某煤炭資源型城市大氣污染物健康風險評價

孟憲林，王曉紅，姜曼曼

(哈爾濱工業大學市政環境工程學院城市水資源與水環境國家重點實驗室，150090哈爾濱)

環境健康風險評價以風險度作為評價指標，把環境污染與人體健康聯系起來，定量描述一個人在被污染的環境中暴露時受到危害的風險［1－3］.目前已廣泛應用于大氣污染［4－5］、水污染［6－7］和土壤污染評價［8-13］中.

近年來，對環境的保護與治理有所加強，控制了許多污染物的排放量，但是，環境中污染物對人體健康造成的風險卻鮮有研究.為此，以我國北方典型煤炭資源型城市QTH市為研究對象，綜合考慮大氣中多種污染物，采用健康風險評價模型，對該地區大氣污染造成的健康風險進行系統研究.

1 研究方法

環境健康風險評價的研究主要是針對環境中對人體有害的物質開展的健康風險評估，根據污染物可能引起人體健康效應的不同，一般將環境中的污染物分為基因毒物質和軀體毒物質兩種類型.

1.1 基因毒物質所致健康危害的風險

基因毒物質可分為放射性污染物和化學致癌物，一般來說，放射性污染物的污染程度很輕，檢測不出來，因此，僅考慮化學致癌物.化學致癌物所致健康危害的風險可按式(1)和式(2)計算［7］:

式中:Ric為基因毒物質i通過食入途徑對平均個人致癌年風險，a-1;Di為基因毒物質i通過食入途徑的單位體質量日均暴露劑量，mg/(kg·d);qi為基因毒物質通過食入途徑致癌系數，mg/(kg·d);70為人類平均壽命，a.

1.2 軀體毒物質所致健康危害的風險

軀體毒物質(主要指非致癌污染物)所致健康危害的風險可按式(3)計算［7］:

式中:Rni為軀體毒物質i通過食入途徑對平均個人產生的健康危害年風險，a-1;Di為軀體毒物質i通過食入途徑的單位體質量日均暴露劑量，mg/(kg·d);DiRF為軀體毒物質i通過食入途徑參考劑量，mg/(kg·d);70為人類平均壽命，a.

Di可按下式計算:

式中:Di為暴露人群終身日均暴露劑量，mg/(kg·d);C為該物質在環境介質中的平均含量(飲水mg/L，空氣mg/m3，食物g/kg);M為成人某環境介質的日均攝入量(飲水L/d，空氣m3/d，食物g/d)，一般人群呼吸速率值采用美國環保局推薦的20m3/d;70為成人平均體質量，kg.

1.3 參數的確定

該地區以煉焦行業為主導產業，大氣特征污染物主要為苯并芘(BaP)、SO2、NO2、H2S、NH3等.由于大氣中未檢測出放射性，基因毒物質只考慮苯并芘(Bap);軀體毒物質主要是二氧化硫、氮氧化物、硫化氫以及氨氣.

根據國際癌癥研究機構(IARC)和世界衛生組織(WHO)編制的分類系統，基因毒物質苯并芘致癌強度系數［2］為7.3mg·kg-1·d-1.對于非致癌物所致健康風險評價，參考劑量(食入途徑)見表1［2－3，12］.

表1 軀體毒物質參考劑量mg·kg-1·d-1

1.4 健康風險可接受水平的確定

各種污染物的健康風險值需要一個標準進行衡量，國際輻射防護委員會推薦的最大可接受水平為5×10－5/a，而瑞典環境保護局、荷蘭建設和環境部推薦的最大可接受水平為1×10-6/a［2］，由于后者更為嚴格，選取后者作為健康風險評判的依據.

