基于楔形模糊數(shù)的城市地表粉塵重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

基于楔形模糊數(shù)的城市地表粉塵重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

1基于模糊評(píng)價(jià)的環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)近年來(lái)，環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題越來(lái)越受到重視，環(huán)境科學(xué)與生態(tài)毒性等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一（acotal.，2009；alactal.，2008；常景等，2009；丁天福等，2009；gretzisicetar2008；leetal.，2008；lizhouzhengyeetal.，2007）?？傮w而言，對(duì)于環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)的測(cè)量，出于暴露量計(jì)算模型和有害物質(zhì)參考模型的考慮，全球風(fēng)險(xiǎn)的測(cè)量往往是基于暴露量。風(fēng)險(xiǎn)因素通常通過(guò)定性方法進(jìn)行量化。與復(fù)雜、不確定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系相比，評(píng)價(jià)模型難以客觀、準(zhǔn)確地揭示風(fēng)險(xiǎn)特征，風(fēng)險(xiǎn)也可能發(fā)生欺詐。因此，一些科學(xué)家在環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系的模糊性方面采用了三角模糊模型，并對(duì)環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了表征（李如忠，2007；sharkhawatal.，2006）。然而，當(dāng)模型參數(shù)的峰值較大時(shí)，驗(yàn)證模型參數(shù)和模型參數(shù)之間的差異是很大的。這可能會(huì)導(dǎo)致模型參數(shù)的很大誤差（羅納爾多模型，1997），這限制了模型的使用。此外，現(xiàn)有的模糊評(píng)估僅針對(duì)水環(huán)境介質(zhì)，而對(duì)表面灰塵的健康風(fēng)險(xiǎn)研究較少。城市地表灰塵健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)新課題(Acostaetal.,2009;Aelionetal.,2008;常靜等,2009;Charlesworthetal.,2003;DeMigueletal.,2007;方鳳滿(mǎn)等,2010;鄭小康等,2009).由于所處環(huán)境界面的特殊性,城市地表灰塵成為包括重金屬、多環(huán)芳烴等在內(nèi)的多種污染物的“源”和“匯”.在一定的動(dòng)力條件(如風(fēng)力、機(jī)動(dòng)車(chē)碾壓及人群活動(dòng)等)作用下,灰塵顆粒物經(jīng)再懸浮過(guò)程進(jìn)入大氣,成為危害環(huán)境系統(tǒng)和人類(lèi)健康的重要環(huán)境介質(zhì)(Lioyetal.,2002).梯形模糊數(shù)是模擬、評(píng)價(jià)、決策領(lǐng)域常用的模糊數(shù),對(duì)于峰值相對(duì)較寬的參數(shù)分布有著很好的擬合效果.事實(shí)上,在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)中,多數(shù)暴露參數(shù)都不同程度地存在較寬峰值的分布特征.鑒于此,本研究嘗試將梯形模糊數(shù)引入地表灰塵重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),提出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)識(shí)別方法和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),以期為環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)不確定性分析提供新思路、新方法.2基于梯形模糊數(shù)的重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型富有金屬、檢察官、司法警察、健康疾病貝隆特2.1暴露途徑重金屬暴露量的計(jì)算根據(jù)地表灰塵在城市地表環