三峽水庫(kù)蓄水后重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

三峽水庫(kù)蓄水后重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估是20世紀(jì)80年代提出的一項(xiàng)新研究領(lǐng)域。其主要特點(diǎn)是將環(huán)境生態(tài)與人類(lèi)健康結(jié)合起來(lái)，并以風(fēng)險(xiǎn)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。描述污染對(duì)人體健康的影響。目前,健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要用于研究各種氣、液態(tài)流出物對(duì)人體健康危害的影響,而對(duì)于水環(huán)境污染對(duì)人體造成的健康危害研究較少。國(guó)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(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究非常必要。三峽水庫(kù)形成后,隨著水文情勢(shì)的變化,庫(kù)區(qū)水體中重金屬元素的環(huán)境化學(xué)行為必然會(huì)發(fā)生變化,對(duì)生態(tài)健康的影響也必然發(fā)生變化。本研究通過(guò)對(duì)135m蓄水前后水體重金屬進(jìn)行污染程度和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),確定出優(yōu)先控制的重金屬,為環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)管理提供科學(xué)依據(jù)和主要決策對(duì)象,同時(shí)為進(jìn)一步研究156、175m水位水庫(kù)可能出現(xiàn)的問(wèn)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(kù)設(shè)置6個(gè)固定采樣點(diǎn),即奉節(jié)、萬(wàn)州、涪陵、長(zhǎng)壽、寸灘、朱沱。其中135m蓄水時(shí),朱沱、寸灘、長(zhǎng)壽為水庫(kù)上游區(qū),涪陵為回水變動(dòng)區(qū),萬(wàn)州、奉節(jié)為水庫(kù)區(qū)。每月對(duì)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(guò)濾,濾液儲(chǔ)存于塑料瓶用于可溶態(tài)測(cè)定,同時(shí)取未過(guò)濾的水加高純硝酸固定用于總量測(cè)定。Hg的測(cè)定采用冷原子吸收法,Cd、Pb、Cu的測(cè)定采用火焰原子吸收分光光度法。1.2評(píng)估方法1.2.1飲用水健康危害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不同類(lèi)型污染物通過(guò)飲用水途徑進(jìn)入人體后所引起的健康風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)模型包括致癌物所致健康危害的風(fēng)險(xiǎn)模型和非致癌物所致健康危害的風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)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(gè)人致癌年風(fēng)險(xiǎn),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(lèi)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(xiǎn)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(gè)人平均年風(fēng)險(xiǎn),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(guò)飲水途徑暴露的日均暴露劑量(Dig)可按式(3)進(jìn)行計(jì)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(jì)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(duì)于飲用水中各有毒物質(zhì)所引起的整體健康風(fēng)險(xiǎn),假設(shè)各有毒物質(zhì)對(duì)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(xiǎn)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(xiǎn)評(píng)價(jià)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(gè)人平均年風(fēng)險(xiǎn)的總和。1.2.2致癌性可靠程度評(píng)估的參考劑量根據(jù)國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)和世界衛(wèi)生組織(WHO)通過(guò)全面評(píng)價(jià)化學(xué)物質(zhì)致癌性可靠程度而編制的分類(lèi)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(xiǎn)的參考劑量值見(jiàn)表1。2結(jié)果與分析2.1成庫(kù)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(kù)前,2003年6月至2004年12月平均值代表成庫(kù)后。采用單因子評(píng)價(jià)法對(duì)水質(zhì)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià),即以各評(píng)價(jià)參數(shù)的平均值與各類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較,確定單項(xiàng)水質(zhì)類(lèi)別,以斷面評(píng)價(jià)結(jié)果中最差的項(xiàng)目代表斷面水質(zhì)狀況。如果某項(xiàng)污染物濃度超過(guò)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)中Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)值,則計(jì)算其超標(biāo)倍數(shù)。成庫(kù)前后各重金屬質(zhì)量濃度見(jiàn)表2、表3。