五大連池礦泉水健康風險評價

王菁華，李 博，李月興，方振興，潘 虹

(黑龍江省科學院火山與礦泉研究所，黑龍江五大連池 164100)

水是自然界一切生命的重要基礎。但是，隨著人類活動和工農業的迅速發展，水在自然界的循環過程中污染問題日益嚴重，飲用水安全受到嚴重威脅。礦泉水是地下水在地層深處經長期與圍巖相互作用，溶蝕巖石中的礦物質而形成的［1］。相對于地表水和一般地下水而言，礦泉水具有水質穩定、不易受污染、富含多種常量和微量元素，已經成為健康優質飲水資源［2］。各國都對飲用礦泉水制定了嚴格的標準、規范以及限定值，用以保證飲用礦泉水的安全。在某些地區的飲用礦泉水中有毒金屬離子的含量在限定值以下，符合飲用標準。但是，當人們長期飲用以后，對人類健康具有潛在危害。所以，開展飲用礦泉水中重金屬對人體健康造成的風險評價顯得尤為迫切和重要［3－5］。

健康風險評價是將污染物質與人體健康定量聯系起來，能夠對化學污染物給人體健康造成危害的可能性及其程度的大小作出科學估算的一種評價方法。這是由美國國家工程學院和國家科學院于1972年首先提出，并于1983年的《紅皮書》中正式提出，包括危害識別、劑量—效應分析、暴露評價及風險表征四個主要部分［6，7］。重金屬可以通過食物以及飲水進入人體，部分重金屬可以在體內富集，嚴重危害人體健康［8，9］。目前，國內外很多學者針對重金屬污染引起的飲水安全問題開展了大量的健康風險評價研究，并取得了豐碩的研究成果，為人類健康飲水提供了堅實的依據［10－14］。礦泉水作為優質天然安全的飲用水源越來越受到人們的青睞，但是有關礦泉水中重金屬離子經長期飲用導致的健康風險評價的工作較少。

五大連池礦泉水是火山噴發后形成的、富含多種微量元素的、高品位的珍貴礦泉水資源。在五大連池自然風景保護區內分布有規模不等、類型多樣的百余眼露頭泉眼［15］。其中，南北飲泉的重碳酸鐵硅質復合礦泉水，是世界三大冷礦泉之首，其品質高于法國維希礦泉和俄羅斯高加索礦泉，享有“神泉”“圣水”的美譽，在民間已有上千年的應用歷史［16］。至今，每年仍有大量游客及患者來此飲用五大連池礦泉水，用以治療胃腸疾病、皮膚病及泌尿系統疾病等［17］。二龍眼處偏硅酸礦泉水，由于儲量豐富、日涌量大、水質優良無污染被作為當地居民日常生活飲水的自來水水源地。因此，開展飲用礦泉水健康風險評價工作，對于人們科學、合理飲用礦泉水具有重要意義。

1 資料與方法

1.1 健康風險評價模型

根據重金屬通過飲水途徑進入人體后所引起的健康風險不同，對基因毒物質和軀體毒物質的風險評價采用不同模型。美國環保局推薦的健康風險評價模型如下:

(1)基因毒物質的風險評價模型:

式中:Ri為終生超額患癌風險度;SF為致癌斜率系數;Di為化學污染物經飲食途徑進入人體的單位體重日均暴露劑量。

(2)軀體毒物質風險評價模型(經飲水途徑)

式中:Rj為軀體毒物質重金屬j經飲水途徑的平均健康危害個人年風險，a－1;1×10－6為軀體毒物質i的可接受風險水平;Di為軀體毒物質經飲水途徑的單位體重日均暴露劑量，mg/kg·d。Rfd為軀體毒物質i經飲水途徑參考劑量，mg/kg·d;

式中CW為水中化學污染物的濃度，mg/L;IR為水的日攝入量，L/d;BW為人均體重，Kg;AT為平均壽命，a。根據相關統計數據和文獻，成年人的日均飲水量IR取值為

