四平市城區(qū)河流重金屬監(jiān)測(cè)及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

劉 鳳，李 鵬，韓 壯，扎西更宗，鄭勤瑩，倪 螢，劉霜平

(吉林師范大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 四平 136000)

四平市城區(qū)河流重金屬監(jiān)測(cè)及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

劉 鳳，李 鵬，韓 壯，扎西更宗，鄭勤瑩，倪 螢，劉霜平

(吉林師范大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 四平 136000)

在分析條子河水質(zhì)的基礎(chǔ)上，對(duì)重金屬進(jìn)行了健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。綜合8個(gè)點(diǎn)位的監(jiān)測(cè)結(jié)果，水體中重金屬的平均含量順序?yàn)?Fe>Cu>Zn>Mn>Ni>Cd>Cr>Pb，其中Fe和Cd 的含量均超過(guò)了 Ⅴ 類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。污染物通過(guò)皮膚接觸途徑造成的危害要遠(yuǎn)小于飲水途徑，致癌物的健康風(fēng)險(xiǎn)值比非致癌物大，Cr 和 Cd 成為主要的風(fēng)險(xiǎn)污染物。非致癌物質(zhì)的危害程度以Cu最大，其次為Pb。重金屬的總風(fēng)險(xiǎn)超過(guò)了美國(guó)推薦的風(fēng)險(xiǎn)限值，應(yīng)引起環(huán)境治理部門的關(guān)注。

條子河；重金屬；環(huán)境監(jiān)測(cè)；健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是20 世紀(jì)80 年代以后發(fā)展起來(lái)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的內(nèi)容，它以風(fēng)險(xiǎn)度作為指標(biāo)，定量地表示了污染物對(duì)人體健康可能造成的風(fēng)險(xiǎn)[1]。四平是吉林省第三大城市，地處松遼平原中部腹地，是東北地區(qū)重要的交通樞紐和物流節(jié)點(diǎn)城市。條子河作為四平城區(qū)唯一一條受納水體，其水質(zhì)直接影響到水資源開(kāi)發(fā)和利用，對(duì)吉林省老工業(yè)基地的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有舉足輕重的作用。目前，水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究主要是針對(duì)某一地區(qū)飲用水開(kāi)展[2-4]，而對(duì)河流進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的報(bào)道較少，因此，該課題對(duì)指導(dǎo)水環(huán)境保護(hù)工作以及保障四平市地表水質(zhì)安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料和方法

1.1 樣品采集

按照《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》要求，在全面考慮河流附近可能產(chǎn)生的污染的情況下設(shè)置八個(gè) 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，如圖1所示。

圖1 條子河采樣點(diǎn)布設(shè)

1.2 樣品測(cè)定

水樣的分析方法依據(jù)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》。Cu、Zn、Pb、Cd、Mn、Fe、Ni采用火焰原子吸收法；Cr采用二苯碳酰二肼分光光度法。采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中心提供的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量控制，結(jié)果表明所有待測(cè)元素的RSD(相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差)均低于10%，數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確度均符合要求。

1.3 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

1.3.1 飲水途徑風(fēng)險(xiǎn)模型

式(1)為致癌風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)模型。Ric為平均個(gè)人致癌年風(fēng)險(xiǎn)，a-1；Di為單位體重日均暴露劑量，mg·(kg·d)-1；qi為致癌強(qiáng)度系數(shù)，kg·d·mg-1；L 為人均壽命，a。

式(2)為非致癌風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)模型。Rin為個(gè)人平均年風(fēng)險(xiǎn)，a-1；RFDi為參考劑量，mg·(kg·d)-1；L 為人均壽命，a。

Di為：

式中：2.2 為成人每日平均飲水量，L；Ci為質(zhì)量濃度，mg·L-1；W 為人均體重，kg。

1.3.2 皮膚接觸途徑風(fēng)險(xiǎn)模型

對(duì)于不揮發(fā)和半揮發(fā)的無(wú)機(jī)物，去掉了原模型中的 TF 項(xiàng)(經(jīng)煮沸后污染物的殘留比)和 e-λ×TH項(xiàng)(自然衰減過(guò)程中的損耗)。計(jì)算模型如下：

