劉 洋，趙 玲，于 莉，趙 勇，王 謙，閆春陽(yáng)

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，河南鄭州450002;2.鄭州旅游職業(yè)學(xué)院，河南鄭州450009;3.河南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，河南鄭州450003)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人口的增加，城市水體的污染負(fù)荷日益增大，已經(jīng)對(duì)水體污染產(chǎn)生了深刻的影響.中國(guó)的水污染問(wèn)題已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)峻，急需加強(qiáng)水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面的研究.關(guān)于飲用水源方面環(huán)境學(xué)研究國(guó)內(nèi)已有較多報(bào)道，黃奕龍等［1］研究了深圳市主要水源的環(huán)境健康危害風(fēng)險(xiǎn).何向明等［2］對(duì)佛山主要水源的水質(zhì)進(jìn)行了健康分析.閆欣榮等［3］對(duì)西安市黑河地表飲用水源的水環(huán)境進(jìn)行了環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).耿福明［4］對(duì)山東地下飲用水源進(jìn)行了健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).但是關(guān)于中原地區(qū)的飲用水源地環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面的研究少有報(bào)道.為揭示該區(qū)域飲用水源的環(huán)境健康狀況，本研究以中原地區(qū)的鄭州市為例，通過(guò)建立健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模式，定量評(píng)價(jià)鄭州市地表、地下飲用水源環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)，以期對(duì)城市飲用水源的保護(hù)和控制提供指導(dǎo).

1 研究區(qū)概況

鄭州市總面積7 446.2 km2，人口735.6萬(wàn)人.轄6區(qū)5市1縣，屬暖溫帶季風(fēng)氣候，四季分明，年平均氣溫14.4℃，年平均降雨量640.9 mm，無(wú)霜期220 d，全年日照時(shí)間約2 400 h.鄭州市有河流35條，分屬于黃河和淮河2大水系，其中流經(jīng)鄭州段的黃河150.4 km.

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

鄭州市的供水水源主要來(lái)自一些地表水飲用水源地和地下水飲用水源地，本次研究收集了鄭州市主要的飲用水源地2001—2009年的水環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)［5～7］，包括水質(zhì)物理、化學(xué)指標(biāo).

2.2 評(píng)價(jià)模型建立

水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要是針對(duì)水環(huán)境中對(duì)人體有害的物質(zhì).這種物質(zhì)分為基因毒物質(zhì)和軀體毒物質(zhì)2類.根據(jù)污染物對(duì)人體產(chǎn)生的危害效應(yīng)，可建立起不同類型污染物對(duì)人體健康危害影響的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型［8～10］.

2.2.1 基因毒物質(zhì)所致健康危害的風(fēng)險(xiǎn) 基因毒物質(zhì)可分為放射性污染物和化學(xué)致癌物，一般情況下，僅考慮化學(xué)致癌物.化學(xué)致癌物所致健康危害的風(fēng)險(xiǎn)可按下式計(jì)算［1］:

飲水途徑的單位體重日均暴露劑量Di可按下式計(jì)算:

式中:2.2為成人每日平均飲水量，L;Ci為基因毒物質(zhì)i的質(zhì)量濃度，mg·L-1;70為人均體重，kg.

2.2.2 軀體毒物質(zhì)所致健康危害的風(fēng)險(xiǎn) 軀體毒物質(zhì)所致健康危害的風(fēng)險(xiǎn)可按下式計(jì)算［1］:

2.2.3 評(píng)價(jià)參數(shù)的確定 根據(jù)國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)和世界衛(wèi)生組織(WHO)編制的分類系統(tǒng)，基因毒物質(zhì)致癌強(qiáng)度系數(shù)、非致癌物所致健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，參考劑量參數(shù)［2］見(jiàn)表1.

表1 基因毒物和軀體毒物參考系數(shù)Table1 the reference coefficients of gene and physical toxic substances

3 結(jié)果與分析

3.1 基因毒物質(zhì)

3.1.1 地表水環(huán)境基因毒物健康風(fēng)險(xiǎn)分析 根據(jù)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型和評(píng)價(jià)參數(shù)，鄭州市2001—2009年地表水基因毒物的個(gè)人年健康風(fēng)險(xiǎn)值見(jiàn)圖1.

由圖1可知，年風(fēng)險(xiǎn)值介于4.624 1×10-5～6.450 3×10-5a-1;地表水健康風(fēng)險(xiǎn)值變化幅度不大，2001年地表水健康風(fēng)險(xiǎn)(6.450 3×10-5a-1)比其他年份高，2005年最低.對(duì)于單個(gè)基因毒物質(zhì)來(lái)說(shuō)，2001—2009年個(gè)人年健康風(fēng)險(xiǎn)排序?yàn)镃r＞As＞Cd;其中 Cd污染所產(chǎn)生健康風(fēng)險(xiǎn)值(3.677 3×10-5a-1)最低，As污染所產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)其次，Cr健康風(fēng)險(xiǎn)值最大.

