安徽省飲用水中氟化物含量及健康風險分析

郜紅建,張顯晨,張正竹,宛曉春 (安徽農業大學園藝學博士后流動站,安徽 合肥 230036)

我國是地方性氟病受害較重的國家之一[1],其中飲水型氟疾病約占總患病人數的 90%以上[2].安徽是我國地氟病發病率較高的省份,主要集中在亳州、阜陽、宿州、淮南等12個地區,淺層地下水氟化物含量高(1.0～3.0mg/L)是該地區氟病發病的主要原因[3].安徽省部分農村地區以未凈化處理的淺層地下水為主要飲用水源,水中氟化物含量高低直接影響到人體健康.有關安徽省飲用水中氟化物含量與齲齒和氟斑牙等疾病之間的關系已有研究[4-5],但從全省范圍分析飲用水中氟化物含量及其健康風險評估未見報道.

本研究系統分析了安徽省 231個代表性采樣點飲用水中氟化物含量、頻率分布特征及其與安全攝氟量之間的關系,以期為飲用水氟化物安全管理和地氟病防治提供理論依據.

1 材料與方法

1.1 采樣方法

根據地質地貌特征,安徽省可分為淮北平原、江淮丘陵、皖西大別山、沿江平原和皖南山區5個區域. 在每個區域的不同市(縣)轄區內隨機選取若干采樣點,共計231個(表1).分布在農村地區的樣點采集當地主要飲用水源水樣(以地下井水為主)、市(縣)區的樣點采集公共供水系統的自來水為代表性飲用水樣.每個采樣點飲用水樣分4次采集(2008年8月和11月,2009年2月和5月),以4次所采水樣中氟化物含量平均值作為一個采樣點飲用水中氟化物含量.采集的飲用水樣在 1.0 L干凈的聚四氟乙烯瓶中保存.瓶裝飲用水18瓶購于合肥某超市.所有水樣經0.45μm微孔濾膜過濾后,低溫保存(-4℃).

1.2 實驗材料

總離子強度調節緩沖液(TISAB)為 58gNaCl, 68g二水合檸檬酸鈉和57mL冰乙酸溶于700mL純水中,用 5mol/L NaOH調節 pH=5,用純水定容至1000mL.氟離子標準貯備液(1000μg/mL):稱取105℃干燥2h的氟化鈉0.2210g,溶解于純水并定容至100mL,儲于聚乙烯瓶中.所有試劑均為分析純.

1.3 分析方法

飲用水中氟化物含量按照改進的EPA方法[6]進行分析.準確取20mL水樣和20mL TISAB放在50mL聚四氟乙烯杯中,充分攪拌后在奧立龍氟離子測量儀(包括9609BNWP氟電極,美國熱電公司)上測定氟化物濃度.水樣中氟化物含量為3次重復分析的平均值.Excel2003進行數據統計分析.

2 結果與討論

2.1 安徽省飲用水中氟化物含量分析

安徽省不同地區飲用水中氟化物含量為0.12～1.94mg/L,平均0.57mg/L(表1).飲用水中氟化物平均含量順序為:淮北平原區(0.85mg/L)＞大別山地區(0.42mg/L)≈江淮丘陵區(0.41mg/L)＞沿江平原區(0.34mg/L)＞皖南山區(0.24mg/L).淮北平原區的亳州,阜陽和宿州地區飲用水中氟化物含量高于其他采樣點,平均含量分別為 1.05, 0.71,0.76mg/L,最高值分別達1.94,1.37,1.19mg/L.這是因為地下水中氟離子含量與地質和水文地質條件有關,主要受控于含水層中含氟礦物的含量及地下水徑流條件[3].淮北平原區沖積物來源和巖層組成成分較復雜,分布有大量的高含氟礦物質,地下水基本為弱堿性或堿性,這就給氟的遷移和在水中的富集創造了必要條件[3].淮北平原區的遠河泛濫帶及湖相沉積層區,地下水徑流相滯緩、氟離子含量較高[3],是安徽省淮北平原區地下水中氟離子含量較高的主要原因.

合肥市部分瓶裝飲用水中氟化物含量為0.12～0.53mg/L,平均 0.39mg/L,低于全省飲用水氟化物含量的平均值,而高于皖南山區和沿江平原區飲用水中氟化物的平均含量.

圖1 飲用水中氟化物含量頻率分布Fig.1 Frequency distributions of fluoride concentration in drinking water

從飲用水中氟化物含量的頻率分布特征看(圖1),江淮丘陵區,皖西大別山區,沿江平原區和皖南山區飲用水中氟化物含量均在 1.0mg/L以下,其中皖南山區飲用水氟化物含量低于 0.50mg/L.淮北平原區有 34.35%的飲用水中氟化物含量超過1.0mg/L.這與安徽省土壤中水溶性氟含量總體上呈北高南低的地帶性分布有關, 即表現為淮北平原＞江淮丘陵＞沿江平原＞皖南山區＞大別山區[11].淮北地區土壤水溶性氟含量高,通過淋溶作用進入地下水的氟數量多,地下飲用水中氟化物含量高[11].合肥市部分瓶裝飲用水中氟化物含量均在1.0mg/L以下,其中88.89%水樣中的氟化物含量低于0.50mg/L.

