白龟山水库水源地水质风险评估

李中原 王国重 张继宇

摘要：为了治理水环境生态，确保水库水质，根据白龟山水库水质监测资料，采用健康风险评估模型评估了该水库基因毒物质和躯体毒物质对人体健康的危害风险。结果表明，该水库水源地2006—2015年各类污染物对人体健康危害的年均总风险是4.38×10-5 a-1，但2006—2008年的总风险值都达到6.08×10-5 a-1，大于国际辐射防护委员会（ICRP）建议的最大可接受风险值5.0×10-5 a-1，更高于瑞典、荷兰等国家推荐的最大可接受值1.0×10-5 a-1。化学致癌物质通过饮水途径对人体健康危害的风险值由大到小排序为Cr、As、Cd，非致癌物质由饮水途径对人体健康危害的风险值由大到小排序为F-、Pb、Cu、Se、NH3-N、Zn、Hg、CN-、挥发酚;化学致癌物质对人体产生的危害风险远大于非致癌物质。因此，还需要强化水土保持工作、防控农业面源污染、规范水产养殖业，以便进一步改善水质，确保饮用水安全。

关键词：基因毒;躯体毒;化学致癌物;非致癌物;风险;白龟山水库

中图分类号：X824         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）07-0043-04

Abstract： Health risk assessment model was applied in Baiguishan reservoir to assess personal health hazard risk of genetic toxic and body toxic substances based on its measured data of water quality to control water environmental ecology and ensure the safety of water source. The results showed that annual personal health hazard risk of all kinds of pollutants was 4.38 ×10-5 a-1 from 2006 to 2015 in the reservoir， but the total risk values between 2006 and 2008 all reached 6.08×10-5 a-1， larger than the maximum acceptable annual value of 5.0×10-5 a-1， which was recommended by the International Radiation Protection Committee， and higher than the risk value of 1.0×10-5 a-1，which was suggested by Sweden and Netherlands. For drinking water pathway， the risk value order from high to low was ranked as Cr，As，Cd that carcinogenic substances to human health hazards， and the risk value from high to low was classed as F-，Pb，Cu，Se，NH3-N，Zn，Hg，CN-， phenol that non-carcinogenic substances to human health hazards; the risk of carcinogens matters more dangerous to the human body than non-carcinogens. So， it is necessary to strengthen soil and water conservation work， strictly prevent agricultural non-point source pollution， promote scientific breeding， to further improve the water quality of the reservoir and ensure the safety of drinking water.

Key words： genetic toxic; body toxic; chemical carcinogens; non-carcinogens; risk; Baiguishan reservoir

健康風险评估是环境科学方面的新兴研究领域，以风险度为评估指标，将环境污染与人体健康相联系，定量描述污染环境对人体健康的危害风险[1-3]。20世纪80年代之前人们对水质的评估是将各项水质指标与水环境质量标准中规定的限值进行比较，判断某项或某几项指标是否超标，对于达标的指标对人体的健康是否会产生影响则关注甚少[4]。通过健康风险评估将单项水质指标与人体健康建立关系，可以确定主要污染物，为水环境的风险管理提供依据[5]，由美国国家科学院和环保局提出的健康风险评估模型得到国际社会的普遍采纳。随着中国社会经济的发展和人民生活水平的提高，环境问题日渐突出，不少学者陆续开始应用该模型对相关环境中的污染物进行评估，取得了大量有价值的成果[6-10]。饮用水是人类生存的基本需求，饮用水安全就是关系国计民生的大事，本研究应用该模型对白龟山水库水源地进行水质风险评估，为其生态环境的管理提供参考。

1  研究区域概况与试验方法

1.1  白龟山水库概况

白龟山水库又名平西湖，是南水北调引水工程的重要调节水库，位于淮河流域沙颍河水系沙河干流上，大坝位于平顶山市西南郊，距市中心9 km，地理坐标界于东经112°50′—113°15′、北纬33°40′—33°50′，因拦河坝和顺河坝（副坝）相接处有一白龟山而得名。白龟山水库控制流域面积1 310 km2，总库容9.22亿m3，水库多年平均降水量900 mm，多年平均径流量4.23亿m3。该水库是以防洪为主，兼顾灌溉、工业用水、水产养殖和城市供水的大型综合水库，常年蓄水量2.5亿m3，向平顶山市年均供水量约2.4亿m3[11，12]。

