饮用水中亚氯酸盐的暴露评估与危害分析

柴志妮，王俊平，王硕

（食品营养与安全教育部重点实验室天津科技大学，天津300457）

饮用水中亚氯酸盐的暴露评估与危害分析

柴志妮，王俊平，王硕*

（食品营养与安全教育部重点实验室天津科技大学，天津300457）

测量我国某湖泊周边农村地区饮用水中亚氯酸盐的浓度，对该湖周边饮用水摄入引起的健康风险进行评价。总共访问了12个地区的180个家庭，并采集了其饮水样本，估计该地区人体体重和日均饮水量，利用@risk风险评估软件计算该区人口饮用水中亚氯酸盐的经口暴露剂量和风险。结果显示饮水中亚氯酸盐对成人基本无风险，但对儿童来说风险较大，应制定措施减少风险。

饮用水；亚氯酸盐；风险评估

Abstract:The concentration of chlorite had been measured in drinking water around rural area of one Lake,and then the health risk was analysised to people exposured to the drinking water.A total of 180 houses were visited in 12 districts and drinking water samples were collected from consumers'drinking water source with the body weight and daily intake being estimated.Oral exposure and risks were estimated for exposured population by probabilistic approaches with a statistical software@risk.The result showed that there wasn't any risk to adult while some health risk to children.As a rusult,we should tank action right now to ensure children's health.

Key words：drinking-water;chlorite;risk assessment

近年来,全国用二氧化氯替代氯对饮用水进行消毒的乡镇级集中式供水单位越来越多,使用二氧化氯不仅有效地减少了水中三卤甲烷、氯代乙酸的生成量，而且在杀灭微生物、原生物、藻类、病毒的效果上优于氯，同时还可以选择性地与一些无机物或有机物反应，如氰化物、硫化物、铁、锰、酚类反应，有效去除酚臭和其他有机物引起的异味，因此引起人们的普遍关注。但使用二氧化氯作为饮用水消毒剂会产生亚氯酸盐和氯酸盐等副产物，它们会降低血液中氧的传递能力,引发溶血性贫血症，并降低精子的数量和活力[1-3]。

本文主要应用@risk软件，参照国际上通用的食品中化学物暴露评估的方法，对我国某湖周边地区饮用水中亚氯酸盐的风险进行了评估，得出了风险水平，为其他污染物评估提供了一定的指导。

1 材料和方法

1.1 抽样设计

在2008年对我国某湖周边地区的农村饮用水调查中，按限点增量采样，即选择代表性强的采样点，每个采样点进一步增加采样数，尽可能符合统计要求。调查过程共选取了12个地区，在每个地区再随机选择15个家庭采样，共采样180个，样本包括自来水、井水。

1.2 统计方法

用统计分析软件进行分析，市场上可用于食品中化学污染物暴露评估模型构建的风险分析软件有@risk 4.5、Crystal Ball等，本文使用的是@risk 4.5。这是以计算机为平台的分析方法，它主要用统计抽样技术获得一个随机的近似值以解决数学公式或模型。

公式中的每个变量都被定义为一个分布，分布是根据拟合度检验如卡方检验、K-S检验、A-D检验来确定的。在拟合分布中会用模拟软件，提供检验统计值，让用户确定拟合最好的分布。这些概率分布会作为暴露模型因素的输入分布。在一次模拟中，对每个不确定因素会从其拟合的概率分布中随机抽值，然后计算模型的结果[4-5]。如果模拟一万次，就会得出一万个可能的结果。本实验人口的暴露和风险分布就用此模拟值确定（n=10000）。

1.3 暴露和风险评估

暴露评估主要涉及膳食污染物暴露量和膳食摄入量，在饮水中即为测定饮用水中污染物的浓度，确定饮用人群的范围、性别、年龄结构和活动特性，估计人群的饮水率、饮水持续时间等，然后依据上述信息计算饮用人群的暴露剂量。

