丹江口水庫水環境健康風險評價

錢 寶 汪金成

(長江水利委員會 水文局， 湖北 武漢 430010)

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丹江口水庫水環境健康風險評價

錢 寶 汪金成

(長江水利委員會 水文局， 湖北 武漢 430010)

基于國際癌癥研究機構(IARC)提出的水環境健康風險評價模型，對丹江口水庫的水環境健康風險進行了評估。結果表明，丹江口水庫在2011～2014年的水質綜合健康風險均值為1.45×10-5，低于國際輻射防護委員會(ICRP)所推薦的最大可接受限值5.0×10-5，能夠滿足南水北調中線工程的要求。丹江口水庫的水質風險主要來自基因毒物質，且主要化學致癌物的健康風險依次為砷>鎘>鉛>氟化物>氨氮>鋅。為了進一步提高丹江口水庫的水質安全，應當采取相應措施，繼續降低水體中的砷元素含量。

水環境；健康風險評價；丹江口水庫

1 研究背景

為了評估特定水環境中的理化因子的致癌風險，國際癌癥研究機構(International Agency for Research on Cancer，IARC)通過衡量有毒物質致癌性的可靠程度編纂了對應的分類系統并提出了相應的水環境健康風險評價模型[1-5]。該模型的優點在于通過引入有毒物質的致癌系數和參考計量等毒理學參數，將污染物濃度值與人體健康定量地聯系起來，從而對污染物給人體造成危害的可能性及其程度做出科學估算。

丹江口水庫是我國南水北調中線工程的水源地，其水質狀況直接關系到沿線3 800萬人口的飲水安全[6]。因此，對丹江口水庫的水環境健康風險進行評價，對于南水北調中線工程的水資源管理具有重要意義。

2 評價模型

(1)

式中，Di為第i種基因毒物質的單位體重日均暴露劑量，mg/(kg·d)；Qi為第i種基因毒物質的致癌系數，mg/(kg·d)；70為人類的平均壽命，a。

(2)

式中，Di為第i種軀體毒物質的單位體重日均暴露劑量，mg/(kg·d)；Ci為第i種軀體毒物質的參考計量，為mg/(kg·d)。

在式(1)與式(2)中，通過飲水途徑攝入的有毒物質單位體重日均暴露劑量計算方法[2-5]：

(3)

式中，xi為第i種有毒物質在水環境中的濃度，mg/L；2.2為成年人的日均飲水量，L/d；70為成年人的平均體重，kg。

基因毒物質綜合健康風險Rg的計算方法[2-5]：

(4)

軀體毒物質綜合健康風險Rb的計算方法[2-5]：

(5)

基因毒物質綜合健康風險與軀體毒物質綜合健康風險之和即為水體的水質綜合健康風險R[2-5]：

(6)

3 評價結果

3.1 污染物健康風險評價

丹江口水庫位于漢江上游，豫、鄂、陜3 省交界處，屬丘陵盆地型水庫。水庫控制流域面積為9.52萬km2，總庫容為290.5億m3，多年平均入庫水量為395 億m3[7]。

評價時段為2011～2014年，根據水利部長江水利委員會水文局的監測資料，在丹江口水庫的55項水質監測指標中，除砷、鎘外，其它基因毒物質含量在所有檢測中均低于檢出限；除氟化物、鉛、鋅、氨氮外，其它軀體毒物質含量在所有檢測中均低于檢出限。因此，選擇砷、鎘兩項指標進行基因毒物質健康風險評價，選擇氟化物、鉛、鋅、氨氮4項指標進行軀體毒物質健康風險評價。各評價指標的逐年監測數據匯總見表1。

表1 評價指標的濃度值

注：“

由表1可見，在基因毒物質中，丹江口水庫的砷元素濃度大致呈逐年下降趨勢，且各評價年份砷含量均能達到《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)中的Ⅰ類要求[8]。鎘元素僅在2012年與2013年高于檢出限，且各評價年份鉛含量均能達到Ⅰ類。

在軀體毒物質中，丹江口水庫的氟化物濃度大致在0.23～0.26 mg/L范圍內波動，且各評價年份氟化物含量均能達到Ⅰ類。鉛元素在2011年與2014年可以達到Ⅰ類，且2012年之后主要在0.010～0.011 mg/L范圍內波動。鋅元素含量僅在2011年高于Ⅰ類標準，在其他年份均低于檢出限。氨氮各評價年份也均能達到Ⅰ類，且在2014年含量最低。

根據美國環境保護局(EPA)的研究，砷與鎘的致癌強度系數分別為15 mg/(kg·d)和 6.1mg/(kg·d)；氟化物、鉛、鋅、氨氮的參考劑量分別為0.06，0.001 4，0.3 mg/(kg·d)和0.97 mg/(kg·d)。根據第2節中介紹的評價模型，計算出各指標的健康風險，見表2。

