某儲油庫地下水有機污染健康風險評價

李政紅,張 勝,畢二平,于 娟,王文中,馬麗莎,馬琳娜,何 澤,張翼龍

1)中國地質科學院水文地質環境地質研究所,河北石家莊 050061;

2)中國地質大學(北京),北京 10083

某儲油庫地下水有機污染健康風險評價

李政紅1),張 勝1),畢二平2),于 娟1),王文中1),馬麗莎1),馬琳娜1),何 澤1),張翼龍1)

1)中國地質科學院水文地質環境地質研究所,河北石家莊 050061;

2)中國地質大學(北京),北京 10083

本文以 USEPA推薦使用的污染場地健康風險評價方法為基礎,結合污染場地實際情況,分析、評價了某儲油庫地下水有機污染對場址內暴露人群造成的健康風險。評價結果表明:該儲油庫地下水有機污染物為1,2-二氯乙烷、苯、三氯甲烷和甲苯。污染場址內的工人和居民受到的非致癌風險均小于1,在可接受范圍;而污染對場址內的工人和居民產生的致癌風險較大,分別為1.7×10?4、9.0×10?3,是不可接受的。產生致癌風險的主要污染物為1,2-二氯乙烷,占總致癌風險的99.80%,可致人產生多種形態的腫瘤,并具有潛在的遺傳毒性。主要暴露途徑是吸入吸收,占總致癌風險比例大于70%,其次為口入吸收。皮膚接觸暴露途徑產生的致癌風險較小,占總致癌風險比例小于1%。

健康風險評價;地下水;有機污染;儲油庫

石油及其產品在生產、運輸、儲存等環節發生的逸散、泄漏等對空氣、土壤和地下水造成污染,生活在污染環境中的人群的身體健康受到嚴重危害。近年來,污染場地健康風險評價日益受到各國的重視。本文以美國環境保護署(USEPA)推薦使用的污染場地健康風險評價方法為基礎,并結合污染場地及周圍情況,評價了某儲油庫地下水有機污染對場址內暴露人群造成的健康風險,為我國建立典型污染場址地下水污染健康風險評價體系提供了實際案例和科學依據。

1 危害識別

1.1 污染場址概況

該儲油庫建于 1993年,主要儲存汽油、柴油,儲存能力為20萬噸。庫區周邊多為汽車修理廠、預制板廠等小型企業和農田。該地地層具有典型的沖洪積成因特點,顆粒上細下粗,二元結構明顯。地下水水位埋深30 m,地下水開采井井深多為60 m。該地四季變化明顯,降水量多集中在6-8月份,年平均降水量為456mm,年平均蒸發量為1305mm,降水季節變化大,夏季降水占全年降水量的60%-70%,且主要集中在7、8月份。

1.2 污染現狀

地下水污染調查結果表明,該儲油庫對庫區及周圍地下水已造成污染。2008年11月在庫區及周圍采取地下水樣品8組(圖1),并由上海澳實分析檢測有限公司采用USEPA 8260B等方法進行了有機組分的檢測分析,檢測結果顯示:三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯和甲苯有檢出,含量分別為0.00045mg/L、0.3mg/L、0.00068mg/L、0.19mg/L。因此,我們以這4種有機物為目標污染物開展健康風險評價。

1.3 致癌毒性及非致癌毒性判定

依據國際癌癥研究署(IARC)和美國環境署綜合風險信息系統(IRIS)的致癌性分類標準(IARC,2006;USEPA,2008),4種目標污染物致癌性判定結果為:三氯甲烷、1,2－二氯乙烷、苯為致癌物,甲苯為非致癌物。

2 劑量-效應評價

通過查詢美國環境署和世界衛生組織等國際上具有權威性的化學物質毒理數據庫獲得了目標污染物的毒性數據(IARC,2006;USEPA,2002、2008)見表1。

圖1 取樣點位置示意圖Fig.1 Sampling location

表1 目標污染物的毒性數據表Table 1 The toxicity data of the objective contaminants

3 暴露評價

3.1 暴露情形分析

根據污染場址及周邊環境情況,確定該儲油庫污染區屬于住宅區與工商業區環境,環境介質為地下水,暴露受體主要為廠區工人和常住居民(均視為成年人),污染場址內的工人人數約50人,居民人數約20人。受體暴露于污染物的可能途徑有4條:途徑 1:飲用受污染地下水并由口服吸收;途徑 2:使用受污染地下水作為洗澡用途,水中有害物質汽化后經吸入吸收;途徑 3:使用受污染地下水作為日常清洗用途,水中有害物質汽化后經吸入吸收;途徑 4:使用受污染地下水作為洗澡或日常清洗用途,水中有害物質經皮膚接觸吸收。由于沒有該場址的污染監測歷史資料,因此,假設自1993年建庫以來,平均每天的有機污染物泄露量為一常數,即可將本次的調查結果視為該儲備庫的平均污染狀況。

