2018～2021年广元市饮用水源地总放射性水平及健康风险评价

蒋 勇，赵 鑫，徐 俊，李雪泓，唐 辉

(1.广元市辐射环境监测站，四川 广元 628000；2.四川省辐射环境管理监测中心站，成都 611139)

前 言

广元市地处四川北部，是四川省重要的人口、经济大市，保障全市人民的饮水安全，具有重大的社会意义。根据WHO发布的致癌物质清单，放射性α核素、放射性β核素均属于1类致癌物质，水中的放射性核素进入身体后，α、β射线作用于机体时，一部分打在细胞的生物大分子上，比如DNA，RNA等，直接使其受到损害，另外一部分先引起水分子电离，生成各种自由基和活化分子，比如H+、OH-、H2O2等，再通过这些产物使生物大分子间接受到损伤，从而导致细胞代谢失常，破坏其功能和结构，甚至导致细胞死亡。细胞的损伤和死亡会导致组织和器官的损伤，或者通过神经和体液的作用引发机体的继发损伤。所以，调查居民集中饮用水源地的总α、总β放射性水平是十分必要的。

崔凡、刘彦兵[1]三角五市水源水中总α、总β放射性本底水平进行了调查，结果显示珠三角广州、深圳、珠海、佛山、惠州五市水源水中的放射性水平处于正常本底范围；李林泽、朱锐[2]等对南京市地下水总α、总β放射性水平进行了研究，结果显示调查区域内地下水总α、总β放射性水平符合饮用水标准；龚韬、余勇[3]等对乐山市城市集中式饮用水源地总量放射性进行了调查监测，分析了乐山市饮用水源地辐射环境质量变化状况，并结合监测工作结论，提出城市集中式饮用水源地放射性例行监测制度的建议；彭崇、陈宝才[4]等对广西14个主要城市的50个集中式饮用水水源总α、总β放射性水平进行了调查，结果显示调查结果均符合饮用水标准；以上研究表明全国辐射环境监测工作者已经对饮用水源地的总α、总β放射性水平调查工作进行了大量工作，调查结果也均符合国家相关要求；为保障居民的用水安全，饮用水源地的总α、总β放射性水平调查工作应作为一项常态化的工作来抓，同时以前研究没有依据调查数据对导致的居民健康风险进行分析。广元市辐射环境监测站于2018～2021年对全市集中饮用水源地的总α、总β放射性水平进行了调查，根据调查结果分析全市集中饮用水源地的放射性分布情况，计算其导致的待积有效积累，再利用健康风险模型评价其导致的健康风险。

1 材料与方法

1.1 采样点选择

本次调查以广元市四县三区的集中饮用水源地作为调查对象，每个区(县)有且仅有一个在用的集中饮用水源地，备用饮用水源地不在此次调查范围内，饮用水源地的选择具有代表性[3]，采样点示意图见图1。

图1 广元市四县三区的集中饮用水源地点位示意图Fig.1 Schematic diagram of centralized drinking water source locations in four counties and three districts of Guangyuan City

1.2 样品采集、检测、评价

本次调查在2018年～2021年期间在枯水期(1月～4月)和平水期(6月～10月)各采集样品检测一次；按照GB/T 5750—2006《生活饮用水标准检验方法》的相关规定执行样品采集、存贮、运输等操作[5]；检测水中总α放射性水平和总β放射性水平，检测方法分别参照《水中总α放射性浓度的测定 厚源法》(EJ/T1075-1998)[6]和《水中总β放射性测定 蒸发法》(EJ/T900-1994)[7]，检测结果的评价参照《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2022)的相关规定[8]。

1.3 质量控制

本次调查的采样任务由广元市辐射环境监测站负责，样品采集、密封、粘贴标签后在规定时间内送至广元市辐射环境监测站实验室进行检测[9]；检测使用的仪器设备全部经有资质的单位检定，检定合格且在检定有效期内[10]；采样人员、实验室检测人员均经过四川省辐射环境环境监测站培训并考核合格后颁发上岗证书[11]；整个检测过程均按照《辐射环境监测技术规范》(HJ/T61-2001)要求进行[12]。

1.4 统计学方法

因调查数据量较大，检测数据使用统计软件SPSS 26.0进行数据统计和分析；为比较分析不同年份、不同水源地、不同水期总α、总β放射性水平之间的差异，数据的组间比较采用克鲁斯卡尔-沃利斯检验，以p<0.05为差异有统计学意义。