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化特征,可以將地表灰塵重金屬進(jìn)入人體的主要途徑概括為3種,分別是經(jīng)手-口途徑直接攝入、經(jīng)呼吸系統(tǒng)吸入和皮膚接觸等,相應(yīng)的暴露量計(jì)算公式分別為(Ferreira-Baptistaetal.,2005):Doral=c×ΙRoral×EForal×EDoralBW×AΤ(1)Dinh=c×ΙRinh×EFinh×EDinhΡEF×BW×AΤ(2)Ddermal=c×SA×SL×ABS×EFdermal×EDdermalBW×AΤ(3)式中,Doral、Dinh和Ddermal分別表示經(jīng)手-口途徑直接攝入、呼吸吸入和皮膚接觸途徑的長(zhǎng)期日平均暴露量(mg·kg-1·d-1),c表示地表灰塵重金屬含量(mg·kg-1),IRoral表示經(jīng)手-口途徑攝入灰塵速率(mg·d-1),IRinh表示呼吸速率(m3·d-1),EForal、EFinh和EFdermal分別表示3種途徑的年暴露頻率(d·a-1),EDoral、EDinh和EDdermal分別為3種途徑的暴露年限(a),BW為平均體重(kg),AT為對(duì)致癌或非致癌重金屬的平均暴露時(shí)間(d),PEF為顆粒物排放因子(m3·kg-1),SA為暴露皮膚面積(cm2),SL為皮膚黏著度(mg·cm-2·d-1),ABS為皮膚吸收因子.對(duì)于非致癌污染物,利用式(1)～(3)可以直接計(jì)算成人或兒童在3種暴露途徑下的灰塵重金屬暴露量.單個(gè)重金屬在某一暴露途徑下的致癌風(fēng)險(xiǎn),可以根據(jù)暴露量與致癌斜率因子(SF)的乘積得到,即Risk=D×SF.對(duì)于多種重金屬暴露情形,上述3種暴露途徑的致癌總風(fēng)險(xiǎn)可以表示為:Risk=m∑i=1[Dioral×SFioral+Diinh×SFiinh+Didermal×SFidermal](4)式中,變量m表示致癌重金屬種類(lèi)數(shù)目,SFioral、SFiinh和SFidermal分別表示第i種重金屬對(duì)應(yīng)各暴露途徑的致癌斜率因子(kg·d·mg-1).與非致癌污染物不同的是,式(4)中重金屬暴露量實(shí)際上是將個(gè)體在兒童期和成人期暴露量平攤到整個(gè)生命周期的終生日均暴露量LADD(Lifetimeaveragedailydose,簡(jiǎn)記為L(zhǎng)ADD),具體計(jì)算方法見(jiàn)文獻(xiàn)(Ferreira-Baptistaetal.,2005).對(duì)于非致癌風(fēng)險(xiǎn),一般采用危害商(Hazardquotient,簡(jiǎn)記HQ),即暴露量與參考劑量(RfD)的比值來(lái)度量,表達(dá)式為HQ=D/RfD.于是,可將3種暴露途徑下多種重金屬非致癌總風(fēng)險(xiǎn)(HI)表示為:ΗΙ=n∑j=1ΗQj=n∑j=1[Djoral/RfDjoral+Djinh/RfDjinh+Djdermal/RfDjdermal](5)式中,變量n表示非致癌重金屬種類(lèi)數(shù),RfDjoral、RfDjinh和RfDjdermal分別表示第j種非致癌重金屬經(jīng)手-口接觸攝入、呼吸吸入和皮膚接觸途徑的參考劑量(mg·kg-1·d-1).2.2u3000aaa的-截集梯形模糊數(shù)可以用4個(gè)一組數(shù)表示,如?A=(a1,a2,a3,a4),其中a1,a2,a3和a4為實(shí)數(shù),且有a1≤a2≤a3≤a4,相應(yīng)的隸屬函數(shù)表達(dá)式為(Ronaldetal.,1997):μ?A(x)={0,x<a1(x-a1)/(a2-a1),a1≤x＜a21,a2≤x≤a3(a4-x)/(a4-a3),a3＜x≤a40,x>a4(6)式中,a1和a4分別稱(chēng)為梯形模糊數(shù)的下限和上限,a2≤x≤a3稱(chēng)為相對(duì)最可能值區(qū)間.當(dāng)a2=a3時(shí),梯形模糊數(shù)?A退化為三角模糊數(shù);而當(dāng)a1=a2=a3=a4時(shí),?A完全蛻變?yōu)橐话銓?shí)數(shù).在定量化計(jì)算中,一般都是利用α-截集技術(shù)(Ronaldetal.,1997),通過(guò)將梯形模糊數(shù)?A轉(zhuǎn)化為與一定可信度水平相對(duì)應(yīng)的區(qū)間數(shù)進(jìn)行計(jì)算,即Aα=[AαL,AαR]=[(a2-a1)α+a1,-(a4-a3)α+a4](7)這里,稱(chēng)Aα為?A的α-截集,它實(shí)際上是一個(gè)以α為自變量且可信度水平不低于α的數(shù)據(jù)集合.