2019—2021年连云港市城区饮用水17种化学污染物健康风险评估.pdf

卫生监督监测630Jiangsu J Prev MedVol.34.No.5江苏预防医学2 0 2 3年9 月第34卷第5期2019一2 0 2 1年连云港市城区饮用水17种化学污染物健康风险评估徐征东，姚志扬，李金坤，陈莉连云港市疾病预防控制中心，江苏连云港2 2 2 2 0 0摘要：目的对连云港市城区饮用水17 种化学污染物的健康风险进行评估。方法利用连云港市2 0 192 0 2 1年城区水质监测数据，采用美国国家环境保护署（USEPA）推荐的低剂量致癌风险评价方法，对饮用水中砷、铬、铅、三氯甲烷和四氯化碳等6 种致癌污染物，进行经口摄入途径终生致癌风险（R）评估；采用USEPA推荐的健康风险评价模型，对饮用水中汞、硒、氰化物、氟化物、硝酸盐氮、铝、铁、锰、铜、锌、挥发酚类等11种非致癌污染物和上述6 种致癌污染物，采用危害指数(HI)进行经口摄入途径的健康风险评估。结果以中位数为统计指标,6 种致癌污染物中对成年人致癌风险最高的为砷(R=7.7910-5），其次为铬（R=3.2510-5）和三氯甲烷（R=1.5110-5），均在人类可接受范围内，但存在潜在风险，需加强监控，其他3种致癌污染物致癌风险均为可忽略水平；监测的17 种化学污染物，非致癌健康风险最高的为氟化物（HI=0.438），其次为砷（HI=0.164)，最低的为挥发酚类（HI=1.03x10-），所有化学污染物非致癌健康风险均在可接受范围内。以最大值为统计指标，砷（R=3.5110-*）、镉（R=3.1710-4）有较高的致癌风险，铬（R=3.25105）、三氯甲烷（R=4.8310）的致癌风险在人类可接受范围内，但存在潜在风险，需加强监控，铅、四氯化碳的致癌风险为可忽略水平；所有化学污染物非致癌风险均在可接受范围内。致癌风险：砷和三氯甲烷致均为丰水期高于枯水期（Z值分别为-9.0 0、-5.0 8,P值均 0.0 1）。非致癌健康风险：铁（Z=-2.46,P=0.01）和锌（Z=-2.39,P=0.02）均为末梢水高于出厂水；砷（Z=-9.00、P 0.0 1）、氟化物（Z=-4.40,P0.001）、锌（Z=-2.72,P0.01）为丰水期大于枯水期，硒（Z=-7.73,P0.01）、铝（Z=-7.03、P 0.0 1）、铜（Z=-3.21、P 0.0 1)为枯水期大于丰水期。结论连云港市城区饮用水非致癌风险均在可接受范围，不会对成人健康产生明显危害；致癌风险均在可接受范围，但砷及镉的致癌风险相对较高，应在饮用水风险管理中优先关注。关键词：城区饮用水；健康风险评估；致癌风险；非致癌风险；风险管理中图分类号：R123文献标识码：B文章编号：10 0 6-90 7 0(2 0 2 3)0 5-0 6 30-0 4工农业生产、水处理厂设备的有害物质溢出、输水管道的老化等均会导致饮用水水质变化，甚至会导致水中污染物超标1-2】,某些化学污染物、重金属等污染物可通过生物富集作用和累积效应，对人体产生危害3-4。由于地势及产业结构和治理水平等原因，连云港城区（不含赣榆区，下同）饮用水合格率一直处于低水平5。2 0 14年，连云港市鉴于城区饮用水氟化物水平较高，将取水口上移，绕过下游的全国水晶重要生产加工县一一东海县，自此，主城区饮用水水质合格率由2 0 14的8 1.1%提升至2 0 2 1年的100%。目前尚无连云港市城区饮用水化学污染物的健康风险评估，本文采用美国国家环境保护署（USEPA）健康风险评估模型，利用2 0 192 0 2 1年连云港城区饮用水水质分析结果，定量描述饮水途径对人群健康产生的风险，为饮用水风险管理政策的制定提供科学依据，1材料与方法1.1资料来源来源于连云港市2 0 192 0 2 1年枯丰水期城区生活饮用水水质监测数据，共采集水样2 94份，其中出厂水、二次供水、末梢水分别为12、36、2 46份。