飲用水中亞氯酸鹽的暴露評估與危害分析

柴志妮，王俊平，王碩

（食品營養與安全教育部重點實驗室天津科技大學，天津300457）

飲用水中亞氯酸鹽的暴露評估與危害分析

柴志妮，王俊平，王碩*

（食品營養與安全教育部重點實驗室天津科技大學，天津300457）

測量我國某湖泊周邊農村地區飲用水中亞氯酸鹽的濃度，對該湖周邊飲用水攝入引起的健康風險進行評價。總共訪問了12個地區的180個家庭，并采集了其飲水樣本，估計該地區人體體重和日均飲水量，利用@risk風險評估軟件計算該區人口飲用水中亞氯酸鹽的經口暴露劑量和風險。結果顯示飲水中亞氯酸鹽對成人基本無風險，但對兒童來說風險較大，應制定措施減少風險。

飲用水；亞氯酸鹽；風險評估

Abstract:The concentration of chlorite had been measured in drinking water around rural area of one Lake,and then the health risk was analysised to people exposured to the drinking water.A total of 180 houses were visited in 12 districts and drinking water samples were collected from consumers'drinking water source with the body weight and daily intake being estimated.Oral exposure and risks were estimated for exposured population by probabilistic approaches with a statistical software@risk.The result showed that there wasn't any risk to adult while some health risk to children.As a rusult,we should tank action right now to ensure children's health.

Key words：drinking-water;chlorite;risk assessment

近年來,全國用二氧化氯替代氯對飲用水進行消毒的鄉鎮級集中式供水單位越來越多,使用二氧化氯不僅有效地減少了水中三鹵甲烷、氯代乙酸的生成量，而且在殺滅微生物、原生物、藻類、病毒的效果上優于氯，同時還可以選擇性地與一些無機物或有機物反應，如氰化物、硫化物、鐵、錳、酚類反應，有效去除酚臭和其他有機物引起的異味，因此引起人們的普遍關注。但使用二氧化氯作為飲用水消毒劑會產生亞氯酸鹽和氯酸鹽等副產物，它們會降低血液中氧的傳遞能力,引發溶血性貧血癥，并降低精子的數量和活力[1-3]。

本文主要應用@risk軟件，參照國際上通用的食品中化學物暴露評估的方法，對我國某湖周邊地區飲用水中亞氯酸鹽的風險進行了評估，得出了風險水平，為其他污染物評估提供了一定的指導。

1 材料和方法

1.1 抽樣設計

在2008年對我國某湖周邊地區的農村飲用水調查中，按限點增量采樣，即選擇代表性強的采樣點，每個采樣點進一步增加采樣數，盡可能符合統計要求。調查過程共選取了12個地區，在每個地區再隨機選擇15個家庭采樣，共采樣180個，樣本包括自來水、井水。

1.2 統計方法

用統計分析軟件進行分析，市場上可用于食品中化學污染物暴露評估模型構建的風險分析軟件有@risk 4.5、Crystal Ball等，本文使用的是@risk 4.5。這是以計算機為平臺的分析方法，它主要用統計抽樣技術獲得一個隨機的近似值以解決數學公式或模型。

公式中的每個變量都被定義為一個分布，分布是根據擬合度檢驗如卡方檢驗、K-S檢驗、A-D檢驗來確定的。在擬合分布中會用模擬軟件，提供檢驗統計值，讓用戶確定擬合最好的分布。這些概率分布會作為暴露模型因素的輸入分布。在一次模擬中，對每個不確定因素會從其擬合的概率分布中隨機抽值，然后計算模型的結果[4-5]。如果模擬一萬次，就會得出一萬個可能的結果。本實驗人口的暴露和風險分布就用此模擬值確定（n=10000）。

1.3 暴露和風險評估

暴露評估主要涉及膳食污染物暴露量和膳食攝入量，在飲水中即為測定飲用水中污染物的濃度，確定飲用人群的范圍、性別、年齡結構和活動特性，估計人群的飲水率、飲水持續時間等，然后依據上述信息計算飲用人群的暴露劑量。

USEPA（1999a）建議一生平均日劑量作為暴露量。以下公式是根據USEPA（1992a）和Chrostowski（1994）日暴露修訂得來的[6]。

式中：CDI為長期日攝入量，（mg/kg/d）；C 為飲水污染物濃度，（mg/L）；DI為平均飲水日攝入量，（L/d）；BW為人體體重，kg。

風險評估針對不同物質方法不同，分為遺傳毒性致癌物和非遺傳毒性致癌物,亞氯酸鹽屬于非遺傳毒性致癌物。

對于非遺傳毒性致癌物，傳統認為其有閾值，可以用安全限值MOS來衡量風險[7]：

式中：RfD 為參考劑量，（mg/kg/d），可以為 ADI、TDI、ARfD；CDI為暴露劑量，（mg/kg/d）；MOS≥1：風險不可接受；MOS＜1：風險可接受。

