成都市饮用水水质监测状况及健康风险初评.pdf

现代预防医学2011年第38卷第15期Modern Preventive Medicine，2011，Vol.38，NO.15文章编号：1003-8507（2011）15-3091-04中图分类号：R123.1文献标识码：A【卫生监督】成都市饮用水水质监测状况及健康风险初评李元锋1，杜慧兰1，陈俊1，林寰1，马晓军1，冯波1，高绪芳1，刘斌1，严晓蓉2，尹涛3，宋华1，黄葵1，黄敏1，刘嘉益1，傅小鲁4摘要：目的 了解近两年成都市饮用水的水质卫生状况及其可致的健康风险水平。方法 根据供水方式的不同对20082009年成都市饮用水及源水进行分层随机抽样，检测砷、耗氧量、总大肠菌群等11项指标，并采用美国EPA推荐的模型对饮用水中主要有害化学物质进行健康风险初步评价。结果 共检测水样190份（源水25份，饮用水165份），合格率为72.6%，其中饮用水合格率为69.1%，源水合格率为96.0%；饮用水的主要污染物为大肠菌群和锰，其合格率分别为72.7%和92.7%；饮用水合格率农村分散式供水（19.2%）乡镇集中式供水（72.5%）城市集中式供水（98.4%），差异均有统计学意义（P0.01），不合格的饮用水多位于山区且多采用地下水为源水；饮用水中砷、六价铬等8种有害物质累计致癌风险的P50和P95分别为128.310-6和299.110-6，均低于国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的通过饮水途径最大可接受风险水平（510-5年，以70年计为3.510-3），主要致癌风险因子为砷、六价铬和铅；累计非致癌风险的P50和P95分别为0.390 4和1.001 6，主要非致癌风险因子为砷、镉和铅。结论 本研究初步阐明了成都地区饮用水的卫生状况、水质健康风险水平和污染物的主次，对该地区饮用水水质改善和健康风险管理提供了帮助。关键词：饮用水；水质监测；健康风险；评价DRINKING WATER QUALITY AND ITS PRELIMINARY HEALTH RISK ASSESSMENT INCHENGDULI Yuan-feng，DU Hui-lan，CHEN Jun，et al.（Chengdu Center for Disease Control andPrevention，Chengdu 610041，China）Abstract：ObjectiveTo understand the hygienic status and health-based risk level of drinking water in Chengdu forthe past two years.MethodsLevels of As，chemical oxygen demand，total coliforms，etc.in drinking water and source wa-ter from all types of water supplies in 2008-2009 were determined based on stratified random samples，and health-based riskcaused by the chemical pollutants in drinking water was assessed using US EPA health-based risk assessment model.ResultsA total of 190 water samples consisted of 165 drinking water samples and 25 source water samples were determined，with quali-fied rates of 72.6%，69.1%and 96.0%，respectively.The main pollutants in drinking water were coliforms and Mn，of whichthe qualified rates were 72.7%and 92.7%.The qualified rate ascending order of drinking water samples were those from ruralnon-central supply（19.2%），township mini-central supply（72.5%）and urban centralized supply（98.4%），with significantdifferences（all P0.01）.The unqualified drinking water samples were mainly in