丹江口水库水环境健康风险评价

钱 宝 汪金成

(长江水利委员会 水文局， 湖北 武汉 430010)



丹江口水库水环境健康风险评价

钱 宝 汪金成

(长江水利委员会 水文局， 湖北 武汉 430010)

基于国际癌症研究机构(IARC)提出的水环境健康风险评价模型，对丹江口水库的水环境健康风险进行了评估。结果表明，丹江口水库在2011～2014年的水质综合健康风险均值为1.45×10-5，低于国际辐射防护委员会(ICRP)所推荐的最大可接受限值5.0×10-5，能够满足南水北调中线工程的要求。丹江口水库的水质风险主要来自基因毒物质，且主要化学致癌物的健康风险依次为砷>镉>铅>氟化物>氨氮>锌。为了进一步提高丹江口水库的水质安全，应当采取相应措施，继续降低水体中的砷元素含量。

水环境；健康风险评价；丹江口水库

1 研究背景

为了评估特定水环境中的理化因子的致癌风险，国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer，IARC)通过衡量有毒物质致癌性的可靠程度编纂了对应的分类系统并提出了相应的水环境健康风险评价模型[1-5]。该模型的优点在于通过引入有毒物质的致癌系数和参考计量等毒理学参数，将污染物浓度值与人体健康定量地联系起来，从而对污染物给人体造成危害的可能性及其程度做出科学估算。

丹江口水库是我国南水北调中线工程的水源地，其水质状况直接关系到沿线3 800万人口的饮水安全[6]。因此，对丹江口水库的水环境健康风险进行评价，对于南水北调中线工程的水资源管理具有重要意义。

2 评价模型

(1)

式中，Di为第i种基因毒物质的单位体重日均暴露剂量，mg/(kg·d)；Qi为第i种基因毒物质的致癌系数，mg/(kg·d)；70为人类的平均寿命，a。

(2)

式中，Di为第i种躯体毒物质的单位体重日均暴露剂量，mg/(kg·d)；Ci为第i种躯体毒物质的参考计量，为mg/(kg·d)。

在式(1)与式(2)中，通过饮水途径摄入的有毒物质单位体重日均暴露剂量计算方法[2-5]：

(3)

式中，xi为第i种有毒物质在水环境中的浓度，mg/L；2.2为成年人的日均饮水量，L/d；70为成年人的平均体重，kg。

基因毒物质综合健康风险Rg的计算方法[2-5]：

(4)

躯体毒物质综合健康风险Rb的计算方法[2-5]：

(5)

基因毒物质综合健康风险与躯体毒物质综合健康风险之和即为水体的水质综合健康风险R[2-5]：

(6)

3 评价结果

3.1 污染物健康风险评价

丹江口水库位于汉江上游，豫、鄂、陕3 省交界处，属丘陵盆地型水库。水库控制流域面积为9.52万km2，总库容为290.5亿m3，多年平均入库水量为395 亿m3[7]。

评价时段为2011～2014年，根据水利部长江水利委员会水文局的监测资料，在丹江口水库的55项水质监测指标中，除砷、镉外，其它基因毒物质含量在所有检测中均低于检出限；除氟化物、铅、锌、氨氮外，其它躯体毒物质含量在所有检测中均低于检出限。因此，选择砷、镉两项指标进行基因毒物质健康风险评价，选择氟化物、铅、锌、氨氮4项指标进行躯体毒物质健康风险评价。各评价指标的逐年监测数据汇总见表1。

表1 评价指标的浓度值

注：“

由表1可见，在基因毒物质中，丹江口水库的砷元素浓度大致呈逐年下降趋势，且各评价年份砷含量均能达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中的Ⅰ类要求[8]。镉元素仅在2012年与2013年高于检出限，且各评价年份铅含量均能达到Ⅰ类。

在躯体毒物质中，丹江口水库的氟化物浓度大致在0.23～0.26 mg/L范围内波动，且各评价年份氟化物含量均能达到Ⅰ类。铅元素在2011年与2014年可以达到Ⅰ类，且2012年之后主要在0.010～0.011 mg/L范围内波动。锌元素含量仅在2011年高于Ⅰ类标准，在其他年份均低于检出限。氨氮各评价年份也均能达到Ⅰ类，且在2014年含量最低。

根据美国环境保护局(EPA)的研究，砷与镉的致癌强度系数分别为15 mg/(kg·d)和 6.1mg/(kg·d)；氟化物、铅、锌、氨氮的参考剂量分别为0.06，0.001 4，0.3 mg/(kg·d)和0.97 mg/(kg·d)。根据第2节中介绍的评价模型，计算出各指标的健康风险，见表2。