2 结果与讨论

2.1 总α和总β放射性水平监测结果

2.1.1 不同水源地的总α和总β放射性水平监测结果

2018～2021年广元市四县三区的集中饮用水源地的总α放射性浓度范围为：0.0045～0.1610Bq/L，平均值为0.0318Bq/L，标准差为0.0264；总β放射性浓度范围为：0.0103～0.1560Bq/L，平均值为0.0658Bq/L，标准差为0.0313；总α放射性浓度、总β放射性浓度均满足《生活饮用水卫生标准》的相关规定。不同水源地之间的总α、总β放射性浓度分别进行比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 不同水源地的总α、总β放射性水平Tab.1 Radioactivity levels of total α and total β in different water sources (Bq/L)

2.1.2 不同年度各水源地的总α、总β放射性水平

2018～2021年广元市四县三区集中饮用水源地的总α、总β放射性浓度见表2；不同年度的总α、总β放射性浓度之间分别进行比较，差距无统计学意义(p>0.05)。

表2 不同年度各水源地的总α和总β放射性水平 Tab.2 Total α and total β radioactivity levels in different water sources in different years (Bq/L)

2.1.3 不同水期各饮用水源地的总α和总β放射性水平

枯水期和平水期的总α放射性浓度平均值分别为0.0292Bq/L、0.0359Bq/L，枯水期和平水期的总β放射性浓度平均值分别为0.0655Bq/L、0.0652Bq/L；平水期和枯水期的总α、总β放射性浓度分别进行比较，总α、总β放射性浓度之间差异均有统计学意义(P<0.05)，见表3。

表3 各水源地枯水期和平水期的总α和总β放射性水平Tab.3 Radioactivity levels of total α and total β in dry season and normal season of each water source (Bq/L)

2.1.4 不同类型饮用水源地的总α和总β放射性水平

河流型、湖库型饮用水源地总α放射性浓度平均值分为0.0295Bq/L、0.0456Bq/L；河流型、湖库型饮用水源地总β放射性浓度平均值分为0.0626Bq/L、0.0846Bq/L。2018～2021年河流型、湖库型饮用水源地之间的总α、总β放射性浓度分别进行比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，见表4。

表4 湖库型和河流型水源地的总α和总β放射性水平Tab.4 Total α and total β radioactivity levels in lake-reservoir and riverine water sources (Bq/L)

2.2 健康风险评价

因总α、总β放射性核素均属于1类致癌物质，即对人为确定致癌物；本文已经对广元市集中饮用水源地的总α、总β放射性水平进行了调查和分析，为进一步评估通过饮水途径摄入总α、总β放射性核素是否会对居民导致危害，故进行健康风险评价。

2.2.1 健康风险评价模型

公众因饮水途径摄入放射性物质而导致健康风险通过公式(1)和公式化(2)计算：

R总=1.25×10-2×D摄

(1)

D摄=C×Q×e(g)

(2)

公式中R总表示公众因饮水摄入放射性物质而导致的平均个人致癌年风险，单位为a-1；1.25×10-2为在人群中辐射诱发的癌症死亡概率系数，单位为Sv-1；D摄表示通过饮水途径摄入放射性物质导致的年待积有效剂量，单位为Sv/a；C表示水中放射性物质的活度浓度，单位为Bq/L；Q表示饮用水的年摄入量，单位为L/a，e(g)表示g年龄组的剂量转换系数，单位为Sv/Bq[13～19]。

2.2.2 健康风险评价模型的参数取值

因为地表水中总α放射性主要来源于226Ra，本文使用226Ra的剂量转换系数作为总α的剂量转换系数；因为地表水中总β放射性主要来源于40K，本文使用40K的剂量转换系数作为总β的剂量转换系数[20]；剂量转换系数的取值参考国标《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871—2002)中的数据[21]，见表5。

表5 公众食入总α、总β单位摄入量所致的待积有效剂量 e(g)Tab.5 Effective doses of total α and total β per unit intake for public consumption e(g) (Sv/Bq)

不同年龄段人群的年直接饮水摄入量见表6，数据来源于《中国人群暴露手册》(0～5岁儿童卷、6～17岁儿童卷、成人卷)[22～24]。

表6 不同年龄段人群的年直接饮水摄入量Tab.6 Annual direct water intake for different age groups (L/a)

2.2.3 健康风险评价结果

本文采用广元市四县三区2018～2021年间的总α、总β放射性浓度平均值计算年均总待积有效剂量，并进行健康风险评估。

2018年～2021年期间广元市四县三区经集中饮用水源地供水途径摄入的总α、总β放射性对各年龄组的年均总待积有效剂量见表7，各年龄组总待积有效积累均低于0.1mSv，低于WHO的推荐参考水平[20]。