設(shè)有兩個(gè)梯形模糊數(shù)?A和?B,相應(yīng)的α-截集分別為Aα=[AαL,AαR]和Bα=[BαL,BαR],則有Aα?Bα=[AαL+BαL,AαR+BαR](8)Aα?Bα=[AαL·BαL,AαR·BαR](9)Aα?Bα=[AαL/BαR,AαR/BαL](10)k?Bα=[kBαL,kBαR](實(shí)數(shù)k≥0)(11)式中,符號(hào)?、?和?分別表示梯形模糊數(shù)的加、乘和除法運(yùn)算(下同).根據(jù)文獻(xiàn)(Kaufmannetal.,1985),各種模糊數(shù)都可以轉(zhuǎn)化為α-截集.若令A(yù)α=[AαL,AαR]為模糊數(shù)?A的α-截集,則?A的期望區(qū)間可表示為(Duboisetal.,1987;Heilpern,1992):EΙ(?A)=[EΙ(AαL),EΙ(AαR)]=[∫10AαL(α)dα,∫10AαR(α)dα](12)若將期望區(qū)間的中值定義為模糊數(shù)的期望值,則有(Duboisetal.,1987;Heilpern,1992):EV(?A)=12(∫10AαL(α)dα+∫10AαR(α)dα)(13)2.3地表形貌理論與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型在式(1)～(5)的評(píng)價(jià)模型中,各參數(shù)都不同程度地存在模糊性和不精確性.因此,從理論上講,可以采用模糊數(shù)來(lái)刻畫(huà)模型參數(shù).目前,在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域,一些學(xué)者已將三角模糊數(shù)應(yīng)用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(李如忠,2007;樊夢(mèng)佳等,2010),并取得了較好效果.但由于三角模糊數(shù)的相對(duì)最可能值僅是一個(gè)點(diǎn)值,對(duì)于大量存在的峰值較為扁平的參數(shù)分布,三角模糊數(shù)可能帶來(lái)較大的模擬誤差,甚至導(dǎo)致失真.針對(duì)這一問(wèn)題,梯形模糊數(shù)卻能給予很好的解決(Freissinetetal.,1998;Hanss,2002).事實(shí)上,對(duì)于暴露模型參數(shù)值,由于大量不確定性的存在,人們往往會(huì)做出“大概在某一范圍,且最有可能在其中某一區(qū)間”的判定,故此以梯形模糊數(shù)表征模型參數(shù)是合適的.不妨以梯形模糊數(shù)模擬和表征式(1)～(3)的各項(xiàng)參數(shù),分別表示為?ΙRoral、?ΙRinh、?c、?EForal、?EFinh、?EFdermal、?EDoral、?EDinh、?EDdermal、?BW、?AF、?ΡEF、?SA、?SL、?ABS.于是,參照文獻(xiàn)(李如忠,2007)的模型構(gòu)造方法,可以建立地表灰塵重金屬長(zhǎng)期日攝入劑量的模糊計(jì)算模型(限于篇幅,此處略去).再由式(7)～(11)的運(yùn)算性質(zhì),可以計(jì)算得到重金屬長(zhǎng)期日均攝入劑量?Doral、?Dinh和?Ddermal.同樣,若將重金屬致癌斜率因子SF和非致癌參考劑量RfD,也定義為梯形模糊數(shù)(表示為?SF和?RfD),則可建立基于梯形模糊數(shù)的地表灰塵重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型,即:?Risk=m∑i=1[?Dioral??SFioral⊕?Diinh??SFiinh⊕?Didermal??SFidermal](14)?ΗΙ=n∑j=1[?Djoral??RfDjoral⊕?Djinh??RfDjinh⊕?Djdermal??RfDjdermal](15)由此,可以計(jì)算得到以模糊數(shù)表示的致癌風(fēng)險(xiǎn)?Risk和非致癌風(fēng)險(xiǎn)?ΗΙ.需要指出的是,這里計(jì)算得到的日均攝入劑量?Doral、?Dinh和?Ddermal及致癌風(fēng)險(xiǎn)?Risk和非致癌風(fēng)險(xiǎn)?ΗΙ,均不再是隸屬函數(shù)為線性形式的梯形模糊數(shù),而是具有非線性隸屬函數(shù)的一般模糊數(shù).2.4[rkl,rpu]的隸屬度這里,若新構(gòu)建的長(zhǎng)期日攝入劑量模糊計(jì)算模型和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的各個(gè)模糊參數(shù)都以α-截集來(lái)表示,則R?isk和ΗΙ?將是一個(gè)以可信度α為自變量的區(qū)間數(shù),即計(jì)算結(jié)果是一個(gè)與給定可信度水平α相應(yīng)的區(qū)間值.