环境健康风险评估在某市河流型饮用水源中的应用

王 恒，赵文艳

(1.四川省生态环境科学研究院，成都 610041； 2.四川省环境政策研究与规划院，成都 610041)

对于日常生活用水而言，有些污染物质具有较强的毒性，即使在水中浓度很低，符合相关的水质标准，但在长期暴露条件下，仍然存在一定的潜在威胁，可能对人体健康造成严重危害。因此，准确判断饮用水水质对人体健康短期或长期的影响是人们最为关注的问题之一[1]。因此，从饮用水健康角度出发，对饮用水源地水质进行环境健康风险评价是十分必要的，尤其是饮用水源以地表水为主的河流型饮用水源地，如四川等。我国的健康风险评价工作开始于20世纪80年代初，随着水污染越来越严重，关于水环境的健康风险评价也越来越多，主要集中于对地表水或污水回用的评价，除了少量有关微生物所致健康危害的风险评价报道以外，评价的污染物主要是化学污染物[2-3]。于云江课题组于 2010 年建立了环境污染的健康损害调查方法与技术规范，提出区域环境污染健康风险评估研究的“六步走”，之后，我国区域环境健康领域的研究多遵循此步骤。

与常规的水质评价相比，水环境健康风险评价[4～9]以风险度为评价指标，将水环境中的化学物质含量与人体健康联系起来，将单项指标直接落实到人体健康上，定量地描述水体中物质对人体产生健康危害的风险[10]。健康风险评价方法分为基于确定性的风险评价方法和基于不确定性的风险评价方法。基于确定性评价方法主要有美国健康风险评价四步法、美国环保署推荐的EPA健康风险评价法、综合水质标示指数法、病毒感染评价模型、放射性物质健康风险评价模型；基于不确定性的评价方法主要有蒙特卡洛法、三角模糊数法、基于区间数的水环境健康风险评价模型等。本研究以四川某河流型饮用水源地为研究对象，利用环境健康风险评价模型计算人群在不同暴露途径下的暴露剂量，再利用暴露剂量计算健康风险度数值，最后对风险度数进行分析，确定污染物的潜在健康危害，对居民和管理者更加充分了解、关注饮用水环境状况，以及对今后保护和管理工作提供有意义的参考。

1 研究对方及方法

1.1 研究对象

以四川某河流型饮用水源地为研究对象，以连续五年饮用水源水质月报和全指标分析数据为依据，根据国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)，将实测值与国家标准值进行比较，对该饮用水源水质进行评价，评估结果表明：该河流型饮用水源地受总磷影响较为突出，水源地连续五年普遍存在总磷、粪大肠菌群超标，总磷超标倍数为1.05～2.85倍，粪大肠菌群超标倍数为1.05～2.4，其余指标均达标。

1.2 评估方法

1.2.1 评估方法的确定

我国的风险评价研究起步较晚，而以美国为首的发达国家早已开展相关方面的工作，并取得了较好的成果。美国EPA饮水健康风险评价模型计算过程简单、操作性更强，而且结果表达简洁。因此，本次研究将选取基于确定性的美国环保署提出的EPA环境健康评价方法。计算模型如表1所示。

表1 饮水暴露途径的健康风险评价模型Tab.1 Health risk assessment model of drinking water exposure pathway

饮水途径的单位体重日均暴露剂量 Dig 为：

其中：CDI饮水代表暴露个体在单位时间内通过饮用水吸收的污染物剂量(mg/(kg·d))；Cw表示单位水体中含有污染物的浓度(mg/L)；IR代表摄取速率(水：L/d)；Ef表示暴露群体的暴露频率(d/a)；Ed表示暴露周期(a)；Bw表示人群平均体重(kg)；ais表示吸收因子；At表示平均暴露时间(d)。

假设摄入体内的各项化学物质对人体健康危害的累积效应呈相加关系、而不是协同或拮抗关系，则饮用水的健康风险总值为R总，计算公式为：

1.2.2 模型参数的确定

在计算暴露剂量时，暴露群体的体质、年龄、及摄取速率等参数影响计算结果的准确性，结合暴露群体的生活习惯和身体特征，根据《中国人群暴露参数手册(2013年)》《中国统计年鉴》《污染场地健康风险评价》等相关资料，对暴露剂量计算模型中的参数进行了优化取值[11～14]。通过饮水途径暴露参数的取值见表2。

表2 饮水途径暴露参数Tab.2 Exposure parameters of drinking water route

注：括号内为国外推荐平均值

由表2中本地化参数值与国外推荐值存在一定差别，由于体质的不同，四川地区人群提取速率比国外推荐值低，寿命比国外推荐平均值要高，暴露时间要长。由此可见，健康风险评估参数值采取本地化指标值更具有实际意义。