表7 各年龄组的年均总待积有效剂量Tab.7 Annual total committed effective doses for each age group (10-5Sv/a)

广元市四县三区因饮水途径摄入总α、总β放射性物质而导致各年龄段居民总的致癌风险见表8。WHO将放射性物质均划分为1类致癌物质，即为最高等级，需按照最严格的标准(即10-6)进行控制；当致癌风险低于10-6时即认为风险低，可忽略；当致癌风险在10-4～10-6范围时，即有潜在的致癌风险；当致癌风险大于10-4时即认为风险过高，不能接受。而ICRP发布的最大可忽略风险为5.0×10-5。广元市四县三区饮用水源地总α和总β放射性对各年龄段居民所致的总致癌风险处于1.80×10-8～3.74×10-7，均低于WHO和ICRP发布的最严格控制限值[25～27]。

表8 总的致癌风险Tab.8 Total carcinogenic risk (10-7/a)

2.2.4 健康风险评价分析

按照广元市四县三区水源地总α、总β放射性浓度平均值计算，总α放射性和总β放射性在总致癌风险中的贡献率见图2；从图2中可以看出，对各个年龄组，总α放射性占比均超过90%，远超总β放射性的占比，总致癌风险的主要贡献因子为总α放射性。

图2 各年龄组总致癌风险中总α、总β放射性的贡献率Fig.2 Contribution rate of total α and total β radioactivity to the total carcinogenic risk in each age group

按照广元市四县三区水源地总α、总β放射性浓度平均值计算对各年龄组总的致癌风险见图3，按照致癌风险从高到低排序依次为：12～17岁组、<1岁组、7～12岁组、1～2岁组、2～7岁组、>17岁组。致癌风险的高低与放射性物质摄入量、人体新陈代谢速度、各器官对辐射的敏感度等有关系，>17岁组虽然摄入量最大，但是因成年人对辐射的耐受性更强，其致癌风险反而是最低的[28]。

图3 各年龄组的总致癌风险Fig.3 Total carcinogenic risk by age group

3 结 论

(1)本文研究结果表明，广元市四县三区集中饮用水源地在2018年～2021年期间的总α放射性浓度均低于0.5Bq/L，总β放射性浓度均低于1Bq/L，均符合国家《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2022)标准限值；其中不同饮用水源地之间的总α和总β放射性浓度之间差异无统计学意义(p>0.05)，说明各水源地之间的总α、总β放射性基本处于同一水平；枯水期与平水期总α、总β放射性浓度之间的差异有统计学意义(p<0.05)，说明总α、总β放射性受水期变化的影响；不同年份之间总α、总β放射性浓度间差异无统计学意义(p>0.05)，说明各饮用水源地的总α、总β放射性水平相对较为稳定；湖库型水源地与河流型水源地的总α、总β放射性水平间差异无统计学意义(p>0.05)，说明总α、总β放射性水平与水源地类型无关。

(2)广元市四县三区集中饮用水源地的总α、总β放射性主要来源是天然放射性，水体中总α射线主要来源于天然226Ra，水体中总β活度主要来自长寿命核素40K等；因受地质条件、地表水冲刷等影响，总α、总β放射性浓度受水期变化影响较大，枯水期与平水期之间的差异较大。

(3)各年龄组因饮水摄入总α、总β放射性所导致的总致癌风险的主要贡献因子均为总α放射性，在12～17岁组总α放射性贡献率达98.96%，为最高值，在1～2岁组的贡献率为91.70%，为最低值。

(4)因饮水摄入总α、总β放射性导致的待积有效剂量计算显示，广元市四县三区集中饮用水源地总α、总β放射性对各年龄组的年均总待积有效剂量均低于0.1mSv，低于WHO推荐的参考水平。健康风险评价显示，广元市四县三区集中饮用水源地的总α、总β放射性对各年龄组总的致癌风险最高为12～17岁组，最低为>17岁组，但对各年龄组均低于10-6水平，说明广元市四县三区集中饮用水源地供水对各年龄组都是安全的。

(5)通过本文的调查和研究，掌握了广元市四县三区集中饮用水源地的总α、总β放射性水平，并估算了其所致的公众有效剂量和健康风险，为今后广元市的水资源管理、居民饮水安全管理提供了数据支持；同时也可作为全市环境监测系统的组成部分，为生态环境部门提供环境监测数据，为广元全市的生态环境质量管理提供技术支撑和指导；在今后，需进一步提高集中饮用水源地辐射环境质量监测水平，扩大监测范围、增加监测项目及频率，从而更加全面的反映整个广元市饮用水源地的放射水平。