珠三角典型河道取代芳烴的污染現狀及風險特征

陳弘麗，彭 虹，潘 錦

中山市環境監測站，廣東 中山 528400

珠三角典型河道取代芳烴的污染現狀及風險特征

陳弘麗，彭 虹，潘 錦

中山市環境監測站，廣東 中山 528400

對石岐河17個監測斷面表層水中20種取代芳烴進行研究。結果表明，石岐河水中取代芳烴為ND～0.51 μg/L，均值為0.20 μg/L。與國內其他地區相比，石岐河水中取代芳烴含量處于較低水平。通過風險商模型對石岐河水中檢出的取代芳烴進行生態風險評價后發現，取代芳烴對石岐河的生態風險低，但需要對4、8、11、12、15、16號斷面相關環境進行觀察。對4種已報道非致癌劑量或致癌斜率因子的取代芳烴進行健康風險評價后發現，石岐河水中檢出的取代芳烴非致癌風險和致癌風險并不嚴重，不會對人體健康產生明顯的影響。

石岐河；取代芳烴；風險評價

石岐河作為珠三角典型的城市河流，橫貫城市中部，雨量豐沛[1]。隨著沿岸工農業的高速發展和人口的增加，污水和各種廢棄物的排放也急劇增加，有機污染物很有可能成為石岐河的潛在污染物。目前，對石岐河有機氯、有機磷農藥等有機污染物的研究已有報道，但對取代芳烴的研究尚未見詳細報道。本文首次對石岐河17個監測斷面表層水中20種取代芳烴進行分析，研究各斷面取代芳烴的污染特征，并進行風險評價，剖析石岐河水中典型有機污染物的潛在風險狀況。

1 實驗部分

1.1 樣品采集

綜合考慮了石岐河沿岸的工業、農業以及居民區等潛在污染源以及排污口的分布情況，共布設17個監測點位，點位布設情況見圖1。水樣用預處理過的10 L棕色玻璃瓶收集，封口。采樣時間為2013年4月。

圖1 石岐河采樣斷面示意圖(圖中數字為監測點編號)

1.2 樣品分析

分析項目包括1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,3,5-三氯苯、1,2,3,4-四氯苯、1,2,3,5-四氯苯、1,2,4,5-四氯苯、六氯苯、硝基苯、o-硝基氯苯、p-硝基氯苯、m-硝基氯苯、o-二硝基苯、p-二硝基苯、m-二硝基苯、2,4-二硝基甲苯、2,4-二硝基氯苯、2,4,6-三硝基甲苯、2,4-二氯苯酚、2,4,6-三氯苯酚、五氯酚。

分析方法：參照USEPA8270分析方法，用二氯甲烷液液萃取、氣相色譜-質譜聯用儀同時定性定量河水中20個組分的取代芳烴[2]。

1.3 評價方法

運用風險商模型及水環境健康風險評價模型對石岐河水中取代芳烴進行風險評價。

1.3.1 風險商模型

作為第1級生態風險評價，Fenner等[3]建立的風險商(RQ)法是表征生態風險程度最常用方法，計算公式：

(1)

式中MEC為采用定點采樣測定的環境濃度，PNEC為環境可接受水平。

PNEC是表征污染物對環境中生物無影響的濃度閾值[4]，但很難通過實驗直接獲得，對于大部分污染物而言，常用半致死濃度LC50或無顯著效應濃度NOEC外推以預測人類或環境的PNEC[5]。由于外推過程的不確定性，通過一個長期實驗的NOEC(魚類或藻類)外推PNEC時，需要選擇合適的評價因子。計算公式：

(2)

式中AF為評價因子，無量綱，根據歐盟風險評價技術指南[6]在1～1 000之間取值。

1.3.2 水環境健康風險評價模型

根據污染物對人體健康的危害效應研究成果，美國環保局(USEPA)針對不同類型的健康危害建立了水環境健康風險評價模型；進行健康風險評價時，按照致癌性分為致癌風險和非致癌風險[7-8]。

1.3.2.1 致癌風險

致癌風險指暴露于該物質所在環境而導致一生中超過正常水平的癌癥發病率。對于致癌物而言，只要微量存在即可對人體產生不利影響。

(3)

(4)

(5)

假設多種有機物對人體的致癌作用沒有協同和拮抗作用，則水環境總致癌風險(R)：

(6)