监测点的选择充分考虑水厂覆盖范围、街道划分、用水人口分布等因素，每个街道布点1个，约2万人/点，涵盖城区全部的市政供水。水样的采集、保存及运输均按照生活饮用水卫生标准（CB/T57502006)进行。1.2化学污染物检测及评价按照生活饮用水卫生标准（GB57492006），开展水质常规指标或全分析检测。检测结果低于标准限值为合格，超过规定限值为超标，大于实验室所用检验方法限值为检出。本次评估选择了砷、镉、铬、铅、三氯甲烷、四氯化碳、汞、硒、氰化物、氟化物、硝酸盐氮、铝、铁、锰、铜、锌、挥发酚类17 种对人体危害大、污染来源广的污染物。根据D01:10.13668/j.issn.1006-9070.2023.05.038作者简介：徐征东（198 6 一），男，江苏连云港人，主管医师，主要从事环境卫生相关工作631Jiangsu J Prev MedVol.34,No.5江苏预防医学2 0 2 3年9 月第34卷第5期USEPA的综合风险信息查询系统、美国国立卫生研究所、毒性物质与疾病登记局毒理资料、国际癌症研究机构的分类信息进行分类，其中碑、镉、铬、铅、三氯甲烷和四氯化碳等6 种污染物为致癌化学物，其余11种污染物为非致癌化学物。1.3健康风险评价通过查询中国人群暴露参数手册（成人卷）6 ，获取江苏省城市成年人日均总饮水摄人量、体重和期望寿命，见表1。通过查询USEPA的综合风险信息系统，获取17 种污染物的参考剂量（referencedose,RFD)和6 种致癌物的致癌斜率因子（slopefactor，SF）,均为经口途径暴露毒性数据。见表2。表1江苏省城市成年人日均总饮水摄人量、体重和期望寿命日均总饮水体重期望寿命人群分布摄人量(mL)(kg)(y）总人群192562.673.91男2.17568.871.69女171357.076.23表2 17 种化学污染物的SF和RfDSFRfD性质化学物质(kg:d)/mg mg/(kg d)致癌化学物砷(As)1.50000.00030(Cd)6.100 00.00050铬(Cr6t)0.500 00.005 00铅(Pb)0.008 50.001 40三氯甲烷0.031 00.01000四氯化碳0.07000.00400非致癌化学物汞(Hg)0.00030硒(Se)0.00500氰化物0.000 63氟化物0.04000硝酸盐氮1.600 00铝(A1)1.000 00铁(Fe)0.300 00锰(Mn)0.14000铜(Cu)0.04000锌(Zn)0.30000挥发酚类0.300001.3.1致癌化合物经口途径暴露的终身风险采用USEPA推荐的低剂量致癌风险评价方法，对饮用水中砷、镉、铬、铅、三氯甲烷、四氯化碳等6 种致癌化合物经口摄入途径终生致癌风险(R)进行评估。R 10-4为具有较高致癌风险计算公式：R=CDIxSF(1)CDI=(CxIREFED)/(BWxAT)(2)1.3.2经口途径暴露的健康风险采用US EPA推荐的健康风险评价模型，对饮用水中化学污染物采用危害指数（HI）进行经口摄入途径的健康风险评估。HI1表示对人体有健康危害,HI1表示在可接受范围内。计算公式：HI=CDI/RfD(3)CDI=(CIRxEFED)/(BWAT)(4)上述公式中,R：终身致癌风险；SF：化学物致癌斜率因子（kgd/mg）;Rf D 为参考剂量mg/（k g d);CDI：每日经口暴露量mg/（k g d）；C：饮用水中化学污染物浓度（mg/L);IR：日均饮水摄入量（L/d），取表1中数据；EF：暴露频率，36 5d/y;ED：持续暴露时间（年），致癌风险为7 0 年，非致癌风险取30 年；BW：体重（kg），取表1中数据；AT：平均暴露时间,2 5 550 d。1.4乡统计分析采用SPSS16.0软件进行统计分析，污染物检测结果用最小值、中位数、最大值和检出率描述；砷、镉、铬、铅、三氯甲烷、四氯化碳致癌风险及17种污染物非致癌风险均采用最小值、中位数、最大值描述，两组间的比较采用Mann-Whiteny非参数检验,P 8 5.0 0%。