岳阳市地下水污染健康风险评价_张光贵

2013年12月

环境研究与监测

第26卷

环境评价（66~69）

岳阳市地下水污染健康风险评价

张光贵

（湖南省洞庭湖生态环境监测中心，湖南岳阳414000）

摘要：为研究岳阳市地下水污染对人体健康产生的危害风险，根据2008年岳阳市地下水污染现状调查数据，采用美国环境保护署（U.S.EPA）推荐的水环境健康风险评价模型，对岳阳市地下水通过饮用水途径引起的健康风险进行结果表明：总健康风险在1.34×10-11～2.21×10-4a-1之间，平均为2.00×10-5a-1，低于国际辐射防护委员会（ICRP）了评价。

推荐的最大可接受风险水平5×10-5a-1，表现为潜水＞承压水；岳阳市地下水较低健康风险、中等健康风险和较高健康2.6%和5.1%，总体为较低健康风险；非致癌物质健康风险表现为氟化物＞Mn＞Fe＞NH3-N＞风险比例分别占为38.5%、

NO3-N＞Se＞NO2-N＞Hg＞Zn；总健康风险主要来自化学致癌物质As，因此As应作为风险决策管理的重点对象。关键词：地下水；健康风险；评价；岳阳市中国分类号：X820.4

文献标识码：A

文章编号：（G）01-0079（2013）04-66-69-04

地下水是极其重要的饮用水源，其水质的好坏与人体健康密切相关，评价地下水污染对人体健康的风险，对保障人类饮水安全十分重要。岳阳市地处环洞庭湖区，地下水资源丰富，地下水已成为岳阳市随着工农业生产的发展，岳阳市地下水环境已受到不同程度的污染，因此开展对岳阳市地下水环境健康风险评价具有十分重要的意义。

健康风险评价是一种把污染物与人体健康联系起来，进而判断环境是否安全的评价方法[1]，水环境健康风险评价是20世纪80年代后兴起的健康风险评价的重要组成部分，是建立水体污染与人体健康定量联系的一种评价方法，其目的是通过水体污染物危害鉴定、污染物暴露评价和污染物与人体的剂量-反应关系分析等定量评估水体污染物对人体健康危害的潜在风险[2]，由美国率先提出，20世纪90年代开始在我国得到应用

[3]

5~10]

重视[4]，但主要以河流、湖库等地表水体居多[1~3，，对

地下水开展水环境健康风险评价研究相对较少[4,11~13]，就环洞庭湖区而言，尚未见相关报道。本文利用岳阳市地下水污染现状调查数据，采用美国环境保护署市地下水环境健康风险进行评价，以期为岳阳市地下水环境风险管理提供科学依据。１材料和方法1.1研究区概况

岳阳市位于湖南省的东北部，两面环山，自东南向西北倾斜，东南为山丘区，西北为洞庭湖平原，中部为过渡性的环湖浅丘地带，水系发达，水资源丰富，境内有长江、汨罗江、新墙河、华容河等主要河流，除洞庭湖外，境内有大小内湖165个。

根据岩性、赋存条件、物理性质及水力学特征，区内地下水类型分为松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水、碳酸盐岩类岩溶水及碎屑岩类裂隙孔隙水四大类型，大气降水是地下水的主要补给水源，在湖区还接受洞庭湖和长江干流的侧向补给，东南山丘区还

城乡特别是农村居民生活饮用水的重要来源，然而，（U.S.EPA）推荐的水环境健康风险评价模型，对岳阳

。随着水污染问题日益严

重，关于水环境的健康风险评价越来越引起人们的

基金项目：２００７年湖南省财政厅专项资金资助（无基金号）作者简介：张光贵，男，高级工程师，主要从事水与生态环境监测与科研工作。

第4期张光贵：岳阳市地下水污染健康风险评价67

接受库渠稻田的渗漏补给，地表水与地下水互相交替，丰水时地表水补给地下水，枯水时地下水补给地表水，具有明显的季节变化。

岳阳市地处洞庭湖区，俗称“鱼米之乡”，农业相当发达。2008年农、林、牧、渔业实现总产值217.05亿元，粮食、生猪和水产品为农业三大主导产品。1.2水环境健康风险评价模型