式(3)～式(6)適用于低劑量暴露(即用上述公式計算所得致癌風險小于0.01時適用)。C為水中污染物的質量濃度,mg/L；SF為污染物的致癌斜率因子，(kg·d)/mg；W為日飲水量，L/d；EF為暴露頻率，d/a；ED為暴露延時，a；Bw為平均體質量，kg；Te為平均暴露時間，d；S為洗澡時皮膚對污染物的吸附量，(mg·cm2)/次；A為人體的表面積，cm2；FE為洗澡頻率，次/d；f為腸道吸附比例，無量綱；k為皮膚吸附系數，cm/h；t為延滯時間，h；Tw為洗澡時間，h。

1.3.2.2 非致癌風險

非致癌風險指暴露造成的長期日攝入量與非致癌劑量的比值。對于非致癌物而言，存在劑量閾值，低于閾值則認為不會產生不利于健康的影響。

(7)

式中RfD為污染物的非致癌劑量，mg/(kg·d)。

(8)

(9)

假設多種有機物對人體的非致癌作用沒有協同和拮抗作用，則水環境總非致癌風險(R)計算公式：

(10)

2 結果與討論

2.1 石岐河水中取代芳烴的污染現狀

圖2為石岐河17個監測斷面表層水中取代芳烴的含量。石岐河水中取代芳烴的含量為ND～0.51 μg/L，均值為0.20 μg/L。其中取代芳烴含量最高的為15號斷面。這可能與15號斷面是重要的采砂區域、附近還有大型工業區有關。石岐河水中的取代芳烴以氯苯類有機物為主，在各監測斷面的平均含量占總量的41%以上。氯苯類有機物是一類化學性質較穩定的有機污染物，廣泛用于合成染料、芳香劑和農藥中間體、溶劑、印染載體的添加劑、絕緣液體等[9-10]。

圖2 石岐河水中取代芳烴含量

17個監測斷面檢出的三氯苯(1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,3,5-三氯苯)、四氯苯(1,2,3,4-四氯苯、1,2,3,5-四氯苯、1,2,4,5-四氯苯)、硝基苯、硝基氯苯(o-硝基氯苯、p-硝基氯苯、m-硝基氯苯)濃度均低于我國《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)集中式生活飲用水地表水源地特定項目的標準限值要求。

石岐河水中硝基苯(ND～0.17 μg/L)、硝基氯苯(ND～0.21 μg/L)的污染水平與杭州珊瑚沙水庫相當(硝基苯、硝基氯苯質量濃度分別為0.08～0.11 μg/L、0.16～0.42 μg/L)[11]，比洪澤湖(硝基苯、硝基氯苯質量濃度分別為ND～4.30 μg/L、ND～0.36 μg/L)低[12]；三氯苯(ND～0.14 μg/L)、四氯苯(ND～0.51 μg/L)污染水平遠低于珠江口表層水(三氯苯、四氯苯質量濃度分別為0.10～309.20 μg/L、ND～12.10 μg/L)[13]。與國內其他地區相比，石岐河水中取代芳烴的含量處于較低水平。

2.2 石岐河水中取代芳烴的風險評價

采用風險商模型對石岐河水中檢出的取代芳烴進行生態風險評價。為保證評價過程中取代芳烴毒性數據的可靠性，從USEPA開發的PBT分析器[14]收集取代芳烴對水中魚類的長期慢性毒性數據；根據歐盟風險評價技術指南[7]評價因子的選取原則，對于擁有1 種生物(魚或溞) 的慢性NOEC數據的情況，評價因子(AF)取值為100。取代芳烴的化學及毒理學特征詳見表1。

表1 取代芳烴的化學及毒理學特征

注：ChV為魚類慢性毒性數據，是魚類最低有效應劑量濃度(LOEC)與無顯著效應濃度(NOEC)的幾何平均值，ChV數據來自USEPA開發的PBT分析器[14]；非致癌劑量及致癌斜率因子數據來自USEPA于2015年1月發布的“Regional Screening Level (RSL) Summary Table”[15]； NR表示未見報道。

石岐河水中檢出的取代芳烴生態風險評價結果見表2。從表2可見，石岐河水中檢出的取代芳烴最大RQ均小于1，表明取代芳烴對石岐河的生態風險低。但4、8、11、12、15、16號斷面四氯苯的RQ為0.100～0.464，在0.1～1之間，需要對相關環境進行觀察。