见表3。2.2健康风险评估2.2.1致癌风险以中位数为统计指标，6 种致癌污染物的致癌风险，最高的为砷（R=7.7910-）其次为铬（R=3.2510-）和三氯甲烷（R=1.5110-），以上3种化学污染物致癌风险均在人类可接受范围内，但存在潜在风险，需加强监控；其余3种化学污染物致癌风险均为可忽略水平。以最大值为统计指标，铬（R=3.2510）、三氯甲烷(R=4.8310-）在人类可接受范围内，但存在潜在风险，需加强监控；砷（R=3.5110-4）、镉（R=3.1710-*）有较高的致癌风险，铅、四氯化碳的致癌风险为可忽略水平。见表4。2.2.2非致癌健康风险以中位数为统计指标，17种化学污染物的健康风险，最高的为氟化物（HI=0.438），其次为砷（HI=0.164），最低的为挥发酚类（H I=1.0 310-*）。以最大值为统计指标，最高的为碑（H I=0.7 38）,其次为氟化物（HI=0.623），最低的为632JiangsuJ PrevMed,SVol.34,No.5江苏预防医学2 0 2 3年9 月第34卷第5期挥发酚类(HI=1.0310-4）。所有化学污染物非致癌健康风险均在可接受范围内。见表5。2.3不同类型水样风险比较2.3.1致癌风险以中位数为统计指标，出厂水和末梢水中6 种致癌污染物的致癌风险差异均无统计学意义（P值均 0.0 5）；枯水期和丰水期水样,砷和三氯甲烷的致致癌风险均为丰水期高于枯水期，差异均有统计学意义（Z值分别为-8.997、-5.0 7 5,P值均0.05）。见表6。表320192021连云港市城区饮用水17种化学污染物监测结果（mg/L）指标最小值中位数最大值检出率(%)神锅铬铝9.5x10-51.610-37.210-398.983x1053x1051.610-31.362x10-3210-32x10-30.001.2510-31.2510-31.2510-30.00汞3.510-53510-58210-50.34硒4.510528x10-47410-497.62氰化物10-310-310-30.00氟化物0.30.570.81100.00硝酸盐氮0.011.348.02100.00三氯甲烷5x10-50.0150.04898.98四氯化碳5x1055x10-51.0510-40.34铝5x10-50.0630.1899.66铁4.51045.310-30.1985.033x1055.9510-40.01595.2445x1058.8x10-44.6x10-399.66锌4510-56x10-30.8297.62挥发酚类10-310-310-30.00注：对检测结果低于检出限的项目，采用检出限的半值表示。表4自来水中6 种化学污染物致癌风险指标最小值中位数最大值砷4.6310-67.791053.5110-45.9410-65.941063.1710-4铬3.2510-53.2510-53.2510-5铅3.4510-73.4510-73.4510-7三氯甲烷5.0310-81.511054.8310-5四氯化碳1.1410-71.1410-72.3910-7表52019一2 0 2 1年经口途径摄人自来水中17种化学污染物的非致癌风险指标最小值中位数最大值砷9.7410-31.6410-17.3810-1镉1.8510-31.851039.8410-2铬4.3910-24.3910-24.3910-2铅2.7510-22.7510-22.7510-2三氯甲烷1.5410-44.6110-21.4810-1四氯化碳3.8410-43.8410-48.0710-4汞3.591033.5910-38.4110-3硒2.77 