北京市朝陽區(qū)生活飲用水中某些金屬元素健康風(fēng)險評價

張美云 趙艷玲 郭春城 王富嵩 呂鷗

據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)調(diào)查,人類80%的疾病與水相關(guān),長時間飲用不潔凈、不達(dá)標(biāo)的水可以引起多種疾病[1]。在生活飲用水中有些物質(zhì)即使含量極低,低劑量長期暴露也可能對人體健康產(chǎn)生風(fēng)險。生活飲用水健康風(fēng)險評價可以推算出污染物對人體健康具有極低或者無風(fēng)險時的濃度,能夠定量評估人群暴露于污染物所產(chǎn)生的健康危害[2],這為生活飲用水的相關(guān)法規(guī)和制度的制定及監(jiān)管提供了科學(xué)依據(jù)[3]。通過對不同供水方式的飲用水中某些金屬元素的健康風(fēng)險評價,旨在了解北京市朝陽區(qū)暴露于不同供水方式的飲用水中某些金屬元素對居民的健康風(fēng)險,為今后飲用水的衛(wèi)生安全保障提供科學(xué)依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 對象 2015-2017年北京市朝陽區(qū)市政供水的末梢水和農(nóng)村自備井集中供水末梢水監(jiān)測數(shù)據(jù)。

1.2 采樣 全區(qū)25個街道和地區(qū)市政水供水監(jiān)測點共計27個,每月監(jiān)測一次。共計采集市政末梢水水樣972件;18個農(nóng)村地區(qū)自備井集中式供水監(jiān)測點共計36個,枯水期和豐水期各監(jiān)測一次,共計采集水樣432件。檢測項目為GB 5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)[4]。

1.3 檢測方法 按照GB/T 5750-2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法》中的相關(guān)指標(biāo)的方法進(jìn)行樣品檢測。

1.4 質(zhì)量控制 水樣的采集、保存、運輸和檢測過程嚴(yán)格遵循GB/T 5750-2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法》的規(guī)定和本單位實驗室檢測質(zhì)量控制手冊的要求進(jìn)行。每批次采樣都采集空白對照樣品,同時采集平行樣進(jìn)行檢測。取15%的檢測樣品送到有CMA資質(zhì)的第三方實驗室進(jìn)行實驗室間結(jié)果比對,對結(jié)果有異常值的進(jìn)行復(fù)測。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計分析均呈非正態(tài)分布,故使用中位數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計特征描述。

1.6 健康風(fēng)險評價方法 按照美國環(huán)境保護(hù)局(USEPA)健康風(fēng)險評價模型[5,6],利用《中國人群暴露參數(shù)手冊》(成人卷)中北京的推薦值[7],進(jìn)行不同供水方式飲用水中某些金屬元素指標(biāo)的健康風(fēng)險評價。依據(jù)國際癌癥研究中心(IARC)的化學(xué)物質(zhì)分類,第1組和2A、2B組的化學(xué)物具有一定的致癌性,進(jìn)行致癌風(fēng)險評價,其余的進(jìn)行非致癌風(fēng)險評價。確定對8個金屬指標(biāo)進(jìn)行健康風(fēng)險評價,其中Pb、Cr6+為致癌物;Hg、Cu、Mn、Zn、Fe、Al為非致癌物。 暴露評價：本研究只關(guān)注通過飲水途徑進(jìn)入人體的劑量,通過飲用水暴露的金屬物質(zhì)的日均暴露劑量計算如下：CDI=(IR×Cw×ED×EF)/(BW×AT)(表 1)。

表1 飲水途徑暴露參數(shù)

經(jīng)飲用水暴露導(dǎo)致的單項致癌風(fēng)險和總致癌風(fēng)險,以及非致癌風(fēng)險應(yīng)用危害商來評價,計算公式如下：

致癌風(fēng)險評價：Ri=CDI×SF

TR=∑i=1kRi

非致癌危害商：HQi=CDI/RfD

THQ=∑i=1jHQi

式中：Ri指經(jīng)飲用水中特定有害健康效應(yīng)而導(dǎo)致的終身超額危險度,即單項致癌風(fēng)險。SF指由動物資料求得的人的致癌強度系數(shù),單位為(kg×d)/mg;TR是總致癌風(fēng)險。RfD指非致癌物的日攝入劑量,單位為mg/(kg×d);HQi指特定非致癌健康效應(yīng)而產(chǎn)生的非致癌的終身超額危險度,即單項危險商值。THQ指總的終身危險度。

1.7 飲用水健康風(fēng)險評價的判定標(biāo)準(zhǔn) 依據(jù)USEPA推薦的致癌物風(fēng)險值[8]：風(fēng)險值在 1×10-6～1×10-4范圍內(nèi)時,被認(rèn)為是可以接受的范圍;致癌物質(zhì)健康風(fēng)險值在1×10-6以下時,可認(rèn)為對健康不產(chǎn)生危害;風(fēng)險值在1×10-4以上時,認(rèn)為風(fēng)險不可接受。非致癌物健康風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)為危險商值＜1。

2 結(jié)果

2.1 金屬指標(biāo)檢測結(jié)果 2015-2017年,共采集市政末梢水972件,農(nóng)村自備井集中式供水的自備末梢水432件。市政末梢水中的Fe和自備末梢水Fe、Mn、Al有一次檢測超過國家標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)復(fù)測全部合格。由于檢測的結(jié)果經(jīng)正態(tài)性檢驗,均不符合正態(tài)分布,因此用中位數(shù)來描述其結(jié)果,兩組中位數(shù)值都低于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值(表2)。

表2 不同供水方式末梢水中某些金屬指標(biāo)檢測結(jié)果(mg/L)

