佛山某区饮用水三卤甲烷健康风险评价

尤汉虎 肖兵 张艳萍 林仰锋

氯化消毒作为一项饮用水处理手段，保证了饮用水微生物安全。如源水受有机物污染，消毒过程中有效氯与有机前体物作用生成消毒副产物，如三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)、卤代氰(Cysnogenhandes)、卤代酮(Haloketones)、卤代醛(Haloadehvdes)、卤代酚(halophenols)及强致突变物3-氯-4(二氯甲基)-5-羟基-2(5H)-呋喃酮(MX)等。其中三卤甲烷(THMs)主要包括三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、三溴甲烷4种，是主要的氯化消毒副产物，被公认为是对人体健康有潜在致癌危险的主要氯化消毒副产物[1]。为进一步明确佛山某区饮用水氯化消毒副产物的致癌风险性，本文采用美国环保署（US EPA）推荐的健康风险评价模型[2]，对该区城市饮用水中三卤甲烷经饮水暴露产生的健康风险进行评价。

1 方法及模型

健康风险评价是描述人群暴露于环境危害因素下出现不良健康效应的特征。目前普遍采用风险识别、暴露评价、剂量-效应评价和风险表征为基本程序的风险评价模式。在针对饮用水水质进行的健康风险评价时，根据污染物种类和浓度、暴露途径、暴露剂量，结合污染物毒理学危害进行“剂量-效应”评价，综合分析判断饮用水中有害物质导致暴露人群发生有害效应的可能性。

1.1 化学物质致癌风险

它表示暴露于致癌物质而导致的一生中超过正常水平的癌症发病率。一般认为，水中致癌化合物在浓度较低时，所产生的致癌风险与其浓度之间存在线性关系。对于经口摄入暴露，通常采用评价公式为：

式中：CDI为长期日摄人剂量，mg/(kg·d)，SF为污染物的致癌斜率因子，kg·d／mg。

1.2 化学物质非致癌风险

化学污染物对人体的非致癌慢性毒害一般以参考剂量RfD为衡量标准，暴露水平高于参考剂量者为可能有危险，暴露水平等于或低于参考剂量者为不大可能有危险。对于经口暴露非致癌风险评价的THMs风险指数HI，采用以下公式计算：

式中： RfD为污染物的非致癌参考剂量，mg/(kg·d)。

当计算多种物质多种途径的风险时，一般先分别把所有的非致癌风险和致癌风险计算出来，然后加和，而不考虑它们之间的协同作用和拮抗作用。

1.3 CDI计算

经由饮水途径暴露的长期日摄入剂量CDI可按下式计算：

C为介质中致癌物质的浓度(mg/L)；IR为成人每日饮用水量(L/d)；EF为暴露频率(d/a)；ED为暴露持续时间(a)；BW为人均体重(kg)；AT为平均暴露时间(d)。

1.4 参数取值

参数选用美国环境保护署的推荐值[3]。其中IR取2.2L/d；EF取365d/a；ED对于非致癌物质取30a，对于致癌物质取70a；BW取70kg；AT对于非致癌物质取30a(即10950d)，对于致癌物质取70a(即25550d)。SF值与RfD值源自US EPA IRIS数据库，其中CHCL3、CHCL2Br、CHCLBr2、CHBr3的SF值分别为0.0061、0.0620、0.0840、0.0079kg·d／mg，RfD值分别为0.01、0.02、0.02、0.02mg/(kg·d)。

2 实例分析

以2007～2010年佛山市某区城市饮用水常规监测THMs结果数据为例，分别依据卫生标准进行常规评价和运用上述模型进行健康风险评价。

水样采自城市供水管网，检测方法按《生活饮用水标准检验方法》GB/T 5750-2006执行，对全年检测结果取平均值。结果见表1。

表1 佛山某区城市饮用水中三卤甲烷浓度（单位：mg/L）Tab.1 Contents of THMs in drinking water of certain district

经SPSS13.0单因素方差分析，CHCL3含量4年间均值P=0.33，差别无统计学意义。其余成分在2007、2010年的含量均值变无统计学意义。

2.1 常规评价

由表1可知，该区城市饮用水中总THMs浓度范围为0.0007～0.0044mg/L，远低于WHO建议值[4],各THMs及总THMs浓度也均低于我国生活饮用水卫生标准（2006）规定。

2.2 健康风险评价

2．2．1 致癌风险评价

按模型（1）计算出2007～2010年度该区城市饮用水中三卤甲烷终生致癌风险值。见表2。

表2 THMs致癌风险值（×10-6）Tab.2 Carcinogenic risk values of THMs

2007年、2010年三卤甲烷终生致癌风险高于US EPA可接受风险水平（1.0×10-6），其中CHCL2Br致癌风险贡献最大，分别为53.3%、72.7%，CHCLBr2其次，分别为44.8%和22.2%，4年中CHCL3均有检出，但其风险贡献较小（2008、2009两年因其它成分未检出，贡献了全部风险），CHBr34年内均未检出，风险贡献值为零。2008、2009年除CHCL3外，其它三类THMs均未检出，总致癌风险较低。

2．2．2 非致癌风险评价

鉴于THMs 4种化学物质的毒理学性质为可能人类致癌物及可疑人类致癌物，因此饮用水THMs健康风险评价还应包括危险指数的计算。按模型（2）计算出2007～2010年度该区城市饮用水中三卤甲烷终生非致癌风险指数，见表3。

