济南市市政供水三氯甲烷和四氯化碳含量及风险评估
李新伟, 崔永学, 张扬, 彭秀苗, 崔亮亮, 刘仲, 周敬文     
济南市疾病预防控制中心
摘要: 目的 分析济南市主城区饮用水中三氯甲烷和四氯化碳的含量并评价其对人体健康风险。方法 2017年,根据济南市主城区人口分布,设置监测点收集末梢水进行检测分析,并采用健康风险评价方法进行评价。结果 济南市市政供水枯水期和丰水期三氯甲烷和四氯化碳浓度(中位数)分别为5.3、5.8和0.057 6、0.054 μg/L,年致癌风险为19.44×10-7,非致癌风险为0.0063。结论 济南市市政供水中三氯甲烷和四氯化碳存在一定的健康风险,但在可接受限值之内。
关键词: 城区     市政供水     三氯甲烷     四氯化碳     健康风险    
Assessment on the Levels and Health Risks of Chloroform and Carbon Tetrachloride in Municipal Water Supplies in Jinan
LI Xinwei, CUI Yongxue, ZHANG Yang, PENG Xiumiao, CUI Liangliang, LIU Zhong, ZHOU Jingwen     
Abstract: Objectives To analyze the level of chloroform and carbon tetrachloride in drinking water in the main urban zone of Jinan and to assess their potential risks to human health. Methods The collection of water sample from monitoring sites was based on the distribution of population in the main urban zone of Jinan and water samples were determined in 2017.The health risks were assessed by health risk assessment method. Results The median levels of chloroform and carbon tetrachloride in tap water samples were 5.3 and 0.0576 in dry season and 5.8 and 0.054 μg/L in wet season, respectively. The carcinogenic risk value was 19.44×10-7 and the non-carcinogenic risk value was 0.0063. Conclusions The health risks of chloroform and carbon tetrachloride in municipal water supplies were in the acceptable recommended value.
Key words: urban area     municipal water supply     chloroform     carbon tetrachloride     health risk assessment    

近年来,济南市实施节水保泉工程,限制地下水开采,主城区内逐步实现了以黄河水为水源的玉清水厂和鹊华水厂为主的市政供水并实现了两大水厂的联网供水。截至2016年,济南市主城区常住人口约300万,两大水厂的覆盖主城区人口约90%。玉清和鹊华水厂分别使用液氯和二氧化氯消毒,氯化消毒能够产生包括三氯甲烷和四氯化碳在内的多种消毒副产物,目前关于济南市政供水消毒副产物的健康风险评估尚未见报道,因此进行了相关调查分析。

1 材料和方法 1.1 采样点设置及水样采集

按照济南市主城区(历下区、市中区、槐荫区、天桥区和历城区)的人口分布密集程度及市政管网分布,进行网格化布点设置采样点,于2017年枯水期(4—5月)和丰水期(7—8月)在规划的采样点采集水样。采样过程按照《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)[1]的要求进行水样的采集和保存,丰水期和枯水期各采集样品58份,共采集样品116份。

1.2 实验室分析、评价及质量控制

1.2.1 实验室分析

水样分析按照《生活饮用水标准检验方法消毒副产物指标》(GB/T 5750.10-2006)[2]进行,仪器设备:气相色谱仪(型号6 890 N, 美国安捷伦公司),带ECD检测器;顶空仪(型号HSS-86.50,意大利Dani公司);试剂:甲醇(德国Merck公司),色谱纯;三氯甲烷和四氯化碳标准溶液(环保部标准样品研究所,1 000 mg/L)。

1.2.2 结果评价

按照《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)[1]进行评价,三氯甲烷和四氯化碳的标准限值分别为60和2 μg/L。

1.2.3 质量控制

分析过程中设立空白样、平行样并进行加标回收实验。检测的每批样品均做平行质控,对检测结果过高的样品进行复查。三氯甲烷和四氯化碳的检出限分别为0.11 μg/L和0.014 μg/L。