污染物质通过饮用水进入人体后，其引起的健康风险主要包括基因毒性物质（包括放射性污染物质和化学致癌物质）健康风险和驱干毒性物质（非致癌物质）健康风险，由于在一般水体中放射性污染物质污染程度很轻，因此基因毒性物质仅考虑化学致癌物质，化学致癌物质和非致癌物质健康风险计算公式分别为：

Rc＝∑Rci＝∑[1－exp(-D·iQi)]／70Rn＝∑Rni＝∑(Di／RFDi)×10-6／70

(1)(2)

·L-1)；70为人均体水体中各污染物质的实测浓度(mg重(kg)。

假定各污染物质对人体健康危害的毒性作用不存在拮抗或协同关系，则污染物质通过饮用水途径对人体产生的总健康风险R总＝Rc＋Rn。1.3研究区地下水水质调查数据

为全面了解全市地下水环境总体状况，掌握地下水污染水平，分析地下水污染原因，预测地下水污染变化趋势，2008年10～11月，岳阳市开展了全市地下水污染现状调查工作，共设39个调查点位，其中潜水调查点位20个，承压水调查点位19个。

根据国际癌症研究中心（IARC））对化学物的分类，属于1类（对人体致癌性证据充分）和2类A组（对人体致癌性证据有限，但对动物致癌性证据充分）的化学物质为化学致癌物质，其他为非致癌化学有毒物质。依此分类，岳阳市地下水检测出的危害人体健康的毒性物质主要有化学致癌物质As和非致癌物质Fe、Mn、Zn、硝酸盐（NO3-N）、亚硝酸盐(NO2-N)、NH3-N、氟化物、Hg和Se，水质调查数据统计见表1。1.4模型参数的选择

模型中化学致癌物质的致癌强度系数和非致癌物质饮水暴露的参考剂量均参照美国环境保护署（U.S.EPA）标准，即化学致癌物质As饮水暴露的致癌强度系数为15mg·kg-1·d-1，非致癌物质Fe、Mn、Zn、NO3-N、NO2-N、NH3-N、氟化物、Hg和Se饮水暴露的参考剂量分别为3.0×10-1、4.6×10-2、3.0×10-1、1.6、1.0×10-1、9.7×10-1、6.0×10-2、3.0×10-4和5.0×10-3mg·kg-1·d-1。

mg/L

合计

平均值0.0030.230.090.030.030.0070.4620.330.000030.001

范围nd～0.033nd～1.49nd～0.26nd～0.29nd～7.50nd～0.306nd～2.197nd～1.30nd～0.00005nd～0.004

平均值0.0030.140.070.010.420.0140.3350.220.000020.001

式中，Rci为化学致癌物质i通过饮用水途径产生的年平均健康风险(a-1)；Rni为非致癌物质i通过饮用水途径产生的年平均健康风险(a-1)；Di为毒性物质i的单位体重日均暴露剂量(mg·kg-1·d-1)；Qi为化学致癌物质i通过饮用水途径产生的致癌强度系数(mg·kg-1·d-1)；RFDi为非致癌物质i通过饮用水途径摄入的参考剂量(mg·kg-1·d-1)；70为人类平均寿命(a)。

毒性物质通过饮用水途径对人体的日均暴露剂量（D）i按下式计算：

Di＝2.2×Ci/70

(3)

式中，2.2为成人每日平均饮水量(L)；Ci为饮用

潜水范围nd～0.033nd～0.33nd～0.25nd～0.03nd～7.50nd～0.306nd～2.197nd～0.24nd～0.00005nd～0.003