3.2 暴露量計算

3.2.1 暴露量計算參數及取值

暴露量分析計算過程中參數取值情況:一部分是參照USEPA給定的值;一部分和生活習慣相關的參數是根據當地居民生活習慣的估計值,不是準確的統計值。具體取值為:飲水量(IRWo):居民為2 L/d,工人為1 L/d;暴露頻率(EF):居民為304 d/y,工人為84 d/y;暴露持續時間(ED):居民為70 y,工人為35 y;體重(BW)70 kg,暴露發生的平均時間(AT):致癌的25550 d,非致癌的ED×365 d;呼吸速率(B)1m3/h;每次淋浴時間和日常清洗時間(t1)0.5 h;淋浴后仍在浴室的時間(t2)0.2 h;呼吸速率(IRinh)17.14m3/d;身體表面積(SA):臉 400cm2,手900cm2,前臂1100cm2,全身18000cm2;淋浴次數(EV)1 d?1;日常清洗次數(EV)4 d?1(USEPA,1989、1998、2002、2004,韓冰等,2006)。

3.2.2 暴露量計算方法

不同途徑暴露量計算公式(USEPA,1992):

途徑1:飲用受污染地下水并由口服吸收;

途徑 2:使用受污染地下水作為洗澡用途,水中有害物質汽化后經吸入吸收;

途徑 3:使用受污染地下水作為日常清洗用途,水中有害物質汽化后經吸入吸收;途徑 4:使用受污染地下水作為洗澡或日常清洗用途,水中有害物質經皮膚接觸吸收。

公式(1)～(4)中:Intakeoral、Intakeinh、Intakederaml分別為口服吸收暴露量、吸入吸收暴露量、皮膚接觸吸收暴露量,單位:mg/(kg·d)。Ca1、Ca2分別為淋浴時、淋浴后空氣中污染物濃度(mg/m3)。Cair空氣中污染物濃度(mg/m3)。DAevent為每次暴露劑量(mg/cm2),其余參數的意義見上文。

3.2.3 暴露量計算結果

(1)污染場址內工人暴露量

污染場址內工人暴露于污染物的可能途徑有:途徑1、途徑2和途徑4。不同途徑暴露量計算結果見表2。

(2)污染場址內居民暴露量

污染場址內居民暴露于污染物的可能途徑有:途徑1、途徑2、途徑3和途徑4。不同途徑暴露量計算結果見表3。

表2 污染場址內工人不同暴露途徑的暴露量計算結果 單位:mg/(kg·d)Table 2 The exposure doses of workers from different channels at the contaminated site

4 風險表征

風險計算分為致癌風險與非致癌風險計算。因致癌污染物同樣具有非致癌危害效應(孫冬,2004),因此在計算非致癌風險時也計算了致癌污染物對受體產生的非致癌風險。

致癌風險計算:首先是將某一特定污染物所通過的口服、吸入、皮膚接觸各不同吸收途徑的暴露量分別相加,然后乘以相應吸收途徑的致癌斜率,計算得出該污染物各不同吸收途徑的致癌風險。然后,將各不同吸收途徑的致癌風險相加,得到該污染物的各暴露途徑的總致癌風險,最后將各種暴露途徑的總致癌風險相加,得到受體一生中因暴露于各種污染物中所致的總致癌風險。

非致癌風險的計算:非致癌風險又稱為風險指數,其計算方法為:首先是將某一特定污染物所通過的口服、吸入、皮膚接觸各不同吸收途徑的暴露量分別相加,然后除以相應吸收途徑的參考劑量,計算得出該污染物各不同吸收途徑的風險指數。然后,將各不同吸收途徑的風險指數相加,得到該污染物的各暴露途徑的總風險指數,最后將各種暴露途徑的總風險指數相加,得到受體一生中因暴露于各種污染物中所致的總風險指數。

通過計算,該儲油庫污染場址對場址內居民和工人造成的非致癌風險分別為6.8×10?1和3.9×10?2,均未超過1,說明非致癌風險在可接受范圍內;而造成的致癌風險(表4)分別為1.7×10?4、9.0×10?3均超過了 10?6,由此表明,污染對場址內居民和工人造成不可接受的致癌風險。其中產生致癌風險的主要污染物均為1,2-二氯乙烷,其產生的風險占總風險的99.80%。受體接受風險的主要暴露途徑為吸入吸收,是受體使用受污染地下水作為洗澡和日常清洗用途時,水中的污染物汽化后經吸入吸收產生的致癌風險,該途徑造成的風險占總風險的71.96%～92.29%。其次是口入暴露途徑,是受體使用受污染地下水作為飲用水時,經口服吸收產生的致癌風險,該途徑造成的風險占總風險的7.21%～27.20%。皮膚接觸暴露途徑產生的致癌風險較小,占總風險的比例不足1%(見圖2)。

表3 污染場址內居民不同暴露途徑的暴露量計算結果 單位:mg/(kg·d)Table 3 The exposure doses of residents from different channels at the contaminated site