1.3 健康风险评价

采用美国环保署(US EPA)推荐的健康风险评估模型[3]对济南市市政供水末梢水中三氯甲烷和四氯化碳经饮水途径暴露的健康风险进行评价。

1.3.1 致癌风险

化学致癌物经饮水途径导致的健康风险(Risk)计算公式如(1)示:

$ {\rm{Risk = }}\left[{\left( {{\rm{Ci \times IR \times EF \times ED}}} \right){\rm{/}}\left( {{\rm{BW \times AT}}} \right)} \right]{\rm{ \times SF}} $ (1)

式中:Risk—暴露于该致癌物质的发病风险;

Ci—饮用水水中化学致癌物浓度,mg/L;

IR—成人每日饮水量,L/d;

EF—暴露频率,d/a;

ED—暴露持续时间,a;

BW—成人体重,kg;

AT—平均暴露时间,d;

SF—化学致癌物的斜率因子,(kg ·d)/mg。

1.3.2 非致癌风险

化学非致癌物危害指数(HI)计算公式如(2)示:

$ {\rm{HI = }}\left[{\left( {{\rm{Ci \times IR \times EF \times ED}}} \right){\rm{/}}\left( {{\rm{BW \times AT}}} \right)} \right]{\rm{/RfD}} $ (2)

式中:HI—非致癌物的健康危害指数;

Ci—饮用水水中化学致癌物浓度,mg/L;

IR—成人每日饮水量,L/d;

EF—暴露频率,d/a;

ED—暴露持续时间,a;

BW—成人体重,kg;

AT—平均暴露时间,d;

RfD—非致癌物摄入参考剂量,mg/(kg ·d)。

上式(1)、(2)中暴露参数选用中国环境保护部《中国人群暴露参数手册(成人卷)》的推荐值[4],IR值取山东省城市成人每日饮水量为2.275 L/d;BW值取山东省成人平均体重为65 kg;EF取365 d/a;暴露时间AT,非致癌物按30年10 950 d,致癌物按70年25 550 d。

1.4 模型参数选择

根据USEPA综合风险信息系统[5]公布的有毒物质暴露途径参考值,三氯甲烷和四氯化碳经口途径参数如表 1所示。

表 1 三氯甲烷、四氯化碳的致癌与非致癌强度系数参考值
化学物质 SF[(kg·d)/mg] RfD/[mg/(kg·d)]
三氯甲烷 0.01 0.031
四氯化碳 0.000 7 0.13

1.5 统计学分析

采用SPSS 20.0进行统计分析,由于数据非正态分布,采用Mann-Whitney U检验,检验水准α=0.05。

2 结果 2.1 饮用水中三氯甲烷和四氯化碳浓度

枯水期和丰水期各采集末梢水58份,三氯甲烷的检出率分别为79.31%和82.76%,中位数分别为5.3和5.8 μg/L,差异无统计学意义(P=0.387),(表 2)。四氯化碳检出率分别为68.97%和82.76%,中位数分别为0.057 6和0.054 μg/L,差异无统计学意义(P=0.186),(表 3)。

表 2 济南市政供水末梢水三氯甲烷浓度(n=58)
μg/L
水期类型 范围 中位数 众数 P25 P75 检出率/% 限值
枯水期 0.1~1 5.3 0.50 1.2 6.75 79.31 60
丰水期 0.055~17 5.8 0.055 1.7 12 82.76 60

表 3 济南市市政供水末梢水四氯化碳浓度(n=58)
μg/L
水期类型 范围 中位数 众数 P25 P75 检出率/% 限值
枯水期 0.007~5.1 0.0576 0.018 0.050 0.58 68.97 22
丰水期 0.007~5.0 0.054 0.055 0.047 0.20 82.76 22

2.2 健康风险评价

根据健康风险评价模型和参数及饮用水中三氯甲烷和四氯化碳浓度,经计算通过饮水途径引起的评价个人健康风险评价结果为(表 4)。

表 4 济南市政供水末梢水三氯甲烷和四氯化碳健康风险
危害指数 致癌风险
三氯甲烷 四氯化碳 合计 三氯甲烷 四氯化碳 合计
0.006 27 1.50×10-5 0.006 3 19.43×10-7 0.014×10-7 19.44×10-7