2.2 L，我國居民的人均體重BW取值為60 Kg，平均壽命AT取值為70 a。

(3)飲用水總的健康風險R總

假設各重金屬物質對人體健康危害的毒性作用呈相加關系，而不是協同和拮抗關系，則飲水途徑重金屬總的健康風險R總為

1.2 研究區域概況與數據來源

五大連池火山區位于黑龍江省北部，黑河地區南部，地處小興安嶺與松嫩平原的過渡地帶。風景區總面積為1 060 km2，其地理坐標為東經 125°42'—127°37'，北緯48°16'—49°12'。五大連池區礦泉水，北起五池東南岸邊，南至藥泉山，長約15 km，呈南北向帶狀分布，為受同一南北向脆性斷裂構造系統控制。藥泉山鐵質重碳酸鹽碳酸礦泉水區，分布在藥泉山的東側，由于地幔熱柱活動產生的CO2，沿導氣構造上升溶解于水，形成弱的碳酸礦水。這種酸性水，對圍巖有較強的溶蝕力，在徑流遲緩而又較為封閉的環境中便形成了含各種化學組分，有較高礦化度的原生礦泉水。而二龍眼礦泉水是深部礦水與淺層礦水混合作用的結果。根據黑龍江省科學院火山與礦泉研究所提供的礦泉水水質監測數據，監測時間為2010年1月—2011年12月，以一年內各月監測值的平均值為評價值，數據見表1。

表1 飲用礦泉水水源地水質監測數據Tab.1 Monitoring data of water quality in drinking mineral water

根據國際癌癥研究機構(IARC)和世界衛生組織(WHO)通過全面評價化學物質致癌性可靠程度而編制的分類系統，可知Cd為化學致癌物，Cd的致癌強度系數SF值為6.1 mg·(kg·d)－1。Hg、Pb、Mn、Ni、Ba 及 Zn 為軀體毒物質，其Rfd取值見表2。由表1數據可知，兩處飲用礦泉水水源水質除錳以外，均符合《飲用天然礦泉水》(GB 8537－2008)標準要求。北飲泉礦泉水源中，通過飲水途徑對人體存在健康風險的重金屬物質主要來自基因毒物質鎘(Cd)和軀體毒物質汞(Hg)、鉛(Pb)、錳(Mn)、鎳(Ni)和鋇(Ba)。二龍眼礦泉水源中，通過飲水途徑對人體存在健康風險的重金屬物質主要來自軀體毒物質汞(Hg)和鎳(Ni)。分別計算基因毒物質和軀體毒物質中重金屬離子通過飲水途徑對人體造成的健康危害。

表2 軀體毒物質通過飲水途徑的參考劑量(Rfd)Tab.2 Reference doses of body toxic substances brought by drinking uater

我國有關健康風險評價的研究起步較晚，鑒于我國目前的研究結果，研究參考國際輻射防護委員會及部分機構推薦的有毒物質個人年風險最大可接受水平(見表3)進行評價。

表3 部分機構推薦的最大可接受風險水平和可忽略的風險水平Tab.3 The maximal acceptant risk level and neglectable risk level of some organizations

2 結果與分析

根據健康風險評價模型和評價參數，可以計算出2010年和2011年各年通過飲用兩處礦泉水水源，重金屬導致的基因毒物質Cd和軀體毒物質造成的平均個人年風險及個人年總風險，計算結果見表4和表5。

表4 化學致癌物和軀體毒物質通過飲水途徑的個人年風險Tab.4 Individuals annually health risk of carcinogens and body toxic substance by drinking uater a－1

由表4數據可以看出，北飲泉的化學致癌物Cd的平均個人年風險為3.67×10－7，遠遠低于ICRP推薦的標準年風險度5×10－5。這表明飲用北飲泉礦泉水，重金屬Cd引起的健康風險甚微，不會對常年飲用礦泉水的人群構成明顯危害。在軀體毒物質重金屬中，Mn和Ni所造成的個人年風險較大，分別為 3.22 ×10－8和 3.19 ×10－8。Hg和Pb的個人年風險較低，分別為 2.32×10－10和 2.65×10－10，均遠遠低于ICRP推薦的標準年風險度5×10－5。這說明長期飲用北飲泉礦泉水，軀體毒物質重金屬不會對飲水人群構成危害。重金屬造成的個人年風險排序為Mn＞Ni＞Ba＞Zn＞Pb＞Hg，其中Mn離子的含量超過礦泉水標準規定限值，但是重金屬Mn的個人年風險值低于5×10－5，這說明長期飲用該處礦泉水不會造成人體危害。二龍眼礦泉水水源，重金屬軀體毒物質個人年風險排序為Ni＞Hg＞Zn，數量級為10－10，低于 ICRP 推薦的5 ×10－5，這說明長期飲用二龍眼處礦泉水，重金屬軀體毒物質不會對人體健康造成危害。

表5 化學致癌物和軀體毒物質通過飲水途徑的個人年總風險Tab.5 Total－ individuals annually health risk of carcinogens and body toxic substance by drinking uater a－1