白龟山水库是平顶山市的“水缸”，但水库周边不合理的土地利用方式[13]、水产养殖[14]、农业面源污染和水土流失[15]都会影响水源地水质安全。为此，当地以流域为单元，开展水土流失综合治理，保护和恢复水库上游林草植被，大力营造水源涵养林，以改善库区生态系统。

1.2  水环境健康风险评估模型

水环境健康风险评估主要是针对水环境中对人体有害的物质。这种物质主要有两类，分别是基因毒物质和躯体毒物质。基因毒物质包括放射性污染物和化学致癌物，躯体毒物质则是指非致癌物。由于所含的毒物质不同，这两类污染物对人体危害的风险评估模型也不同。

1.2.1  基因毒物质的危害风险  基因毒物质中的放射性污染物是指由放射性核素造成的污染，其特点是难于处理和消除，主要靠自然衰变降低放射性强度;基因毒物质中的化学致癌物主要指砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）等重金属[2]。对于饮用水水源地而言，放射性污染的程度比较轻，很难用仪器检测出来，故只需考虑化学致癌物。化学致癌物对环境的健康风险（Rc）可由下式估算[16]：

1.2.2  躯体毒物质的危害风险  躯体毒物质主要有铅（Pb）、汞（Hg）、铜（Cu）、氨氮（NH3-N）、氰化物、氟化物、酚等物质会严重损害人体的肝肾消化系统和神经系统[17]。其产生的健康风险（Rb）可由下式估算：

1.2.4  评价参数的确定  根据国际癌症研究机构（IARC）和世界卫生组织（WHO）编制的分类系统，基因毒物质的致癌强度系数如表1所示，躯体毒物质饮水途径的参考剂量如表2所示[18，19]。

1.2.5  健康危害风险计算  为了分析水库水源地水质变化对人体健康的影响，搜集了白龟山水库2006—2015年逐月的水质监测数据，以一年内多次采样的均值作为该年的监测值，详见表3。

用Excel建立数据库和计算模型，对监测结果进行计算与汇总，化学致癌物质对个人健康危害的年风险如图1所示，躯体毒物质对个人健康危害的年风险如表4所示，各类有毒物质由饮水途径对个人健康危害的年总风险如图2所示。

2  结果与分析

由图1可知，化学致癌物质（As、Cd、Cr）通过饮水途径对个人健康危害的年均风险2006—2008年是As>Cr>Cd，2009—2011年是Cr>Cd≥As，2012—2015年变为Cr>As>Cd。致癌风险Cr的平均量级是10-5，As的平均量级为10-6，Cd的平均量级为10-7，说明Cr是该水源地的主要致癌物质，其次是As和Cd。

由表4可知，非致癌有毒物质通过饮水途径对个人健康危害的年均风险为F->Pb>Cu>Se>NH3-N>Zn>Hg>CN->挥发酚，氟化物是最主要的污染物，其风险量级为10-9，其他均小于10-9。

由图2可知，化学致癌物质对人体健康危害的风险远大于非致癌物质，其危害的风险程度相差4个数量级，以至于非致癌物质的风险值在图2中难以明显地显示出来。化学致癌物质Cr为最主要的污染物，其对人体产生的健康风险最大。

3  结论

根据白龟山水库2006—2015年水质监测数据，分析了該水源地基因毒物质和躯体毒物质对人体健康产生的危害风险，结论如下。

1）该水库水源地2006—2015年各类污染物对人体健康危害的平均总风险为4.38×10-5 a-1，但2006—2008年的总风险值都达到6.08×10-5 a-1，大于国际辐射防护委员会（ICRP）建议的最大可接受风险值5.0×10-5 a-1，更高于瑞典环境保护局、荷兰建设与环境部所推荐的最大可接受值1.0×10-5 a-1。

2）化学致癌物质通过饮水途径对人体健康危害的年均风险值排序为Cr>As>Cd，非致癌物质由饮水途径对人体健康危害的年均风险值排序为F->Pb>Cu>Se>NH3-N>Zn>Hg>CN->挥发酚;基因毒物质中的化学致癌物质对人体产生的年均危害风险远大于躯体毒物质中的非致癌物。

3）2006—2008年，化学致癌物质所产生的健康危害个人年风险较高，但2009—2015年有所降低且基本保持稳定;非致癌物质所致健康危害的个人年风险虽略有波动，但大体上也保持稳定。这说明近几年对水库的各种保护措施已取得初步成效。

因此，还需要加强水土流失治理，预防农业面源污染，尤其是水产养殖对水源地水质的影响，确保当地人民群众的饮水安全。

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