孙贻超 邓小文 周 滨 卢学强

(天津市环境保护科学研究院，天津300191)

一直以来，我们对保护区环境监测主要为常规污染物监测，对保护区环境质量评价也仅限于常规各项指标与国家环境质量标准符合性判定的层次。这种监测及评价体系存在两个方面的缺陷，一是常规污染物监测无法表征区域内特征污染物分布差异，二是常规评价仅能显示区域环境的总体污染水平，却无法反应环境污染物对区域生态环境以及人体健康造成的暴露风险。环境暴露风险评价由于可以评价和预测环境污染对人体潜在健康风险，有利于有关管理部门及早发现问题，采取相关的管理对策和措施，逐渐受到了科学研究者和政府部门的高度重视。

目前国内的环境暴露风险评价多针对城市饮用水、湖泊底泥、污染场地土壤、煤烟型大气等单一环境要素进行评价，针对区域复合环境要素的暴露风险评价开展则相对较少。本文通过引入环境暴露风险评价理论与模型，从影响人体的健康出发，对保护区内企业及人口分布相对集中的区域，按照复合环境要素进行环境暴露风险综合判定。

1 研究区概况

大黄堡湿地自然保护区位于天津市武清区境东部，总面积112km2，主要保护对象为芦苇沼泽湿地生态系统及濒危、珍稀鸟类栖息地，由于历史原因，保护区内存在大量人口和工业企业，保护区北部是区域内工业企业和人口相对密集的区域，分布有大型农药类、小型印染、皮革制品、金属电镀、砖窑等污染型企业，同时该区域又是保护区人口较为密集地区，因此，本次评价选取保护区北部地区作为重点监测区域。

2 研究方法

2．1 监测对象及样点布置

本次监测对象为保护区北部地区内地表水体、地下水体、土壤、大气等环境要素，主要监测农药类及重金属类特征指标，按照特征性、代表性及相关性原则，项目组在以下五个区域进行集中布点采样，每个区域样本采集数量为10个，其中A1采集区为保护区内主要人口居住区，区域内常住人口超过2 500人，A2采集区是保护区内主要企业分布区，行业涉及砖窑、地毯化工、制革以及畜禽养殖，A3采集区则位于保护区内大型农药化工企业南部，该企业是区域内重点监测对象，A4采集区则位于保护区北部核心区内，区域周边为大面积原生芦苇，是保护区主要保护对象，A5采集区位于后蒲棒村周边，该部分是保护区内新农村建设的重点规划区域。

2．2 环境暴露风险评价模型

环境污染对人体健康的危害主要通过以下三种途径产生，一是通过人体的皮肤直接接触，二是呼吸含污染颗粒的空气，三是饮用被污染的地下水或地表水，即人体暴露环境污染物的途径主要为经皮肤暴露、经呼吸和经口3种。根据美国环境保护局(USEPA)2006年发布的《暴露参数手册》中详细规定了不同人群呼吸、饮食、饮水和皮肤接触的各种参数，给出了各参数在不同情况下的均值、中位值、最大值、最小值和范围值，并提出了在各种情况和需求下暴露参数选用原则的建议［1］。

2．2．1 水环境健康风险评价模型

(1)饮水途径与洗浴途径。根据国际癌症研究机构(IARC)和世界卫生组织(WHO)编制的分类系统，饮水途径、洗浴途径化学致癌物和非致癌物健康风险度危害的风险模型［2］如下:

一是饮水途径致癌风险评价模型。一般认为，只要有微量的致癌风险物存在，即会对人体健康产生危害。致癌风险常用风险值(R1)表示，其表示暴露于某种致癌物而导致的一生中超过正常水平的癌症发病率，模型表达式如下:

二是饮水途径非致癌风险评价模型。一般认为，只有在非致癌物超过某一阈值时才会对人体健康产生危害。非致癌风险通常用风险值(R2)表示，它指暴露造成的长期日摄入量与参考剂量的比值，模型表达式如下:

三是洗浴途径致癌与非致癌风险评价模型。模型表达式如下:

(2)水环境健康风险评价模型。假设有毒物质对人体健康危害的毒性作用呈相加关系，而非协同或拮抗关系，则水环境健康风险评价模型为:

(3)评价参数选择［3］。本文以成人为保护对象，主要是考虑成人相对小孩摄入量较大，受影响程度较大。水体中化学致癌物致癌强度系数及非致癌物参考剂量见表1、表2，人均体重BW取70kg，洗澡时为全身暴露，平均皮肤暴露面积SA1成人为19 400cm2。根据当地的气候和人群生活方式，人群平均每星期洗澡3次，每次洗澡时间ET1为0．35 h，则洗澡暴露频率EF1为156次/a;洗脸时人体暴露部位为脸和手，成人脸手皮肤暴露面积SA2为1 930cm2，每次洗脸时间ET2为0．03 h，暴露频率EF2为1 295次/a。本文中渗透系数PC取0．1;暴露期ED取人均寿命70a;平均暴露时间AT取25 550d(以人的寿命70岁计)［4］。

表1 化学致癌物致癌强度系数(mg/kg·d)－1

2．2．2 土壤环境健康风险评价模型

(1)皮肤接触途径与食入途径。根据国际癌症研究机构(IARC)和世界卫生组织(WHO)编制的分类系统，皮肤接触途径与经口食入途径土壤中化学致癌物和非致癌物健康风险度危害的风险模型［3－4］如下:

一是皮肤接触途径土壤风险评价模型。模型表达式如下:

(2)土壤健康风险评价模型。假设有毒物质对人体健康危害的毒性作用呈相加关系，而非协同或拮抗关系，则土壤环境总的健康风险评价模型为:S=S 1+S 2

(3)评价参数选择［3］。本文以1－3岁小孩为保护对象，主要是考虑小孩在土壤环境中玩耍嬉闹，与土壤接触比较频繁，土壤污染物通过其口及呼吸道进入体内对人体造成长期影响，而成人则影响较小。其体重BW平均为13kg。按照美国(USEPA)的推荐［4］，2－3岁男童的皮肤表面积SA中位数分别为0．603cm2，2－3岁女童的皮肤表面积SA中位数分别为0．579 cm2，本研究选择0．603cm2作为SA输入，EF经皮肤接触、经口食入分别取103、274d/a，CR为200 mg/d，ED 为2 a，Fadh 为0．2 mg/cm2，ABS 取1，平均暴露时间AT取25 550d(以人的寿命70岁计)［4］。

表2 化学致癌物及非致癌物参考剂量(mg/kg·d)

表3 农药及重金属类土壤特征污染物的参考剂量(mg/kg·d)

2．2．3 大气环境健康风险评价模型

(1)评价模型。根据国际癌症研究机构(IARC)和世界卫生组织(WHO)编制的分类系统，人们长期暴露在含有有机农药及汞蒸气的污染大气中，经呼吸道吸收进入人体体内为主要途径，风险评价模型表达式如下:

(2)评价参数选择。本文以成人为保护对象，主要是考虑成人相对小孩摄入量较大，受影响程度较大。按照美国(USEPA)的推荐［4］，其体重(BW)取 70kg;呼吸量(IR)取15．25m3/d;吸收效率(ABS)取 10%;暴露频率(EF)取365d/a;呼吸时间(ET)取24 h/d;暴露期(ED)取人均寿命70a;平均暴露时间(AT)取25 550 d(以人的寿命70岁计)。

表4 非致癌物经呼吸途径的参考剂量(mg·(kg·d)－1)