USEPA（1999a）建议一生平均日剂量作为暴露量。以下公式是根据USEPA（1992a）和Chrostowski（1994）日暴露修订得来的[6]。

式中：CDI为长期日摄入量，（mg/kg/d）；C 为饮水污染物浓度，（mg/L）；DI为平均饮水日摄入量，（L/d）；BW为人体体重，kg。

风险评估针对不同物质方法不同，分为遗传毒性致癌物和非遗传毒性致癌物,亚氯酸盐属于非遗传毒性致癌物。

对于非遗传毒性致癌物，传统认为其有阈值，可以用安全限值MOS来衡量风险[7]：

式中：RfD 为参考剂量，（mg/kg/d），可以为 ADI、TDI、ARfD；CDI为暴露剂量，（mg/kg/d）；MOS≥1：风险不可接受；MOS＜1：风险可接受。

2 结果讨论

2.1 亚氯酸盐浓度

在180个样本中，剔除两个异常值，在其余178个样本中，亚氯酸盐浓度范围变化较大，大部分地区未检出，检出限为0.04 mg/L。在检出的地区里，最小浓度为0.067 mg/L，检出率为7.86%。WHO和我国饮水标准中氯酸盐含量标准为0.7 mg/L，超标率为2.24%，数据分布见表1。

表1 亚氯酸盐样本浓度统计Table 1 Statistics of chlorite sample concentrations

在对样本进行拟合时，当浓度低于检出限时，特别是涉及很大部分样品时，暴露评估需对这些数据进行处理，处理方法为[7-8]：

1）“未检出”值设定为零值。当LOD远低于引起副作用浓度时这种假设是可行的。

2）“未检出”值设定为1/2LOD或LOD。当化学物质具有相当毒性，低浓度也会对人体产生不良影响，小剂量也会对总暴露有明显影响时这种假设是可行的。

本实验暂定未检出值用1/2LOD值代替。

对178个样本进行拟合，经卡方检验确定亚氯酸盐浓度最适的概率分布为ExtValue(0.02,0.05)，图形中蓝色的矩形面积代表该组的频率，横坐标中每个区间的长度为组距，纵坐标即是频率处以组距；红色曲线是根据蓝色矩形拟合出的概率分布图（图1）。具体参数如表2。

表2 亚氯酸盐浓度拟合的最适分布的参数Table 2 Descriptive statistics of fitted chlorite concentrations

2.2 平均日摄入量与体重

对于人群饮用水消费习惯，通常采用随机入户调查的方式。但要消耗很大的人力、物力、财力，国外通常采用统一的假设，如USEPA在饮用水中砷暴露评价中统一假设成年男子一天的饮用水量为2.0 L/d。

我国对饮用水健康风险评价起步较晚，也缺乏可用的数据库。2004年～2005年某课题组采用随机入户方式对南方某市和北方某市的居民饮用水消费习惯进行了调查，在夏季和冬季分别选取了163、162个家庭作为调查对象。结果显示南方居民夏季日均饮水量为2.0 L/d，冬季日均饮水量为1.8 L/d；北方某市夏季日均饮水量为1.7 L/d，冬季为2.2 L/d[9]。

因此根据USEPA建议的每人摄入2 L/d及某课题组的调查结果，本实验假设此地区居民日均饮水量符合 N（2，0.25），体重为成年人 60 kg，女性 55 kg，儿童15 kg[10-11]。

2.3 暴露评估

根据暴露量计算公式，在@risk软件中经10000次模拟得到该湖周边地区居民的饮水亚氯酸盐暴露量[12]，红色矩形面积代表该组暴露量频率，横轴为组距，纵轴为频率除以组距。模拟的具体参数如表3。