10-41.7210-34.5510-3氰化物4.8810-24.8810-24.8810-2氟化物2.3110-14.3810-16.2310-1硝酸盐氮1.9210-42.5810-21.5410-1铝1.541061.9410-35.5410-3铁4.6110-55.4310-41.9510-26.5910-61.3110-43.2910-3铜3.4610-56.77 10-43.5410-3锌4.611066.1510-48.4110-2挥发酚类1.0310-4.1.0310-41.0310-42.3.2非致癌健康风险以中位数为统计指标，出厂水和末梢水，铁（Z=-2.46,P=0.01）和锌（Z=-2.392,P=0.02）的非致癌风险均为末梢水高于出厂水，其他污染物非致癌健康风险差异均无统计学意义(P值均 0.0 5)。表620192021年不同类型水样6 种化学污染物致癌风险分析分组三氯甲烷四氯化碳不同类型出厂水5.841051.4610-63.251053.451071.5110-s5.0310-8末梢水7.3110-51.4610-63.2510-53.4510-71.5110-55.0310-8Z值-1.62-0.370.010.01-0.090.01P值0.110.711.001.000.931.00水期丰水期3.3710-41.4610-63.2510-53.4510-73.8610-55.0310-8枯水期6.331051.4610-63.251053.4510-71.211055.0310-8Z值-9.000.010.010.01-5.080.01P值0.011.001.001.000.011.00枯水期和丰水期水样，砷（Z=-9.00、P 0.0 1）、氟化物(Z=-4.40,P0.01）、锌（Z=-2.72,P0.01)的非致癌健康风险为丰水期大于枯水期，硒（Z=-7.73,P0.01）、铝（Z=-7.03、P 0.0 1）、铜（Z=-3.21、P 0.0 5）。见表7。编辑：管芳上接第591页）编辑：管芳.633Jiangsu JPrevMedVol.34,No.5江苏预防医学2 0 2 3年9 月第34卷第5期表720192021年不同类型水样化学污染物非致癌健康风险分析分组碑硒氟化物铝铁锰铜锌硝酸盐氮三氯甲烷类型出厂水0.1231.4810-30.4462.4610-34.6110-51.1410-45.0710-43.3810-41.641051.3610-5末梢水0.1541.7210-30.4421.9710-36.7110-41.3210-46.7710-46.3010-41.761051.28105Z值-1.62-1.61-1.05-0.64-2.46-0.01-0.85-2.39-0.02-0.03P值0.110.110.290.520.010.990.390.020.990.94水期丰水期0.1741.4810-30.4691.6610-35.9510-41.3610-46.6910-47.5910-41.651051.4210-5枯水期0.1332.0310-30.4152.4910-35.2310-41.2710-47.0710-44.9210-41.741051.27105Z值-9.00-7.73-4.40-7.03-0.97-0.05-3.21-2.72-8.95-8.65P值0.010.010.010.010.330.960.010.010.010.013讨论20192021年连云港市城区饮用水的17 种污染物健康风险评估结果显示，饮用水的致癌风险和非致癌风险均处于较低水平。以中位数为统计指标，6 种致癌化学污染物中，砷、铬和三氯甲烷的致癌风险均在人类可接受范围内，但存在潜在风险，需加强监控；镉、铅、四氯化碳的致癌风险均为可忽略水平，与天津市7 、青岛市8 的研究结果基本一致。以中位数为统计指标，17 种污染物中非致癌健康风险最高的为氟化物、砷，最低的为挥发酚类，所有化学污染物非致癌健康风险均在可接受范围内。