2．2．4 环境健康风险评价模型

假设有毒物质对人体健康危害的毒性作用呈相加关系，而非协同或拮抗关系，则总的环境健康风险评价模型为:T=R+S+W(式中T为人均年复合环境要素健康致癌风险(a－1);以上模型中，R、S、W分别为人均年水环境、土壤环境、大气环境致癌风险(a－1);R1i、R2i、R3i分别为第i种水体污染物经饮水、洗浴途径产生的人均年致癌风险(a－1);S1i、S2i分别为第i种土壤污染物经皮肤接触途径、经口食入途径产生的人均年非致癌风险(a－1);Wi为第i种大气污染物经呼吸产生的人均年非致癌风险(a－1);Qi为水体中化学致癌物i的致癌强度系数(mg/(kg·d))－1;Dig、ADi分别为第i种污染物不同途径单位体重日均暴露剂量(mg/(kg·d));RFDig为非致癌物i的参考剂量(mg/(kg·d));Ci、Cs、Cg分别为水体、土壤、大气中污染物浓度(mg·L－1);CR为人体每日摄入土壤量(mg/d);IR为人体对大气的呼吸量(m3/d);CF为单位转化因子;SA为皮肤接触表面积(cm2);ABS为皮肤对污染物的吸收分数;Fadh为土壤对皮肤的黏附系数(mg/cm2);ET为使用时间(h/d);EF为暴露频率(d/a);PC为水体中污染物皮肤穿透系数(cm/h);ED为暴露持续时间(a);BW为体重(kg);AT为平均暴露时间(d)。

3 评价结果分析

3．1 水健康风险评价值

以保护区重点监测区域地下水的饮水途径、地下水的洗浴途径、地表水的洗浴途径检测结果为对象，评价结果显示:在水环境健康风险评价中，各类污染物通过饮水途径引起的风险值明显大于洗浴途径风险(∑R1+∑R2＞∑R3);洗浴途径单污染物风险评价值比较则是地表水的洗浴风险大于地下水的洗浴风险。饮水途径化学致癌物的风险值远高于非化学致癌物，是非化学致癌物风险值的10 000倍(∑R1＞∑R2)。3类化学致癌物中以砷的个人年健康风险最大，占52．7%;其次为六价铬，占45．8%;镉产生的健康风险是3种致癌物中最小的，仅占1．5%。7种非化学致癌物中以氟化物产生的个人年健康风险最大，铜次之，酚最小，按照个人年健康风险大小排序依次为氟化物＞铜＞铅＞汞＞氨氮 ＞氰化物 ＞酚，其中氟化物占56%，铜占36．4%，铅占5．2%，汞占4．1%，其它几项比重都很小。地下水的洗浴途径中，10种化学及非化学致癌物中以氟化物产生的个人年健康风险最大，铜次之，酚最小，按照个人年健康风险大小排序依次为氟化物＞铜＞铅＞汞＞氨氮＞氰化物＞砷＞镉＞六价铬＞酚。地表水的洗浴途径中，10种化学及非化学致癌物中以汞产生的个人年健康风险最大，氨氮次之，氰化物最小，按照个人年健康风险大小排序依次为汞＞氨氮＞铅＞六价铬＞镉＞锰＞铜＞酚＞砷＞氰化物。

3．2 土壤健康风险评价值

以保护区重点监测区域土壤的皮肤接触途径、经口食入途径检测结果为对象，结果分别见表5、表6。从计算结果可以看出:在土壤环境健康风险评价中，各农药类及重金属类污染物通过食入途径引起的风险值明显大于皮肤接触途径风险(∑S2＞∑S1)。通过单污染物风险评价值比较，除总汞外，土壤中化学致癌物的风险值要高于非化学致癌物风险。3类化学致癌物中以总镉产生的个人年健康风险最大，其次为六价铬，总砷产生的健康风险是3种致癌物中最小的。10种化学致癌物及非化学致癌物中以总镉产生的个人年健康风险最大，总汞次之，二甲苯最小，按照个人年健康风险大小排序依次为总镉＞总汞＞六价铬＞总砷＞甲苯＞氯苯＞苯＞总铜＞总锰＞二甲苯，其中总镉占41．4%，总汞占22．6%，六价铬占16．7%，总砷占9%，甲苯占6．7%，其它几项比重都很小。