平均值0.0030.060.060.0040.790.0210.2140.120.000010.0005

表１岳阳市地下水水质调查数据

毒性物质AsFeMnZnNO3-NNO2-NNH3-N氟化物HgSe

承压水范围nd～0.017nd～1.49nd～0.26nd～0.29nd～0.36nd～0.030nd～1.660nd～1.30nd～0.00005nd～0.004

注：nd表示未检出，以“0”参与统计计算。

68

环境研究与监测第２６卷

1.5评价标准的确定

水环境风险评价通过建立人体健康与环境污染的关系，定量描述各种环境污染物对人体健康造成的危害及其发生概率，其结果与国际推荐的风险水平对比，使风险管理国际化。目前，部分国际机构推荐的社会公众最大可接受风险水平为1×10-6a-1～1×10-4a-1之间[8]，据此，本文将水环境健康风险划为分无较低健康风险、中等健康风险、较高环境健康风险、

风险4个等级，各风险等级的具体划分见表3。２结果与讨论

2.1化学致癌物质健康风险评价

化学致癌物质健康风险评价结果见表4。从表4可以看出，化学致癌物质As通过饮用水途径产生的健康风险在0～2.11×10a之间，平均为2.00×10a；

-4-1

-5-1

险在1.34×10-11～1.17×10-8a-1之间，平均为3.02×10-9a-1，其中Fe通过饮用水途径产生的健康风险在0～2.23×10-9a-1之间，平均为2.11×10-10a-1，占非致癌物质健康Mn通过饮用水途径产生的健康风险在风险的7.0%，

0～2.54×10-9a-1之间，平均为6.96×10-10a-1，占非致癌物Zn通过饮用水途径产生的健质健康风险的23.0%，

康风险在0～4.34×10-10a-1之间，平均为2.15×10-11a-1，NO3-N通过饮用水占非致癌物质健康风险的0.7%，

途径产生的健康风险在0～2.10×10-9a-1之间，平均为1.18×10-10a-1，占非致癌物质健康风险的3.9%，NO2-N通过饮用水途径产生的健康风险在0～1.37×10-9a-1之间，平均为6.39×10-11a-1，占非致癌物质健康风险的2.1%，NH3-N通过饮用水途径产生的健康风险在0～1.02×10-9a-1之间，平均为1.55×10-10a-1，占非致癌物质健康风险的5.1%，氟化物通过饮用水途径产生的健康风险在0～9.73×10-9a-1之间，平均为1.65×10-9a-1，占Hg通过饮用水途径非致癌物质健康风险的54.6%；

产生的健康风险在0～7.48×10-11a-1之间，平均为2.65×10-11a-1，占非致癌物质健康风险的0.9%，Se通过饮用水途径产生的健康风险在0～3.59×10-10a-1之间，平均为7.37×10-11a-1，占非致癌物质健康风险的

表４化学致癌物质通过饮用水途径产生的健康风险（ａ－１）

潜水

＞1×10

-4

潜水Rc的最大值与平均值均大于承压水，化学致癌物质健康风险表现为潜水＞承压水。2.2非致癌物质健康风险评价

非致癌物质健康风险评价结果见表5。从表5可以看出，非致癌物质通过饮用水途径产生的健康风

表３水环境健康风险等级划分

风险水平（a-1

）

＜1×10

-6

1×10-6～5×10-5

5×10-5～1×10-4

承压水范围0～1.14×10-4

平均值1.87×10-5

范围

合计

平均值2.00×10-5

类型

范围0～2.21×10-4

平均值

风险等级无健康风险

较低健康风中等健康风较高环境风

险

险

险

Rc2.11×10-5

0～2.21×10-4

表５非致癌物质通过饮用水途径产生的健康风险（ａ－１）

RniRFeRMnRZnRNO3-NRNO2-NRNH3-NR氟化物RHgRSeRn

潜水

范围0～4.94×10-100～2.44×10-90～4.49×10-110～2.10×10-90～1.37×10-90～1.02×10-90～1.80×10-90～7.48×10-110～2.69×10-101.34×10-11～6.08×10-9