對(duì)朱沱、寸灘、長(zhǎng)壽、涪陵、萬(wàn)州、奉節(jié)6個(gè)斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,成庫(kù)前4種重金屬均未超過(guò)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),其中Hg達(dá)到Ⅰ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),Cd、Cu達(dá)到Ⅱ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),Pb均達(dá)到Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);成庫(kù)后Hg達(dá)到Ⅰ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),Cu、Cd達(dá)到Ⅱ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),Pb達(dá)到Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。水質(zhì)質(zhì)量系數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。以單因子污染指數(shù)(Pi)進(jìn)行評(píng)價(jià)(以地表水Ⅲ類(lèi)水為標(biāo)準(zhǔn)),評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表5、表6。由于成庫(kù)前后Hg均未檢出,故單因子評(píng)價(jià)對(duì)象為Pb、Cu、Cd3種重金屬。成庫(kù)前后Pi均表現(xiàn)為Pb>Cd>Cu,說(shuō)明Pb、Cd污染相對(duì)嚴(yán)重一些。成庫(kù)后各重金屬Pi均有不同程度的增大。成庫(kù)前6個(gè)斷面的Pi均值在0.24~0.42,為微污染狀況,成庫(kù)后除奉節(jié)、長(zhǎng)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(kù)前水體中重金屬多因子綜合污染指數(shù)為0.48,成庫(kù)后為0.74,即成庫(kù)后水體中重金屬污染有加大趨勢(shì),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(kù)后大于成庫(kù)前,并且各斷面之間差異不明顯。2.2重金屬對(duì)人體健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)美國(guó)環(huán)保局(EPA)的致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(xiǎn)水平低于10-4a-1時(shí),該風(fēng)險(xiǎn)是可以接受的。本研究采用了國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)(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(xiǎn)水平更嚴(yán)格。應(yīng)用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型和模型參數(shù),計(jì)算出6個(gè)斷面水體重金屬通過(guò)飲水途徑所引起的平均個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn),結(jié)果見(jiàn)表7、表8。評(píng)價(jià)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(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)以Pb最大,其次為Cu,Hg次之。Pb的最大個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)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(duì)人體健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)水平均集中在10-10~10-7a-1,也就是說(shuō),每千萬(wàn)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(xiǎn)甚微,不會(huì)對(duì)暴露人群構(gòu)成明顯的危害。而致癌物質(zhì)Cd對(duì)人體健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)甚微,同樣不會(huì)對(duì)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(xiǎn)的主要污染物,應(yīng)作為風(fēng)險(xiǎn)決策管理的重點(diǎn)對(duì)象。成庫(kù)前后致癌與非致癌污染物所致個(gè)人平均健康危害的風(fēng)險(xiǎn),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(kù)前后化學(xué)致癌物約占99%,而非致癌物約占1%左右,成庫(kù)前后致癌物質(zhì)對(duì)人體健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)均大于非致癌物,這與前人的研究結(jié)果一致。各重金屬對(duì)人體健康危害個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)總體為成庫(kù)后大于成庫(kù)前。本研究沿用EPA飲用水中重金屬污染物對(duì)人體健康暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法,暴露途徑僅考慮了平均飲水?dāng)z入,沒(méi)有考慮其他有毒物質(zhì)和暴露途徑,如通過(guò)皮膚接觸、以蒸汽形式吸入、飲食攝入等途徑,實(shí)際上低估了重金屬暴露的風(fēng)險(xiǎn);另外,通過(guò)飲水暴露風(fēng)險(xiǎn)還與自來(lái)水在家庭管網(wǎng)中的停留時(shí)間、消費(fèi)者的生活方式、消費(fèi)習(xí)慣以及職業(yè)類(lèi)型等密切相關(guān),這就需要用更加復(fù)雜的暴露評(píng)價(jià)方法來(lái)得到消費(fèi)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(gè)人受到污染物最高暴露的機(jī)會(huì)。因此,本文關(guān)于庫(kù)區(qū)飲水重金屬暴露風(fēng)險(xiǎn)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(kù)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