由表2可見，各污染物的致癌風險依次為砷>鎘>鉛>氟化物>氨氮>鋅。其中，砷元素致癌風險的數量級為10-5，即受水區每10萬人口中可能有1.31個人由于飲用水中的砷元素中而致癌；鎘元素致癌風險的數量級為10-6，即受水區每100萬人口中可能有1.37個人由于飲用水中的鎘元素而致癌。在其余4種污染物中，鉛元素與氟化物致癌風險的數量級均為10-9，而氨氮與鋅元素致癌風險的數量級均為10-11。由此可見，相對于中線工程受水區3 800萬的人口數量，鉛、氟化物、氨氮、鋅4種污染物的致癌風險并不顯著。

3.2 綜合健康風險評價

根據式(4)～(6)計算基因毒物質綜合健康風險、軀體毒物質綜合健康風險和水質綜合健康風險，見表3。

表3 水質綜合健康風險評價結果

由表3可見，丹江口水庫基因毒物質的綜合健康風險數量級為10-5，軀體毒物質的綜合健康風險數量級為10-9，兩者相差了4個數量級。水質綜合健康風險的數量級為10-5，且主要由基因毒風險決定。在4個評價年中，水質綜合健康風險在2011年最高，在2014年最低，這表明丹江口水庫流域的環境治理工作有效地降低了庫區的水質風險。研究時段的水質綜合健康風險為1.45×10-5，即受水區每10萬人口中可能有1.45個人由于飲用水中的污染物中而致癌，這低于國際輻射防護委員會(International Commission on Radiological Protection，ICRP)所推薦的最大可接受限值5.0×10-5[2,5]。因此，丹江口水庫的水環境健康風險狀況能夠滿足南水北調中線工程的要求。

結合表2與表3可以發現，砷元素對丹江口水庫水質綜合健康風險的貢獻率超過了90%，這可能是由于砷元素在表層土壤中主要以土壤結合力較弱的As(V)形式存在，易于遷移至水體中所致[9-10]。因此，為了進一步提高丹江口水庫的水質安全，應當采取相關措施，繼續削減水體中的砷元素含量。

4 結 論

丹江口水庫2011～2014年的水質綜合健康風險均值為1.45×10-5，低于ICRP所推薦的最大可接受限值5.0×10-5。因此，丹江口水庫的水環境健康風險狀況能夠滿足南水北調中線工程的要求。

丹江口水庫的基因毒物質綜合健康風險遠高于軀體毒物質綜合健康風險，其中主要基因毒物質為砷和鎘，主要軀體毒物質為氟化物、鉛、鋅與氨氮。各污染物的致癌風險依次為砷>鎘>鉛>氟化物>氨氮>鋅。

砷元素對丹江口水庫水質綜合健康風險的貢獻率超過了90%，為了進一步提高丹江口水庫的水質安全，應當采取相應措施，繼續降低水體中的砷元素含量。

[1] Keshavarzi B, Moore F, Najmeddin A, et al. Quality of drinking water and high incidence rate of esophageal cancer in Golestan province of Iran: a probable link.[J]. Environmental Geochemistry & Health, 2012, 34(1):15-26.

[2] 錢家忠, 李如忠, 汪家權,等. 城市供水水源地水環境健康風險評價[J]. 水利學報, 2004, 35(8):90-93.

[3] EPA.Superfund Public Health Evaluation Manual[S] .

[4] 胡二邦.環境風險評價實用技術和方法[M] .北京:中國環境科學出版社, 2000.

[5] 耿福明, 薛聯青, 陸桂華,等. 飲用水源水環境健康危害的風險度評價[J]. 水利學報, 2006, 37(10):1242-1245.

[6] 龐振凌, 常紅軍, 李玉英,等. 層次分析法對南水北調中線水源區的水質評價[J]. 生態學報, 2008, 28(4):1810-1819.

[7] 佘加平, 武俐, 趙同謙,等. 丹江口水庫淅川淹沒區土壤中汞和砷的賦存特征及生態風險評價[J]. 農業環境科學學報, 2013(1):111-117.

[8] 國家環境保護總局. 地表水環境質量標準(GB3838-2002)[S]. 2002.

[9] 王春旭, 李生志, 許榮玉. 環境中砷的存在形態研究[J]. 環境科學, 1993(4):53-57.

[10]楊勝科, 王文科, 張威,等. 砷污染生態效應及水土體系中砷的治理對策研究[J]. 地球科學與環境學報, 2004, 26(3):69-73.

(編輯：李 慧)

2016-09-15

錢寶，男，長江水利委員會水文局，工程師.

1006-0081(2016)11-0032-03

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