2 实例应用

2.1 风险识别

健康风险评价过程中通常把毒物质分为两类：基因毒物质和躯体毒物质。致癌物和放射性污染物质属于基因毒物质；而非致癌物则属于躯体毒物质。根据近五年研究对象水质分析，主要对人体有严重影响的致癌物质有砷、三氯甲烷、四氯化碳等。还有一些非致癌物质，有氟化氢、汞、硒、氨氮、锰、挥发酚硝酸盐等。

2.2 暴露评估

根据饮水途径暴露剂量计算公式可计算出研究对象水体中所含化学致癌物质和非致癌物质通过饮水途径的暴露剂量，评估结果见表3～表5。

表3 成年男性通过饮水途径对污染物的暴露剂量Tab.3 Exposure of adult males to pollutants through drinking water (mg/(kg·d))

注：“-”表示水质指标未检出，无法计算暴露剂量。

表4 成年女性通过饮水途径对污染物的暴露剂量Tab.4 Exposure of adult women to pollutants through drinking water (mg/(kg·d))

表5 儿童通过饮水途径对污染物的暴露剂量Tab.5 Exposure of children to pollutants through drinking water (mg/(kg·d))

从通过饮水接触途径暴露剂量结果表中可以看出成年男性、成年女性以及儿童三个不同群体中非致癌物暴露剂量最大的物质是硝酸盐，致癌物暴露剂量最大的物质是砷，暴露剂量：儿童>成年男性>成年女性。

2.3 风险表征

在连续5年暴露剂量的基础上，利用单项暴露剂量计算公式，计算每项物质通过饮水暴露途径对暴露群体产生的年健康风险，计算结果见表6～表8。

表6 成年男性通过饮水暴露途径引起的单项指标健康风险Tab.6 Single index health risks of adult males caused by drinking water exposure

续表6

因子第一年第二年第三年第四年第五年硝酸盐2.76E-102.72E-102.76E-102.59E-102.71E-10致癌物砷4.25E-075.33E-075.52E-074.97E-075.00E-07三氯甲烷1.12E-081.43E-084.53E-09--四氯化碳9.18E-091.69E-08---

表7 成年女性通过饮水暴露途径引起的单项指标健康风险Tab.7 Single index health risks of adult females caused by drinking water exposure

表8 儿童通过饮水暴露途径引起的单项指标健康风险Tab.8 Single index health risks of children caused by drinking water exposure

由上表可知，通过饮水途径对成年男性、成年女性及儿童的健康风险值最大的化合物为致癌物砷，其中最大风险值为儿童通过饮水暴露途径引起的致癌物砷单项指标健康风险4.33×10-6。

2.4 评价结果

由健康风险评价模型计算得出饮水暴露途径健康风险总值如表9～表11所示。

表9 成年男性通过饮水暴露途径引起的单项指标健康风险Tab.9 Single index health risks of adult males caused by drinking water exposure

表10 成年女性通过饮水暴露途径引起的单项指标健康风险Tab.10 Single index health risks of adult females caused by drinking water exposure

表11 儿童通过饮水暴露途径引起的单项指标健康风险Tab.11 Single index health risks of children caused by drinking water exposure

由表9～表11可知，研究对象饮水暴露途径健康风险值主要由致癌物健康风险值决定，非致癌风险值较小，致癌物中通过饮水途径的健康风险总值从大到小排序：砷>四氯化碳>三氯甲烷。非致癌物中通过饮水途径健康风险总值从大到小排序：硝酸盐>氨氮>氟化物>硒>锰>挥发酚>汞。

总体来看，儿童的健康风险值最大，女性的健康风险值最少。经饮水途径所致的健康危害风险值连续五年未超过美国US EPA推荐的最大可接受水平1.0×10-4，不会对人体产生较大的健康危害。

2.5 不确定性分析

饮用水监测数据主要来自各地监测站的例行监测数据，数量和检出能力有限，且选取了部分具有常规水质指标进行评价研究，相对系统全面，但还存在着一定的局限；未涉及皮肤接触、摄入食物、吸入空气等其他途径带来的健康风险；未考虑非常规水质指标等其他化学物质健康风险及其相互作用的影响；还未考虑饮水习惯(烧开、净化等) 对水质产生的影响。以上情况均可能导致风险评价的结果和结论出现偏差。

3 讨论与结论

经过研究，可得出近五年研究对象风险总值均未超过US EPA推荐的最大可接受水平，但是致癌物的风险总值已经趋近于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大风险值5×10-5，因此，加强水源地化学致癌物的管理是十分必要的。

确保饮用水水质安全的最终落脚点是充分保障人体健康，然而目前主要基于水质标准开展的饮用水水质安全评价管理工作并不能直接反映水质与人体健康之间的关系。健康风险评价则正好架起了两者之间的桥梁，可以定量反映水体污染对人体健康造成损害的可能性及其程度。因此，有必要在饮用水水质安全管理工作中全面开展健康风险评价，建议在目前饮用水水质安全标准管理的基础上逐步引入风险管理，基于健康风险分析的饮用水水质安全评价将为政府在饮用水安全领域的管理决策提供更深入的科学依据。