表3 亚氯酸盐模拟暴露量的参数Table 3 Descriptive statistics of fitted chlorite exposure

表4 亚氯酸盐样本暴露量的统计数据Table 4 Descriptive statistics of chlorite sample exposure

经对比，在高分位数时用样本数据直接计算的暴露量明显低于模拟得到的暴露量，这是因为样本未检出数据多，存在系统的偏低浓度，故计算暴露量时会发生偏差，从而低估风险。而概率评估则会分析样本个性化的变化性，并反映到概率分布中，因此暴露结果更接近真实值，评估也更科学。

2.4 风险评估

式中：MOS＜＜1时，化学物质不会对人体产生风险；MOS<1时，风险可接受；MOS≥1时，风险不可接受；RfD为推荐摄入量，根据不同的化学物质可选用ADI、PTWI或RFD数据，亚氯酸盐的TDI是0.03 mg/kg，因水中配额是80%[12]，故水中RfD为每人每天0.024mg/kg；CDI为亚氯酸盐实际暴露量估算值，取模拟后95%分位数。

故计算得该地区不同人群经饮用水暴露亚氯酸盐的M O S值为：男性0.0059/0.024=0.2458，女性0.0064/0.024=0.2667，儿童 0.0237/0.024=0.987。

3 结论

经过蒙特卡洛模拟和危害性分析，结果显示此湖周边地区饮水中亚氯酸盐对人体风险可接受，其中成人暴露该饮水风险较小，但儿童的暴露风险明显较大，应引起有关部门重视，制定相应措施预防风险发生。

[1]路凯,陈亚妍,李士英,等.二氧化氯特性及其饮水消毒的优缺点[J].国外医学卫生学分册,2000,27(6):364-367

[2]徐丽,于晓英.二氧化氯消毒剂性能及其消毒副产物的毒性[J].辽宁化工,2003,32(9):386-388

[3]WHO(2005)Chlorite and chlorate in drinking-water.Background document for preparation of WHO Guidelines for drinking-water quality[R].Geneva,World Health Organization(WHO/SDE/WSH/05.08/86)

[4]王李伟,刘弘.食品中化学污染物的风险评估及应用[J].上海预防医学杂志,2008,20(1):26-28

[5]罗祎,陈冬东,唐英章,等.论食品安全暴露评估模拟模型[J]食品科技,2007(2):21-24

[6]P覦nar Kavcar,Mustafa Odabasi,Mehmet Kitis,Fikret Inal,Sait C.Sofuoglu.Occurrence,oral exposure and risk assessment of volatile organic compounds in drinking water for Izmir[J].Water Research,2006,40:3219-3230

[7]王大宁.食品安全风险分析指南[M].北京:中国标准出版社，2004:33,84

[8]Charlotte P Dougherty,Sarah Henricks Holtz,Joseph C,et al.Woodruff.Dietary Exposures to Food Contaminants across the United States[J].Environmental Research,2000,A 84:170-185

[9]王子健,王东红.饮用水安全评价[M].北京:化学工业出版社,2008:377-379

[10]杨晓光,孔灵芝,翟凤英,等.中国居民营养与健康状况调查的总体方案[J].中华流行病学杂志,2005,26(7):471-474

[11]翟凤英，何宇纳，马冠生，等.中国城乡居民食物消费现状及变化趋势[J].中华流行病学杂志，2005，26（7）：485-488

[12]汤宛地,石娟,骆有庆.运用@risk软件评价红脂大小蠹风险初探[J].中国森林病虫,2008,27(4):7-10

Exposure Assessment and Risk Analysis of Chlorite in Drinking Water

CHAI Zhi-ni,WANG Jun-ping,WANG Shuo*
（Key Laboratory of Food Nutrition and Safety(Tinajin University of Science&Technology),Ministry of Education,Tianjin 300457,China）

2011-10-22

柴志妮（1985—），女（汉），硕士研究生，研究方向：食品安全风险评估。

*通信作者：王硕（1969—），男（汉），教授，博士生导师，研究方向：食品安全检测及风险评估。