,饮水未发现致癌作用[5]。