非点源污染对人类健康影响的研究进展

职锦，郭太龙，廖义善，卓慕宁*

1. 中山大学中山医学院，广东 广州 510650；2. 广东省生态环境与土壤研究所//广东省环境科学技术公共实验室，广东 广州 510650

1 非点源污染引发的环境问题

1.1 非点源污染及其污染途径

非点源污染（Non-point pollution）又称扩散源污染（Diffuse pollution）[1-3]，是指溶解性或固体污染物在降水和径流冲刷作用下汇入受纳水体而引起的水体污染[4]。污染物的主要来源包括土壤侵蚀、化肥和农药的过量使用、畜禽养殖、以及城镇废弃物的无处理排放等等。非点源污染按污染源划分，一般可分为农业非点源污染和城市非点源污染，其中，对大多数水体来说，又以农业非点源污染为最大的“贡献者”[5]。

非点源污染发生后污染物随地表和地下径流进行复杂的迁移和转化过程。迁移方式因污染物类型而有所不同，与污染物迁移相伴的是一系列物理、化学和生物的迁移过程。如由降水、径流、灌溉、排水等引起的雨滴击溅、径流冲刷及淋溶等一系列物理化学作用，导致土壤污染物进入地表水或地下水的扩散迁移过程，其中降雨径流或入渗水是非点源污染物扩散迁移的动力或载体，随之迁移的污染物引起受纳水体的污染及水质恶化。相对点源污染而言，非点源污染没有固定的排污口和稳定的污染物输送通道。因此，非点源污染具有发生的广域性、分散性、随机性等普遍特征。非点源污染主要包含的污染物质有泥沙和固体悬浮物质、N和P等营养元素、COD和BOD等有机污染物、重金属和多环芳烃等有毒物质以及石油类污染物等。

1.2 非点源污染引发的环境质量和人类健康问题

在工业化、城市化及农业的发展过程中，虽然社会得以进步、物质得以丰富，但同时也会产生一系列的工业点源、农业或城市非点源的污染问题，而这些污染对人类的健康会造成极大的危害或威胁。非点源污染一方面可以影响到人类赖以生存的环境质量，另一方面可直接或间接地影响人类自身的健康[6-11]。非点源污染对饮用水源、水资源、农业生产和水生生物栖息地等均有严重影响[12]。非点源污染中的氮、磷等营养元素是污染河流和湖泊的主要污染物之一，受污染的饮用水体，氮、磷含量常超过地表水环境质量的标准限值，从而影响人畜饮用水安全。农村散养畜禽产生的家畜粪便常包含有大量的细菌，尤其含有大量的大肠杆菌，随地表径流进入水体后会形成大面积的非点源污染，造成疾病的广泛传播。农业生产中过量施用化肥和农药，大量的氮、磷元素进入地表和地下水水体，污染水体，甚至发生水体的富营养化，破坏水生生物的生存环境，造成局域水生生态系统的失衡。由水土流失进入水体的泥沙，一方面，泥沙淤积降低了水体的容纳水量；另一方面，携带大量有害物质进入水体，严重影响水体质量。非点源污染物可以通过污染的饮用水直接进入人体，或可以通过二次污染途径进入土壤、植物和肉类产品，从而通过食物链间接进入人体，或扩散至空气中通过皮肤吸收或被吸入肺部，进而影响人体健康。

非点源污染与人类健康息息相关。然而，在大多数情况下，人们更多考虑的是非点源污染对环境质量本身的影响，而由非点源污染直接或间接影响到人类健康的问题却没有得到足够的重视。关于非点源污染对人类健康的影响值得进一步探讨，这也是近年来环境与健康研究的热点问题之一[13]。

