三峽水庫蓄水后重金屬污染健康風(fēng)險評價

三峽水庫蓄水后重金屬污染健康風(fēng)險評價

環(huán)境健康風(fēng)險的評估是20世紀(jì)80年代提出的一項新研究領(lǐng)域。其主要特點是將環(huán)境生態(tài)與人類健康結(jié)合起來，并以風(fēng)險作為評價指標(biāo)。描述污染對人體健康的影響。目前,健康風(fēng)險評價主要用于研究各種氣、液態(tài)流出物對人體健康危害的影響,而對于水環(huán)境污染對人體造成的健康危害研究較少。國內(nèi)外曾發(fā)生的一些因水源污染引起的災(zāi)害性事故都顯示,加強(qiáng)水環(huán)境健康風(fēng)險評價的研究非常必要。三峽水庫形成后,隨著水文情勢的變化,庫區(qū)水體中重金屬元素的環(huán)境化學(xué)行為必然會發(fā)生變化,對生態(tài)健康的影響也必然發(fā)生變化。本研究通過對135m蓄水前后水體重金屬進(jìn)行污染程度和健康風(fēng)險評價,確定出優(yōu)先控制的重金屬,為環(huán)境健康風(fēng)險管理提供科學(xué)依據(jù)和主要決策對象,同時為進(jìn)一步研究156、175m水位水庫可能出現(xiàn)的問題提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。1材料和方法1.1水樣的采集和預(yù)處理在三峽水庫設(shè)置6個固定采樣點,即奉節(jié)、萬州、涪陵、長壽、寸灘、朱沱。其中135m蓄水時,朱沱、寸灘、長壽為水庫上游區(qū),涪陵為回水變動區(qū),萬州、奉節(jié)為水庫區(qū)。每月對固定斷面進(jìn)行采樣分析,分月初和月末兩次。水樣用0.45μm孔徑濾膜過濾,濾液儲存于塑料瓶用于可溶態(tài)測定,同時取未過濾的水加高純硝酸固定用于總量測定。Hg的測定采用冷原子吸收法,Cd、Pb、Cu的測定采用火焰原子吸收分光光度法。1.2評估方法1.2.1飲用水健康危害風(fēng)險評估不同類型污染物通過飲用水途徑進(jìn)入人體后所引起的健康風(fēng)險的評價模型包括致癌物所致健康危害的風(fēng)險模型和非致癌物所致健康危害的風(fēng)險模型。Rcig=[1?exp(?Dig?qig)]70(1)Rigc=[1-exp(-Dig?qig)]70(1)式(1)為致癌物所致健康危害的風(fēng)險模型,其中Rcig為化學(xué)致癌物i經(jīng)食入途徑產(chǎn)生的平均個人致癌年風(fēng)險,a-1;Dig為化學(xué)致癌物i經(jīng)食入途徑的單位體重日均暴露劑量,mg/(kg·d);qig為化學(xué)致癌物i經(jīng)食入途徑致癌物強(qiáng)度系數(shù),(kg·d)/mg;70為人類平均壽命,a。Rnig=(Dig?10?6)PADig?70(2)Rign=(Dig?10-6)ΡADig?70(2)式(2)為非致癌污染物所致健康危害的風(fēng)險模型,其中Rnigign為非致癌物i經(jīng)食入途徑所致健康危害的個人平均年風(fēng)險,a-1;PADig為非致癌污染物i經(jīng)食入途徑的調(diào)整劑量,mg/(kg·d)。通過飲水途徑暴露的日均暴露劑量(Dig)可按式(3)進(jìn)行計算:Dig=2.2×ci70(3)Dig=2.2×ci70(3)式中:2.2為成人每日平均飲水量,L;ci為污染物年平均質(zhì)量濃度增量,mg/L。調(diào)整劑量(PADig)可按式(4)計算:PADig=RfDig安全因子(4)ΡADig=RfDig安全因子(4)式中:RfDig為非致癌污染物i的食入途徑參考劑量,mg/(kg·d);本研究中安全因子取值為10。目前,對于飲用水中各有毒物質(zhì)所引起的整體健康風(fēng)險,假設(shè)各有毒物質(zhì)對人體健康危害的毒性作用呈相加關(guān)系,而不是協(xié)同或拮抗關(guān)系,則飲用水總的健康危害風(fēng)險R總為:R總=Rc+Rn(5)式(5)為飲用水中重金屬整體健康風(fēng)險評價模型;Rc、Rn分別為所有致癌和非致癌污染物經(jīng)食入途徑所致健康危害的個人平均年風(fēng)險的總和。1.2.2致癌性可靠程度評估的參考劑量根據(jù)國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)和世界衛(wèi)生組織(WHO)通過全面評價化學(xué)物質(zhì)致癌性可靠程度而編制的分類系統(tǒng),化學(xué)致癌物的致癌強(qiáng)度系數(shù)及非致癌物質(zhì)所致健康風(fēng)險的參考劑量值見表1。2結(jié)果與分析2.1成庫前后水體重金屬污染狀況以2002年1月至2003年5月平均值代表成庫前,2003年6月至2004年12月平均值代表成庫后。采用單因子評價法對水質(zhì)狀況進(jìn)行評價,即以各評價參數(shù)的平均值與各類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較,確定單項水質(zhì)類別,以斷面評價結(jié)果中最差的項目代表斷面水質(zhì)狀況。如果某項污染物濃度超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)中Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)值,則計算其超標(biāo)倍數(shù)。