參照文獻(xiàn)(樊夢(mèng)佳等,2010)的處理方法,由劃定的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)計(jì)算隸屬度,可以識(shí)別研究區(qū)域灰塵重金屬污染的健康風(fēng)險(xiǎn)等級(jí).這里,設(shè)某一可信度水平下的模糊風(fēng)險(xiǎn)值為[R1,R2],則[R1,R2]對(duì)[RkL,RkU]的隸屬度表示為(?；勰鹊?2009;樊夢(mèng)佳等,2010):A(k)=|[R1,R2]∩[RLk,RUk]||[R1,R2]|(16)式中,∩表示兩個(gè)區(qū)間的交集;||表示區(qū)間的幾何長(zhǎng)度;[RkL,RkU]表示風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的第k個(gè)等級(jí),k=1,2,…,n;A(k)表示[R1,R2]對(duì)[RkL,RkU]的隸屬度.從環(huán)境管理的角度看,在得到模糊風(fēng)險(xiǎn)值[R1,R2]對(duì)各評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度后,還需要進(jìn)一步明確評(píng)價(jià)對(duì)象所屬的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí).在已有識(shí)別方法中,“最大隸屬度原則”是一種常用方法.但該方法存在一定的有效性問(wèn)題,如當(dāng)較大的兩個(gè)隸屬度值大小較為接近時(shí),在優(yōu)劣評(píng)判上可能很難抉擇.鑒于此,有學(xué)者提出疊加隸屬度的識(shí)別方法(王煥松等,2010).在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中,可以按照由高風(fēng)險(xiǎn)向低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的順序,將等于和高于某一風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的所有隸屬度進(jìn)行疊加,并將疊加隸屬度首次大于或等于50%的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定為重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)等級(jí).如果某一風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的疊加隸屬度未達(dá)到50%,則表明研究區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)特征可能更接近于下一等級(jí).以此依次判別,直至疊加隸屬度大于等于50%,則將相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定為地表灰塵重金屬污染的健康風(fēng)險(xiǎn)程度.3例子研究3.1微量元素含量測(cè)定合肥市為安徽省省會(huì),市區(qū)現(xiàn)有人口156萬(wàn)(2008年),城區(qū)建成面積224km2.2010年4～7月,課題組對(duì)合肥市城區(qū)不同功能用地的52個(gè)點(diǎn)位,采集不透水地面灰塵.重金屬Cd采用石墨爐法,以PE-AA800型原子吸收光譜儀測(cè)定;Zn、Pb、Cu和Cr采用火焰法,以WFX-130A原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定.采用肖維涅準(zhǔn)則(郝瑞霞等,2006)對(duì)灰塵重金屬含量進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn),剔出異常值.根據(jù)SPSS軟件的頻數(shù)分析結(jié)果,將頻數(shù)較高的數(shù)據(jù)區(qū)間作為最可能區(qū)間,以最小、最大值分別作為下限和上限,構(gòu)建重金屬含量梯形模糊參數(shù),即:c?Cr=(43.43,53.11,99.92,256.92)mg·kg-1c?Ζn=(1071.42,1709.96,2266.66,4374.75)mg·kg-1c?Ρb=(34.41,50.44,150.31,244.62)mg·kg-1c?Cu=(14.25,25.06,49.70,299.23)mg·kg-1c?Cd=(1.212,2.030,3.290,9.642)mg·kg-13.2呼吸速率的計(jì)算重金屬Zn、Pb、Cu、Cd和Cr具有慢性非致癌健康風(fēng)險(xiǎn),而且Cd和Cr還同時(shí)具有致癌效應(yīng)(Ferreira-Baptistaetal.,2005).但對(duì)于Cr和Cd,美國(guó)環(huán)保署(USEPA)僅給出了呼吸途徑致癌斜率因子.