2 非点源污染对人类健康的影响

2.1 非点源污染通过地表水体影响人类健康

水是生命之源。在人类发展历史中，人对水的需求一直是人体健康、社会进步、经济繁荣、文化价值和经济发展的动力，水在社会发展中起着根本性的作用。饮用水不安全的问题至今仍是我国乃至世界其他一些发展中国家未能解决的问题之一，水源性缺水、水质性缺水、水环境恶化等一系列问题依然普遍存在。联合国教科文组织总干事博科娃在2010年3月22第18个世界水日到来之际表示：全球有近9亿人无法获得安全的饮用水，水质恶化已经严重影响生态环境和人类健康。今年世界水日的主题是“保障清洁水源，创造健康世界”。然而，目前全球有超过 25亿人生活在没有基本卫生设施的环境里，约8.84亿人无法获得安全的饮用水，其中大部分人生活在经济不发达的非洲。此外，每年估计有150万5岁以下儿童由于不安全的饮用水、不安全的环境卫生或个人卫生而失去生命[14]。地表水体受污染后会对人体健康和人们的正常生活造成诸多不利影响。愈来愈多的研究证明，产生地表水体污染的元凶之一就是非点源污染。

2.1.1 水体富营养化对人体健康的影响

非点源污染的直接后果通常是引起受纳水体的富营养化。水体富营养化是指大量氮、磷等营养物质进入水体，使水中藻类等浮游生物增殖旺盛，从而破坏水体生态平衡的现象。水体富营养化会引起水生态失衡，对生产、生活和社会发展将产生一系列的影响，从而间接影响人体健康。2007年发生的太湖蓝藻事件，影响到南京、苏州、无锡等城市居民的饮用水安全，就是水体富营养化的结果。人类生活及鱼类等水生生物生长繁殖都离不开水。水体一旦出现富营养化状态，会引起一连串的威胁人类健康安全的恶果。其一，水体表现变色、变浊，影响景观。其二，水体散发异味，水中藻类及厌氧菌代谢活动可产生具气味化合物，使水体散发出土腥味、霉腐[15]。当大量N、P等营养物质进入海洋后，水体的富营养化会导致赤潮现象的发生。这些N、P营养物质是赤潮发生的物质基础，而海洋浮游微藻又是引发赤潮的主要生物。根据目前科学研究表明，在4000多种海洋浮游微藻中有260多种能形成赤潮，其中的 70多种能产生赤潮毒素。目前已确定有10余种赤潮毒素比眼镜蛇的毒素高80倍，比一般的麻醉剂（如普鲁卡因、可卡因等）还强 10万多倍。当鱼、贝类处于有毒赤潮区域内，即使侥幸生存下来，其体内也已经蓄积大量赤潮毒素，如不慎被人食用可引起唇舌麻木，继而发生四肢麻木，头晕、恶心、胸闷、腹痛、呕吐等，甚至昏迷、呼吸困难导致死亡。据统计，全世界因食用富集赤潮毒素的贝类而中毒的事件约300多起，死亡300多人[16]。此外，水体的水质污染对人体健康的影响还主要表现在以下一些方面。

2.1.2 水体中有毒污染物对人体健康的影响

非点源污染物含有多种重金属和多环芳烃等有毒有害物质，进入地表水体后，这些有毒有害污染物通过饮用水进入人体，会引起人体中毒。如甲基汞中毒(水俣病)、镉中毒(痛痛病)、砷中毒、铬中毒、氰化物中毒、农药中毒、多氯联苯中毒等，Pb、Ba、F等也对人体有危害作用。同时，这些污染物往往有积累放大作用，进入人体后，除会引起人体急性中毒外，还会引起人体的慢性中毒，严重影响人体的健康。有些污染物对人体有致癌作用，如As、Cr、Ni、Be、苯胺、苯并芘和其他多环芳烃、卤代烃等，可以在悬浮物、底泥和水生生物体内蓄积，特别是向苯胺、苯并芘和其他多环芳烃、卤代烃等有机污染物，大多处于纳米级尺度，它们通过挥发、淋溶和扩散等在环境中迁移，污染大气、水体和生态环境，严重危害人体健康，若长期饮用含有这些污染物的水，或食用体内蓄积有这类污染物的肉类产品，则可能会诱发癌症。美国俄亥俄州以地表水为饮用水水源的居民患癌症的死亡率较以地下水为饮用水水源的高，这主要是因为相对地下水而言，地表水更容易受到非点源污染的影响。

2.1.3 水体中致病污染物对人体健康的影响

非点源污染物中还包含许多病原生物和致病菌，进入地表水体后引起水体的污染，人类饮用受到这类污染物污染的水后，会引发细菌性肠道传染病，如伤寒、副伤寒、痢疾、肠炎、霍乱、副霍乱等。肠道内常见的病毒如脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒、腺病毒、呼肠弧病毒、传染性肝炎病毒等，皆可通过饮用受污染的水而引起相应的传染病。