mountain area and used underground water assource water.With As，Cr6+and Pb being the main contributors，the P50 and P95 values of cancerous risk caused by 8 chemi-cals（As，Cr6+，et al.）in drinking water were 128.3106and 299.110-6，which were significantly lower the maximum al-lowance levels recommended by ICRP（510-5year，counted by 70 years）.The P50 and P95 values of non-cancerous riskwere 0.390 4 and 1.001 6，respectively，of which As，Cd and Pb were the main contributors.ConclusionThis study pri-marily elucidates the hygienic status and health-based risk level of drinking water in Chengdu，as well as the risk order of the watercontaminants，which would contribute to drinking water quality improvement and health-based risk management in this city.Key words：Drinking water；Water quality monitoring；Health risk；Assessment生活饮用水卫生安全关系到每一个人的健康和生活质量，水污染不仅可以导致介水传染病的发生，而且还可引起多种急、慢性中毒甚至肿瘤的发生。例如，饮水中的镉可以在人体基金项目：成都市卫生局2008年重大医学联合攻关项目（0806）作者简介：李元锋（1977-），男，博士，助理研究员，研究方向：环境毒理通讯作者：杜慧兰，主任医师，研究方向：环境卫生学监测，E-mail：作者单位：1.成都市疾病预防控制中心，成都，610041；2.崇州市疾病预防控制中心；3.青白江区疾病预防控制中心；4.成都市爱国卫生运动委员会办公室蓄积而损害肾脏和骨骼，导致痛痛病1；铅可以损害骨髓造血系统、免疫系统和神经系统2；砷可以损害神经系统、皮肤、动脉血管，甚至导致皮肤癌3。特别是在地震以后，成都地区的地质、水纹结构可能会有所改变，饮用水的卫生状况，尤其是饮用水中有害化学物质的危害倍受关注。根据文献46报道，国内饮用水健康风险较大的常见污染物为砷、六价铬、铅等，结合成都地区地下水锰易超标的特点，同时兼顾饮用水消毒副产物的危害，本研究选择了砷、六价铬、镉、铅、锰、挥发酚类（以苯酚计）、氯仿和四氯化碳共8种主要的饮用水污染物，采用美国环保局推荐的健康风险评价模型对成都市饮用水的健康风险进行初步评价，以进一步了解成都市的水质卫生状况。3091现代预防医学2011年第38卷第15期Modern Preventive Medicine，2011，Vol.38，NO.151材料和方法1.1对象与监测指标按照成都地区饮用水的供水方式不同，分城市集中式供水、乡镇集中式供水和农村分散式供水3个层次，同时兼顾取水水源的类型和地理位置，对成都市饮用水进行水质卫生监测。20082009年，随机采集并监测饮用水和饮用水源水水样共190个。水质监测指标包括：锰（Mn）、挥发酚类（以苯酚计）、耗氧量（COD）、砷（As）、六价铬（Cr6+）、铅（Pb）、镉（Cd）、总大肠菌群、氯仿（CHCl3）、四氯化碳（CCl4）、消毒剂余量，共11项指标。其中消毒剂余量仅针对具有消毒处理设备的集中式供水的水样进行检测。1.2检测方法与评价水样的采集、保存和检验方法按GBT5750-2006生活饮用水标准检验方法 中的有关规定进行。饮用水源水按照GB3838-2002地表水环境质量标准 或GBT14848-93地下水质量标准 评价，饮用水按GBT5749-2006生活饮用水卫生标准 评价。检测的各项指标全部符合标准的判为合格水样，若有1项不符合标准则判为不合格水样（消毒剂余量不计）。1.3健康风险评价方法完整的健康风险模型包括食入、吸入和皮肤接触3种暴露途径进入人体对人体健康产生危害的评价7。本文主要是利用健康风险模型对通过饮水途径摄入的数种化学物质对人体产生的健康风险进行定量评价，以进一步掌握成都地区的水质监测状况和主要的健康危害因子。不同类型化学物引起的健康风险包括致癌物所致风险和非致癌物所致的风险，事实上致癌物也可致非致癌风险，其评价也相应包括致癌和非致癌风险评价。