暴露量模型中,除灰塵重金屬含量外的其它參數(shù),參考USEPA土壤健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法(USEPA,1989;2002)、北京市《場(chǎng)地環(huán)境評(píng)價(jià)指南》(北京市環(huán)保局,2007)及相關(guān)研究成果(Acosta,2009;常靜等,2009;DeMigueletal.,2007;Ferreira-Baptistaetal.,2005;李如忠,2007;王喆等,2008;王宗爽等,2009a;2009b),構(gòu)造梯形模糊參數(shù).參考USEPA推薦值,結(jié)合中國(guó)人的衛(wèi)生習(xí)慣和城市環(huán)境質(zhì)量狀況,對(duì)成人經(jīng)手-口途徑直接攝入地表灰塵速率取ΙR?oraladult=(100,120,125,150)mg·d-1,兒童取ΙR?oralchild=(200,220,230,250)mg·d-1;依據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù),成人長(zhǎng)期暴露呼吸速率取ΙR?inhadult=(13.83,17.21,19.02,22.04)m3·d-1,兒童取ΙR?inhchild=(5.58,8.50,9.20,11.36)m3·d-1;假定3種暴露途徑的暴露頻率相同,即EF?oral=EF?inh=EF?dermal,考慮到城市居民一年中大多數(shù)時(shí)間都可能暴露在城市環(huán)境空間,為此參考北京市《場(chǎng)地環(huán)境評(píng)價(jià)指南》,對(duì)成人取EF?adult=(300,330,340,350)d·a-1,對(duì)兒童取EF?child=(280,310,320,350)d·a-1;令三種暴露途徑相應(yīng)的暴露年限也相同,即ED?oral=ED?inh=ED?dermal,參考USEPA推薦值,對(duì)成年人取ED?adult=(24,24,24,24)a,兒童取ED?child=(6,6,6,6)a.對(duì)人體特征參數(shù),根據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者近年來(lái)的大規(guī)模調(diào)查、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行取值,其中,成人平均體重取BW?adult=(51.5,58.3,62.1,73.2)kg,兒童則取BW?child=(12.3,15.5,16.2,20.8)kg.對(duì)于暴露皮膚面積SA?,需要綜合考慮性別、年齡、氣候、季節(jié)等的影響.根據(jù)王喆等(2008)的調(diào)查結(jié)果,擬對(duì)成人取SA?adult=(1320,2110,2345,2940)cm2,兒童取SA?child=(830,1110,1250,1440)cm2.參考USEPA推薦值,對(duì)于非致癌物,成人平均暴露時(shí)間取AΤ?adult=365?(24,24,24,24)d,兒童取AΤ?child=365?(6,6,6,6)d;對(duì)于致癌物,平均暴露時(shí)間均按人均壽命70a計(jì)算,則有AΤ?=365?(70,70,70,70)d.參數(shù)SL?也參照USEPA推薦值,即兒童取SL?child=(0.2,0.2,0.2,0.2)mg·cm-2·d-1,成人取SL?adult=(0.07,0.07,0.07,0.07)mg·cm-2·d-1.至于ΡEF?和ABS?,分別取ΡEF?=(1.36,1.36,1.36,1.36)×109m3?kg-1和ABS?=(1.0,1.0,1.0,1.0)×10-3.地表灰塵各重金屬不同暴露途徑相應(yīng)的SF?和RfD?,采用USEPA的推薦值.為簡(jiǎn)單起見(jiàn),將其表示為一般實(shí)數(shù)形式,具體見(jiàn)表1(常靜等,2009).3.3健康風(fēng)險(xiǎn)的測(cè)量和分析3.3.1風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的識(shí)別根據(jù)式(7),將上述模糊參數(shù)轉(zhuǎn)化為α-截集,并代入重金屬長(zhǎng)期日攝入劑量模糊計(jì)算模型和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型.在此基礎(chǔ)上,利用梯形模糊數(shù)的算術(shù)運(yùn)算性質(zhì),定量評(píng)估合肥市城區(qū)地表灰塵重金屬污染的健康風(fēng)險(xiǎn)水平.