2.2 非点源污染通过食物链影响人体健康

农业生产中使用的灌溉水、水产养殖中的水体常会受到非点源污染。因此，非点源污染物可污染土壤-植物、水体-水生生物等生态系统，进而通过食物链影响人体健康。土壤中积累的非点源污染物被植物吸收后，最终转移给食用者，即人类。因此，非点源污染影响人体健康的重要途径之一就是通过食物链，污染物通过食物链的传输和放大，最终影响人体健康，食物链在污染物的传输中起着媒介和载体的作用。加拿大的 Kidd等[17]研究认为，产生于非点源污染的一种杀虫剂（toxaphene）在受纳湖泊水体中的量相对较少，而大部分污染物在传输过程中被受纳湖泊中的鱼类等水生生物所吸收，污染物通过生物放大作用后，对人体健康构成极大的威胁。

2.2.1 各种病原体和致病菌通过食物链对人体健康的影响

受非点源污染的水体中含有各种细菌、原生动物、肠道病毒以及寄生虫等，Birley等[18]研究表明，在110条被检测河流中，有45%的河流大肠杆菌水平高于WHO规定的自由灌溉水标准。若这些水体用于农业灌溉，水体中的这些病原体和细菌等将通过土壤-作物系统传播给人类；若这些水体供畜禽饮用，则水体中的病原体和细菌等将通过畜禽产品传播给人类；若水产养殖中的水体受到病原体和致病菌的污染，则水体中的这些污染物将通过水产品传播给人类。当人食用了这些农产品、畜禽和水产品后，会引起人患各种疾病，影响人体健康。

2.2.2 农用化学品通过食物链对人体健康的影响

在农业生产中大量施化肥以及施用杀虫剂等是造成农业非点源污染的根源。农用化学品（化肥、杀虫剂，杀真菌剂等）的高强度利用，除残留在土壤中外，可随径流流失到地表水体中，引起水体的污染。同样，这些污染物可通过灌溉、畜禽饮用和水产养殖迁移转化，积累在各种人类食用的产品中，最终通过食物链影响人体健康。由于农用化学品使用方法的不同，商业性强的园艺业产生的污染风险水平高于传统的粮食农业[19]。农用化学品引起的急性中毒，会导致人体产生一系列的症状，如头昏眼花、腹泻、头痛、记忆损伤、抽搐、昏迷、肝肾损伤和肺部纤维化等。已经证明，某些慢性疾病与农用化学品在粮食中的残留有一定的联系[20]。

2.2.3 重金属通过食物链对人体健康的影响

重金属污染物包括Pb，Cr，Cd，Zn，Cu，Ni，Hg，Mn，Se和 As等，重金属有相当部分来自于非点源污染[21-25]。这些重金属元素可经过土壤、空气和水等载体而被农作物吸收积累，人一旦食用了这些含污染物的农产品，自身的健康安全就会受到威胁。1955年日本发生了“镉米”事件，就是因为使用铅锌冶炼厂废水灌溉稻田，致使土壤和稻米中Cd含量增加，人食用含Cd稻米后，会发生全身性神经关节痛、骨折乃至死亡，因这种病以剧烈疼痛为主要特征，故被称为疼痛病[26]。Anikwe等[27]研究表明，垃圾长期（20a）堆放地土壤中的重金属（Pb，Cu，Fe和Zn）含量比非堆放地土壤增加2.14～20.40倍，这可能增加作物对重金属的吸收量。另外，重金属沉积在污泥中，也可以累积到相当高的浓度。当这些污泥未经处理农用后，重金属被作物吸收积累。重金属可富集在农作物的可食部分。一般来讲，作物的叶部重金属含量较高，而种子中的含量最低。大豆、豌豆、瓜、西红柿和胡椒等对重金属的吸收量较小。植物吸收重金属(尤其是Pb、Cd)的量根据土壤的 pH不同而不同[28]。据世界卫生组织（WHO）和波兰研究人员[29]报道，工业区居民体内积累的重金属，60%～80%是由于食用了污染食物，而并非通过大气污染所至。

