一起飲用水鋁超標事件健康風險分析

黃錦敘,陳秋霞,沈少君,楊美玲,何昌云

廣東省疾病預防控制中心,廣東 廣州 511430

長期以來,我國對飲用水質的評價僅局限于評價各項指標是否符合國家水質衛生標準的要求。事實上,一些化學物質濃度達標未必沒有危害,而一些化學物質不達標也可能并不會威脅到人體健康。生活飲用水衛生標準的制訂,不僅要考慮健康風險,還要考慮水處理工藝、感官可接受性、成本等綜合因素。本文以某鋁超標水廠為例,應用《化學物質環境健康風險評估技術指南》(WS/T 777-2021)推薦的美國EPA健康風險評估模型,分析飲用水鋁超標的健康風險,為飲用水鋁超標風險管理提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 對象 2017年3月23日至4月4日,按照GBT5750.6-2006《生活飲用水標準檢驗方法》[1],每天采集自來水廠水源水、新生產線出廠水、舊生產線出廠水和末梢水各1份;4月5—9日,隔天采集水源水、新生產線出廠水、舊生產線出廠水和末梢水各1份,共計16份。

1.2 方法 根據GB5749-2006《生活飲用水衛生標準》[2],對采集的水樣進行常規指標(包括鋁指標)的檢測;同時對水廠采用現場環境衛生學調查方法,包括訪談相關人員和現場勘查等。現場勘察重點圍繞出現可疑水樣的水源、水處理、輸配水、水廠管理等環節存在的問題進行。

1.3 評價

1.3.1 超標情況評價 按照GB5749-2006規定的鋁限值0.2 mg/L判定飲用水鋁是否超標。

1.3.2 健康風險評估方法 查詢 WHO的 IARC數據庫[3],鋁的致癌性屬于第3類化學物質,致癌證據不足,為非致癌物。本文在健康風險評估時將鋁作為非致癌物質,評價其神經毒性、生殖和發育毒性的非致癌風險,評價主要考慮鋁經口暴露的健康風險。

(1)單位體重每日經口途徑的非致癌效應化學物質暴露量 ADD=(C×IR×EF×ED)/(BW×AT) 。式中:ADD為飲用水鋁日均暴露量[mg/(kg·d)];C 為水中化學物質濃度(mg/L);IR 為攝入率(L/d);EF為暴露頻率(d/a);ED 為暴露周期(a);BW 為體重(kg);AT為平均時間(d)。本次評價中,AT為ED對應的天數,即AT=EF×ED。本次評價選取該水廠鋁最高濃度來保守評估人群長期健康風險。由于暴露參數因年齡而存在很大差異,將暴露人群分為兒童、青少年、成年人,參考中國人群暴露參數手冊(兒童卷 0～5歲)[4]、中國人群暴露參數手冊(兒童卷 6～17歲)[5]、中國人群暴露參數手冊(成人卷)[6]和廣東省國民體質監測公報等本地化資料,選取兒童、青少年、成人體重和水消耗量等暴露參數。

(2)經口攝入途徑危害商HQ HQ=ADD/RfD 。式中:HQ 為危害商;ADD為日均暴露量[mg/(kg·d)];RfD 為參考劑量[mg/(kg·d)]。經查詢鋁的經口攝入參考劑量RfD為1 mg/kg·d[7]。HQ≤1,表示暴露量未超過不良反應閾值,非致癌風險較低;HQ>1,表示暴露量超過閾值,非致癌風險較高,應引起關注[8]。

2 結果

2.1 鋁的暴露水平 該自來水廠有新舊兩條生產線,舊生產線主要供A鎮,新生產線供兩個工業園。采集的水源水、出廠水、末梢水各16份,鋁的質量濃度范圍分別為5.80～10.70、0.06～0.48、0.06～0.48 mg/L,均值分別為8.50、0.24、0.25 mg/L;出廠水超標率為53.13%(新、舊生產線出廠水鋁超標率分別為37.50%、68.75%),末梢水超標率62.50%,最高值為0.48 mg/L(標準限值的2.4倍)。