表4 致癌風險評價結果表Table 4 The results of carcinogenic risk assessment

5 結論與建議

通過對某儲油庫地下水污染調查和污染場地健康風險分析,評價了某儲油庫地下水有機污染對場址內暴露人群造成的健康風險,得到以下結論和建議:

(1)該儲油庫已對地下水造成有機污染,有機污染物有:三氯甲烷、1,2－二氯乙烷、苯、甲苯。

(2)暴露于污染場址內的工人和居民受到的非致癌風險均在可接受范圍內,但致癌風險都在不可接受范圍,致癌風險分別為1.7×10?4、9.0×10?3(大于10?6即為不可接受范圍)。

(3)產生致癌風險的主要污染物為1,2-二氯乙烷,占總致癌風險的99.80%。1,2-二氯乙烷的毒性靶點為免疫系統、中樞神經系統、肝和腎,可致人產生多種形態的腫瘤(包括相對較少見的血管肉瘤),并具有潛在的遺傳毒性(WHO,2005)。

(4)產生致癌風險的主要暴露途徑是吸入吸收,占總致癌風險比例大于 70%,其次為口入吸收,占總致癌風險比例為7.2%-27.2%,皮膚接觸暴露途徑產生的致癌風險小于1%。

(5)介于場址內地下水中的主要污染物均為易揮發的有機物,因此,建議污染場址內的人群應注意室內通風(尤其是洗浴時);盡量不飲用已受污染的地下水(尤其是未經煮沸的生水),以減少風險。

(6)評價中使用的一些和生活習慣相關的參數為估計值,或是參照USEPA給定的值,不是準確的統計值,可能會造成風險的高估或低估,是否適用,有待今后進一步調查、驗證。

圖2 地下水有機污染健康風險評價結果餅圖Fig.2 The result of the health risk assessment on organic pollution of groundwater

韓冰,何江濤,陳鴻漢,諶宏偉,史敬華.2006.地下水有機污染人體健康風險評價初探[J].地學前緣,13(1):224-229.

孫冬,王玉才,謝春梅.2004.垃圾焚燒煙氣中污染物對人體健康風險評價[J].環境衛生工程,12(3):144-166.

HAN Bing,HE Jiang-tao,CHEN Hong-han,CHEN Hong-wei,SHI Jing-hua.2006.Primary study of health-based risk assessment of organic pollution in groundwater[J].Earth Science Frontiers,13(1):224-229(in Chinese).

IARC.2006.Complete List of Agents evaluated and their classification[OL].[2009-10-28].http://www.iarc.fr/.

SUN Dong,WANG Yu-cai,XIE Chun-mei.2004.Health risk assessment on harmful substances in flue from municipal solid waste incineration[J].Environmental sanitation engineering,12(3):144-166(in Chinese).

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WHO.2005.Guidelines for Drinking Water Quality,(3rdedition)[OL].[2009-10-28].http://www.who.int/water_sanitation_health.

The Health Risk Assessment of Groundwater Organic Pollution at a Certain Oil Depot

LI Zheng-hong1),ZHANG Sheng1),BI Er-ping2),YU Juan1),WANG Wen-zhong1),MA Li-sha1),MA Lin-na1),HE Ze1),ZHANG Yi-long1)*
1)Institute of Hydrogeology &Environmental Geology,CAGS,Shijiazhuang,Hebei050061;
2)China University of Geosciences,Beijing100083,China

Based on the evaluation method for health risks of contaminated sites recommended by USEPA,in combination with the actual situation of the contaminated site,the authors analyzed and evaluated the health risk of groundwater organic pollution at a certain oil depot.The result shows that the organic pollutants in groundwater of the oil depot include 1,2-dichloroethane,benzene,chloroform and toluene.The non-carcinogenic risk suffered by the workers and residents in the contaminated site is less than 1,which is in the acceptable range.Nevertheless,the workers and residents in the contaminated site suffered a relatively high cancer risk,being 1.7×10-4and 9.0×10-3,respectively,which are unacceptable.The 1,2-dichloroethane is a major pollutant of carcinogenic risk,accounting for 99.80% of the total cancer risk.It may cause many forms of cancer,and has the potential genetic toxicity.The main exposure way is the inhalation absorption,which accounts for more than 70% of the total cancer risk,followed by oral absorption.The carcinogenic risk via the dermal pathway is negligible,which is less than 1% of the total cancer risk.

health risk assessment;groundwater;organic pollution,oil depot

X523;X503.1;X508

A

1006-3021(2010)02-258-05

本文由中國地質大調查項目“地下水污染調查技術方法研究與信息系統建設”(編號:1212010634610)資助。

2010-03-03;改回日期:2010-04-09。

李政紅,女,1970年生。助理研究員。主要從事環境地質、微生物地球化學研究。通訊地址:050061,河北石家莊石崗大街406號。電話:0311-87703654。E-mail:lzhhb@sina.com。

張翼龍,男,1965年生。博士,教授高工。主要從事水文地質研究。通訊地址:050061,河北石家莊石崗大街406號。電話:0311-88027015。E-mail:zyl51832@vip.sina.com。