2.3 非点源污染通过病原生物对人体健康的影响

2.3.1 非点源污染携带病菌，传播疾病

携带疟疾病原体的蚊子对环境产生了较强的适应性，它们可以在稻田、河岸和花园的水井等相对清洁的水里繁殖，而往往这些区域又是极易发生农业非点源污染的地方。在有机污染严重而不流动的水体中繁殖的库蚊属蚊虫（Cuquienquefasciatus）能够传播丝虫病（filariasis），这是人口高密集居住地的典型疾病。近年由于农村城镇化的发展，丝虫病有加速传播的趋势。登革热（dengue）的主要传播媒介伊蚊（Aedes），可在含有大量固体废弃物的水容器中繁殖(如锡罐、铁罐、椰子壳、橡胶轮胎和贮水罐等)。处理不完全的有机固体废弃物也可以吸引携带病毒的啮齿动物和苍蝇，它们可传播各种疾病，如阿米巴性（amoebic）和杆菌性痢疾（bacillary dysentery）。由于这些病原生物产生与传播的环境极易受到降雨径流的影响，各种病原生物随非点源污染的产生、迁移和转化在环境中传播，最终危及到人类，影响人体健康。

2.3.2 畜禽养殖非点源污染传播动物病原体（人畜共患病)

畜禽养殖产生的非点源污染是农业非点源污染的另一主要表现形式。在养殖场中，畜禽疾病诸如牛结核病、普鲁菌病、绦虫病、囊虫病、炭疽热、细螺旋体病、沙门菌等极易传播，有些疾病属人畜共患病。人畜传播的途径之一是通过非点源污染，各种病原生物随畜禽养殖非点源污染传输，通过污染地表水体或食物链，最终传播到人类，影响人体健康。有资料表明[30-32]，猪粪尿和冲洗猪舍的污水，如果未经处理而排放，污水中的氮、磷以及粪渣等大量溶解于水体中或沉淀于水体底泥中，超过了水体的自净能力，致使受纳水体水质发黑变臭，水体富营养化。养殖场污水排入江河湖泊，污染受纳水体，严重影响人畜饮用水安全，可引起多种肠道疾病和传染病的流行。

2.3.3 有机堆肥和污泥通过非点源污染传输病原生物

利用有机废弃物堆肥，如果方法不正确(温度过低)，则病原体尤其是粪便中的寄生虫卵就不易被消灭。若有机物中混有人粪尿或医院废弃物，则会引起病原体大量繁殖。不适当的持续堆肥极易吸引啮齿动物(病毒源)和昆虫(病毒携带者)。

污泥中也含有多种病原物。能够引起人类疾病的病原物主要有4类：细菌、病毒、原生动物和寄生虫，在生活污水污泥中一般都能检测到这些物质的存在[33]。细菌能够单独存在于外部环境中，在条件适宜时能够增长繁殖，一般当温度高于 70 ℃时会很快失活，但有些细菌能够产生孢子或包囊，需要较高的温度才能杀死。病毒离开细胞或寄主后一般不能繁殖，但可以在逆境中长时间生存。原生动物和蠕虫在生长发育阶段会产生包囊或卵，虽然它们离开寄主不会繁殖，但在外界环境中的存活能力相当强。Gaspard等[34]对法国89个污水处理厂污泥中的病原物进行调查，结果表明，在所有被调查的污泥样品中，每100 g样品中寄生虫卵平均为464个，最高为898个，其中47%的样品小于60个，38%的样品为60～240个，有15%的样品高于240个。由此可见，污泥中病原物种类和数量繁多，并且在外界环境中都有一定的存活能力。

堆肥和污泥中存在的各种病原物，在农用过程中会随农业非点源污染而传输，通过被污染的水体或食物而传播给人，最终影响人体健康。

3 减缓非点源污染影响人类健康的对策

如何解决经济发展与环境保护的矛盾，并减缓环境恶化对人体健康的影响，如何保护生态环境，为人类提供清洁、健康的生存环境，应该引起人们的重视。就保护环境及促进健康而言，可持续发展的内涵应包含经济发展对人体健康的影响，要尽可能地降低其负面影响，提高其正面影响，经济发展应对提高全人类的生活质量给予高度重视。联合国环境及发展大会指出：“人类处于普受关注的可持续发展问题的中心。他们应享有以与自然相和谐的方式，过健康而富有生产成果的生活权利”。

