某煤炭資源型城市大氣污染物健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

孟憲林，王曉紅，姜曼曼

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院城市水資源與水環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，150090哈爾濱)

環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以風(fēng)險(xiǎn)度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，把環(huán)境污染與人體健康聯(lián)系起來(lái)，定量描述一個(gè)人在被污染的環(huán)境中暴露時(shí)受到危害的風(fēng)險(xiǎn)［1－3］.目前已廣泛應(yīng)用于大氣污染［4－5］、水污染［6－7］和土壤污染評(píng)價(jià)［8-13］中.

近年來(lái)，對(duì)環(huán)境的保護(hù)與治理有所加強(qiáng)，控制了許多污染物的排放量，但是，環(huán)境中污染物對(duì)人體健康造成的風(fēng)險(xiǎn)卻鮮有研究.為此，以我國(guó)北方典型煤炭資源型城市QTH市為研究對(duì)象，綜合考慮大氣中多種污染物，采用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，對(duì)該地區(qū)大氣污染造成的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)研究.

1 研究方法

環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究主要是針對(duì)環(huán)境中對(duì)人體有害的物質(zhì)開(kāi)展的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，根據(jù)污染物可能引起人體健康效應(yīng)的不同，一般將環(huán)境中的污染物分為基因毒物質(zhì)和軀體毒物質(zhì)兩種類(lèi)型.

1.1 基因毒物質(zhì)所致健康危害的風(fēng)險(xiǎn)

基因毒物質(zhì)可分為放射性污染物和化學(xué)致癌物，一般來(lái)說(shuō)，放射性污染物的污染程度很輕，檢測(cè)不出來(lái)，因此，僅考慮化學(xué)致癌物.化學(xué)致癌物所致健康危害的風(fēng)險(xiǎn)可按式(1)和式(2)計(jì)算［7］:

式中:Ric為基因毒物質(zhì)i通過(guò)食入途徑對(duì)平均個(gè)人致癌年風(fēng)險(xiǎn)，a-1;Di為基因毒物質(zhì)i通過(guò)食入途徑的單位體質(zhì)量日均暴露劑量，mg/(kg·d);qi為基因毒物質(zhì)通過(guò)食入途徑致癌系數(shù)，mg/(kg·d);70為人類(lèi)平均壽命，a.

1.2 軀體毒物質(zhì)所致健康危害的風(fēng)險(xiǎn)

軀體毒物質(zhì)(主要指非致癌污染物)所致健康危害的風(fēng)險(xiǎn)可按式(3)計(jì)算［7］:

式中:Rni為軀體毒物質(zhì)i通過(guò)食入途徑對(duì)平均個(gè)人產(chǎn)生的健康危害年風(fēng)險(xiǎn)，a-1;Di為軀體毒物質(zhì)i通過(guò)食入途徑的單位體質(zhì)量日均暴露劑量，mg/(kg·d);DiRF為軀體毒物質(zhì)i通過(guò)食入途徑參考劑量，mg/(kg·d);70為人類(lèi)平均壽命，a.

Di可按下式計(jì)算:

式中:Di為暴露人群終身日均暴露劑量，mg/(kg·d);C為該物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的平均含量(飲水mg/L，空氣mg/m3，食物g/kg);M為成人某環(huán)境介質(zhì)的日均攝入量(飲水L/d，空氣m3/d，食物g/d)，一般人群呼吸速率值采用美國(guó)環(huán)保局推薦的20m3/d;70為成人平均體質(zhì)量，kg.

1.3 參數(shù)的確定

該地區(qū)以煉焦行業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，大氣特征污染物主要為苯并芘(BaP)、SO2、NO2、H2S、NH3等.由于大氣中未檢測(cè)出放射性，基因毒物質(zhì)只考慮苯并芘(Bap);軀體毒物質(zhì)主要是二氧化硫、氮氧化物、硫化氫以及氨氣.

根據(jù)國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)和世界衛(wèi)生組織(WHO)編制的分類(lèi)系統(tǒng)，基因毒物質(zhì)苯并芘致癌強(qiáng)度系數(shù)［2］為7.3mg·kg-1·d-1.對(duì)于非致癌物所致健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，參考劑量(食入途徑)見(jiàn)表1［2－3，12］.

表1 軀體毒物質(zhì)參考劑量mg·kg-1·d-1

1.4 健康風(fēng)險(xiǎn)可接受水平的確定

各種污染物的健康風(fēng)險(xiǎn)值需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行衡量，國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)推薦的最大可接受水平為5×10－5/a，而瑞典環(huán)境保護(hù)局、荷蘭建設(shè)和環(huán)境部推薦的最大可接受水平為1×10-6/a［2］，由于后者更為嚴(yán)格，選取后者作為健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判的依據(jù).

2 大氣健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.1 研究對(duì)象概況

QTH是以煤炭開(kāi)發(fā)為重點(diǎn)的資源型工業(yè)城區(qū)，其煤田是國(guó)家保護(hù)性開(kāi)采的3個(gè)稀有煤田之一，是東北地區(qū)重要的主焦煤產(chǎn)區(qū)和黑龍江省唯一的無(wú)煙煤生產(chǎn)基地.隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，城區(qū)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，現(xiàn)城區(qū)人口24萬(wàn).焦化生產(chǎn)是QTH市主要產(chǎn)業(yè)之一，其規(guī)模已達(dá)600萬(wàn)/a以上的生產(chǎn)能力.焦化行業(yè)的迅猛發(fā)展除了帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展外，必然伴隨著污染物排放量的增加而導(dǎo)致環(huán)境污染問(wèn)題和人群健康風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題.

