某市饮用水中铅汞镉引起的健康风险评价

2022-03-25李宁李明明邢广旭孙雪峰邢云瑞温留丁

食品工业 2022年3期

李宁*，李明明，邢广旭，孙雪峰，邢云瑞，温留丁

1.河南农业大学食品科学技术学院（郑州 450002）；2.河南省农业科学院动物免疫所重点实验室（郑州 450002）

重金属是环境中常见的一种污染物，其污染隐蔽性高、难降解、扩散范围广，通过工业、农业及生活废水的排放等途径进入水体，对水体环境和水生动植物造成严重的破坏，通过饮水，食物链等途径直接或间接影响人类健康[1]，虽然城市中的饮用水大都经过水厂处理，但仍存在重金属污染的可能，例如，给水管网的金属溶出和饮用未经处理的地下井水等情况造成重金属污染[2-3]。特别是铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）等重金属，可通过饮用水途径对危害人体健康。而Pb在重金属污染中较为常见，铅污染给现代公共卫生造成严重威胁[4-5]，造成脑细胞损伤、胎儿神经发育异常、记忆力减退等病症；Hg通过饮用水途径进入人体后直接损伤肝脏，损害视神经功能，假如，每1 L天然水中含0.01 mg汞，就会引起中毒，长期饮用含有微量汞污染的水会引发蓄积性中毒[6]。目前，水环境健康风险评价系统中包含大量不确定性因素，如污染物浓度、暴露时间、饮水量以及群体承受风险水平不同[7]。试验采用美国环保署（US EPA）推荐的人体健康风险评价模型对饮用水重金属进行致癌和非致癌健康风险评价[8]，为当地饮用水的健康与安全管理提供理论指导。

1 试验部分

1.1 采样与收集

对某市区23个样点的居民饮用水进行采样，如表1所示，采样前，先将自来水排放3 min，然后将样品装入560 mL纯净水瓶中，返回实验室向样品中加入几滴浓硝酸，pH调至2以下，储存在密闭容器中，于4 ℃冷藏，待测[9]。

表1 某市23个取样点各重金属的平均浓度

1.2 健康风险评价模型

使用健康风险评估模型对数据进行定量评估，对不同类型的污染物进入人体后所引起的非致癌与致癌风险进行评价[9]。

公式（1）为致癌物所致健康危害的风险模型，式中：为化学致癌物i经食入途径产生的平均个人致癌年风险（a-1）；Qig为化学致癌物i经食入途径的单位体重日均暴露剂量（mg·kg-1·d-1）；70为人类平均寿命（a）。

公式（2）是非致癌污染物所致健康危害的风险模型，式中：为非致癌物i经食入途径所致健康危害的个人平均年风险（a-1）；PADig为非致癌污染物i经食入途径的调整剂量（mg·kg-1·d-1）。

通过饮水途径暴露的日均暴露剂量（Dig）可按公式（3）进行计算。

式中：q为成人平均每日饮水量（L·d-1），建议值为2.2 L·d-1；C为化学致癌物或躯体毒物质的浓度（mg·L-1）；W为人均体重（kg），我国宜采用60 kg。

调整剂量（PADig）可按公式（4）计算。

式中：RFDig为非致癌污染物i的食入途径参考剂量，mg·kg-1·d-1，试验中安全因子取值为10。

对于饮用水中各有毒物质所引起的整体健康风险，假设各有毒物质对人体健康危害的毒性作用呈相加关系，而不是协同或拮抗关系，则饮用水总的健康危害风险Rig。

公式（5）为饮用水中重金属整体健康风险评价模型。

2 结果与分析

采用标准曲线法处理重金属浓度的数据，同国标限值进行初步对比评价，使用US EPA推荐的健康风险评价模型进行特定评估。

2.1 饮用水中铅、汞、镉的质量浓度测定

23个样点的生活饮用水中铅、汞、镉的质量浓度检测结果，详见表2和表3。

由表2可知，3种重金属在各地饮用水中检测出的平均质量浓度范围分别为Pb（0.005 08~0.010 12 mg·L-1）、Cd（0.003 78~0.007 45 mg·L-1）、Hg（0.000 05~0.001 71 mg·L-1）。Pb在各地的质量浓度主要集中在5~8 μg·L-1范围内，在金水区东南部附近样点取得的水样表现超标；Hg在各地的浓度比较分散，只有向北毗邻郊区之地和向南毗邻郊区之地有部分超标；而Cd在各地饮用水中的浓度分布更为分散，在某市区北部地区饮用水中Cd表现出较高浓度，超出GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》。就某市整体水质情况而言，饮用水水源重金属铅和汞在国家饮用水标准范围之内，镉超出国家饮用水标准[10]。

表2 某市饮用水水源各重金属污染物整体平均浓度单位：μg/L

2.2 健康风险评价

参考表1中的结果，依据健康风险评价模型和参数，计算出23个饮用水样本中铅，汞和镉重金属导致的个人平均年风险和总风险[9]，见表3和图1。

表3 有关生活饮用水中重金属的饮水途径造成健康危害风险

图1 生活饮用水中3种重金属通过饮水途径所引起的年健康总风险度

从表3可见，14#（样点）的Pb健康风险度最高（6.68×10-7a-1），17#（样点）的Pb健康风险度最低（2.95×10-7a-1），其他地方的健康风险度处于中间。各风险水平都集中在3×10-7a-1~6×10-7a-1水平上，远低于国际防辐射委员会（ICRP）的推荐标准年风险度（5.0×10-5a-1），这表明某市区没有铅污染问题，饮用水引起的慢性铅中毒不会对暴露人群造成健康危害。

从表3可见，1#（样点）的Cd健康风险度最高（2.38×10-5a-1），19#（样点）的Cd的健康风险度最低（1.21×10-5a-1），其他地方的健康风险度处于中间。1#~5#（样点），15#（样点）和22#（样点）风险水平都超过在2×10-5a-1水平上，但稍低于国际防辐射委员会（ICRP）的推荐标准年风险度（5.0×10-5a-1），该样点的水源饮用水虽然大都经过水厂处理，由于毗邻郊区，仍存在长期饮用地下井水及水管网长期失修老化的可能，导致饮用水中Cd的水平偏高，所引起的健康风险较大，短期饮用可能不会危及群体健康，但长期饮用可能会导致健康风险持续增高。

从表3可见，21#（样点）的汞健康风险度最高（8.91×10-8a-1），9＃（样点）的饮用水中汞健康风险最低（0.30×10-8a-1），其他位置的健康风险介于两者之间。尽管各地的风险水平差异很大，但21#（样点）的风险水平是9#（样点）的风险水平的30倍，通常它们的风险水平集中在0.3×10-8a-1的水平，显著低于ICRP推荐的标准年风险度（5.0×10-5a-1），表明某市没有汞污染问题，饮用水引起的慢性汞中毒不会对暴露人群造成健康危害[9]。