凌源市農村飲水水質監測分析和健康風險評估

周曉玉

（凌源市水務局，遼寧 凌源 122500）

水是生命之源泉，獲取安全飲用水是人類賴以生存的基本要求，自1980 年以來，凌源市經歷了基本飲水井、人畜飲水、防氟改水、飲水解困和飲水安全等幾個階段，使得農村飲水逐步得到明顯改善。農村特定的經濟社會條件和自然地理環境與農村飲水健康風險評估關系密切，相較于城市飲水具有顯著差異，參照城市體系無法真實反映其水質安全狀況[1-3]。因此，本研究以凌源市為例，通過檢測分析全市75 處代表性農村飲水工程150 個水樣水質及其地域分布特征，科學評估了其健康風險狀況，旨在為飲水水質檢測方案設計提供參考依據。

1 研究方法

1.1 水樣來源

凌源市地處遼寧省西部，總面積3278km2，截至2021 年底全市總人口65.1 萬，共有827 處集中供水工程，受益人口35.7 萬人。2015 年農村飲水水質檢測中心投入建設使用，檢測面積700km2，能夠檢測項目27 項，水質檢測大型設備有原子熒光(吸收光)分光光度計、離子色譜儀、流動注射儀、氣(液)相色譜等。

2019 年6～8 月對凌源市75 處農村集中供水工程進行水樣采集，包括水源水、出廠水和管網末梢水，采集水樣150 個。

1.2 檢測方案

1）檢測方法。依據《生活飲用水標準檢驗方法》中相關規定要求進行水樣采集、保存、運輸、分析和評價。

2）檢測項目。根據凌源市具體情況，按照《生活飲用水衛生標準》對水質進行分析評價，確定凌源市農村飲水安全檢測指標26 項，其中微生物學指標3 項：總大腸菌群、菌落總數、耐熱和埃希氏；毒理指標8 項：氟化物、砷、鎘、鉻(六價)、鉛、汞、硒、硝酸鹽(以N 計)；感官性狀和一般化學指標15 項：總硬度(以CaCO3計)、溶解性總固體、氯化物、臭和味、渾濁度、色度、pH 值、錳、鐵、鋅、銅、硫酸鹽、耗氧量(CODMn，以O2計)、肉眼可見物、氨氮。

3）地域分布。結合檢測數據，將硝酸鹽(N)＞10mg/L、氟化物＞1mg/L 和硫酸鹽＞250mg/L 的水樣篩選出來，應用QGIS 地理信息系統聚類分析凌源市農村飲水超標地點分布特征[4]。

4）健康風險評估。一般包括風險表征、暴露評估、劑量-反應關系以及毒性評估等幾個階段，利用健康風險模型計算非致癌性物質的風險度，即[5-6]：

式中：Rig n、Dig為通過飲水途徑物質i所引起的個人健康風險度(a-1)和單位體重日均暴露劑量(mg/kg·d-1)；R f Dig為通過飲水途徑非致癌性物質i的參考劑量；AT為平均壽命(a)，其中數值1×10-6代表可接受風險水平。通過飲水途徑非致癌性物質i的日均單位體重暴露劑量可以利用下式計算確定[7]，即：

式中：Ci、IR為物質i的質量濃度(mg/L)和每日每人平均飲水量(L/d)；BW為體重的平均值(kg)。

2 結果與分析

2.1 總體水質

經檢測分析，參與研究的150 個水樣僅有15個不達標，總體達標率90%。其中，50 個水源水、50 個出廠水和50 個管網末梢水中不達標水樣依次為1 個、5 個、9 個，所對應的達標率為98%、90%、82%。水源水和出廠水達標率高于管網末梢水，說明農村輸水管網和儲水池失修滲漏以及供水設施老化，致使管內生銹、脫落和供水管線殘損腐蝕可能是引起農村飲用水超標的主要原因，長期以往微生物超標，對飲水水質造成影響。不符合指標類型和不達標指標情況，如表1 所示。

表1 檢測統計數據

結果顯示，感官形狀和一般化學指標是凌源市不符合農村飲水安全的主要指標類型，而飲水水質不達標主要是由硫酸鹽超標所引起的；另外，微生物學指標中的總大腸菌群不達標率為2.0%，部分樣品毒理指標中的硝酸鹽(以N 計)和氟化物出現不達標的情況。