式(4)為致癌風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)模型。Rip為個(gè)人平均年風(fēng)險(xiǎn)，a-1；CDI 為每日單位體重的攝入劑量，mg·(kg·d)-1。

式(5)為非致癌風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)模型。Rif為個(gè)人平均年風(fēng)險(xiǎn)，a-1。

CDI 為：

式中 I為單位面積對(duì)污染物的吸附量，mg·(cm2·次)-1；Asd為人體表面積，cm2；FE 為洗澡頻率，次·d-1；EF 為暴露頻率，d·a-1；ED為暴露延時(shí)，a；W 為平均體重，kg；AT 為平均暴露時(shí)間，d；f 為腸道吸附比率；k 為皮膚吸附參數(shù)，cm·h-1；τ為延滯時(shí)間，h；TE為洗澡時(shí)間，h。

假定污染物危害人體健康的累積效應(yīng)呈相加關(guān)系。則總健康風(fēng)險(xiǎn)R可表示為：

1.4 參數(shù)選擇

根據(jù)國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)和世界衛(wèi)生組織編制的分類系統(tǒng)，以及美國(guó) EPA 推薦值，本研究所測(cè)定的重金屬中，化學(xué)致癌物有 Cr、Cd，非化學(xué)致癌物有 Pb、Cu、Zn。

水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)對(duì)象為特定人群，根據(jù)中國(guó)衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)資料，吉林省人均預(yù)期壽命為 73.10 a，成人人均體重為 56.5 kg。本課題所使用的參數(shù)參考相關(guān)文獻(xiàn)[5]。

2 結(jié)果與討論

2.1 條子河水體重金屬含量

條子河水體中重金屬分布情況見(jiàn)表 1。綜合 8 個(gè)點(diǎn)位的監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，水體中重金屬的平均含量順序?yàn)?Fe>Cu>Zn>Mn>Ni>Cd>Cr>Pb。根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838-2002)，Cu、Zn 均未超過(guò) Ⅱ 類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，Pb 的含量未超過(guò) III 類標(biāo)準(zhǔn)，S5-S8 四個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中 Cr 濃度均超過(guò) IV 類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但未超過(guò) Ⅴ 類標(biāo)準(zhǔn)，而 Fe 和 Cd 在 8 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的含量均超過(guò)了 Ⅴ 類水質(zhì)要求。

表1 條子河水體重金屬元素含量 (mg·L-1)

2.2 重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

條子河水體重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 2。重金屬通過(guò)皮膚接觸途徑造成的健康危害要遠(yuǎn)小于飲水途徑，致癌物的健康風(fēng)險(xiǎn)值比非致癌物大，5 種重金屬洗浴總風(fēng)險(xiǎn)大于瑞典、荷蘭、英國(guó)、丹麥推薦的最大風(fēng)險(xiǎn)水平(1×10-6)，但在美國(guó)(1×10-4)和國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)ICRP (5×10-5)可接受的風(fēng)險(xiǎn)水平之內(nèi)。飲水總風(fēng)險(xiǎn)為 9.18E-03，超過(guò)了上述風(fēng)險(xiǎn)水平限值，其中致癌物 Cr 和 Cd 飲水風(fēng)險(xiǎn)數(shù)量級(jí)為 10-4～10-3，成為風(fēng)險(xiǎn)決策管理的重點(diǎn)對(duì)象。非致癌物質(zhì)的危害程度以 Cu 最大，與張?jiān)侥衃6]的研究結(jié)論一致，其次為 Pb。8 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)重金屬的總風(fēng)險(xiǎn)均超過(guò)了美國(guó)推薦的風(fēng)險(xiǎn)限值，應(yīng)引起環(huán)境治理部門的關(guān)注。