其中,致癌重金屬Cd和Cr,需要分別針對(duì)個(gè)體在兒童期和成人期經(jīng)呼吸吸入途徑的重金屬暴露量進(jìn)行估算,并將計(jì)算結(jié)果分?jǐn)偟秸麄€(gè)生命周期(70a),從而得到終身日平均暴露量.在此基礎(chǔ)上,計(jì)算求得Cd的致癌風(fēng)險(xiǎn)范圍為1.74×10-10～4.96×10-9,相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)期望區(qū)間為[4.05×10-10,2.57×10-9],期望值為1.49×10-9;Cr的致癌風(fēng)險(xiǎn)值范圍為4.15×10-8～8.81×10-7,期望區(qū)間為[7.87×10-8,4.71×10-7],期望值為2.75×10-7.Cd和Cr的致癌總風(fēng)險(xiǎn)可能范圍為4.17×10-8～8.86×10-7,期望值為2.76×10-7.考慮到人們對(duì)致癌風(fēng)險(xiǎn)格外關(guān)注和敏感,本文僅就致癌效應(yīng)開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的識(shí)別.目前,對(duì)于環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn),國(guó)內(nèi)外都還沒(méi)有一套公認(rèn)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn).USEPA認(rèn)為在10-4級(jí)別內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)值都是可以接受的,而國(guó)際防輻射委員會(huì)(ICRP)推薦的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)值為5×10-5.事實(shí)上,風(fēng)險(xiǎn)概念在本質(zhì)上是模糊的,是否具有風(fēng)險(xiǎn)性并沒(méi)有明確的邊界.參照USEPA和ICRP的推薦值,結(jié)合文獻(xiàn)(丁昊天等,2009;?；勰鹊?2009),提出具有模糊化的風(fēng)險(xiǎn)判別標(biāo)準(zhǔn),具體見(jiàn)表2.由于Cd和Cr的致癌風(fēng)險(xiǎn)都很低,這里不妨以可信度α=0時(shí)的極端情景為例,說(shuō)明風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判別方法及表2評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用.由式(16)和表2,計(jì)算得到Cr對(duì)Ⅰ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的隸屬度為0.930,對(duì)其它各評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度均為0;Cd和Cr致癌總風(fēng)險(xiǎn)對(duì)Ⅰ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的隸屬度為0.927,對(duì)其它各等級(jí)的隸屬度均為0.顯然,此時(shí)無(wú)需再以疊加隸屬度來(lái)判別所屬風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),最終判定合肥市地表灰塵重金屬致癌風(fēng)險(xiǎn)為極低水平.不難看出,當(dāng)致癌風(fēng)險(xiǎn)跨越2個(gè)或2個(gè)以上風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)時(shí),采用疊加隸屬度應(yīng)該能夠更好地識(shí)別出風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí).3.3.2暴露途徑風(fēng)險(xiǎn)期望將梯形模糊參數(shù)值代入式(1)～(3),根據(jù)梯形模糊數(shù)的算術(shù)運(yùn)算性質(zhì),分別計(jì)算兒童和成人兩個(gè)不同群體在各種暴露途徑下的非致癌重金屬暴露量.在此基礎(chǔ)上,由危害商表達(dá)式及不同暴露途徑相應(yīng)的參考劑量,計(jì)算出非致癌風(fēng)險(xiǎn)值(限于篇幅,具體計(jì)算過(guò)程從略),所得風(fēng)險(xiǎn)模糊數(shù)變化區(qū)間(即下限～上限值范圍)見(jiàn)表3.從表3可以看出,各種暴露途徑對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)上、下限值懸殊很大,表明風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的不確定性顯著.