以最大值为统计指标，砷、铬存在较高致癌风险，可能与使用镀锌管材作为输水管道有关，可能为管道破损或老化等因素导致，虽不能代表人群饮水状态，但仍提示需加强管理工作。不同类型水样中，丰水期砷的致癌风险高于枯水期，可能原因是丰水期时温度升高，会增加砷化合物的溶解度。末梢水铁、锌非致癌风险均高于出厂水，可能与部分管道采用金属管有关。非致癌风险中所有项目的HI值均 1,最高的氟化物为0.438,说明通过取水口上移，有效解决了长期以来市区氟化物较高的问题，但也提示下游确实遭受了氟化物污染或者存在地球性的高氟问题，希望有关部门能够分析缘由，参考文献1成建国，刘开颖，白敏冬，等.顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用测定饮用水中的2-甲基异茨醇和土臭素J.色谱,2 0 15,33（12)：1287-1293.2CB57492022，生活饮用水卫生标准S3罗添，林少彬.PTV-GC/MS测定饮用水中的土臭素J.中国卫生检验杂志，2 0 0 7（12）：2 2 2 7-2 2 2 8.4冯桂学，刘莉，顿咪娜，等.固相萃取-气相色谱-质谱法测定水中10种味物质的含量J.理化检验（化学分册），2 0 17,53（5）：502-506.5刘盛田.顶空固相微萃取-三重四极杆气质联用法测定水中典型从源头上解决问题。本研究也具有局限性：数据是基于2 0 19一2 0 2 1年城区饮用水监测的检测结果，项目有限，而饮用水中的污染物种类远远多于常规检测项目。所选定的指标中，7 个指标因为方法检出限的问题检出率较低，这也直接影响了定量分析的准确性。参考文献1曹俊，刘宇，岁源等.句容市2 0 10 一2 0 2 0 年生活饮用水水质监测结果J.江苏预防医学，2 0 2 2，33（5）：593-595.2余艳，蔡士苟，雷婷等.金湖县2 0 17 一2 0 19年生活饮用水水质监测结果J.江苏预防医学，2 0 2 0,31（5）：56 5-56 6.3李羡筠.砷的毒性及排砷研究进展J.职业与健康,2 0 12,2 8（6)：742-744,747.4李存江.重视重金属中毒对神经系统的损害J.中华内科杂志，2011,50(11):908-909.5江海洋.2 0 0 8 一2 0 15年连云港市政供水水质监测结果分析J.预防医学情报杂志，2 0 18,3（34）：2 7 7-2 8 1.6环境保护部.中国人群暴露参数手册（成人卷）【M.北京：中国环境出版社，2 0 13：8 8.7符刚，曾强，赵亮，等.基于CIS的天津市饮用水水质健康风险评价J.环境科学,2 0 15,36（12）：4553-456 0.8潘璐，王炳玲，王寅，等.2 0 14一2 0 19年青岛市生活饮用水健康风险评估J.山东大学学报（医学版），2 0 2 1，59（12）：42-49,57.收稿日期：2 0 2 2-0 6-2 2嗅味物质J.中国卫生检验杂志，2 0 2 2,32（5）：540-543.6付杰，张丽君，张占恩.分散液液微萃取-气相色谱-质谱法测定水样中4种味物质J.理化检验（化学分册），2 0 13，49（5）：602-604.7何云峰，李翠梅，薛天一，顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法测定太湖水源水中嗅味物质土臭素、2-甲基异茨醇以及-紫罗兰酮的含量J.理化检验（化学分册），2 0 2 2，58（5）：542-546.8马康，张金娜，何亚娟，等.顶空固相微萃取-气质联用测定环境水样中7 种痕量土霉味物质J.化学分析研究报告，2 0 11,39（12）：1823-1829.9GB/T57502023,生活饮用水标准检验方法S.10吴聪.自动顶空固相微萃取气相色谱-三重四级杆质谱联用法测定水中的五种嗅味物质J.广州化工，2 0 2 2,50（16）：112-114.收稿日期：2 0 2 3-0 6-2 9