由表2可见，各污染物的致癌风险依次为砷>镉>铅>氟化物>氨氮>锌。其中，砷元素致癌风险的数量级为10-5，即受水区每10万人口中可能有1.31个人由于饮用水中的砷元素中而致癌；镉元素致癌风险的数量级为10-6，即受水区每100万人口中可能有1.37个人由于饮用水中的镉元素而致癌。在其余4种污染物中，铅元素与氟化物致癌风险的数量级均为10-9，而氨氮与锌元素致癌风险的数量级均为10-11。由此可见，相对于中线工程受水区3 800万的人口数量，铅、氟化物、氨氮、锌4种污染物的致癌风险并不显著。

3.2 综合健康风险评价

根据式(4)～(6)计算基因毒物质综合健康风险、躯体毒物质综合健康风险和水质综合健康风险，见表3。

表3 水质综合健康风险评价结果

由表3可见，丹江口水库基因毒物质的综合健康风险数量级为10-5，躯体毒物质的综合健康风险数量级为10-9，两者相差了4个数量级。水质综合健康风险的数量级为10-5，且主要由基因毒风险决定。在4个评价年中，水质综合健康风险在2011年最高，在2014年最低，这表明丹江口水库流域的环境治理工作有效地降低了库区的水质风险。研究时段的水质综合健康风险为1.45×10-5，即受水区每10万人口中可能有1.45个人由于饮用水中的污染物中而致癌，这低于国际辐射防护委员会(International Commission on Radiological Protection，ICRP)所推荐的最大可接受限值5.0×10-5[2,5]。因此，丹江口水库的水环境健康风险状况能够满足南水北调中线工程的要求。

结合表2与表3可以发现，砷元素对丹江口水库水质综合健康风险的贡献率超过了90%，这可能是由于砷元素在表层土壤中主要以土壤结合力较弱的As(V)形式存在，易于迁移至水体中所致[9-10]。因此，为了进一步提高丹江口水库的水质安全，应当采取相关措施，继续削减水体中的砷元素含量。

4 结 论

丹江口水库2011～2014年的水质综合健康风险均值为1.45×10-5，低于ICRP所推荐的最大可接受限值5.0×10-5。因此，丹江口水库的水环境健康风险状况能够满足南水北调中线工程的要求。

丹江口水库的基因毒物质综合健康风险远高于躯体毒物质综合健康风险，其中主要基因毒物质为砷和镉，主要躯体毒物质为氟化物、铅、锌与氨氮。各污染物的致癌风险依次为砷>镉>铅>氟化物>氨氮>锌。

砷元素对丹江口水库水质综合健康风险的贡献率超过了90%，为了进一步提高丹江口水库的水质安全，应当采取相应措施，继续降低水体中的砷元素含量。

[1] Keshavarzi B, Moore F, Najmeddin A, et al. Quality of drinking water and high incidence rate of esophageal cancer in Golestan province of Iran: a probable link.[J]. Environmental Geochemistry & Health, 2012, 34(1):15-26.

[2] 钱家忠, 李如忠, 汪家权,等. 城市供水水源地水环境健康风险评价[J]. 水利学报, 2004, 35(8):90-93.

[3] EPA.Superfund Public Health Evaluation Manual[S] .

[4] 胡二邦.环境风险评价实用技术和方法[M] .北京:中国环境科学出版社, 2000.

[5] 耿福明, 薛联青, 陆桂华,等. 饮用水源水环境健康危害的风险度评价[J]. 水利学报, 2006, 37(10):1242-1245.

[6] 庞振凌, 常红军, 李玉英,等. 层次分析法对南水北调中线水源区的水质评价[J]. 生态学报, 2008, 28(4):1810-1819.

[7] 佘加平, 武俐, 赵同谦,等. 丹江口水库淅川淹没区土壤中汞和砷的赋存特征及生态风险评价[J]. 农业环境科学学报, 2013(1):111-117.

[8] 国家环境保护总局. 地表水环境质量标准(GB3838-2002)[S]. 2002.

[9] 王春旭, 李生志, 许荣玉. 环境中砷的存在形态研究[J]. 环境科学, 1993(4):53-57.

[10]杨胜科, 王文科, 张威,等. 砷污染生态效应及水土体系中砷的治理对策研究[J]. 地球科学与环境学报, 2004, 26(3):69-73.

(编辑：李 慧)

2016-09-15

钱宝，男，长江水利委员会水文局，工程师.

1006-0081(2016)11-0032-03

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