從風(fēng)險(xiǎn)的健康效應(yīng)看,兒童遭受的健康威脅明顯高于成人,而且Pb、Cu和Cr的風(fēng)險(xiǎn)上限值都已明顯超出了1.0,表明合肥市地表灰塵重金屬可能已對(duì)兒童身體健康構(gòu)成現(xiàn)實(shí)的危害.而成人由于各種途徑的非致癌風(fēng)險(xiǎn)上限值均低于1.0,表明地表灰塵對(duì)成人健康尚不構(gòu)成威脅.但無(wú)論是兒童還是成人群體,手-口直接攝入帶來(lái)的健康風(fēng)險(xiǎn)都遠(yuǎn)高于其它兩種途徑.因此,在日常生活中,養(yǎng)成勤洗手的良好衛(wèi)生習(xí)慣對(duì)于降低地表灰塵帶來(lái)的健康危害具有積極意義.由式(12)和式(13)可計(jì)算出不同暴露途徑下非致癌風(fēng)險(xiǎn)的期望區(qū)間和期望值,結(jié)果見(jiàn)表4.由表4可以進(jìn)一步得到兒童非致癌總風(fēng)險(xiǎn)期望值為1.888,大大超出了安全閾值1.0,表明合肥市地表灰塵重金屬確已對(duì)兒童身體健康構(gòu)成危害.其中,手-口直接攝入、呼吸吸入和皮膚接觸途徑風(fēng)險(xiǎn)所占比例分別為97.8%、0.1%和2.1%.而成人非致癌總風(fēng)險(xiǎn)期望值僅為0.278,遠(yuǎn)低于1.0的閾值限制.3.4基于商業(yè)模式的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型本研究對(duì)于灰塵重金屬僅考慮了Cd和Cr的致癌效應(yīng),由于二者相應(yīng)的致癌風(fēng)險(xiǎn)都很低,為了展示健康風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)識(shí)別方法的使用,筆者就以α=0時(shí)的極端情景為例進(jìn)行了探析.但在環(huán)境管理實(shí)踐中,人們往往更加偏愛(ài)于可信度水平相對(duì)較高的數(shù)據(jù)信息,因此,對(duì)于重金屬或其它致癌物污染相對(duì)較為嚴(yán)重的情形,不妨對(duì)較高可信度水平(如α≥0.8)開(kāi)展健康風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的判別.從這點(diǎn)來(lái)說(shuō),采用梯形模糊數(shù)定義健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型參數(shù),提高了模型的靈活性和適用性.但如何構(gòu)造梯形模糊參數(shù),還沒(méi)有一個(gè)通用的方法(Massonetal.,2006),本研究提出的根據(jù)頻數(shù)分析結(jié)果構(gòu)造灰塵重金屬含量模糊參數(shù)的方法,具有形象直觀、易于操作的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)也可以克服由人為主觀性帶來(lái)的影響.很顯然,相對(duì)于傳統(tǒng)的確定性評(píng)價(jià)方法,模糊評(píng)價(jià)模型不僅可以得到健康風(fēng)險(xiǎn)的變化區(qū)間,也可以同步得到相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)水平的隸屬度,從而在刻畫(huà)各參數(shù)實(shí)際狀態(tài)的同時(shí),又能準(zhǔn)確地揭示研究區(qū)域重金屬污染的健康危害,這是確定性方法所無(wú)法比擬的.相對(duì)于隨機(jī)模型,采用梯形模糊數(shù)度量風(fēng)險(xiǎn)水平,對(duì)數(shù)據(jù)信息的豐富程度和數(shù)據(jù)分布的精確程度都沒(méi)有過(guò)高的要求,從而提高了模糊評(píng)價(jià)模型的實(shí)用性,這是隨機(jī)模型所不及的.從梯形模糊數(shù)的定義可以看出,無(wú)論峰值呈扁平狀還是呈尖狀的參數(shù)分布,梯形模糊數(shù)都能夠給予較好的表征和刻畫(huà).如本研究中,重金屬含量c?Cr=(43.43,53.11,99.92,256.92)和c?Ρb=(34.41,50.44,150.31,244.62)等就是非常典型的例子.很顯然,這兩個(gè)參數(shù)的峰值都很扁平,若以三角形模糊數(shù)表征,勢(shì)必帶來(lái)較大的誤差.由于三角模糊數(shù)可以看作是梯形模糊數(shù)的特殊形式(即峰值為一點(diǎn)值),因此,基于梯形模糊數(shù)的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型較三角模糊模型,具有更為廣泛的應(yīng)用前景.此外,在暴露量計(jì)算模