平均值8.46×10-115.47×10-105.99×10-122.22×10-109.61×10-119.89×10-118.98×10-101.57×10-114.04×10-112.01×10-9

范围

承压水

平均值3.43×10-108.53×10-103.78×10-118.27×10-123.00×10-112.14×10-102.45×10-93.78×10-111.09×10-104.08×10-9

范围0～2.23×10-90～2.54×10-90～4.34×10-100～2.10×10-90～1.37×10-90～1.02×10-90～9.73×10-90～7.48×10-110～3.59×10-10

合计

平均值2.11×10-106.96×10-102.15×10-111.18×10-106.39×10-111.55×10-101.65×10-92.65×10-117.37×10-113.02×10-9

0～2.23×10-90～2.54×10-90～4.34×10-100～1.01×10-100～1.35×10-100～7.68×10-103.74×10-10～9.73×10-9

0～7.48×10-110～3.59×10-105.31×10-10～1.17×10-8

1.34×10-11～1.17×10-8

第4期张光贵：岳阳市地下水污染健康风险评价69

2.4%；非致癌物质通过饮用水途径产生的健康风险表现为氟化物＞Mn＞Fe＞NH3-N＞NO3-N＞Se＞NO2-N＞Hg＞Zn，承压水＞潜水；非致癌物质通过饮用水途径产Mn和Fe，三者健康生的健康风险主要来自氟化物、

风险之和占非致癌物质健康风险的84.6%。

潜水

范围0～2.21×10-4

1.34×10-11～6.08×10-91.34×10-11～2.21×10-4

平均值2.11×10-52.01×10-92.11×10-5

范围

2.3毒性物质总健康风险评价

毒性物质总健康风险评价结果见表6。从表6可以看出，毒性物质通过饮用水途径产生的总健康风平均为2.00×10-5a-1，险在1.34×10-11～2.21×10-4a-1之间，

低于国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受

承压水

平均值1.87×10-54.08×10-91.88×10-5

范围0～2.21×10-4

1.34×10-11～1.17×10-81.34×10-11～2.21×10-4

合计

平均值2.00×10-53.02×10-92.00×10-5

表６毒性物质通过饮用水途径产生的总健康风险（ａ－１）

类型RcRnR总

0～1.14×10-4

5.31×10-10～1.17×10-85.34×10-10～1.14×10-4

风险水平5×10-5a-1[8]；潜水R总的最大值与平均值均大于承压水，毒性物质总健康风险表现为潜水＞承压水；毒性物质通过饮用水途径产生的总健康风险主要来自化学致癌物质As，非致癌物质通过饮用水途径产生的健康风险仅占总健康风险的0.015%，几乎可以忽略不计，因此化学致癌物质As应作为风险决策管理的重点对象。

对照水环境健康风险等级划分标准，岳阳市39个地下水调查点中有18个存在健康风险，占全部调其中较低健康风险点15个，占全部调查点的46.2%，

查点的38.5%，中等健康风险点1个，占全部调查点的2.6%，较高健康风险点2个，占全部调查点的5.1%，岳阳市地下水环境健康风险总体为较低健康风险。尽管中等和较高健康风险点位比例较小，但对此应引起警惕，环保、水利、卫生等相关部门应各负水处理工艺、水其责，采取针对性措施，从水源保护、质监测和评价等方面积极防控毒性物质可能带来的健康风险[8]。2.4不确定性分析

本研究中仅考虑饮用水暴露途径，未考虑除饮用水途径以外的其它暴露途径，如皮肤接触和吸入等，实际上低估了地下水污染物暴露的风险。此外，通过饮用水暴露途径的健康风险还与人们的生活方式、生活习惯以及职业类型密切相关[14]。环境健康风险评价是一种新的评价方法，但由于健康风险评价本身存在较大的不确定性，如致癌强度系数与参考剂量的选取、各有毒物质对人体健康危害的累积效应分析等，许多方面尚待深入研究。

