榆林學(xué)院校區(qū)生活飲用水中重金屬污染物的健康風(fēng)險評估

張亞寧，韓海英，吳喜軍

(1.榆林學(xué)院 建筑工程系，陜西 榆林 719000;2.榆林學(xué)院 潤澤集團(tuán)，陜西榆林 719000)

榆林市位于陜西省最北部，陜北黃土高原和毛烏素沙地交界處，是黃土高原與內(nèi)蒙古高原的過渡區(qū)。這里能源礦產(chǎn)資源富集，被譽(yù)為“中國的科威特”。榆林學(xué)院位于榆林市西沙，部分居民用水來源均為區(qū)域自打水井，稍加處理后直接飲用地下水。目前，榆林學(xué)院校區(qū)內(nèi)部有兩口水井在使用中，一口井在學(xué)校東鍋爐房旁邊，另一口井在洗浴中心后面(北圍墻)，兩口井井深約80幾米，用無塔上水器供水。

近年來，隨著人們生活質(zhì)量的提高，飲用水的水質(zhì)問題越來越引起人們的重視。水中重金屬具有毒性大、持久性長、難降解等特點(diǎn)，容易在人體內(nèi)累積，從而對人體健康產(chǎn)生一定的影響［1］。榆林市西沙部分地區(qū)生活飲用水僅僅經(jīng)過消毒處理，可能會存在較大的健康風(fēng)險。健康風(fēng)險評估是對個人的健康狀況，未來患病、死亡危險性的定量化評估。實(shí)例說明［2］，通過水體環(huán)境健康風(fēng)險評價，既可以定量描述水環(huán)境污染對服務(wù)區(qū)域居民身體健康的危害;又可以直接得出環(huán)境污染物的主次順序，從而為環(huán)境風(fēng)險管理提供科學(xué)依據(jù)。

本研究針對榆林學(xué)院校區(qū)生活飲用水中的重金屬進(jìn)行檢測，并且應(yīng)用美國環(huán)保局推薦的健康風(fēng)險評估模型［3］，對其中 Cr6+、Cd、As、Pb、Hg、Cu、Zn 和Fe 8種重金屬通過飲用水途徑所引起的健康風(fēng)險做了初步評估。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 水樣測定

2011～2013年，每年采集水樣2次，每次采集4個水樣，分別為兩個水源水(東鍋爐房和北圍墻處)、餐廳用水和管網(wǎng)末梢用水(行政樓一樓采集管網(wǎng)末梢水)。水樣采集結(jié)束后，立即送至榆林市疾病預(yù)防控制中心檢測。檢驗(yàn)依據(jù)為GB/T 5750.6—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》。

1.2 健康風(fēng)險評價模型

低濃度重金屬通過飲用水途徑進(jìn)入人體后所引起的健康風(fēng)險的評價模型有兩種，一是致癌物所致健康危險的風(fēng)險模型，二是非致癌物所致健康危險的風(fēng)險模型。本文評價水質(zhì)指標(biāo)為 Cr6+、Cd、As、Pb、Hg、Cu、Zn 和 Fe 8 種重金屬元素，其中 Cr6+、Cd和As為化學(xué)致癌物，其余為非化學(xué)致癌物［4-5］。

1.2.1 日均暴露劑量 計算公式為:

式中，Qig是化學(xué)致癌物質(zhì)i經(jīng)人體飲用的單位體重日均暴露劑量，mg/(kg·d);Q是學(xué)生平均每日飲水量，L/d，取2.2 L/d;Ci為(非)化學(xué)致癌物質(zhì)的濃度，mg/L;W是人均體重，kg(我校學(xué)生體重均取60 kg)。

1.2.2 致癌物質(zhì)所導(dǎo)致健康風(fēng)險的評價模型

式中，Rigc是化學(xué)致癌物質(zhì)i經(jīng)人體飲用產(chǎn)生的平均個人致癌年風(fēng)險(a－1);70為人均壽命(a)。

1.2.3 非致癌物質(zhì)所導(dǎo)致健康風(fēng)險的評價模型

式中，PADig是非致癌物質(zhì)i經(jīng)人體飲用途徑的調(diào)整劑量，mg/(kg·d)。

式中，RfDig是非致癌物i經(jīng)人體飲用途徑的參考劑量，mg/(kg·d);安全因子取10。

1.2.4 生活飲用水中重金屬的綜合風(fēng)險評估模型

重金屬污染物的毒性性質(zhì)與混合物的成分、濃度等有關(guān)。重金屬毒性作用可分為3種:相加作用、協(xié)同作用和拮抗作用。目前，相關(guān)文獻(xiàn)［4-5］均認(rèn)為在重金屬的毒性風(fēng)險研究中，其作用傾向于相加，即分別將各污染物健康風(fēng)險計算再相加，則飲用水中重金屬污染物的綜合健康風(fēng)險R總為:

1.2.5 健康風(fēng)險評價模型相關(guān)參數(shù)的選擇 見表1、表2。

表1 致癌物所致健康風(fēng)險評估模型參數(shù)Qig值Table 1 The values of Qigof model parameters of the health risk assessment model caused by carcinogens

表2 非致癌物所致健康風(fēng)險評估模型參數(shù)RfDig值Table 2 The values of RfDigof model parameters of the health risk assessment model caused by non-carcinogens

2 結(jié)果與討論

2.1 榆林學(xué)院校區(qū)生活飲用水中重金屬含量

2011～2013年采集校區(qū)生活飲用水6次，每次水樣水質(zhì)指標(biāo)幾乎一致，現(xiàn)以2013年水樣指標(biāo)為 例，其重金屬含量見表3。