本评价采用美国EPA推荐的风险模型，计算公式参照文献8，9，略有简化。1.3.1非致癌风险一般认为，非致癌性物质对生物体的危害有剂量阈值，低于该阈值则不会产生不利影响。非致癌风险可用风险指数（Risk Index，RI）表示，即由于暴露造成的长期日摄入剂量（CDI）与参考剂量（RfD）的比值：RICDIRfD。当RI大于1时认为该化学物可对人体健康产生危害。饮水途径的CDI计算公式为：CDI=2.270，式中为饮用水中化学物浓度（mgL），2.2为成人每日平均饮水量（L），70为成人平均体重（kg）。1.3.2致癌风险对于致癌性物质，一般认为没有剂量阈值，只要有微量存在，即会对人体产生不利影响。致癌风险指暴露于某种致癌物质而导致的一生中超过正常水平的癌症发病率，可用风险值（Risk，R）表示，即化学致癌物的长期日摄入剂量（低剂量暴露时）与致癌斜率因子（Slope Factor，SF）的乘积：R=CDISF；在高剂量暴露时（按低剂量计算R0.01），化学致癌物的致癌风险值与暴露剂量不再呈线性关系，而呈指数关系，其风险值的计算公式为：R=1exp（CDISF）1.3.3风险累计通常，饮用水中各种有害物质的浓度都很低，在计算多种化学物引起的整体健康风险时，一般假定每种化学物的毒性作用是独立的，而不考虑它们之间的协同作用和拮抗作用10，即认为有害化学物所致的整体健康风险为各化学物所致健康风险的算术和。风险计算中各种化学物的SF和RfD见表1。1.4统计分析采用Excel软件录入检测结果并计算健康风险值，采用SPSS13.0软件对水样合格率和健康风险值进行统计分析，组间合格率比较采用行列表（或四格表）2检验、组间健康风险值比较采用秩和检验，当两两比较时采用Bonferroni法校正值。2结果2.1水质检测结果本次监测共采集水样190份（合格率72.6%），包括源水25份（合格率96.0%），饮用水165份（合格率69.1%）；饮用水水样包括城市集中式供水水样62份、乡镇集中式供水水样51份、农村分散式供水水样52份。结果表明，不同供水方式饮用水合格率相差明显，农村分散式供水水样合格率明显低于乡镇集中式供水的合格率，且两者均明显低于城市集中式供水合格率（均P0.01）；不同水源类型及水源的地理位置的饮用水合格率也不一致，源水为地下水和位于山区的饮用水合格率低于源水为地面水和位于平原地区的饮用水合格率（均P0.01）。见表2。所有水样As、Cr6+、Cd、Pb、CCl4、COD均符合国家标准。不合格的指标主要为总大肠菌群和Mn，合格率分别为72.7%和92.7%，其次是消毒剂余量、挥发酚类和CHCl3，合格率分别为94.0%、98.8%和99.4%。总大肠菌群合格率农村分散式供水最低（34.6%），其次为乡镇集中式供水（78.4%），城市集中式供水全部合格，其原因主要是饮用水未消毒处理或消 毒 处 理 不 彻 底。Mn的 合 格 率 与 大 肠 菌 群 类 似，农 村（69.2%）和乡镇（86.3%）饮用水均低于城市饮用水（100%），采用地下水为源水是其超标的主要原因。消毒剂余量主要针对已采取消毒处理的饮用水，结果显示少数乡镇集中式供水消毒3092现代预防医学2011年第38卷第15期Modern Preventive Medicine，2011，Vol.38，NO.15以地下水为水源的水样的健康风险中值（P50）低于以地面水为水源的水样，农村分散式供水和乡镇集中式供水水样的健康风险中值（P50）略低于城市集中式供水水样，推测和城市集中式供水源水主要为地面水和采用氯消毒产生的消毒副产物CHCl3有关；山区农村以地下水为水源的水样健康风险P95明显高于市政供水，显示个别水样有相对较高的健康风险，见表4。3讨论目前，成都市饮用水的供水特点为：城市集中式供水采用地面水为水源水，有完整的净化处理工艺，绝大多数的乡镇集中式供水和农村分散式供水均采用地下水为水源水，水处理以不完全处理工艺为主，部分甚至未经处理直接饮用。本次调查结果显示成都市不合格的饮用水主要为农村分散式供水，主要的不合格指标为总大肠菌群，显示农村部分浅井水仍然受到粪便、污水、污物污染，分析可能和农村水源选址不合理、卫生防护较差、未采取消毒处理等原因有关；其次不合格的指标为Mn，与部分地区地下水介质成分、径流条件和还原状态有关11。个别采取了消毒处理的乡镇集中式供水，水样消毒剂余量存在不足现象，其原因可能与制水工艺简单、消毒剂投加技术不稳定、输送设备陈旧等因素有关。从不合格的指标的分布看，成都市农村和乡镇饮用水仍然存在一些安全问题，需进一步加强饮用水污染源的调查分析，改善不适宜的制水工艺，加强饮水消毒、水质监测和技术指导，倡导良好的饮水、卫生习惯，对新建的饮水工程应做好前期的工程卫生学评价工作，保障饮用水安全。