3 讨论

近年来,随着济南市政府节水保泉行动的实施,主城区地下水源逐渐关停,逐步实现了以黄河水为水源的两大水厂并网供水。两水厂均采用氯化消毒,氯化消毒能够产生600多种消毒副产物,在饮用水中已检测到大约80种[6-7]其中三氯甲烷和四氯化碳已被证明为具有致癌和致突变作用[8]。美国环保署(US EPA)为饮用水中三卤甲烷的风险评估推荐不同暴露途径标准值[9],作为评估饮用水健康风险方法,本次调查采用US EPA健康风险模型,对主城区市政供水三氯甲烷和四氯化碳进行了人群健康风险评价。根据USEPA标准[10-11],对于致癌风险,当致癌风险低于1.0×10-6认为风险不明显,风险在1.0×10-6~1.0×10-4之间时认为有可接受的风险;对于非致癌风险,健康风险指数HI<1,认为健康危害在可接受范围内。本调查发现,2017年济南市市政供水健康危害指数分别为0.006 3,远低于1;致癌危险度为19.44×10-7>10-6,存在一定风险但在在可接受范围内。本次调查结果与杭州[11]、深圳[12]、安徽[13]等以地表水为水源的市政供水检测结果较为一致。

饮用水中消毒副产物的生成受到水中污染物种类和浓度水平以及消毒方式等多种原因影响[14],本次调查发现,枯水期和丰水期末梢水中三氯甲烷和四氯化碳浓度无统计学差异,说明水源和消毒工艺比较稳定,这与郝莉鹏等[15]的研究不一致。

本研究的健康风险评估存在一定的不确定性,主要表现在以下几个方面,首先人群暴露参数选用《中国人群暴露参数手册(成人卷)》中山东平均饮水量和体重,参数比较粗略;其次饮用水消毒副产物只选择了四氯化碳和三氯甲烷,可能会低估饮水暴露的健康风险;另外,中国人多有饮用开水的习惯,对于挥发性的消毒副产物,煮沸后饮水中的浓度会降低[16],这会高估了其健康风险。