2.2 研究點(diǎn)位的篩選與環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集

根據(jù)QTH功能區(qū)分布情況，對(duì)不同功能區(qū)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行篩選，分別選擇煤化工工業(yè)場(chǎng)地以及可能受工業(yè)場(chǎng)地影響的居住區(qū)作為本研究的敏感點(diǎn)位.大氣敏感點(diǎn)位如表2所示，其分布情況見(jiàn)圖1.

表2 敏感點(diǎn)位置

從QTH建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書(shū)中收集近幾年敏感點(diǎn)大氣污染物的年平均值，具體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表3所示.

2.3 平均個(gè)人年健康風(fēng)險(xiǎn)的確定

根據(jù)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型(1)和(2)，采用表3中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算6個(gè)敏感點(diǎn)位大氣基因毒物質(zhì)和軀體毒物質(zhì)造成的平均個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果分別見(jiàn)表 4、5.

為了更直觀地表現(xiàn)出敏感點(diǎn)各種污染物對(duì)人體健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)及占總風(fēng)險(xiǎn)的比例，將表4、5繪制成柱形圖和餅圖，結(jié)果見(jiàn)圖2～4.

圖1 敏感點(diǎn)分布圖

表3 敏感點(diǎn)各種污染物年平均值

表4 化學(xué)致癌物質(zhì)健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn) 10-6a-1

表5 軀體毒物質(zhì)健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn) 10-6a-1

圖2 軀體毒物質(zhì)健康危害的年風(fēng)險(xiǎn)

圖3 基因毒物質(zhì)(Bap)健康危害的年風(fēng)險(xiǎn)

2.4 結(jié)果與討論

從表4及圖3可以看出，基因毒物質(zhì)苯并芘導(dǎo)致的健康危害個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)，以工業(yè)場(chǎng)地最大，以S1(距離工業(yè)場(chǎng)地5.66 km)最小.高風(fēng)險(xiǎn)主要集中在工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)，主要原因是工業(yè)場(chǎng)地范圍內(nèi)的苯并芘的質(zhì)量濃度最高，因此，該區(qū)域平均個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)也最大，甚至超過(guò)了最大可接受水平1×10-6/a.如果長(zhǎng)期生活在該區(qū)域，將對(duì)人群造成較大的健康風(fēng)險(xiǎn).距離工業(yè)場(chǎng)地越遠(yuǎn)，其健康風(fēng)險(xiǎn)也隨之減少.S1敏感點(diǎn)的平均個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)值較低，因?yàn)槠渑c污染源距離最遠(yuǎn)，且處于當(dāng)?shù)爻Ｄ曛鲗?dǎo)風(fēng)向的側(cè)下風(fēng)向上.

從表5及圖2、5可以看出，除S2外，其他敏感點(diǎn)的污染物以硫化氫為主，以S6工業(yè)場(chǎng)地最大，S2未檢出.S6場(chǎng)地以煤深加工為主，其加工過(guò)程中產(chǎn)生硫化氫，因此，其平均個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)最大，但其最大值遠(yuǎn)低于最大可接受水平1×10-6/a，對(duì)人體造成風(fēng)險(xiǎn)不大.S2監(jiān)測(cè)到的污染物以二氧化硫和氮氧化物為主，這與小區(qū)周邊的交通情況有關(guān).敏感點(diǎn)各基因毒物質(zhì)的平均個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)值都遠(yuǎn)小于最大可接受水平，對(duì)人體健康造成的風(fēng)險(xiǎn)不明顯.

從表4、5可以看出，各敏感點(diǎn)的基因毒物質(zhì)對(duì)人體健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)都大于軀體毒物質(zhì)的年風(fēng)險(xiǎn).其中，S2基因毒物質(zhì)對(duì)人體健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)軀體毒物質(zhì)的年風(fēng)險(xiǎn)，約為軀體毒物質(zhì)的50倍，說(shuō)明影響當(dāng)?shù)厝巳航】档闹饕髿馕廴疚餅楸讲④?

圖4 各敏感點(diǎn)各種污染物造成的風(fēng)險(xiǎn)占總風(fēng)險(xiǎn)比例

3 結(jié)論

1)S6工業(yè)場(chǎng)地基因毒物質(zhì)苯并芘的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)大于最大可接受水平1×10-6/a，不適宜在此區(qū)域長(zhǎng)期生活.

2)6個(gè)敏感點(diǎn)的軀體毒物質(zhì)平均個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)值均遠(yuǎn)小于最大可接受水平，不會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生太大影響.

3)S2的主要軀體毒物質(zhì)為二氧化硫，其他5個(gè)敏感點(diǎn)的主要軀體毒物質(zhì)均為硫化氫.

4)各敏感點(diǎn)的基因毒物質(zhì)對(duì)人體健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)均大于軀體毒物質(zhì)的年風(fēng)險(xiǎn).其中，S2基因毒物質(zhì)對(duì)人體健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)軀體毒物質(zhì)的年風(fēng)險(xiǎn)，約為軀體毒物質(zhì)的50倍，說(shuō)明影響當(dāng)?shù)厝巳航】档闹饕髿馕廴疚餅楸讲④?

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