表3 THMs非致癌风险指数Tab. 3 Noncarcinogenic risk index of THMs

由表3可知，4年间4类THMs及总THMs非致癌风险指数均小于1，健康风险较小。与致癌风险值相似，THMs非致癌总风险指数亦为2007、2010年为高，但两年中4类THMs对总风险的贡献却有差别。2007年CHCL2Br、CHCLBr2比较接近，但2010年却表现为CHCL2Br风险指数近5倍于CHCLBr2，与致癌风险结果趋势相近。

3 不确定性

由于水环境健康风险评价系统包含了大量不确定性因素，如污染物浓度分布、暴露水平、不同人群承受风险水平等，使得评价结果具有一定的不确定性。

暴露途径：三卤甲烷沸点低，其暴露除经口摄入为主外，尚包括经皮、呼吸道摄入等途径，本文仅以饮用水途径摄入风险进行了评价。在南方地区，洗澡、游泳普遍，暴露频率高，通过这些途径导致的致癌风险不容忽略[5-6]。

暴露参数：因我国在健康风险评价方面尚无标准或手册提供适合本国居民特点的暴露参数，为便于与其它研究相比较，包括人均寿命、体重、饮水量等在内的参数多引用美国EPA数据。由于种族差异，其参数不完全适合于我国居民，按EPA参数，评价结果存在一定偏差[7]。

三卤甲烷的生成与挥发：国人惯常饮用开水，有研究表明，在有有机前体物和氯消毒剂残留的情况下，常用饮用水加热方法不仅不能降低三卤甲烷含量，反而会使之增加[8]。以管网末梢水中三卤甲烷的含量来评价其健康风险，实际暴露有所低估。

4 讨论

由于污染物的毒性效应差别、复合污染以及健康效应蓄积，依据标准数值的评价方法弱化了符合标准的有毒有害因子对人体健康可能产生的潜在影响，已不适应环境管理的需要[9]。参考美国EPA健康风险评价模型及推荐参数，评价佛山某区饮用水中三卤甲烷的健康风险，作为水质风险评价的有效手段，除可明确水质状况外，指出主要污染物和污染类型，还因运用数理统计方法综合、定量评价长期摄取含污染物的该类饮用水对人体造成的预期健康风险，可分析时空差异，为政府决策和公众参与提供科学依据，进一步引入包括水源地管理、饮用水处理技术选择和水质分级风险控制三方面内容在内的饮用水水质安全风险管理[10]。

佛山某区饮用水中THMs含量均符合标准规定，但风险评价结果表明其健康风险高于美国EPA推荐值（1.0×10-6），有一定致癌风险，特别是CHCL2Br、CHCLBr2对总健康风险的贡献较大，提示今后水质安全管理应予以重点关注。THMs非致癌风险指数均远小于1，其健康风险可予忽略。2008、2009年健康风险评价因仅检出CHCL3而未检出其它THMs，表现为总风险值较低，除考虑水源水受有机物污染程度较轻外，还应考虑水处理工艺的影响。

本次评价模型参数多为参考EPA推荐值，与本国国民实际数据有一定差距，且本研究仅针对经口摄入途径进行了评价，暴露水平有所低估，该区饮用水THMs实际健康风险应大于本研究结果。

由于水质健康风险评价系统包含了大量不确定因素[6]，近年逐步开始应用不确定模型、蒙特卡罗模型以及区域风险评价等方法，将是今后水质健康风险评价发展的重要方向。

[1] Hsu C H，Jeng W L，Chang R M，et a1．Estimation of potential lifetime cancer risks for trihalomethanes from consuming chlorinated drinking water in Taiwan[J]. Environmental Research, 2001, 85:77-82．

[2] EPA. Risk Assessment Guidance for Superfund Volume I :Human Health Evaluation Manual (Part A) Interim Final[S]. EPA/540/1-89/002,1989.

[3] EPA. Risk Assessment Guidance for Superfund Volume I: Human Health Evaluation Manual. Supplemental Guidance. "STANDARD DEFAULT EXPOSURE FACTORS” Interim Final[S].EPA,1991.

[4] WHO．Guidelines for Drinking Water Quality[R]．3rd edition. Geneva：World Health Organization，2008.

[5] 杨健康,王启山,鲁金凤，等.饮用水中三卤甲烷多途径暴露的健康风险评价[J].中国资源综合利用,2009,27(7):27-30.

[6] Muddassir N．Faisal I K．Human health risk modeling for various exposure routes of trihalomethanes (THMs) in potable water supply[J]．Environmental Modelling and Software，2006,21(10):1416-1429.

[7] 王宗爽,段小丽，刘平，等.环境健康风险评价中我国居民暴露参数探讨[J].环境科学研究,2009,22(10):1164-1170.

[8] X.Z. Li, J.M. Sun. Further formation of trihalomethanes in drinking water during heating[J]. International Journal of Environmental Health Research, 2001, 11(4):343-348.

[9] 黄圣彪,王子健,乔敏.区域环境风险评价及其关键科学问题[J].环境科学学报,2007,27(5):705-703.

[10] 陈敏建,陈炼钢,丰华丽.基于健康风险评价的饮用水水质安全管理[J].中国水利,2007(7):12-15.