健康风险评估这一概念由美国国家科学院国家研究委员会（NAS）在1983年提出来的，借用风险评估的方法对饮用水中污染物对人体健康可能造成的风险进行定量，可进一步了解饮用水的水质安全状况，为饮用水的安全管理以及水质标准的修订提供科学的参考依据。对于致癌风险，本次监测中化学物质产生的健康风险的中值和95%位值分别为128.310-6和299.110-6，表示每10 000人中，有1.3人（饮用水质最差的水时可有3人）因终生（70年）饮用该地区的饮用水而导致癌症发生。若以人均70岁计，其年风险分别为1.810-6年和4.310-6年，该风险水平远低于ICRP（国际辐射防护委员会）推荐的最大可接受风险水平（510-5年），也在U.S.EPA的致癌风险评价指南中认为可接受的年风险水平（10-410-6年）之内。由于监测的化学物质的致癌敏感靶器官不可能完全相同，因此致癌风险可能低于实际风险。对于非致癌风险，当风险指数超过1时，认为会对人体健康产生危害。本监测中发现所有水样中As和Cd的浓度均符合国家标准，远低于国内外报道的慢性As和Cd中毒地区饮水中的浓度（As 0.011.86 mgL，Cd 0.2 mgL）12，13，但它们剂余量不足（合格率94.0%），有导致饮用水二次污染的可能。挥发酚类和CHCl3超标仅出现在极个别水样中。2.2水质健康风险估计本次监测中，尽管检测了总大肠菌群和消毒剂余量两项保障饮水微生物安全的指标，但未检测饮用水中具体的致病微生物的种类和数量，因此本评估未包括饮用水中致病微生物的危害，而主要针对饮用水的化学性危害进行健康风险评估，且评估的有害化学物质也局限于数种常见的饮用水污染物。由于检测值包含较多的截尾数据，结果采用中位数（P50）和95%分位数（P95）表示，若指标检测值低于检出限（LOD），计算时分别以LOD2和LOD代替。最后将结果代入健康风险评价模型，计算出成都地区饮用水中监测的每种化学物的致癌和非致癌风险，以及水样中所有化学物的累计致癌和非致癌风险。结果表明，成都市饮用水中主要的非致癌健康风险因子为As、Cd和Pb，致癌健康风险因子为As、Cr6+和Pb，其中Cd、Cr6+和Pb的浓度P95值为检测方法的LOD，使其健康风险在一定程度上被高估。见表3。3093现代预防医学2011年第38卷第15期Modern Preventive Medicine，2011，Vol.38，NO.15却是成都市饮用水非致癌健康风险最主要的贡献因子。尽管部分水样中Mn含量超过国家标准，由于该指标主要是反映水质的感官性状，其导致的健康风险并不高。评估显示饮用水中监测的所有化学物导致的健康风险的P50值（0.390 4）小于1，但P95值（1.001 6）略大于1。由于在所有水样中，Cd等少数指标的监测值均低于LOD，而评估中以LOD代替其P95风险值实际上会高估其风险水平。因此，就所监测的化学物质而言，长期饮用成都地区的饮用水，绝大多数情况下不会对人体健康产生危害，但不排除极个别的水样可能会导致一定的健康风险。总之，由于本研究中未能监测足够多的有害化学物，也未考虑监测化学物的其他暴露途径、化学物的联合毒作用方式、居民生活方式和饮水习惯等诸多不确定因素，因此本研究中对饮用水的健康风险的评估是初步的，而更多的是从所关注的有害化学物的角度粗略地估计成都市饮用水的水质健康安全状况。研究用国标方法的LOD代替未检出值计算指标的P95，尽管造成健康风险的高估，但当评估结果在可接受范围内时对保障水质安全是完全可靠的；同时也避免了采用更灵敏和成本更高的检测方法，有利于长期大样本的水质监测风险评价工作。参考文献：刘杰.镉的毒性和毒理学研究进展 J.中华劳动卫生职业病杂志，1998，16（1）：2-4.金海丽.铅毒性的研究进展 J.广东微量元素科学，2004，11（10）：9-14.IARC.Arsenic and arsenic compoundsJ.IARC Monogr Eval Car-cinogen Risk Hum，1980，（23）：39141.张可，胡志锋，张勇.重庆市城区饮用水源健康风险评价J.四川环境，2007，26（2）：71-73.覃忠书，黎明强.某农村饮用水源水健康风险评价J.现代预防医学，2008，35（8）：1416-1417.钱家忠，李如忠，汪家权，等.城市供水水源地水质健康风险评价J.水利学报，2004，8：1-5.U.S.EPA.Risk assessment guidance for superfund volume I humanhealth evaluation manual（Part A）R.EPA5401-89002，Washington，DC：Office of Emergency and Remedial Response 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