３结论

（1）岳阳市地下水由毒性物质所致健康危害的平均为个人年总风险在1.34×10-11～2.21×10-4a-1之间，2.00×10-5a-1，低于国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受风险水平5×10-5a-1，表现为潜水＞承压水；对照水环境健康风险等级划分标准，岳阳市39个地下水调查点中有18个存在健康风险，占全部调查点的46.2%，其中较低健康风险、中等健康风险和较高2.6%和5.1%，总体为较低健健康风险分别占38.5%、康风险。

（2）岳阳市地下水非致癌物质通过饮用水途径产生的健康风险表现为氟化物＞Mn＞Fe＞NH3-N＞NO3-N＞Se＞NO2-N＞Hg＞Zn，其中氟化物、Mn和Fe是其主要来源。

（3）岳阳市地下水毒性物质通过饮用水途径产生的总健康风险主要来自化学致癌物质As，非致癌物质通过饮用水途径产生的健康风险仅占总健康风险的0.015%，几乎可以忽略不计，因此化学致癌物质As应作为风险决策管理的重点对象。

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（下转第76页）

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环境研究与监测第２６卷第4期

烧、湿式催化氧化等方法，焚烧和湿式催化氧化都是投资费用、运行费用非常高的处理技术。相比之下，采用生物技术进行处理，其投资、运行费用都只有湿焚烧法的几分之一或者几十分之一，运行管式催化、

理简单，处理效果稳定，COD去除率达到90％以上，而且不产生废气和废渣等二次污染，所以，该技术的成功应用为此类高浓度难降解废水的处理开辟出了一条最佳途径。

３真正发挥潜能需假以时日

目前，利用微生物来降解污染物有明显的优势，但也面临不少问题。

当废水中含有高浓度有机或有毒化合物时，生物处理技术并不百分之百奏效。废水必须使用氯气等化学物质经过反复处理，才能进入生物处理池，治理成本无疑大大增加。而且，在含有高浓度蛋白质、pH值非常高或非常低的废水中，用于废水处理的微生物很难存活。

在很多情况下，生物处理技术只是整个废水处理系统的一道工序，起辅助和补充作用。

近年来，天津石化加大了对废水回用及一体化高温凝液回收利用的专项研究力度。他们针对烯烃废水、聚酯废水进行了数十种不同材料和方案的现场试验，积累了大量的第一手现场数据，开发了以曝气生物滤池、混凝气浮过滤为预处理工序，以双膜法（超滤膜、反渗透膜）为主体的成套废水回用工艺。在这套工艺里，曝气生物滤池只做预处理，而不是主体

工艺。

该工艺有气浮、曝气生物滤池、混凝沉淀等6道主要工序，逐步去除废水中的悬浮物、氨氮等物质，使出水达到一级脱盐水锅炉补水标准，再回用到生产中。

无论是天津石化还是兰州石化，都在废水处理中应用了曝气生物滤池。曝气生物滤池是20世纪90年代初在普通生物滤池的基础上，开发的废水处理新工艺，最初用于废水的三级处理，后发展成直接用于二级处理。

曝气生物滤池采用了生物膜技术，即在曝气池中放入生物填料，利用填料表面附着的生物膜降解水中污染物的处理单元。由于所选填料自身的特点，填料表面容易附着生物膜。生物膜由多种微生物，包括好氧菌、兼氧菌、厌氧菌组成，因此曝气生物滤池对水中的各种有机物都能起到很好的去除作用，同时对氨氮也有较高的去除效率。

“随着研究的深入，曝气生物滤池从单一工艺逐渐发展成综合工艺，具有降低化学需氧量（COD）、脱氮、除磷等作用。”专家表示，高效菌种的筛选、高效反应器的构建、微生物群落结构和污染物降解机理等方面仍有待进一步研究。

由于石油炼油过程中产生的碱渣废水含有的污染物浓度高、危害大，因此必须对其进行预处理，以保证污水处理场的正常运行和最终处理出水达到国家规定的排放标准，达到治理污染、保护环境的目的。

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