非点源污染引起的环境压力及其对人类健康的威胁是多方面的，大气污染、水污染、土壤污染、重金属和难降解有机物的富集等一系列环境问题对人类健康的危害已开始逐步显现。我国目前的环境管理主要以污染控制为主，对影响人体健康的环境因子尚缺乏深入的研究。对环境与健康问题基础调研不足，导致所制定的相关政策法规的科学依据不足，与实际结合不紧密，缺乏可操作性等；对环境管理缺乏整体性和透明度，环境与卫生等部门之间缺乏充分的协调沟通，导致管理执行效率低下。因此，对于未来非点源污染控制，既要重视环境污染治理，也要关注非点源污染对人类自身健康的影响，非点源污染治理应该走环境与健康“双赢”的道路。

3.1 制定相应的法律和政策

政府法律、法规的制定对解决非点源污染引起的人体健康问题是非常重要的。因此，应加强法制建设，制定非点源污染控制的法律法规。根据国外的经验，有效控制非点源污染的办法是制定一系列相关的限制性法规。如美国70年代末及80年代初期的一些资源保护和治理法案，包括1977年的净水法案（CWA）、1976年的水资源保护法案（RCRA）及 1980年的综合环境对策补偿及责任法令（CERCLA）等[35]，对非点源污染的控制与管理有直接明确的条文规定，还设有专项拨款来支持最佳管理措施的实施。我国近年也相继出台了一些有关环境保护的法规和规章，如水污染防治法、水土保持法、海洋环境保护法、农业法等。但是，目前实施的政策法规大多是针对点源污染制定的，由于非点源污染问题的难以确定性，简单地将这些已有的法规延伸到非点源污染问题上是不可行的。因此，今后应着重加强有关防治非点源污染的立法工作，建立健全有关法规条例，制定切合实际、具可操作性的控制非点源污染的政策和法规，在此基础上根据非点源污染的类型，制定出相应的配套专项法规。

3.2 加强非点源污染的管理和控制

针对由非点源污染而引起的一系列人类健康问题，应从管理与控制非点源污染着手。根据非点源污染的产生和来源，主要管理与控制包括：

（1）加强农业非点源污染的管理与控制。一是加强农药污染管理与控制，提高对农药毒物属性的认识，降低水溶性农药的用量，开发高效、低毒、低残留化学农药和生物农药，加强农药残留量的监测工作。二是加强化肥污染管理与控制，推广生态施肥技术，提高农田肥料投入质量而减少肥料投入数量，提高肥料利用率的综合技术措施。三是实施节水灌溉、减少不必要的水肥流失以及处理农田径流等措施。四是改进耕作方式，发展现代生态农业，减少化肥施用量和有机氮的比例，建设农田林网和生态林工程，防止水土流失，减少农业非点源污染。五是加强乡镇生活污染及农村村落污染管理与控制，在农村全面实施生活环境改善工程，重点对生活垃圾和有机肥堆放采取防止流失措施。

（2）加强城市非点源污染管理与控制。首先要控制污染源，以减少污染物的产出量。主要管理与控制措施有：控制城区垃圾，做好街面的清扫工作、改进清扫方式和提高清扫频率与效率；制定垃圾控制管理条例，通过垃圾控制来减小街道垃圾积聚率。加强城区景观绿化建设，减少不透水地面比例。重视河流、水库等水源区的造林绿化，做好水源区的水土保持工作。控制城市近地面的大气污染，以防止大气降尘经降雨产生二次污染。建立人工湿地，对市区的初雨径流进行集中处理，逐步实施雨污分流，将城市工业和生活污水与城市地表径流通过不同的途径排入纳污河段。

（3）加强畜禽养殖污染管理与控制。合理规划、适度规模是防治畜禽粪便污染的重要途径。在人口稠密和环境敏感区（如水源区及上游地区）严格限制发展畜禽场，对已有的畜禽饲养场应加强畜禽污染处理，并按计划逐步搬迁。综合利用处理畜禽粪便，对畜禽粪便实施减量化处理、资源化处理和无害化处理，从而控制畜禽养殖污染。

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