西安市大气污染物健康风险评价

王 航，李 欢，任东晓，梁丽华

(西北大学城市与环境学院，陕西 西安 710127)

环境健康风险评价以风险度作为评价指标，把环境污染与人体健康联系起来，定量描述一个人在被污染的环境中暴露时受到危害的风险[1]。目前已广泛应用于大气污染、水污染和土壤污染评价中。近年来，大气污染愈演愈烈，严重威胁到人的身体健康和正常生活。我国目前采用的空气质量指数以及空气污染指数虽能表征大气环境状况，却并不能直接反映大气污染物对人体的健康风险度。而目前针对大气环境中污染物对人体健康造成的风险也鲜有研究。对于城市居民而言，大气污染暴露对人体健康的影响，不仅局限于高浓度污染物暴露产生的极端健康事件[2]，而且也来源于长期的低浓度大气污染暴露，有时污染物浓度甚至会低于世界卫生组织的空气质量控制标准[3]。为此，本研究以西安市为研究对象，考虑大气主要污染物 SO2和NO2，采用美国环保部推荐的健康风险评价模型，对该地区大气污染造成的健康风险进行系统研究。

1 研究方法

环境健康风险评价的研究主要是针对环境中对人体有害的物质开展的健康风险评估，国际癌症研究机构(IARC)和世界卫生组织(WHO)根据化学物质致癌性的可靠程度，将化学物质分为基因毒物质(包括致癌物质和放射性物质)和躯体毒物质(非致癌物质)，国际癌症研究机构(IARC)把SO2、NO2划为非致癌物。本研究采用美国 EPA的非致癌物对居民健康风险评价模型，根据西安市2006-2010年大气污染物中SO2和 NO2的监测数据，针对不同年龄阶段的男性、女性分别进行健康风险评价。

1.1 基于非致癌物的健康危害风险模型躯体毒物质(非致癌物质)所致健康风险的危害可按式(1)计算[4]:

式中:Rij指非致癌性污染物 i暴露途径 j所引起的健康风险(1/年);10-6指非致癌性污染物i的可接受风险水平;ADD指暴露途径 j非致癌性污染物 i的日平均摄入剂量，mg/(kg·d);RfDij指暴露途径 j非致癌性污染物 i的参考剂量，mg/(kg·d);70为人类平均寿命，a。

经呼吸道吸入为大气中的SO2和NO2的主要暴露途径，不同年龄和性别人群的日均摄入量不同，因此以公式(2)计算人体经呼吸道对污染物的日均摄入量。

式中:ADD为经呼吸道暴露某种化合物的剂量;C为环境中该化合物的质量浓度(mg/m3);IR为呼吸速率(m3/d);ED为暴露持续时间(年);BW为体质量(kg);AT为平均暴露时间(d/年)。

1.2 模型参数确定

1)非致癌物日均暴露剂量。基于不同人群体重和呼吸速率不同，其暴露水平和风险水平也不相同，因而将暴露人群按年龄分为4组，在每个年龄段再按性别分为2组[5]。(见表1)

表1 我国居民长期暴露呼吸速率和体重

2)躯体毒物质参考剂量。结合美国EPA公布的非致癌物的参考剂量，其中 SO2的 RfD(吸入途径)为:0.023 mg/(kg·d)，NO2的 RfD(吸入途径)为:0.029 mg/(kg·d)[6]。

1.3 健康风险可接受水平的确定

各种污染物的健康风险需要一个标准进行衡量，国际辐射防护委员会推荐的最大可接受水平为5×10-5/a，而瑞典环境保护局、荷兰建设和环境部推荐的最大可接受水平为1×10-6/a[7]，由于后者更为严格，选取后者作为健康风险评判的依据。

2 结果与讨论

2.1 大气污染物浓度特征

根据西安市环境质量报告书(2006-02010年)[8]，由表2可知，2006-2010年，SO2的年日平均浓度有所下降，2006-2010年SO2的年日平均浓度符合国家二级标准，SO2的年日平均值为0.050 mg/m3，各年均在0.050 mg/m3这一均值波动，且波动幅度较小。NO2的年日平均浓度符合国家二级标准，且 NO2的年日平均值为0.044 mg/m3，2006-2010年的年日平均浓度都在这一值左右摆动，变化幅度较小，经分析监测结果均符合国家标准。

表2 2006-2010年西安市大气中SO2和NO2的年日平均浓度 mg/m3

2.2 大气污染物的健康风险评价

应用表1和表2的数据结果，将相关参数代入公式(1)和(2)，根据健康风险评价模型，分别计算2006-2010年西安市大气污染物SO2和NO2通过呼吸途径对不同年龄阶段的男性、女性产生的年均健康风险度。评价结果见表3和图1-4。

图1 2006-2010年西安市 SO2年均健康风险

由表3可知，2006-2010年西安市大气污染物 SO2和NO2的个人年均健康风险度在 4.0×10-9～1.2×10-8之间，低于ICRP推荐的最大可接受风险值5×10-5a-1，也低于瑞典、荷兰等国的推荐值1×10-6a-1，西安市大气污染物对居民的健康风险影响处于较低状态。

根据图1和2可知，SO2对人体产生的健康风险度大于NO2，同时SO2对人体产生的健康风险度有逐年降低的趋势，而NO2对人体产生的健康风险较稳定，变化不明显。这与大气中SO2和 NO2的浓度变化趋势相符，呈正相关。

