中國(guó)大氣降塵重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

周萬(wàn)鵬

摘 要：利用美國(guó)EPA健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，結(jié)合ArcGIS軟件繪制全國(guó)部分地區(qū)健康風(fēng)險(xiǎn)分布圖。結(jié)果表明：各地區(qū)的致癌與非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均位于規(guī)定限值以下，非致癌風(fēng)險(xiǎn)值的順序?yàn)椋簝和?gt;成人;四川省、廣東省地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)較高。

關(guān)鍵詞：中國(guó);重金屬;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：X513;X823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）25-0156-03

Health Risk Assessment of Heavy Metals in Atmospheric

Dust Removal in China

ZHOU Wanpeng

（School of Surveying and Mapping and Land Information Engineering， Henan Polytechnic University，Jiaozuo Henan 454003）

Abstract： Based on the EPA health risk assessment model and ArcGIS software， the health risk distribution map of some parts of the country was made. The results showed that the carcinogenic and non-carcinogenic risk indexes in each region were all below the specified limits， and the order of non-carcinogenic risk values was children > adults; Sichuan province and Guangdong province were at higher risk.

Keywords： China;heavy metals;risk assessment

降塵中攜帶的重金屬能以不同的形態(tài)方式進(jìn)入水體、土壤、大氣環(huán)境中，在人體暴露于自然環(huán)境的情況下，大氣降塵所攜帶的重金屬可通過(guò)皮膚表面接觸、日常飲食、呼吸吸入等途徑進(jìn)入人體內(nèi)并在人體逐漸累積，從而損害人體健康。李萍等[1]研究了蘭州市工業(yè)園、文教區(qū)、商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)等區(qū)域的大氣降塵情況，并對(duì)蘭州市大氣環(huán)境中的降塵重金屬對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

本研究通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)大氣環(huán)境中的大氣降塵重金屬沉降量進(jìn)行分析，并借鑒國(guó)外已有的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，對(duì)不同地區(qū)人們的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，以期為不同地區(qū)降塵重金屬的改善與治理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)引用李晗[2]和何予川[3]論文數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集的區(qū)域包括住宅區(qū)、工業(yè)園、商業(yè)區(qū)等。

1.2 研究方法

1.2.1 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。根據(jù)美國(guó)EPA提供的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，并結(jié)合中西方人種的不同差異，對(duì)模型中的參數(shù)進(jìn)行修正。健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型計(jì)算公式如下。

[ADDing=C×EF×EDAT×BW×IngR×CF]? ? ? ? ? ? （1）

[ADDinh=C×EF×EDAT×BW×InhRPEF]? ? ? ? ? ? ? （2）

[ADDderm=C×EF×EDAT×BW×SL×SA×ABS×CF]? ? ?（3）

[LADDinh=C×EFPEF×AT×InhRchild×EDchildBWchild+InhRadult×EDadultBWadult]（4）

式中：[ADDing]表示大氣降塵重金屬通過(guò)手口攝食途徑的日平均暴露量;[ADDinh]表示大氣降塵重金屬通過(guò)呼吸吸入途徑的日平均暴露量;[ADDderm]表示大氣降塵重金屬通過(guò)皮膚接觸途徑的日平均暴露量;[LADDinh]表示大氣降塵致癌重金屬通過(guò)呼吸吸入途徑的終身日平均暴露量。模型中其他參數(shù)的取值和意義如表1所示。

1.2.2 健康風(fēng)險(xiǎn)表征。重金屬致癌和非致癌風(fēng)險(xiǎn)表達(dá)式如下。

[HQij=ADDij/RfDij]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （5）

[HI=i=1nj=1mHQij]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（6）

[Risk=LADD×SF]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（7）

[TCR=i=3j=3Risk]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（8）

式中：[HQij]表示非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù);[ADDij]表示暴露量;[RfDij]為參考劑量;[HI]為總非致癌風(fēng)險(xiǎn);當(dāng)[HQij]或[HI]<1時(shí)，表示不存在健康風(fēng)險(xiǎn)或健康風(fēng)險(xiǎn)較小;當(dāng)[HQij]或[HI]>1時(shí)，表示存在風(fēng)險(xiǎn);[SF]為斜率系數(shù)，表示某項(xiàng)降塵重金屬所引起致癌風(fēng)險(xiǎn)的可能性最大值;[Risk]為致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，當(dāng)某區(qū)域大氣降塵重金屬的致癌風(fēng)險(xiǎn)值為10-6～10-4，表示該區(qū)域無(wú)致癌風(fēng)險(xiǎn)。[TCR]為總致癌風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[2，8]可知，不同暴露途徑下的[RfD]和[SF]如表2所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

根據(jù)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型以及表1中的參數(shù)，計(jì)算國(guó)內(nèi)各地區(qū)重金屬降塵的日平均暴露量;根據(jù)健康風(fēng)險(xiǎn)表征模型，計(jì)算大氣環(huán)境中降塵重金屬Cr、Hg、Cu、Cd、Ni元素的非致癌和致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，及其在各地區(qū)的分布情況。

國(guó)內(nèi)各地區(qū)大氣降塵5種重金屬元素在不同傳輸途徑下的非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)總和均在1以下，可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)各地區(qū)的大氣環(huán)境降塵中均無(wú)非致癌風(fēng)險(xiǎn)。全國(guó)非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的分布呈現(xiàn)出以下特征：兒童>成人，沿海地區(qū)>內(nèi)陸地區(qū)，東南地區(qū)>西北地區(qū)。其中，廣東省、廣西壯族自治區(qū)、四川省、重慶市、遼寧省較其他地區(qū)非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)高且與臨界值較為接近，四川省和重慶市可能由于地勢(shì)相對(duì)周邊較低，重金屬沉降后不易擴(kuò)散導(dǎo)致累積量較高。相對(duì)于西北地區(qū)，沿海地區(qū)省份經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，工業(yè)城市較多，重金屬降塵量較大，導(dǎo)致該區(qū)域的非致癌風(fēng)險(xiǎn)較高;而東北地區(qū)因植被覆蓋率較高，大氣降塵中的重金屬沉降到植被表面后，被植被吸收，大氣環(huán)境中的降塵重金屬的含量降低，致癌和非致癌風(fēng)險(xiǎn)隨著降塵重金屬含量的降低也隨之減少。從致癌風(fēng)險(xiǎn)的分布圖得出：各區(qū)域省份重金屬Cd、Ni、Cr的致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均在風(fēng)險(xiǎn)限值10-6～10-4，表明各地區(qū)大氣降塵中的致癌重金屬對(duì)該區(qū)域均不構(gòu)成致癌風(fēng)險(xiǎn)，影響較小。圖1致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)呈現(xiàn)出以下規(guī)律：東南沿海地區(qū)省份的致癌風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)內(nèi)陸省份較高，其中四川省、湖南省、廣東省的致癌風(fēng)險(xiǎn)值較中國(guó)其他地區(qū)較高，而湖南省大氣環(huán)境中降塵重金屬致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較高與重金屬Cd污染較為嚴(yán)重有關(guān)。

3 結(jié)論

①各地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展、地形地貌的差異導(dǎo)致降塵重金屬Cr、Hg、Cu、Cd、Ni元素對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)分布情況具有較大差異。

②各區(qū)域省份降塵重金屬Cr、Hg、Cu、Cd、Ni元素對(duì)暴露在大氣環(huán)境中的人體均不構(gòu)健康風(fēng)險(xiǎn)。

③各地區(qū)大氣環(huán)境降塵中重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)兒童大于成人。

參考文獻(xiàn)：

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