水泥窯協同處置鉛鋅尾礦過程中排放重金屬的健康風險評估

郝孟偉，馬大朝，楊宏斌，傅煌輝，周 洲

（1.廣西大學資源環境與材料學院，廣西 南寧 530004；2.廣西壯族自治區環境應急與事故調查中心，廣西 南寧 530028；3.崇左南方水泥有限公司，廣西 崇左 532200）

1 材料和方法

1.1 廠內概況

本研究對象在生產水泥過程中根據不同性能產品的的需求進行鉛鋅尾礦的摻雜，前摻的鉛鋅尾礦是為了替代部分硅質原料如粘土作替代原料，其作用是用來和其他水泥生產原料一起加入旋窯內煅燒成水泥熟料，后摻的鉛鋅尾礦是用來做混合材混入水泥熟料和石膏中組成水泥成品，摻入比例為19%。本研究將選定該廠前摻比例為0.5%的情況下進行。

1.2 樣品采集

為保證采樣時間與工人工作時間相當，故將采樣時間與工作時間一致，設定為30±2天。根據水泥廠中各個工段物料安置情況和各個設備車間的降塵排放方式不同，因此采用不同的方法對樣品進行采集。具體采集方式為：①固定源樣品：直接在堆棚或庫房內就地堆放的鉛鋅尾礦渣、銅礦渣、入窯煤粉、生料調配庫等樣品、熟料生產過程中在窯頭產生進到除塵設備中的降塵樣品均采用不銹鋼鏟進行收集。②無組織排放源樣品：由生產設備或物料轉運設備在車間內產生且沒有除塵設備的樣品如煤磨、水泥輥壓機、熟料破碎機、煤堆棚、石灰石堆棚、生料磨、生料均化庫、水泥庫等樣品利用利用塑料刷取車間內設備下方或附近一平方米的地面灰塵進行收集[1]。

1.3 分析重金屬暴露模型與參數

根據重金屬在空間環境中的遷移轉化特征，降塵或礦渣中重金屬可能通過經手-口途徑直接攝入、經皮膚接觸和經呼吸吸入3 種暴露途徑進入人體。經各種途徑攝入的重金屬暴露量按以下公式計算：

式（1）：

手—口途徑攝入日均暴露量：

式（2）：

呼吸途徑攝入日均暴露量：

式（3）：

皮膚接觸途徑攝入日均暴露量：

根據US EPA 健康風險評價方法與《中國人群暴露參數手冊（成人卷）》以及重金屬健康風險評估相關研究，公式（1）~（3）中的參數取值見表1。

表1 重金屬日均暴露量計算參數取值

1.4 重金屬健康風險評估方法

重金屬每一暴露途徑的非致癌和致癌效應按下式計算評估:

表2 重金屬不同暴露途徑的參考劑量(RfD)和斜率因子(SF)

表3 鉛鋅尾礦前摻比例為0.5%時各類樣品中重金屬含量 單位：mg/kg

各類重金屬在不同暴露途徑下的參考劑量和斜率因子如表2。

2 結果與量析

2.1 廠內物料與生產過程中降塵重金屬含量

水泥廠各個生產流程中重金屬含量如下表3。

2.2 樣品中重金屬的健康風險評估

水泥廠在鉛鋅尾礦前摻比例為0.5%時，鉛鋅尾礦、銅礦渣具有超過1的非致癌風險危害商，存在較高的非致癌風險。其中，鉛鋅尾礦中由As引起的危害商就已經超過1，占危害指數的貢獻率為93.9%。在銅礦渣中，As的貢獻率為94.8%，同樣是帶來危害的主要因素。在該比例下時，水泥廠個各工段中的重金屬帶來的致癌風險TCR均不超過最大可接受風險水平10E-04，但鉛鋅尾礦和銅礦渣帶來的TCR超過10E-6,存在可接受的致癌風險，其中，在以上兩種樣品中的As的致癌風險指數分別為9.31E-07、1.72E-06，占致癌風險貢獻率分別為71.6%、97.7%，為主要致癌因素[2,3]。

3 結論

由于重金屬通過進入人體內產生非致癌的健康危害的三種：手-口攝入、呼吸吸入、皮膚接觸，需要對不同暴露途徑下的非致癌健康危害進行討論。該結果說明手-口攝入是重金屬產生非致癌的健康危害的最主要途徑，皮膚接觸為次要途徑。因此，需要提醒廠內工人在日常工作中做好防護戴好口罩、面罩等，盡量減少口腔和皮膚的暴露，以減少重金屬的攝入。本研究結果還發現，不管是致癌風險還是非致癌的健康危害，其主要危害元素均為As，大都而且來自于鉛鋅尾礦。造成這一原因是As屬親硫元素，鉛鋅礦石為硫化礦石，砷對鉛鋅礦中的硫化物具有較強的親和性，因而鉛鋅尾礦中As含量較高。