2.2 現場衛生學調查 經過現場衛生學調查和相關人員訪談,認為該水廠鋁超標可能為水源水污染引起:當時水庫庫容較往常少,水庫水流不暢,又無新水補充,導致水源水中鋁存積。不能排除存在上游受到鋁污染等原因,加上水廠制水工藝不夠先進,未能有效清除水中殘留鋁,最終導致飲用水鋁超標。

2.3 健康風險評估 本次評價選取該水廠末梢水的鋁最高濃度0.48 mg/L,來保守評估人群長期健康風險。參考相關資料,選取兒童、青少年、成人體重設定為20、50、70 kg,飲水攝入率(IR)分別為0.8、1.5、2 L/d,根據公式(1)計算,可得到飲用水中鋁經口攝入兒童、青少年、成人日均暴露量(ADD)分別為0.0192、0.0144、0.0137 mg/(kg·d),根據公式(2)計算得兒童、青少年、成人危害商(QH)分別為0.0192、0.0144、0.0137;從食物中接受鋁是公眾主要攝入途徑,參照WHO對飲用水的鋁攝入配額定20%,鋁經口攝入日均總暴露劑量分別為0.096、0.072、0.068 mg/(kg·d),計算出經口攝入危害商QH兒童、青少年、成人分別為0.096、0.072、0.068 mg/(kg·d)。

3 討論

本次飲用水鋁超標事件中,末梢水鋁含量的超標率為62.50%,最高濃度為0.48 mg/L,飲用水鋁的暴露水平和超標率遠高于2018—2022年全省其他地區生活飲用水鋁的檢測結果(中位數0.004 mg/L,超標率0.57%)。選取該水廠末梢水的鋁最高濃度0.48 mg/L,采用美國EPA風險評估模型,來保守評價人群飲水終生健康風險,結果顯示,無論是經口攝入飲用水鋁危害商HQ還是經口攝入所有食物(包括飲用水)鋁危害商HQ,兒童、青少年和成人HQ均<1,這說明即使該自來水廠覆蓋的人群長期飲用該鋁超標飲用水,其非致癌風險也在可接收范圍之內,健康風險依次為兒童>青少年>成人。

當出廠水中鋁的濃度超過0.1～0.2 mg/L時,在輸配水系統中會生成氫氧化鋁絮狀沉積物,在鐵存在時會加重水的顏色,導致消費者的抱怨。正是基于水質處理工藝、人體感官可接受性等綜合因素考慮,我國現行《生活飲用水衛生標準》中鋁的標準值規定為0.2 mg/L,但該標準限值的非致癌風險遠低于可接受水平。該水廠鋁超標濃度達0.48 mg/L,多天出廠水超過標準。根據制水人員反映,由于水源中鋁本底高,多年來該自來水廠均有飲用水鋁自檢超標現象。根據風險評估結果,該水廠可不用停水,但是,應盡早通過市政水廠擴網、更換水源或采取除鋁水處理措施,解決鋁超標問題。在未改水之前,建議當地政府有關部門將該自來水廠設置為飲用水衛生常規監測點,加大監測頻率,一旦發現鋁超標,及時采取控制措施,避免影響水處理優化運行和水質感官可接受性,進而引發群眾投訴。

以上風險評估存在一定的不確定性,一是末梢水中鋁濃度的不確定性。該水廠水源污染物鋁濃度不穩定,導致出廠水和末梢水中鋁的濃度不穩定,而此處評價終身風險僅使用監測到的末梢水中鋁的最大濃度,具有不確定性;二是人群生活習慣的不確定性。該水廠供水范圍覆蓋農村和城區,不同人群的生活習慣不同,城市人群可能會使用家庭式飲水過濾凈化器來降低自來水中污染物的濃度,這樣飲水的健康風險也自然得到降低。