表5 皮肤接触途径－保护区重点监测区域土壤健康风险评价值

表6 食入途径－保护区重点监测区域土壤健康风险评价值

3．3 大气健康风险评价值及整个区域环境健康综合风险

以保护区重点监测区域大气的呼吸途径检测结果为对象，结果见表7。通过单污染物风险评价值比较，大气中6种非化学致癌物中以苯产生的个人年健康风险最大，三氯甲烷次之，二甲苯最小，按照个人年健康风险大小排序依次为苯＞三氯甲烷＞正己烷＞甲苯＞氯苯＞二甲苯，其中苯占62%，三氯甲烷占32%，正己烷占4．5%，其它几项比重都很小。

保护区重点监测区域环境健康综合风险值见表8。根据计算结果，目前保护区各类污染物所致水环境、土壤环境、大气环境健康风险评价值总体水平分别为1．79×10－5a－1、2．12 ×10－6a－1、10．68 ×10－5a－1，目前水环境评价值虽然低于美国环保局推荐的饮用水源中各类污染物所致健康危害个人年风险限值1．0 ×10－4a－1［5］和国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受值 5．0 ×10－5a－1，但已处于10－5数量级水平，对周边人群的潜在健康威胁较大;土壤环境评价值低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受值1．0 ×10－5a－1，对周边人群造成的健康威胁较小;大气环境评价值远高于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受值 1．0 ×10－5a－1［6］，对周边人群造成的健康威胁较大。环境健康综合风险值平均为12．68 ×10－5a－1，稍高于1．0 ×10－5a－1，区域环境质量对周边人群造成一定的健康风险。且发现保护区A1、A2、A3、A4、A5五个监测区域环境健康综合风险值差异较大，尤其是A1－东八里庄南侧、A3－农药厂南侧最为明显。

表8 大黄堡湿地自然保护区重点区域环境健康综合风险值

4 结论

大黄堡湿地自然保护区重点区域环境质量对周边人群潜在健康风险呈现出明显的地域差异，以保护区北部农药厂周边地区潜在健康风险最高、东八里庄附近次之、后蒲棒村周边最好。环境质量健康风险评价结果表明:大气环境健康风险值＞水环境健康风险值＞土壤环境健康风险值。人均年致癌总风险的贡献率，大气环境健康风险占84．2%，水环境健康风险占14．1%，土壤环境健康风险占1．7%，区域内大气环境污染比较严重。目前大气、水、土壤环境健康风险评价值总体水平分别为10．68×10－5a－1、1．79 ×10－5a－1、2．12 × 10－6a－1，这个水平稍高于(或接近)国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受值1．0 ×10－5a－1、5．0 ×10－5a－1、1．0 ×10－5a－1，区域环境质量对周边人群造成一定的健康风险。

(编辑:田 红)

［1］段小丽，聂静，王宗爽，等．健康风险评价中人体暴露参数的国内外研究概况［J］．环境与健康，2009，26(4):370－373．

［2］黄奕龙，王仰麟，谭启宇，等．城市饮用水源地水环境健康风险评价及风险管理［J］．地学前缘，2006，13(3):162 －167．

［3］张瑜，吴以中，宗良纲，等．POPs污染场地土壤健康风险评价［J］．环境科学与技术，2008，31(7):1135 －140．

［4］U．S．EPA．．ExposureFactorsHandbook．(PublicationEPA600/8 －89/043)［s］．USEnvironmental ProtectionAgency，USGovenrmentPirntingOffice，Washintgon，D C．1989．

［5］U．S．EPA．Guidelines for Exposure Assessment［R］．FRL4129 －5．Washington DC:Office of Health and Environmental Assessment，U．S．EPA，1992:186．

［6］U．S．EPA．．Risk Assessment Guidance for Superfund VolumeI:Human Health Evlauation Manual(PartA)(EPA/540/1－89/002)［s］．USEnvironmental Protection Agency．US Government Pirnting Office，Washintgon，D C．1989．