2 大氣健康風險評價

2.1 研究對象概況

QTH是以煤炭開發為重點的資源型工業城區，其煤田是國家保護性開采的3個稀有煤田之一，是東北地區重要的主焦煤產區和黑龍江省唯一的無煙煤生產基地.隨著煤炭工業的發展，城區建設規模不斷擴大，現城區人口24萬.焦化生產是QTH市主要產業之一，其規模已達600萬/a以上的生產能力.焦化行業的迅猛發展除了帶動地方經濟發展外，必然伴隨著污染物排放量的增加而導致環境污染問題和人群健康風險問題.

2.2 研究點位的篩選與環境監測數據的收集

根據QTH功能區分布情況，對不同功能區的監測點位進行篩選，分別選擇煤化工工業場地以及可能受工業場地影響的居住區作為本研究的敏感點位.大氣敏感點位如表2所示，其分布情況見圖1.

表2 敏感點位置

從QTH建設項目環境影響報告書中收集近幾年敏感點大氣污染物的年平均值，具體監測數據如表3所示.

2.3 平均個人年健康風險的確定

根據健康風險評價模型(1)和(2)，采用表3中的監測數據，計算6個敏感點位大氣基因毒物質和軀體毒物質造成的平均個人年風險，結果分別見表 4、5.

為了更直觀地表現出敏感點各種污染物對人體健康危害的個人年風險及占總風險的比例，將表4、5繪制成柱形圖和餅圖，結果見圖2～4.

圖1 敏感點分布圖

表3 敏感點各種污染物年平均值

表4 化學致癌物質健康危害的個人年風險 10-6a-1

表5 軀體毒物質健康危害的個人年風險 10-6a-1

圖2 軀體毒物質健康危害的年風險

圖3 基因毒物質(Bap)健康危害的年風險

2.4 結果與討論

從表4及圖3可以看出，基因毒物質苯并芘導致的健康危害個人年風險，以工業場地最大，以S1(距離工業場地5.66 km)最小.高風險主要集中在工業場地內，主要原因是工業場地范圍內的苯并芘的質量濃度最高，因此，該區域平均個人年風險也最大，甚至超過了最大可接受水平1×10-6/a.如果長期生活在該區域，將對人群造成較大的健康風險.距離工業場地越遠，其健康風險也隨之減少.S1敏感點的平均個人年風險值較低，因為其與污染源距離最遠，且處于當地常年主導風向的側下風向上.

從表5及圖2、5可以看出，除S2外，其他敏感點的污染物以硫化氫為主，以S6工業場地最大，S2未檢出.S6場地以煤深加工為主，其加工過程中產生硫化氫，因此，其平均個人年風險最大，但其最大值遠低于最大可接受水平1×10-6/a，對人體造成風險不大.S2監測到的污染物以二氧化硫和氮氧化物為主，這與小區周邊的交通情況有關.敏感點各基因毒物質的平均個人年風險值都遠小于最大可接受水平，對人體健康造成的風險不明顯.

從表4、5可以看出，各敏感點的基因毒物質對人體健康危害的個人年風險都大于軀體毒物質的年風險.其中，S2基因毒物質對人體健康危害的個人年風險遠遠超過軀體毒物質的年風險，約為軀體毒物質的50倍，說明影響當地人群健康的主要大氣污染物為苯并芘.

圖4 各敏感點各種污染物造成的風險占總風險比例

3 結論

1)S6工業場地基因毒物質苯并芘的個人年風險大于最大可接受水平1×10-6/a，不適宜在此區域長期生活.

2)6個敏感點的軀體毒物質平均個人年風險值均遠小于最大可接受水平，不會對人體健康產生太大影響.

3)S2的主要軀體毒物質為二氧化硫，其他5個敏感點的主要軀體毒物質均為硫化氫.

4)各敏感點的基因毒物質對人體健康危害的個人年風險均大于軀體毒物質的年風險.其中，S2基因毒物質對人體健康危害的個人年風險遠遠超過軀體毒物質的年風險，約為軀體毒物質的50倍，說明影響當地人群健康的主要大氣污染物為苯并芘.

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