2 結果討論

2.1 亞氯酸鹽濃度

在180個樣本中，剔除兩個異常值，在其余178個樣本中，亞氯酸鹽濃度范圍變化較大，大部分地區未檢出，檢出限為0.04 mg/L。在檢出的地區里，最小濃度為0.067 mg/L，檢出率為7.86%。WHO和我國飲水標準中氯酸鹽含量標準為0.7 mg/L，超標率為2.24%，數據分布見表1。

表1 亞氯酸鹽樣本濃度統計Table 1 Statistics of chlorite sample concentrations

在對樣本進行擬合時，當濃度低于檢出限時，特別是涉及很大部分樣品時，暴露評估需對這些數據進行處理，處理方法為[7-8]：

1）“未檢出”值設定為零值。當LOD遠低于引起副作用濃度時這種假設是可行的。

2）“未檢出”值設定為1/2LOD或LOD。當化學物質具有相當毒性，低濃度也會對人體產生不良影響，小劑量也會對總暴露有明顯影響時這種假設是可行的。

本實驗暫定未檢出值用1/2LOD值代替。

對178個樣本進行擬合，經卡方檢驗確定亞氯酸鹽濃度最適的概率分布為ExtValue(0.02,0.05)，圖形中藍色的矩形面積代表該組的頻率，橫坐標中每個區間的長度為組距，縱坐標即是頻率處以組距；紅色曲線是根據藍色矩形擬合出的概率分布圖（圖1）。具體參數如表2。

表2 亞氯酸鹽濃度擬合的最適分布的參數Table 2 Descriptive statistics of fitted chlorite concentrations

2.2 平均日攝入量與體重

對于人群飲用水消費習慣，通常采用隨機入戶調查的方式。但要消耗很大的人力、物力、財力，國外通常采用統一的假設，如USEPA在飲用水中砷暴露評價中統一假設成年男子一天的飲用水量為2.0 L/d。

我國對飲用水健康風險評價起步較晚，也缺乏可用的數據庫。2004年～2005年某課題組采用隨機入戶方式對南方某市和北方某市的居民飲用水消費習慣進行了調查，在夏季和冬季分別選取了163、162個家庭作為調查對象。結果顯示南方居民夏季日均飲水量為2.0 L/d，冬季日均飲水量為1.8 L/d；北方某市夏季日均飲水量為1.7 L/d，冬季為2.2 L/d[9]。

因此根據USEPA建議的每人攝入2 L/d及某課題組的調查結果，本實驗假設此地區居民日均飲水量符合 N（2，0.25），體重為成年人 60 kg，女性 55 kg，兒童15 kg[10-11]。

2.3 暴露評估

根據暴露量計算公式，在@risk軟件中經10000次模擬得到該湖周邊地區居民的飲水亞氯酸鹽暴露量[12]，紅色矩形面積代表該組暴露量頻率，橫軸為組距，縱軸為頻率除以組距。模擬的具體參數如表3。

表3 亞氯酸鹽模擬暴露量的參數Table 3 Descriptive statistics of fitted chlorite exposure

表4 亞氯酸鹽樣本暴露量的統計數據Table 4 Descriptive statistics of chlorite sample exposure

經對比，在高分位數時用樣本數據直接計算的暴露量明顯低于模擬得到的暴露量，這是因為樣本未檢出數據多，存在系統的偏低濃度，故計算暴露量時會發生偏差，從而低估風險。而概率評估則會分析樣本個性化的變化性，并反映到概率分布中，因此暴露結果更接近真實值，評估也更科學。

2.4 風險評估

式中：MOS＜＜1時，化學物質不會對人體產生風險；MOS<1時，風險可接受；MOS≥1時，風險不可接受；RfD為推薦攝入量，根據不同的化學物質可選用ADI、PTWI或RFD數據，亞氯酸鹽的TDI是0.03 mg/kg，因水中配額是80%[12]，故水中RfD為每人每天0.024mg/kg；CDI為亞氯酸鹽實際暴露量估算值，取模擬后95%分位數。

故計算得該地區不同人群經飲用水暴露亞氯酸鹽的M O S值為：男性0.0059/0.024=0.2458，女性0.0064/0.024=0.2667，兒童 0.0237/0.024=0.987。

3 結論

經過蒙特卡洛模擬和危害性分析，結果顯示此湖周邊地區飲水中亞氯酸鹽對人體風險可接受，其中成人暴露該飲水風險較小，但兒童的暴露風險明顯較大，應引起有關部門重視，制定相應措施預防風險發生。

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Exposure Assessment and Risk Analysis of Chlorite in Drinking Water

CHAI Zhi-ni,WANG Jun-ping,WANG Shuo*
（Key Laboratory of Food Nutrition and Safety(Tinajin University of Science&Technology),Ministry of Education,Tianjin 300457,China）

2011-10-22

柴志妮（1985—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品安全風險評估。

*通信作者：王碩（1969—），男（漢），教授，博士生導師，研究方向：食品安全檢測及風險評估。