2.2 朝陽區(qū)不同供水方式的飲用水中某些金屬指標(biāo)健康風(fēng)險評價

2.2.1 健康風(fēng)險評價金屬指標(biāo)的劑量-反應(yīng)關(guān)系參數(shù)和推薦劑量：文中涉及的致癌物質(zhì)的致癌斜率系數(shù)(SF)和非致癌物質(zhì)的日均攝入劑量(RfD)參考EPA的綜合危險信息系統(tǒng)(IRIS)和風(fēng)險評價信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)[9](表3)。

表3 飲水途徑某些金屬元素暴露的健康風(fēng)險評價的參數(shù)SF和RfD的值

2.2.2 不同供水方式的飲用水中某些金屬指標(biāo)致癌健康風(fēng)險：由USEPA健康風(fēng)險評價模型進(jìn)行評價,市政末梢水和自備末梢水的飲用水中Cr6+和Pb的致癌健康風(fēng)險值相同。兩類供水方式的飲用水中致癌健康風(fēng)險指標(biāo)Cr6+最高,致癌物健康風(fēng)險比較：Cr6+＞Pb;兩類供水方式的飲用水中Cr6+的致癌風(fēng)險均在USEPA規(guī)定的1×10-6～1×10-4的可接受范圍內(nèi),Pb的致癌風(fēng)險可忽略(表4)。

表4 不同供水方式的飲用水中某些金屬指標(biāo)致癌健康風(fēng)險值(Ri)

2.2.3 不同供水方式的飲用水中某些金屬指標(biāo)非致癌健康風(fēng)險：依據(jù)USEPA推薦的健康風(fēng)險評價模型進(jìn)行評價,不同供水方式的飲用水中各金屬元素的非致癌風(fēng)險商值HQi＜1,兩類供水方式的飲用水中Hg的非致癌健康風(fēng)險最高,指標(biāo)Zn最低,非致癌物風(fēng)險比較：Hg＞Fe＞Mn=Cu＞Al＞Zn,市政末梢水和自備末梢水的金屬指標(biāo)非致癌健康風(fēng)險商值均相同(除Fe以外,表5)。

表5 不同供水方式飲用水中某些金屬指標(biāo)非致癌健康風(fēng)險商值(HQi)

2.2.4 不同供水方式飲用水中某些金屬指標(biāo)總致癌風(fēng)險和總非致癌風(fēng)險：朝陽區(qū)不同供水方式飲用水中金屬元素終身健康風(fēng)險,整體來看,農(nóng)村自備井集中式供水末梢水和市政供水末梢水健康風(fēng)險差別不大,均在USEPA推薦的1×10-6～1×10-4可接受范圍內(nèi)。經(jīng)飲用水暴露的金屬指標(biāo)的總致癌健康風(fēng)險公式計算,不同供水方式的飲用水中總致癌風(fēng)險均為4.87×10-5,在可接受的范圍之內(nèi)。不同供水方式的飲用水的金屬指標(biāo)總非致癌風(fēng)險：市政末梢水為2.38×10-2,自備井末梢水為2.32×10-2,總風(fēng)險商值均小于1。

3 討論

3.1 近年來,我國學(xué)者陸續(xù)在各地對生活飲用水開展了一些健康風(fēng)險評估[10-14]。本研究應(yīng)用USEPA推薦的健康風(fēng)險評價模型,對北京市朝陽區(qū)不同供水方式飲用水中金屬指標(biāo) Cr6+、Pb、Hg、Cu、Mn、Zn、Fe 和Al對人體的健康風(fēng)險情況進(jìn)行評價,結(jié)果顯示不同供水方式經(jīng)飲用水途徑暴露的金屬指標(biāo) Hg、Cu、Mn、Zn、Fe和Al的非致癌健康風(fēng)險商值均＜1,在可接受范圍內(nèi),表明其不會對人體健康造成潛在危害;兩類供水方式的飲用水中金屬指標(biāo)Pb的致癌健康風(fēng)險小于1×10-6,可以忽略,指標(biāo)Cr6+的致癌健康風(fēng)險值也在可接受范圍內(nèi),這與一些學(xué)者的研究結(jié)果相同[15-17];指標(biāo)Cr6+的致癌健康風(fēng)險比指標(biāo)Pb的健康風(fēng)險高了兩個數(shù)量級,提示在今后的監(jiān)測和評估中應(yīng)引起一定的關(guān)注,防止其產(chǎn)生潛在風(fēng)險。

3.2 本研究采用USEPA推薦的健康風(fēng)險模型,健康風(fēng)險評價中的風(fēng)險估值可能存在不確定性,雖然暴露評價參照了《中國人群暴露手冊》(成人卷)中北京市人群平均壽命、平均體重和日均飲水量,控制了地區(qū)間的差異,但是實際飲水量受季節(jié)影響比較大,各季節(jié)活動強度不同,人群飲水量有差別。其次,本研究僅關(guān)注了飲水途徑暴露情況,沒有考慮皮膚接觸、吸入、食物攝入等其他途徑的金屬元素暴露情況,不能全面反映環(huán)境中金屬元素暴露的人群健康風(fēng)險情況。另外,環(huán)境污染物的暴露途徑多樣,人體生物放大效應(yīng)較復(fù)雜,忽略了污染物對人體健康危害的協(xié)同或拮抗作用,也會使健康風(fēng)險評價的結(jié)果產(chǎn)生一定的偏差。因此,建議在今后的相關(guān)研究中,加強對健康風(fēng)險的不確定性研究,同時積極探索開發(fā)我國的健康風(fēng)險模型,不斷完善相關(guān)參數(shù),建立我國的健康風(fēng)險評價方法和國家級的技術(shù)指導(dǎo)規(guī)范等,才能更好、更精確地開展健康風(fēng)險評價的工作。