由表5數據可知，北飲泉和二龍眼兩處飲用礦泉水水源地化學致癌物和軀體毒物質的個人年總風險均低于ICRP標準，說明長期飲用兩處礦泉水重金屬不會對人體健康造成危害。而且，2011年與2010年相比，風險值有降低的趨勢，但是還需長期監測。由于五大連池礦泉水區無重工業，因此礦泉水中的重金屬主要來源于圍巖的溶解，礦泉水中重金屬離子致癌風險略高于軀體毒物質造成的危害，但是長期飲用不會對人體造成危害，所以可以長期飲用五大連池礦泉水達到療養的目的。

3 結論

(1)五大連池北飲泉處礦泉水中重金屬離子中致癌金屬只有Cd離子，其個人年風險值低于ICRP推薦值。軀體毒物質重金屬離子的個人年風險排序為Mn(Ni)＞Ba＞Zn＞Pb＞Hg，2010 年個人年總風險值為 6.596.59 ×10－8，低于2011年風險值，并且遠遠低于ICRP推薦值。由此可以看出，長期飲用五大連池北飲泉重碳酸礦泉水重金屬離子不會對人體造成危害。

(2)五大連池二龍眼處礦泉水水源中致癌重金屬離子未檢出，風險極低。軀體毒物質重金屬離子的個人年風險排序為Mn＞Ni＞Ba＞Zn＞Pb＞Hg，2010年和2011年個人年總風險值分別為 5.86 ×10－10和 5.26 ×10－10，低于 ICRP推薦的最大可接受風險水平，說明長期飲用該處礦泉水重金屬離子不會對人體造成危害。

(3)五大連池礦泉水富含多種微量元素和常量元素，有較高的醫療價值，同時五大連池兩處飲用礦泉水水源中重金屬離子均不會對人體造成危害，長期飲用安全。

［1］葛文彬，徐志文，蔣俊，等.飲用天然礦泉水的保健作用［J］.四川地質學報，2008，28(2):166 －168.

［2］季德育，顏敏.天然飲料礦泉水對人體的作用［J］.內蒙古科技與經濟，2007，(12):35 －36.

［3］黃勇，楊忠芳，張連志，等.基于重金屬的區域健康風險評價［J］.現代地質，2008，22(6):990 －997.

［4］李筱翠，陶勇.礦泉水與健康關系的研究進展［J］.國外醫學分冊，2004，31(6):349 －351.

［5］朱賢英.論有毒重金屬污染對人體健康的危害及飲水安全

［J］.湖北教育學院學報，2006，23(2):72 －74.

［6］汪晶，閻雷生.健康風險評價的基本程序與方法［J］.環境科學研究，1993，6(5):52 －56.

［7］田裘學.健康風險評價的基本內容與方法［J］.甘肅環境研究與監測，1997，10(4):32 －36.

［8］于曉莉，劉強.水體重金屬污染及其對人體健康影響的研究［J］.綠色科技，2011，(10):123 －126.

［9］史嘯勇.水體中重金屬對人體健康影響的研究現狀及對策［J］.江蘇環境科技，2005，18(3):3 －5.

［10］ Muhammad S，Shah MT，Khan S.Health Risk Assessment of Heavy Metals and Their Source Apportionment in Drinking Water of Kohistan Region，Northern Pakistan［J］.Microchemical Journal，2011，98(2):334 －343.

［11］ Singh A，Sharma RK，Agrawal M，et al.Health Risk Assessment of Heavy Metals via Dietary Intake of Foodstuffs from the Wasterwater Irrigated Site of a Dry Tropical Area of India ［J］.Food and Chemical Toxicology，2010，(48):611 －619.

［12］ Tamasi G，Cini R.Heavy Metals in Drinking Waters from Mount Amiata(Tuscany，Italy).Possible Risks from Arsenic for Public Health in the Province of Siena［J］.Science of Total Environment，2004，(327):41 －51.

［13］滕麗華.寧波市飲用水中重金屬污染物鎘健康風險評價［J］.廣東微量元素科學，2007，14(9):44 －46.

［14］李珊珊，田考聰.飲用水源水中重金屬的健康風險評價［J］.重慶醫科大學學報，2008，33(4):450 －456.

［15］張耀德，王允鵬，耿成運，等.五大連池藥泉山礦水成因研究［J］.水文地質工程地質，1988，(2):24 －27.

［16］史延升，杜紅艷，劉永順.五大連池冷泉水資源的利用研究［J］.首都師范大學學報，2007，28(2):201 －601.

［17］郭新明.五大連池礦泉水及其醫用價值［J］.微量元素與健康研究，2011，28(2):61－63.