成庫前后各重金屬質(zhì)量濃度見表2、表3。對朱沱、寸灘、長壽、涪陵、萬州、奉節(jié)6個斷面的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表明,成庫前4種重金屬均未超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),其中Hg達(dá)到Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),Cd、Cu達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),Pb均達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);成庫后Hg達(dá)到Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),Cu、Cd達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),Pb達(dá)到Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。水質(zhì)質(zhì)量系數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)見表4。以單因子污染指數(shù)(Pi)進(jìn)行評價(以地表水Ⅲ類水為標(biāo)準(zhǔn)),評價結(jié)果見表5、表6。由于成庫前后Hg均未檢出,故單因子評價對象為Pb、Cu、Cd3種重金屬。成庫前后Pi均表現(xiàn)為Pb>Cd>Cu,說明Pb、Cd污染相對嚴(yán)重一些。成庫后各重金屬Pi均有不同程度的增大。成庫前6個斷面的Pi均值在0.24~0.42,為微污染狀況,成庫后除奉節(jié)、長壽外其余斷面Pi均值為0.56~0.68,為輕污染狀況,特別是Pb污染應(yīng)該引起重視。成庫前水體中重金屬多因子綜合污染指數(shù)為0.48,成庫后為0.74,即成庫后水體中重金屬污染有加大趨勢,其中Pb增加幅度較大。各斷面多因子綜合污染指數(shù)也表現(xiàn)出成庫后大于成庫前,并且各斷面之間差異不明顯。2.2重金屬對人體健康危害的個人年風(fēng)險美國環(huán)保局(EPA)的致癌風(fēng)險評價指南中認(rèn)為,當(dāng)化學(xué)致癌物和化學(xué)非致癌物年風(fēng)險水平低于10-4a-1時,該風(fēng)險是可以接受的。本研究采用了國際輻射防護(hù)委員會(ICRP)推薦的標(biāo)準(zhǔn)5.0×10-5a-1,該標(biāo)準(zhǔn)較EPA的可接受風(fēng)險水平更嚴(yán)格。應(yīng)用健康風(fēng)險評價模型和模型參數(shù),計算出6個斷面水體重金屬通過飲水途徑所引起的平均個人年風(fēng)險,結(jié)果見表7、表8。評價結(jié)果表明,非致癌有毒化學(xué)物質(zhì)(Hg、Pb和Cu)所引起的健康危害的個人年風(fēng)險以Pb最大,其次為Cu,Hg次之。Pb的最大個人年風(fēng)險可達(dá)1.8×10-7a-1,但仍低于ICRP推薦的標(biāo)準(zhǔn)。3種非致癌有毒化學(xué)物質(zhì)對人體健康危害的個人年風(fēng)險水平均集中在10-10~10-7a-1,也就是說,每千萬人口中因飲用水水質(zhì)的非致癌污染物而受到健康危害(或死亡)的人數(shù)不到1人,表明在飲用水中,非致癌物質(zhì)(Hg、Pb和Cu)所引起的健康風(fēng)險甚微,不會對暴露人群構(gòu)成明顯的危害。而致癌物質(zhì)Cd對人體健康危害的個人年風(fēng)險水平均集中在10-6a-1,即致癌物質(zhì)Cd所引起的健康風(fēng)險甚微,同樣不會對暴露人群構(gòu)成明顯的危害。本文所研究的重金屬中,Pb是飲水產(chǎn)生風(fēng)險的主要污染物,應(yīng)作為風(fēng)險決策管理的重點對象。成庫前后致癌與非致癌污染物所致個人平均健康危害的風(fēng)險,分別為6.3×10-6、8.2×10-6a-1,低于ICRP推薦的標(biāo)準(zhǔn),為可接受水平。成庫前后化學(xué)致癌物約占99%,而非致癌物約占1%左右,成庫前后致癌物質(zhì)對人體健康危害的個人年風(fēng)險均大于非致癌物,這與前人的研究結(jié)果一致。各重金屬對人體健康危害個人年風(fēng)險總體為成庫后大于成庫前。本研究沿用EPA飲用水中重金屬污染物對人體健康暴露風(fēng)險評價方法,暴露途徑僅考慮了平均飲水?dāng)z入,沒有考慮其他有毒物質(zhì)和暴露途徑,如通過皮膚接觸、以蒸汽形式吸入、飲食攝入等途徑,實際上低估了重金屬暴露的風(fēng)險;另外,通過飲水暴露風(fēng)險還與自來水在家庭管網(wǎng)中的停留時間、消費者的生活方式、消費習(xí)慣以及職業(yè)類型等密切相關(guān),這就需要用更加復(fù)雜的暴露評價方法來得到消費人群接觸污染物的平均暴露劑量、污染物暴露劑量在一天中的分配、個人受到污染物最高暴露的機(jī)會。因此,本文關(guān)于庫區(qū)飲水重金屬暴露風(fēng)險的研究是初步的,將在以后的工作中進(jìn)一步完善。3污染受害者的健康危害(1)成庫后水體中各重金屬單因子污染指數(shù)和Nemerow綜合污染指數(shù)均有不同程度的增大,特別是P