3.1.2 地下水環(huán)境基因毒物健康風(fēng)險(xiǎn)分析 根據(jù)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型和評(píng)價(jià)參數(shù)，鄭州市2001—2009年地下水基因毒物的個(gè)人年健康風(fēng)險(xiǎn)值見(jiàn)圖2.

由圖2可知，2001—2003年的健康危害年風(fēng)險(xiǎn)值逐年增加，2003年達(dá)到最大值(6.503 7×10-5a-1)后逐年遞減，2009年達(dá)到最低值(4.220 1×10-5a-1).2001—2009年由地下水飲用途徑所致的個(gè)人年健康風(fēng)險(xiǎn)排序?yàn)镃r＞As＞Cd.9 a間，Cr所引起的年風(fēng)險(xiǎn)值基本不變;As健康風(fēng)險(xiǎn)值的變化趨勢(shì)和總年風(fēng)險(xiǎn)值近似，都呈拋物線型，即先增加后減低，2003年最高(2.577 2×10-5a-1)，2009年最低(2.693 1×10-6a-1);由 Cd引起的健康年風(fēng)險(xiǎn)值9 a間變化較小.

3.2 軀體毒物質(zhì)

3.2.1 地表水環(huán)境軀體毒物健康風(fēng)險(xiǎn)分析 根據(jù)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型和評(píng)價(jià)參數(shù)，鄭州市2001—2009年地表水軀體毒物的個(gè)人年健康風(fēng)險(xiǎn)值見(jiàn)圖3.

由圖3可知，2001—2009年地表飲用水水源的軀體毒物由飲水途徑所致健康風(fēng)險(xiǎn)有較大的差異.年風(fēng)險(xiǎn)值2001 年最大(1.706 9 ×10-9a-1)，2002，2003和2007年維持在較高值，其余年份的年風(fēng)險(xiǎn)值差異不大，數(shù)值相對(duì)較低;對(duì)于單個(gè)軀體毒物來(lái)說(shuō)，Pb的健康風(fēng)險(xiǎn)值(3.207 3×10-10a-1)沒(méi)有變化;Hg和CN健康風(fēng)險(xiǎn)值也沒(méi)有變化，其值分別為5.986 4 ×10-10，2.472 7 ×10-10a-1;而氨氮健康風(fēng)險(xiǎn)值變化較大，變化范圍是1.297 6×10-9～3.240 0×10-10a-1;其變化趨勢(shì)和總風(fēng)險(xiǎn)值變化趨勢(shì)近似，揮發(fā)酚所致健康風(fēng)險(xiǎn)非常小.

所以，地表水軀體毒物的個(gè)人年健康風(fēng)險(xiǎn)以氨氮為主，其值約占總風(fēng)險(xiǎn)值的44.18% ～76.02%.

3.2.2 地下水軀體毒物健康風(fēng)險(xiǎn)分析 根據(jù)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型和評(píng)價(jià)參數(shù)，鄭州市2001—2009年地下水軀體毒物的個(gè)人年健康風(fēng)險(xiǎn)值見(jiàn)圖4.

由圖4可知，軀體毒物質(zhì)所致健康年風(fēng)險(xiǎn)值2002年最大(7.796 2×10-10a-1)，其次是2007年(6.870 19 ×10-10a-1)，2004 年健康風(fēng)險(xiǎn)值最低(5.482 2×10-10a-1).Pb 健康風(fēng)險(xiǎn)值最高，在 9 a中幾乎沒(méi)有變化，其值為3.211 0×10-10a-1;Hg，CN健康風(fēng)險(xiǎn)值也幾乎沒(méi)有變化，其值分別為5.986 1 ×10-11，2.472 7 × 10-11a-1;揮發(fā)酚的健康風(fēng)險(xiǎn)最小.而氨氮的健康風(fēng)險(xiǎn)值變化范圍是1.389 2 ×10-10～3.703 0 ×10-10a-1，它們的變化趨勢(shì)和總風(fēng)險(xiǎn)值變化趨勢(shì)一致，鄭州市地下水軀體毒物個(gè)人年健康風(fēng)險(xiǎn)以鉛為主，氨氮次之.

