東平湖水源地POPs的健康風(fēng)險評價初探

＊張冰冰 劉衍君 李欣 曹建榮,2* 劉文全 陳廣泉

（1.聊城大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院 山東 252000 2.聊城大學(xué)黃河學(xué)研究院 山東 252000 3.自然資源部第一海洋研究所 山東 266061）

持久性有機(jī)污染物（Persistence Organic Pollution，POPs）在全球范圍內(nèi)一直備受關(guān)注，是一類極難降解、長期存在于環(huán)境中的有機(jī)化合物，具有高度毒性、長距離遷移能力、生物蓄積和生物放大等特性[1]。這些化合物通常是由人類活動引起的，例如工業(yè)生產(chǎn)、廢物處理、燃燒和農(nóng)藥使用等[2]。POPs 包括有機(jī)氯農(nóng)藥（Organochlorine Pesticides，OCPs）、多氯聯(lián)苯（Poly-chlorinated biphenyls，PCBs）和多環(huán)芳烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs），它們會對人體和環(huán)境造成極大的危害，如導(dǎo)致癌癥、神經(jīng)系統(tǒng)損傷、生殖系統(tǒng)損傷、免疫系統(tǒng)受損等[3]。國內(nèi)外關(guān)于POPs 的研究已經(jīng)在空氣、海洋生物、土壤和重要的飲用水源地[4]展開，故研究水源地中POPs 殘留特征對于環(huán)境保護(hù)和人類健康的維護(hù)具有重要意義。

東平湖是中國重要的淡水湖之一，也是南水北調(diào)東線山東境內(nèi)的調(diào)蓄湖庫。此外，東平湖作為周圍農(nóng)田灌溉和漁業(yè)養(yǎng)殖地水源，對于東平縣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境部具有重要的意義。近年來，有關(guān)水源地中持久性有機(jī)污染物（POPs）的污染及其健康風(fēng)險評價的研究引起了廣泛關(guān)注，類似的探究已經(jīng)在武漢典型水源地[5]和韓江流域[6]等地展開。然而，至今對東平湖水源地POPs 污染物的健康風(fēng)險評估還未開展，本研究針對東平湖水源地POPs 健康風(fēng)險進(jìn)行評估，以期為保護(hù)東平湖水源地用水安全提供數(shù)據(jù)支持和管理支撐。

1.材料與方法

(1)樣品采集

本研究在山東省泰安市東平縣西部東平湖范圍內(nèi)，均勻分布整個湖區(qū)并兼顧入湖口和出湖口，選取了16 個采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣。各采樣點(diǎn)現(xiàn)場使用手持GPS 定位，采集0～5 cm 的表層沉積物混合樣品，帶回實驗室進(jìn)行除雜和冷凍干燥處理。處理后的樣品進(jìn)行均勻混合，過100 目尼龍網(wǎng)篩并進(jìn)行有機(jī)氯農(nóng)藥（OCPs）、多氯聯(lián)苯（PCBs）、多環(huán)芳烴（PAHs）含量的測定。詳細(xì)點(diǎn)位分布見圖1。

圖1 東平湖區(qū)位與采樣點(diǎn)分布圖

(2)樣品的預(yù)處理和分析

對于OCPs 樣品測定：樣品冷藏干燥過篩后，加入回收率指標(biāo)物，用150 mL 二氯甲烷二次濃縮后，置換解液正己烷，用柔和高純氮?dú)獯嫡?.5 mL，并添加內(nèi)標(biāo)物。對于PCBs 與PAHs 樣品測定：樣品均與石英砂混合放置提取池中，用正己烷和丙酮混合溶液提取濃縮并用濃硫酸凈化，采用濕法裝柱，洗脫之后收集洗脫溶液并蒸發(fā)濃縮，加入正己烷，待上機(jī)測定。

(3)樣品的質(zhì)量控制

采用空白加標(biāo)樣方法，取10.0 g 干凈的表層土壤樣品裝入棕色玻璃瓶中，添加已知濃度的OCPs、PCBs和PAHs 標(biāo)準(zhǔn)溶液，并搖勻。在24 h 后，進(jìn)行提取、純化和測定等操作。在計算回收率時，需要扣除空白樣品的影響。7 種PCBs 的回收率介于73.2%～96.3%之間，16 種PAHs 的回收率在74.52%～105.66%之間，符合微量有機(jī)污染物分析要求。