硝酸鹽(以N 計)、溶解性總固體、總硬度及渾濁度超標水樣無特定分布規律，水樣較少。隨機散布的總大腸菌群是影響凌源市農村飲水水質的重要因素，不達標率2.0%，參與檢測的農村供水工程中有2 處總大腸菌群超標，并且均來源于管網末梢水。其中，農村地區特定的環境和歷史條件是導致微生物指標超標的主要原因，如管網分布較分散難以實現集中保養、維修等，而最重要的原因是農村飲水消毒設施的運行條件、配備情況相較于城市差距很大。為了解決農村飲水問題有條件的地區通常會建設規模較大的集中連片供水工程，但較分散、距離較遠的供水末端地區受管網限制必須實施二次供水，這些地區存在水體流動性差、放水頻次過低和管網末梢管理不合理，未定期清理輸水管網和儲水池等問題，消除系統的運行及配套存在一定潛在風險。

2.2 地域分布

1）硫酸鹽。依據硫酸鹽地域分布情況可知，凌源市西部個別鄉鎮農村飲水中的硫酸鹽含量偏高，這可能與當地分布的一些礦產資源等因素有關。

2）氟化物。結合氟化物地域分布情況可知，凌源市西北部一帶農村飲水中的氟化物含量偏高，究其原因該地區蒸發作用較強、地下水層較強且處于河流上游，礦產開采致使土壤中的氟和含氟較高的巖石很容易濃縮富集于地下水中，從而導致飲水含氟量偏高。

2.3 健康風險評估

1）評估指標。經檢測分析，所有水樣的化學指標數據均小于檢出限的有鉻(六價)、硒、汞、砷、錳、銅，統計這些指標對健康風險評估無實際意義，故以上指標不參與分析；由于在IRIS 系統中查詢不到鐵、氯化物、硫酸鹽飲食途徑的毒理學依據，故也不參與分析。綜上分析，健康風險評估最終選擇鋅、鉛、鎘、氟化物、硝酸鹽（以N 計）5 個指標。

2）毒性評估。硝酸鹽(以N 計)可以轉變成具有一定致突變、致畸、致癌風險的亞硝胺或亞硝酸鹽類物質；氟是一種能夠降低齲齒患病率的微量元素，但人體攝入劑量過高會影響骨骼、牙齒的發育，甚至引起氟骨病、氟斑牙等；鎘會引起腎、肝出現癥狀，還會刺激腸胃黏膜；鉛會對導致呼吸、免疫、神經和消化等系統出現慢性或急性毒性，尤其是會危害兒童智力發育；鉛的毒性一般較低，但人體攝入劑量過高會產生惡心嘔吐和刺激腸胃的情況[5]。

3）暴露評估。以凌源市75 處農村集中供水工程所覆蓋的常住人口作為本研究的暴露人群，由于是以飲水為暴露途徑，故健康風險評估僅考慮末梢水檢測數據。以滿足正常生理需要為基準確定每日每人飲水量3L，按成人體重60kg 作為平均體重，以2021 年人均預期壽命77.5 年作為人均平均壽命，依據IRIS 系統查詢信息和美國EPA 相關資料確定參考劑量，如表2 所示。

表2 各指標參考劑量值

5）風險表征。非致癌物的健康風險度利用公式(1)～(2)計算確定，如表3 所示。結果顯示，鎘、鉛、鋅、硝酸鹽(以N 計)和氟化物指標健康風險度均未超出健康風險水平(1×10-8a-1)，這表明雖然凌源市個別地區存在硝酸鹽(以N 計)、氟化物超標的現象，但整體農村飲水具有較高的安全水平，健康風險較低。

表4 飲水途徑非致癌物的年健康風險

具體而言，宋杖子和萬元店的氟化物健康風險度1.55×10-8、1.35×10-8，大劉杖子、大王杖子、八道溝、北溝、平房和段杖子的硝酸鹽（以N 計）風險度依次為2.15×10-8、2.06×10-8、1.20×10-8、1.18×10-8、1.66×10-8、1.25×10-8，超出健康風險水平(1×10-8a-1)，這表明以上地區的農村飲水具有一定健康風險，雖然風險度較低但必須給予重視，應加強對長期積累的有毒物質風險控制，及時采集降低健康風險的有效措施[13]。其它指標風險度均未超過健康風險水平(1×10-8a-1)，基本可以忽略該數量級所產生的健康風險，也無需采取有關治理措施。

3 結 論

農村特定的經濟社會條件和自然地理環境與農村飲水健康風險評估關系密切，相較于城市飲水具有顯著差異，如何對農村飲水水質實施科學有效地管理逐漸成為當前研究的熱點。文章以遼寧省西部的凌源市為例，結合當地實際情況合理選擇水質檢測指標，通過健康風險評估、地域分布分析和指標評價，可以為科學制定農村供水管理政策一定參考依據。目前，研究評估農村飲水健康風險的指標體系尚不完善，應結合各地具體情況綜合考慮多方面因素建立更加完善的體系，從而實現農村供水可持續發展及集中供水工程管理水平提升。