表3 2013年5月榆林學(xué)院校區(qū)生活飲用水8種重金屬的濃度Table 3 The concentration of 8 kinds of heavy metals by drinking in Yulin University campus (mg/L)

由表3可知，8種重金屬中除Cr6+和As外，其余指標(biāo)在4個采樣點(diǎn)的濃度相同，Cr6+和As濃度相差不大。榆林學(xué)院校區(qū)生活飲用水重金屬指標(biāo)均低于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)標(biāo)準(zhǔn)限值，處于生活飲用水安全范疇之內(nèi)。

2.2 榆林學(xué)院校區(qū)生活飲用水平均個人年健康風(fēng)險與總風(fēng)險評估

根據(jù)致癌物、非致癌物所導(dǎo)致健康風(fēng)險的評價模型公式，對表3的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算分析，可以計算出4個采樣點(diǎn)各重金屬元素經(jīng)飲用所引起的平均個人年風(fēng)險(a－1)，見表4。

由表4可知，致癌物質(zhì)(Cr6+、Cd和As)所引起的健康風(fēng)險遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非致癌物質(zhì)(Pb、Hg、Cu、Zn和Fe)所引起的健康風(fēng)險，其優(yōu)先控制順序?yàn)镃r6+＞Cd＞As＞Zn＞Cu＞Pb＞Hg＞Fe，Cr6+的健康風(fēng)險水平最大，已超過國際防輻射委員會規(guī)定的可接受健康風(fēng)險水平5×10－5/a(即每年每百萬人中因飲用水中污染物影響而受到健康危害的人數(shù)不能超過50人)，這說明其已經(jīng)構(gòu)成一定程度的污染，對校區(qū)學(xué)生形成了一定的危害，六價鉻［6-7］對人主要是慢性毒害，它可以通過消化道侵入人體，在體內(nèi)主要積聚在肝、腎和內(nèi)分泌腺中，相關(guān)部門應(yīng)進(jìn)行控制管理。

東鍋爐房的水源水質(zhì)相對北圍墻稍好一些，建議校區(qū)生活飲用水用東鍋爐房，洗浴等其他用水用北圍墻的。

表4 生活飲用水重金屬引水途徑健康危險的風(fēng)險Table 4 The health risk caused by heavy metals in drinking water

表5 生活飲用水重金屬引水途徑綜合健康危險的風(fēng)險Table 5 The total health risk caused by heavy metals in drinking water

由表5可知，校區(qū)內(nèi)無論是水源水還是管網(wǎng)末梢水，均已超過國際防輻射委員會規(guī)定的可接受健康風(fēng)險水平5×10－5/a，主要影響者是Cr6+，意味著榆林學(xué)院校區(qū)每年每百萬人中有超過50人因飲用這些水而受到危害甚至是死亡。雖然榆林學(xué)院學(xué)生為榆林市臨時居民，可能這些水質(zhì)對學(xué)生身體健康不會構(gòu)成風(fēng)險，但是榆林學(xué)院校區(qū)水質(zhì)對榆林市西沙部分地方地下水水質(zhì)有一定的參考性，榆林市是集能源礦產(chǎn)資源富集于一地的城市，這些礦產(chǎn)對地下水的影響應(yīng)引起相關(guān)管理部門的關(guān)注。

3 結(jié)論

(1)榆林學(xué)院校區(qū)生活飲用水重金屬指標(biāo)均低于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)標(biāo)準(zhǔn)限值。

(2)校區(qū)生活飲用水指標(biāo)重金屬的致癌物質(zhì)(Cr6+、Cd和As)所引起的健康風(fēng)險遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非致癌物質(zhì)(Pb、Hg、Cu、Zn和 Fe)所引起的健康風(fēng)險，其優(yōu)先控制順序?yàn)镃r6+＞Cd＞As＞Zn＞Cu＞Pb＞Hg＞Fe。

(3)校區(qū)內(nèi)無論是水源水還是管網(wǎng)末梢水，均已超過國際防輻射委員會規(guī)定的可接受健康風(fēng)險水平5×10－5/a，主要貢獻(xiàn)者是Cr6+，應(yīng)引起相關(guān)部門的重視。

本文對榆林學(xué)院校區(qū)內(nèi)生活飲用水的8種重金屬元素進(jìn)行測定，對其健康風(fēng)險進(jìn)行了評估，為榆林學(xué)院潤澤集團(tuán)，甚至是榆林市西沙地區(qū)提供了定量評價和管理、控制的基本資料，應(yīng)引起相關(guān)部門的重視。

［1］門斌，王東升.重金屬廢水處理方法綜述［J］.工業(yè)水處理，2011(5):65-68.

［2］黃奕龍，王仰麟，譚啟宇，等.城市飲用水水源地水環(huán)境健康風(fēng)險評價及風(fēng)險管理［J］.地學(xué)前緣，2006，13(3):162-167.

［3］田裘學(xué).健康風(fēng)險評價的基本內(nèi)容與方法［J］.甘肅環(huán)境研究與檢測，1997，10(4):32-36.

［4］陳雙莉，冷雪，江元汝，等.陜西某地區(qū)飲用水中低濃度重金屬的測定及健康風(fēng)險評價［J］.應(yīng)用化工，2011，40(1):164-166，172.

［5］李蘭芳，陳海珍，冼麗雯，等.廣州市主城區(qū)飲用水中重金屬含量及健康風(fēng)險評價［J］.中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2013，23(6):1557-1559.

［6］朱惠剛.重金屬對人體的危害［J］.電鍍與環(huán)保，1982(4):9-13.

［7］Morton-Bermea E，Aivarez H，Segouia I G N.Heavy metal concentration in surface soil from Mexico city［J］.Bull Environ Contam Toxical，2002，68:383-388.