(4)健康風(fēng)險評價

本文根據(jù)美國美國環(huán)保局（USEPA）推薦的健康風(fēng)險評價模型分為致癌和非致癌風(fēng)險，對東平湖沉積物中檢測出的POPs 進(jìn)行健康風(fēng)險評估。具體公式如下所示。

致癌風(fēng)險指數(shù)（CR）：

式中：CR為致癌風(fēng)險指數(shù)；CDIoral為人體每天飲用攝入量；SForal為物質(zhì)的致癌斜率參數(shù)；CW 為沉積物中污染物濃度；IR 為攝入率；EF 為暴露普遍率；ED 為暴露時間；BW 為體重；AT 為暴露年限，數(shù)值參考文獻(xiàn)[5]。

非致癌風(fēng)險指數(shù)（HI）：

式中：RfD 為非致癌參考量，人類健康風(fēng)險參數(shù)值SForal和RfD 參考相關(guān)文獻(xiàn)[7]。

對PAHs 進(jìn)行致癌健康風(fēng)險評估，公式如下：

式中：PR為PAHs 致癌風(fēng)險指數(shù)；TEQBaP為PAHs基于BaP 的毒性當(dāng)量；CSF 為致癌斜率因子，取值為7.3 kg·d·mg-1[8]；ci為污染物單體PAHs 的檢出濃度；EF 為毒性當(dāng)量因子，選取0.001[9]。

2.健康風(fēng)險評估

(1)POPs致癌風(fēng)險評估

對東平湖水源地沉積物中POPs 進(jìn)行致癌風(fēng)險評估和非致癌風(fēng)險評估，結(jié)果如圖2 所示。根據(jù)健康風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)致癌風(fēng)險指數(shù)小于1×10-6、處于1×10-6～1×10-4之間、大于1×10-4時，將會對不同人群分別產(chǎn)生不同程度的致癌風(fēng)險[10]。研究區(qū)OCPs暴露致癌指數(shù)均大于致癌風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)值，故能對不同人群產(chǎn)生致癌風(fēng)險。PCBs 暴露致癌風(fēng)險指數(shù)范圍均處在潛在致癌風(fēng)險區(qū)間，將會對不同人群產(chǎn)生致癌風(fēng)險。相反，PAHs 致癌風(fēng)險指數(shù)均小于1×10-6，處于可接受水平，意味著不會對人體造成致癌危害。值得一提，由于兒童的免疫力較弱，更容易受到污染物的傷害，各個采樣點(diǎn)的致癌風(fēng)險均高于成人。

圖2 東平湖水源地中POPs 致癌與非致癌風(fēng)險指數(shù)

(2)POPs非致癌風(fēng)險評估

東平湖POPs 非致癌評估結(jié)果顯示，當(dāng)非致癌風(fēng)險指數(shù)超過1 時，表示存在潛在非致癌健康風(fēng)險。反之，當(dāng)非致癌風(fēng)險指數(shù)低于1 時，意味著對人體不會構(gòu)成非致癌健康風(fēng)險[10]。OCPs 非致癌風(fēng)險指數(shù)均遠(yuǎn)大于1，將會對人體產(chǎn)生非致癌健康風(fēng)險。PCBs 非致癌風(fēng)險結(jié)果顯示，采樣點(diǎn)（I 點(diǎn)）對不同人群均存在非致癌風(fēng)險，采樣點(diǎn)（L 點(diǎn)）只對兒童存在非致癌健康風(fēng)險，除此之外并不會對成人產(chǎn)生非致癌健康風(fēng)險，OCPs 和PCBs 的非致癌風(fēng)險兒童均大于成人。

3.結(jié)論

根據(jù)健康風(fēng)險評估結(jié)果、健康風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)，東平湖水源地沉積物中OCPs 將會對人體產(chǎn)生致癌危險；PCBs 對人體可能產(chǎn)生潛在的健康危害；PAHs 不會對人體造成致癌危害；OCPs 非致癌風(fēng)險指數(shù)較大，導(dǎo)致慢性非致癌健康的風(fēng)險較高；PCBs 僅有（I 點(diǎn)）、（L 點(diǎn)）會對兒童產(chǎn)生非致癌風(fēng)險。總體上看，東平湖水源地會對人體產(chǎn)生致癌風(fēng)險，女性大于男性且兒童對于污染物的敏感性高于成人，應(yīng)多注意用水安全。