3.3 鄭州市與國(guó)內(nèi)其它城市對(duì)比

3.3.1 基因毒物質(zhì) 深圳市的地表飲用水源水環(huán)境中基因毒物質(zhì)飲水途徑健康危害的年風(fēng)險(xiǎn)值［1］介于2.99×10-5～5.68 ×10-4a-1;佛山市健康年風(fēng)險(xiǎn)值［2］介于 2.22 ×10-4～4.92 ×10-4a-1，而鄭州市的健康危害的年風(fēng)險(xiǎn)值介于4.624 1×10-5～6.450 3×10-5a-1.從整體上來(lái)說(shuō)，鄭州市地表飲用水源地水環(huán)境中基因毒物飲水途徑健康危害的年風(fēng)險(xiǎn)值低于深圳市和佛山市.

3.3.2 軀體毒物質(zhì) 深圳市地表飲用水源水環(huán)境中軀體毒物質(zhì)飲水途徑健康危害的年風(fēng)險(xiǎn)值［1］介于8.70×10-11～8.76 ×10-10a-1，佛山市的健康風(fēng)險(xiǎn)值［2］介于 2.26 ×10-10～7.03 ×10-10a-1，鄭州市的健康年風(fēng)險(xiǎn)值介于7.333 79×10-10～1.706 92×10-9a-1.因此，鄭州市的地表水軀體毒物健康風(fēng)險(xiǎn)值大于深圳和佛山.鄭州市地下飲用水源水環(huán)境中軀體毒物質(zhì)飲水途徑健康危害的年風(fēng)險(xiǎn)值介于為 5.482 19×10-10～7.796 19×10-10a-1.與文獻(xiàn)［4］相比，鄭州市地下水中的軀體毒物所致年健康風(fēng)險(xiǎn)值較低.

3.4 環(huán)境健康總風(fēng)險(xiǎn)分析

水環(huán)境健康總風(fēng)險(xiǎn)為基因毒物質(zhì)和軀體毒物質(zhì)所產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)之和.鄭州市飲用水基因毒物質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)數(shù)量級(jí)為10-6～10-5a-1，軀體毒物健康風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)量級(jí)為10-12～10-9a-1，僅占總風(fēng)險(xiǎn)的0.1%左右.因此，總風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)量與基因毒物質(zhì)所產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)接近，數(shù)量級(jí)為10-6～10-5a-1.基因毒物質(zhì)為污染物重點(diǎn)控制目標(biāo).基因毒物質(zhì)的控制順序?yàn)镃r＞As＞Cd.總風(fēng)險(xiǎn)的年度變化與基因毒物質(zhì)所產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)變化格局相似.

深圳市和佛山市的地表飲用水源基因毒物健康風(fēng)險(xiǎn)數(shù)量級(jí)分別為10-5～10-4a-1和10-4a-1，軀體毒物的健康風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)量級(jí)分別為10-11～10-10a-1和10-10a-1，則深圳市總風(fēng)險(xiǎn)數(shù)量級(jí)為10-5～10-4a-1，佛山市為10-4a-1，都超過(guò)了鄭州市.國(guó)際防護(hù)委員會(huì)(ICRP)推薦的水環(huán)境年健康危害風(fēng)險(xiǎn)最大可接受值是5.1×10-5a-1(即每年每千萬(wàn)人口中因飲用水中各類污染物而受到健康危害或死亡的人數(shù)不能超過(guò)510人)，與該標(biāo)準(zhǔn)相比，鄭州市2001，2003和2006年均超過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)率33%，其余年份未超標(biāo).2002—2004年，地下飲用水源健康風(fēng)險(xiǎn)值中都超過(guò)ICRP推薦的最大可接受值，其余年份都沒(méi)有超過(guò)這一標(biāo)準(zhǔn).反映了自2006年后，鄭州飲用水源的水質(zhì)狀況在逐步好轉(zhuǎn)，環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)在逐漸降低.

4 結(jié)論

1)鄭州市地表飲用水和地下飲用水由基因毒物質(zhì)所產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)值數(shù)量級(jí)為10-6～10-5a-1，而由軀體毒物產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)值數(shù)量級(jí)為10-12～10-9a-1.對(duì)于軀體毒物質(zhì)，地表飲用水的優(yōu)先控制污染物為氨氮，地下飲用水源應(yīng)把Pb作為主要控制污染物，氨氮次之.

2)鄭州市地表飲用水的年總風(fēng)險(xiǎn)值介于4.63 ×10-5～6.51 ×10-5a-1.地下飲用水環(huán)境年總風(fēng)險(xiǎn)值介于4.22 ×10-5～6.51 ×10-5a-1.與國(guó)內(nèi)其他城市相比，水源地水環(huán)境的年總風(fēng)險(xiǎn)值從總體上來(lái)說(shuō)較低.與國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)(ICRP)推薦的最大可接受值相比，2001，2003，2006年的地表水健康風(fēng)險(xiǎn)值超標(biāo)，超標(biāo)率33%;地下飲用水健康風(fēng)險(xiǎn)值在2002—2004年超標(biāo)，其余年份都未超標(biāo).

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