图2 2006-2010年西安市NO2年均健康风险

图3 2006-2010年西安市SO2的5年平均健康风险

图4 2006-2010年西安市NO2的5年平均健康风险

根据大气污染物健康风险评价结果(见图3、图4)，SO2和NO2对儿童产生的健康风险度最大，老年人最小。6岁以下儿童的年均健康风险度约是成年人的1.3倍，是60岁以上老年人的1.8倍。另外，大气污染物 SO2和 NO2针对不同年龄阶段的男性、女性产生的健康风险存在差异，6岁以下儿童和18～60岁的成年人的健康风险度有男性＞女性的特点，针对6～17的青年人和60岁以上老年人的健康风险度则女性＞男性。

2.3 讨论

虽然2006-2010年西安市大气污染物 SO2和NO2的个人年均健康风险度低于ICRP推荐的最大可接受的风险值5×10-5a-1，也低于瑞典、荷兰等国的推荐值 1×10-6a-1，但本研究没有考虑大气中的可吸入颗粒物，这是西安市的大气污染的主要污染物，据报道，太原市居民1999年因吸入空气中的 PM10所致的年健康风险为 7.19×10-7/年[9]。且各种污染物具有协同作用，研究表明，NO2暴露还会加剧其他污染物(如 O3，PM10)暴露的影响[10]，所以其实际风险值应高于以上计算出的风险值。龚地萍等人分析了武威市2003-2010年大气环境中SO2和NO2的监测数据，结果表明武威市空气质量良好，主要大气污染物对居民的健康风险较小[11]。与本研究结果一致。孟宪林等以我国北方某典型煤炭资源型城市为对象，采用健康风险评价方法研究因煤化工产业而产生的大气污染给居民带来的健康风险，结果表明:躯体毒物质在各个研究点位存在一定的差异，多数点位的主要躯体毒物质为硫化氢[12]。说明大气中污染物分布不均也会导致健康风险的差异性，本研究则假设所研究地点大气污染物浓度一致，因而评价结果存在一定局限性，但大体上SO2和NO2的个人年均健康风险均在可接受范围内，健康风险较小。

表3 2006-2010年西安市SO2和NO2的年均健康风险 10-6/a

另外还可以看出，SO2和NO2对居民的健康风险具有年龄的差异，年龄越小，健康风险的危险性越大，随着年龄的增加大气污染物导致的健康风险反而下降。这与不同特征人群的体重和呼吸速率相关，其中体重关系更为密切，因为年龄小，呼吸速率小，但是体重轻，所以健康风险大;而在成年后，呼吸速率和体重虽然都有所变化，但是体重的变化比呼吸速率的变化大，所以随着年龄增大健康风险反而减小。60岁以上老年人的健康风险最小，因为他们的呼吸速率和体重相比于18～60岁年龄段的成年人均有所下降，但是呼吸速率下降得更多，因而SO2和NO2对60岁以上老年人经呼吸途径产生的健康风险最小。而SO2和NO2导致的个人年均健康风险在性别上只在18～60年龄段差别较大，是由于成年男女在体重和呼吸速率上的差别所致。

刘浏对我国城市空气质量与影响因子进行了分析研究，结果表明工业废气、机动车尾气的排放依然是城市空气中NO2污染的主要来源，而城市工业总产值与 SO2浓度并不相关，城市中SO2的主要来源正逐步由工业燃煤转移到机动车尾气排放中[13]。因此，为减少大气污染物 SO2和 NO2对人体产生的健康风险，我国应重点加强机动车尾气净化处理。

3 不确定性分析

本研究在评价大气污染物SO2和NO2对人体的健康风险时，因为所得数据的有限性，使得评价尚存在很多不确定性因素，主要体现在:一是被研究人群除暴露在室外大气外，另有相当一段时间是暴露在室内空气中，陈寰等人评价了不同人群在满足《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)的3组室内空气中的暴露风险。结果表明，在这3组室内空气中生活的所有人群都存在非致癌风险和致癌风险，其中儿童(0.5～10岁)的非致癌和致癌风险在所有人群中最小。室内空气质量即使在国家标准范围之内，也可能会对人体产生严重的健康风险[14]。

本研究中未对室内空气中SO2和NO2的浓度进行测定，而是将室内外的浓度近似视为等同，这会对结果产生一定影响;二是各人群在空气中的暴露途径主要考虑的是呼吸途径，并未考虑大气污染物通过其他途径对人体产生的健康风险，因而研究区域内人群的实际健康风险度高于计算值。

4 结语

(1)2006-2010年西安市大气污染物SO2和NO2的个人年均健康风险度在4.0×10-9～1.2×10-8之间，低于 ICRP推荐的最大可接受的风险值5×10-5a-1，也低于瑞典、荷兰等国的推荐值1×10-6a-1，说明西安市大气污染物对居民的健康风险影响处于较低状态。

(2)SO2对人体产生的健康风险度大于 NO2，健康风险度与大气中SO2和NO2的浓度变化趋势相符，呈正相关。

(3)SO2和NO2对儿童产生的健康风险度最大，老年人最小。这与人体的体重和呼吸速率相关。并且大气污染物SO2和NO2针对不同年龄阶段的男性、女性产生的健康风险也存在差异，6岁以下儿童和18～60的成年人的健康风险度有男性＞女性的特点，针对6～17的青年人和60岁以上老年人的健康风险度则女性＞男性。

(4)由于评价中未考虑其他大气污染物对人体健康危害的风险，因此本文评价的健康风险比实际环境污染危害的风险小。目前，环境健康风险评价在我国还没有被列入常规环境评价工作中，但随着公众对环境健康风险越来越重视，将大气环境健康风险评价与常规空气质量评价相结合，可以更加全面科学客观地掌握大气环境质量，从而为大气环境的健康风险管理和保护措施的制定提供重要的参考依据。

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