中国大气降尘重金属的健康风险评价

周万鹏

摘 要：利用美国EPA健康风险评价模型，结合ArcGIS软件绘制全国部分地区健康风险分布图。结果表明：各地区的致癌与非致癌风险指数均位于规定限值以下，非致癌风险值的顺序为：儿童>成人;四川省、广东省地区的风险较高。

关键词：中国;重金属;风险评价

中图分类号：X513;X823 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）25-0156-03

Health Risk Assessment of Heavy Metals in Atmospheric

Dust Removal in China

ZHOU Wanpeng

（School of Surveying and Mapping and Land Information Engineering， Henan Polytechnic University，Jiaozuo Henan 454003）

Abstract： Based on the EPA health risk assessment model and ArcGIS software， the health risk distribution map of some parts of the country was made. The results showed that the carcinogenic and non-carcinogenic risk indexes in each region were all below the specified limits， and the order of non-carcinogenic risk values was children > adults; Sichuan province and Guangdong province were at higher risk.

Keywords： China;heavy metals;risk assessment

降尘中携带的重金属能以不同的形态方式进入水体、土壤、大气环境中，在人体暴露于自然环境的情况下，大气降尘所携带的重金属可通过皮肤表面接触、日常饮食、呼吸吸入等途径进入人体内并在人体逐渐累积，从而损害人体健康。李萍等[1]研究了兰州市工业园、文教区、商业区、住宅区等區域的大气降尘情况，并对兰州市大气环境中的降尘重金属对人体的健康风险进行了评价。

本研究通过对国内大气环境中的大气降尘重金属沉降量进行分析，并借鉴国外已有的健康风险评价方法，对不同地区人们的健康风险进行评估，以期为不同地区降尘重金属的改善与治理提供依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

研究数据引用李晗[2]和何予川[3]论文数据。数据采集的区域包括住宅区、工业园、商业区等。

1.2 研究方法

1.2.1 健康风险评价模型。根据美国EPA提供的健康风险评价模型，并结合中西方人种的不同差异，对模型中的参数进行修正。健康风险评价模型计算公式如下。

[ADDing=C×EF×EDAT×BW×IngR×CF]            （1）

[ADDinh=C×EF×EDAT×BW×InhRPEF]              （2）

[ADDderm=C×EF×EDAT×BW×SL×SA×ABS×CF]     （3）

[LADDinh=C×EFPEF×AT×InhRchild×EDchildBWchild+InhRadult×EDadultBWadult]（4）

式中：[ADDing]表示大气降尘重金属通过手口摄食途径的日平均暴露量;[ADDinh]表示大气降尘重金属通过呼吸吸入途径的日平均暴露量;[ADDderm]表示大气降尘重金属通过皮肤接触途径的日平均暴露量;[LADDinh]表示大气降尘致癌重金属通过呼吸吸入途径的终身日平均暴露量。模型中其他参数的取值和意义如表1所示。

1.2.2 健康风险表征。重金属致癌和非致癌风险表达式如下。

[HQij=ADDij/RfDij]                          （5）

[HI=i=1nj=1mHQij]                             （6）

[Risk=LADD×SF]                           （7）

[TCR=i=3j=3Risk]                                   （8）

式中：[HQij]表示非致癌风险指数;[ADDij]表示暴露量;[RfDij]为参考剂量;[HI]为总非致癌风险;当[HQij]或[HI]<1时，表示不存在健康风险或健康风险较小;当[HQij]或[HI]>1时，表示存在风险;[SF]为斜率系数，表示某项降尘重金属所引起致癌风险的可能性最大值;[Risk]为致癌风险指数，当某区域大气降尘重金属的致癌风险值为10-6～10-4，表示该区域无致癌风险。[TCR]为总致癌风险。根据相关文献[2，8]可知，不同暴露途径下的[RfD]和[SF]如表2所示。

2 结果与分析

2.1 健康风险评价

根据健康风险评价模型以及表1中的参数，计算国内各地区重金属降尘的日平均暴露量;根据健康风险表征模型，计算大气环境中降尘重金属Cr、Hg、Cu、Cd、Ni元素的非致癌和致癌风险指数，及其在各地区的分布情况。

国内各地区大气降尘5种重金属元素在不同传输途径下的非致癌风险指数总和均在1以下，可见，国内各地区的大气环境降尘中均无非致癌风险。全国非致癌风险指数的分布呈现出以下特征：儿童>成人，沿海地区>内陆地区，东南地区>西北地区。其中，广东省、广西壮族自治区、四川省、重庆市、辽宁省较其他地区非致癌风险指数高且与临界值较为接近，四川省和重庆市可能由于地势相对周边较低，重金属沉降后不易扩散导致累积量较高。相对于西北地区，沿海地区省份经济发展较快，工业城市较多，重金屬降尘量较大，导致该区域的非致癌风险较高;而东北地区因植被覆盖率较高，大气降尘中的重金属沉降到植被表面后，被植被吸收，大气环境中的降尘重金属的含量降低，致癌和非致癌风险随着降尘重金属含量的降低也随之减少。从致癌风险的分布图得出：各区域省份重金属Cd、Ni、Cr的致癌风险指数均在风险限值10-6～10-4，表明各地区大气降尘中的致癌重金属对该区域均不构成致癌风险，影响较小。图1致癌风险指数呈现出以下规律：东南沿海地区省份的致癌风险相对内陆省份较高，其中四川省、湖南省、广东省的致癌风险值较中国其他地区较高，而湖南省大气环境中降尘重金属致癌风险指数较高与重金属Cd污染较为严重有关。

3 结论

①各地区由于经济发展、地形地貌的差异导致降尘重金属Cr、Hg、Cu、Cd、Ni元素对人体的健康风险分布情况具有较大差异。

②各区域省份降尘重金属Cr、Hg、Cu、Cd、Ni元素对暴露在大气环境中的人体均不构健康风险。

③各地区大气环境降尘中重金属的非致癌风险儿童大于成人。

参考文献：

[1]李萍，薛粟尹，王胜利，等.兰州市大气降尘重金属污染评价及健康风险评价[J].环境科学，2014（3）：1021-1028.

[2]李晗，王明仕，王明娅，等.中国降尘重金属健康风险评价[J].资源开发与市场，2015（7）：803-807.

[3]何予川，王明娅，王明仕，等.中国降尘重金属的污染及空间分布特征[J].生态环境学报，2018（12）：2258-2268.

[4]Li Xiangdong， Wai O W H， Li Y S， et al. Heavy metal distribution in sediment profiles of the Pearl River estuary， South China[J]. Applied Geochemistry，2000（5）：567-581.

[5]王宗爽，武婷，段小丽，等.环境健康风险评价中我国居民呼吸速率暴露参数研究[J].环境科学研究，2009（10）：1171-1175.

[6]U. S. Environmental Protection Agency. Soil Screening Guidance： Technical Background Document[M].Washington， DC： Office of Solid Waste and Emergency Response， 1996.

[7]王喆，刘少卿，陈晓民，等.健康风险评价中中国人皮肤暴露面积的估算[J].安全与环境学报，2008（4）：152-156.

[8]李萍，薛粟尹，王胜利，等.兰州市大气降尘重金属污染评价及健康风险评价[J].环境科学，2014（3）：1021-1028.