表2 取代芳烴的生態風險

注：ND表示未檢出。下同。

對4種已報道非致癌劑量或致癌斜率因子的取代芳烴進行健康風險評價。因我國在暴露參數方面還沒有一套完整的標準可供參考，評價過程的參數參照USEPA暴露評價手冊。以一個成年人為例，日飲水量W為2 L/d；暴露頻率EF為365 d/a；對于非致癌物質，暴露延時ED為30 a，平均暴露時間Te為10 950 d；對于致癌物質，暴露延時ED為70 a，平均暴露時間Te為25 550 d；平均體質量Bw為60 kg；人體平均表面積A為16 600 cm2；洗澡頻率FE為0.3次/d；腸道吸附比例(無量綱)f為1；皮膚吸附系數k為0.001 cm/h；洗澡時間Tw為0.4 h；假設每種污染物的延滯時間t為1 h。非致癌劑量及致癌斜率因子詳見表1。

根據USEPA的相關定義，對于非致癌風險，當風險指數超過1時，認為會對人體健康產生危害；對于致癌風險，則認為致癌風險指數低于1.0×10-4時可以接受[7]。

由表3可知，各監測斷面水中檢出的取代芳烴非致癌風險值均遠遠低于1，表明硝基苯、1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,2,4,5-四氯苯的非致癌風險并不嚴重，不會對人體健康產生明顯的影響。

表3 取代芳烴的非致癌風險

經計算，4號斷面及16號斷面檢出的1,2,4-三氯苯的致癌風險分別為8.83×10-8、6.86×10-8，遠低于1.0×10-4，可以認為1,2,4-三氯苯不會對人體產生致癌危害。

由計算所得的各類風險數據可知，因皮膚接觸而帶來的風險值較通過飲用水進入身體而帶來的風險值低1～2個數量級。由此推斷，取代芳烴通過皮膚接觸進入人體的量相對較少。

總體而言，石岐河水中檢出的取代芳烴非致癌風險和致癌風險并不嚴重，不會對人體健康產生明顯的影響。但由于大部分取代芳烴非致癌劑量及致癌斜率因子數據匱乏，而且缺乏對多個化合物的聯合作用相關研究資料，故短期內尚不能對石岐河做出明確的健康風險判斷。

3 結論

1)石岐河17個監測斷面水中取代芳烴的含量為ND～0.51 μg/L，均值為0.20 μg/L。水中的取代芳烴以氯苯類有機物為主，在各監測斷面含量平均占總量的41%以上。與國內其他地區相比，石岐河水中取代芳烴的含量處于較低水平。

2)通過風險商模型對石岐河水中檢出的取代芳烴進行生態風險評價后發現，取代芳烴對石岐河的生態風險低，但需要對4、8、11、12、15、16號斷面相關環境進行觀察。對4種已報道非致癌劑量或致癌斜率因子的取代芳烴進行健康風險評價后發現，石岐河水中檢出的取代芳烴非致癌風險和致癌風險并不嚴重，不會對人體健康產生明顯的影響。

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Occurrence and Risk Assessment of Substituted Aromatic Hydrocarbons in Water of Pearl River Delta

CHEN Hongli， PENG Hong， PAN Jin

Zhongshan Environmental Monitoring Station, Zhongshan 528400, China

Substituted aromatic hydrocarbons in water samples collected from Shiqi River were analyzed. The range of total substituted aromatic hydrocarbons was ND-0.51 μg/L.Comparison with the results of other research areas，the pollution of substituted aromatic hydrocarbons was in the low level. The ecological risks of substituted aromatic hydrocarbons were also investigated by risk quotient，and the results indicated that they were in a low level. The health risks of four kinds of substituted aromatic hydrocarbons with reference doses or slope factor were also investigated. It can be considered that substituted aromatic hydrocarbons would not cause obvious health hazard to human beings currently.

Hiqi River;substituted aromatic hydrocarbons;risk assessment

2015-01-28;

2015-04-29

中山市科技計劃項目(20123A283)

陳弘麗(1986-)，女，廣東中山人，碩士，工程師。

X820.4；X522

A

1002-6002(2016)01- 0030- 05