参考文献
[1] 中华人民共和国卫生部, 中国国家标准化管理委员会. GB 5749-2006生活饮用水卫生标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007. Ministry of Health of the People's Republic of China, Standardization Administration of the People's Republic of China. GB 5749-2006 Standards for drinking water quality[S]. Beijing:Standards Press of China, 2007.
[2] 中华人民共和国卫生部, 中国国家标准化管理委员会. GB/T 5750. 10-2006生活饮用水标准检验方法消毒副产物指标[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007. Ministry of Health of the People's Republic of China, Standardization Administration of the People's Republic of China. GB/T 5750.10-2006 Standard examination methods for drinking water-Disinfection by-products parameters[S]. Beijing:Standards Press of China, 2007.
[3] IRIS.US EPA. Chioroform (CASRN 67-66-3)[EB/OL]. (2001-10-19).[2018-2-22]. https://cfpub.epa.gov/si/si_public_file_download.cfm?p_download_id=531548.
[4] 中华人民共和国环境保护部. 中国人群暴露参数手册(成人卷)[M]. 北京: 中国环境出版社, 2013. Ministry of Environmental Protection of the People's Republic of China. Exposure Factors Handbook of Chinese Population (Adults)[M]. Beijing: China Environmental Press, 2013 (in Chinese).
[5] Office of Water US EPA. EPA 822-S-12-0012012 Edition of the drinking water standards and health advisories[S]. Washington DC:US EPA, 2012.
[6] Richardson SD, Postigo C. Drinking water disinfection by-products[M]//Meyers RA. Encyclopedia of Environmental Analysis and Remediation. Volume 3. New York, NY, USA:Wiley, 1998:1398-1421.
[7] Pressman JG, Richardson SD, Speth TF, et al. Concentration, chlorination, and chemical analysis of drinking water for disinfection byproduct mixtures health effects research:U.S. EPA's four lab study[J]. Environ Sci Technol, 2010, 44(19): 7184–7192. doi: 10.1021/es9039314
[8] Richardson SD, Plewa MJ, Wagner ED, et al. Occurrence, genotoxicity, and carcinogenicity of regulated and emerging disinfection by-products in drinking water:a review and roadmap for research[J]. Mutat Res, 2007, 636(1-3): 178–242. doi: 10.1016/j.mrrev.2007.09.001
[9] US EPA. Risk Assessment guidance for superfund volume Ⅰ:human health evaluation manual supplemental guidance[EB/OL]. https://www.epa.gov/risk/risk-assessment-guidance-superfund-volume-i-human-health-evaluation-manual-supplemental.
[10] US EPA. EPA/630/P-03/001F Guidelines for Carcinogen Risk Assessment[S]. Washington, DC:US EPA, 2005.
[11] 杨洛贤, 滕卫林, 王强, 等. 2014年杭州市主城区饮用水中消毒副产物的分布及其健康风险[J]. 环境与职业医学, 2016, 33(3): 237–242. Yang LX, Teng WL, Wang Q, et al. Distribution and health risk of disinfection by-products in drinking water in Hangzhou main urban zone, 2014[J]. J Environ Occup Med, 2016, 33(3): 237–242. (in Chinese).
[12] 周国宏, 余淑苑, 彭朝琼, 等. 深圳市饮用水中消毒副产物三卤甲烷的健康风险评价[J]. 环境与健康杂志, 2013, 30(8): 718–722. Zhou GH, Yu SY, Peng CQ, et al. Health risk assessment of trihalomethanes in drinking water in Shenzhen[J]. J Environ Occup Med, 2013, 30(8): 718–722. (in Chinese).
[13] 陈栋, 操基玉. 六安市城区饮用水中氯仿和四氯化碳健康风险初评[J]. 环境卫生学杂志, 2016, 6(5): 347–350, 355. Chen D, Cao JY. Preliminary health risk assessment on chloroform and carbon tetrachloride in drinking water in urban area of Lu'an city[J]. J Environ Hyg, 2016, 6(5): 347–350, 355. (in Chinese).
[14] 刘丽颖, 张荣. 饮用水消毒副产物成因及控制措施[J]. 中国公共卫生, 2012, 28(5): 707–709. doi: 10.11847/zgggws2012-28-05-61 Liu LY, Zhang R. Causes and control measures of disinfection by-products of drinking water[J]. Chin J Public Health, 2012, 28(5): 707–709. doi: 10.11847/zgggws2012-28-05-61 (in Chinese).
[15] 郝莉鹏, 孙乔, 刘晓琳, 等. 上海市浦东新区饮用水三卤甲烷和卤乙酸含量及其健康风险评价[J]. 环境与职业医学, 2014, 31(6): 442–447. Hao LP, Sun Q, Liu XL, et al. Levels and health risk assessment of trihalomethanes and haloacetic acids in drinking water in Pudong new area, Shanghai[J]. J Environ Occup Med, 2014, 31(6): 442–447. (in Chinese).
[16] 刘丽颖, 陈小岳, 张荣, 等. 煮沸前后饮水有机污染物及消毒副产物含量的变化[J]. 环境与健康杂志, 2013, 30(8): 715–717.
[17] Liu LY, Chen XY, Zhang R, et al. Change of organic contaminants and DBPs contents in drinking water before and after boiling[J]. J Environ Health, 2013, 30(8): 715–717.
DOI: 10.13421/j.cnki.hjwsxzz.2018.01.009
中国疾病预防控制中心主办。
0
李新伟, 崔永学, 张扬, 彭秀苗, 崔亮亮, 刘仲, 周敬文
LI Xinwei, CUI Yongxue, ZHANG Yang, PENG Xiumiao, CUI Liangliang, LIU Zhong, ZHOU Jingwen
济南市市政供水三氯甲烷和四氯化碳含量及风险评估
Assessment on the Levels and Health Risks of Chloroform and Carbon Tetrachloride in Municipal Water Supplies in Jinan
环境卫生学杂志, 2018, 8(1): 42-45
Journal of Environmental Hygiene, 2018, 8(1): 42-45
DOI: 10.13421/j.cnki.hjwsxzz.2018.01.009

相关文章

工作空间