表1 安徽省不同地區飲用水中氟化物含量分析Table 1 Fluoride levels in drinking water collected from different regions of Anhui Province, China

世界各國對飲用水中氟化物含量均有一定的限量標準.世界衛生組織(WHO)制訂的用以指導制訂飲用水水質標準的氟含量最大限量為1.5mg/L[7];歐盟制訂的用以指導歐盟各國制訂飲用水水質標準的氟含量允許值為0.7～1.5mg/L[8].俄羅斯規定飲用水中氟化物的最高限量為1.50mg/L;美國規定飲水中的最大氟含量為4.0mg/L[9].我國生活飲用水衛生標準規定氟化物的含量不超過1.0mg/L[10].安徽省有13.26%的飲用水中氟化物含量超過我國的生活飲用水衛生標準,有1.21%超過WHO、俄羅斯和歐盟的飲用水水質標準,全部低于美國飲水中氟化物限量標準(表1).超標水樣主要集中在淮北平原的亳州、阜陽和宿州樣點,超標率為 34.35%;其余采樣點氟化物含量均低于我國生活飲用水衛生標準.這是因為亳州、阜陽和宿州位于黃泛沖積平原區,巖性以亞砂土、亞粘土、裂隙狀亞粘土為主,成土母質氟化物含量較高[3].黃泛沖積平原區土壤多呈堿性,土壤水溶性氟含量較高[11],氟離子容易向地下水遷移,提升地下水中氟離子含量.

2.2 水中氟化物含量對人體健康的影響

飲用水中適量氟可以有效降低齲齒的發病率,促進骨骼的發育,長期飲用含氟量低于0.50mg/L飲用水,患齲齒的幾率大大增加[12].飲水中氟含量在 0.5mg/L以下的地區,居民齲齒患病率高達 50%～60%[13].孟冬青[14]研究證實,飲用水中氟的含量小于0.50 mg/L時,6～14歲兒童齲齒患病率高達 82.3%.安徽省淮北平原、江淮丘陵、皖西大別山、沿江平原和皖南山區飲用水中氟化物含量低于 0.50mg/L的樣點比例分別為28.1%、81.8%、71.4%、81.0%和 100%,其中滁州市、安慶市、池州市、蕪湖市、黃山市、宣城市所有飲用水樣中氟化物含量全部低于0.50mg/L,長期飲用患齲齒的風險較大.采取飲水加氟、飲食補氟等措施可以有效增加人體攝氟量.此外,茶樹是氟高富集植物,氟含量比其他植物高2個數量級,葉部氟富集占體內總量的 90%以上[15],尤以老葉最高,可超過 1000mg/kg[16].茶葉中的氟 40%～90%可溶解在茶湯中[17],飲茶攝氟是補充體內氟不足的重要途徑.

人體攝氟過量將破壞正常鈣磷代謝,引起骨膜增生、骨節硬化、骨質疏松、骨骼變形發脆,危及骨骼正常的生理機能,從而造成氟斑牙(＞1.50mg/L)、氟骨病(4.0mg/L)和氟癌癥(10mg/L)等癥狀[12,18].水中氟化物濃度超過1.0mg/L時,人群氟斑牙的患病率超過50%[14].安徽省飲用水中氟化物含量高于 1.0mg/L的樣點集中分布在淮北平原區的亳州市、宿州市和阜陽市轄區內,分別占其飲用水樣總量的50.0%、42.8%和25.0%.亳州市轄區內有部分(1.21%)飲用水氟化物含量超過了 1.5mg/L,長期飲用患氟斑牙疾病的風險較高.降低飲用水中氟含量是減少人體攝氟的重要途徑,可采取絮凝沉淀、離子交換、電滲析等方法[19]除去飲用水中過量氟.

世界衛生組織(WHO)提出人均每天適宜攝氟量為 2.5～4.0mg[8];美國推薦標準為少兒每日總攝氟量不超過 2.5mg,成人在 1.5～4.0mg之間[10].我國衛生部規定,成人每天攝氟最高限量為4.0mg,兒童為 2.0～2.4mg[11].按照《中國居民膳食指南2007》建議的成人每人每天1.2L飲水量和約1.0L飲食攝水量計算,安徽省不同地區居民每日攝氟總量在0.26～4.3mg之間.其中淮北平原區居民每日攝氟總量在2.0～4.3mg之間,攝氟量超過4.0mg的樣點分布在亳州市(1.21%).江淮丘陵、皖西大別山、沿江平原和皖南山區攝氟總量均在2.0mg以下,應通過飲茶或飲水加氟等措施補充氟攝入量,以減少攝氟不足對人體的潛在危害.

3 結論

3.1 安徽省不同地區飲用水中氟化物含量為0.12～1.94mg/L,平均 0.57mg/L.含量順序為:淮北平原區＞大別山地區≈江淮丘陵區＞沿江平原區＞皖南山區.

3.2 安徽省不同地區飲用水中氟化物含量小于0.50mg/L的占61.85%的,在0.50～1.00mg/L之間的占24.89%,大于1.00mg/L的占13.26%.

3.3 安徽省不同地區居民每人每天飲水攝氟總量為 0.26～4.3mg,江淮丘陵、皖西大別山、沿江平原和皖南山區攝氟總量低于我國生活飲用水衛生標準推薦的最低限量,人群存在患齲齒風險.

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