表2 致癌物質(zhì)和非致癌物所致健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)(a-1)

需要指出的是，本研究的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果存在一定程度的不確定性，主要來(lái)自于：①污染物濃度分布的不確定性，主要受污染源和水質(zhì)的季節(jié)變化影響；②一些暴露參數(shù)參照 USEPA 的給定值，是否適用于具體情況需要驗(yàn)證。因此，本研究還有待深入探討，結(jié)果的不確定性也有待進(jìn)一步分析。

3 結(jié)論

綜合8個(gè)點(diǎn)位的監(jiān)測(cè)結(jié)果，重金屬在水體中平均含量順序?yàn)?Fe>Cu>Zn>Mn>Ni>Cd>Cr>Pb，其中Fe和Cd 的含量均超過(guò)了 Ⅴ 類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。污染物通過(guò)皮膚接觸途徑造成的危害要遠(yuǎn)小于飲水途徑，致癌物的健康風(fēng)險(xiǎn)值比非致癌物大，Cr 和 Cd 成為主要的風(fēng)險(xiǎn)污染物。非致癌物質(zhì)的危害程度以Cu最大，其次為Pb。8 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)重金屬的總風(fēng)險(xiǎn)均超過(guò)了美國(guó)推薦的風(fēng)險(xiǎn)限值，應(yīng)引起環(huán)境治理部門的關(guān)注。

[1] 楊 陽(yáng),許 策,程高峰,等.保定市區(qū)生活飲用水中重金屬污染物健康風(fēng)險(xiǎn)初步評(píng)價(jià)[J].環(huán)境化學(xué),2014,33(2):292-297.

[2] 洪鴻加,彭曉春,胡習(xí)邦,等.飲用水源地水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].廣東化工,2012,39(16):122-123.

[3] 王若師,許秋瑾,張 嫻,等.東江流域典型鄉(xiāng)鎮(zhèn)飲用水源地重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué),2012,33(9): 3083-3088.

[4] 李蘭芳,陳海珍,冼麗雯,等.廣州市主城區(qū)飲用水中重金屬含量及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志,2013,23(6):1557-1559.

[5] 劉 鳳,李 梅,張榮飛,等.拉薩河流域重金屬污染及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境化學(xué),2012,31(5):580-585.

[6] 張?jiān)侥?李忠武,陳志良,等.大寶山尾礦庫(kù)區(qū)及其周邊地區(qū)地下水重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2013,32(3):587-594.

(本文文獻(xiàn)格式：劉 鳳，李 鵬，韓 壯，等.四平市城區(qū)河流重金屬監(jiān)測(cè)及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].山東化工,2017,46(11):176-178.)

Monitoring and Health Risk Assessment of Heavy Metals in River of Siping City

LiuFeng,LiPeng,HanZhuang,ZhaxiGengzong,ZhengQinying,NiYing,LiuShuangping

(College of Environmental Science and Engineering,Jilin Normal University,Siping 136000,China)

Health risks associated with heavy metals in Tiaozi river were assessed based on water quality.Combined with the monitoring results of 8 points, the average content of heavy metals followed the order: Fe>Cu>Zn>Mn>Ni>Cd>Cr>Pb. Both Fe and Cd exceeded the class V water quality. The harm caused by pollutants through skin contact path was much less than that of drinking water.The health risk value of carcinogens was greater than that of carcinogens. Cr and Cd became the main risk pollutants. Among the non-carcinogens, Cu was the most harmful, followed by Pb.It is considered that Tiaozi river should be concerned by environmental management departments since total health risk of it was severely over the reference value.

Tiaozi river;heavy metal;environment monitoring; health risk assessment

2017-04-05

2016年省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(S2016-75) ；吉林師范大學(xué)第十五批大學(xué)生科研基金(15329)

劉 鳳(1987—)，女，講師，研究方向：環(huán)境污染與健康評(píng)價(jià)。

X830.1

A

1008-021X(2017)11-0176-03