净水技术 | 某地区水源地重金属健康风险初步评价

前言

环境污染中提到的重金属主要是指具有明显生物毒性的重金属，如镉和铅，以及具有一定毒性的一般重金属，如铜、锌等。水环境中的铜、锌、镉、铅重金属污染主要来源于金属冶炼、工业“三废”的排放等。重金属具有可累积性，通过饮水途径进入人体，当积累到一定量会严重危害健康，引起头痛、头晕、关节疼痛、癌症等，因此，监测地表水的重金属含量具有重要意义。

本文采用电感耦合等离子体质谱法探究某地区水源地三个水库重金属（铜、锌、镉、铅）含量，根据美国环保署推荐的健康风险评价模型，对三个水库重金属通过饮水途径引起的健康风险进行了初步评价。

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实验部分及健康风险评价模型

使用电感耦合等离子体质谱仪，硝酸，标准溶液以及Milli-Q超纯水处理系统进行试验。试验采样周期为一月，在三个水库的库头、库中、库尾分别取样。

通过对水环境中重金属污染物危害鉴定、污染物暴露评价和污染物与人体的剂量反应关系等定量评估水体污染物对人体健康危害潜在的风险。本文采用致癌和非致癌风险评价模型。

致癌物健康风险评价模型

非致癌物健康风险评价模型

总健康风险为：

重金属污染物通过饮用水途径对人体的日均暴露剂量（

）按下式计算：

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检测结果与评价

取最低浓度点混标溶液平行测定7次，各元素的最低检出限测定如下：

本次采用2015年～2019年三个水库的重金属年平均浓度作为健康风险评价浓度。水库C取三个点位的监测结果，取分层测量值的平均值作为库中平均值，再对年内数据进行平均作为点位年平均值，最后对三个点位进行平均作为该水库的年均值。其中，镉元素为致癌元素，采用峰值浓度作为健康风险评价浓度。

该水源地三个水库连续5年监测重金属铜、锌、镉、铅年平均浓度如下：

水库A检测数据（单位ug/L）

水库B检测数据（单位ug/L）

水库C检测数据（单位ug/L）

从2015年到2019年各类重金属浓度无明显波动，依据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），水库A、B、C中各重金属元素含量均达到标准中规定的Ι类水标准，且均低于《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中规定的限值（铜1.000mg/L，锌1.000mg/L，镉0.005mg/L，铅0.01mg/L）。

健康风险的计算

水库A重金属健康风险评价结果（单位a^-1）

水库B重金属健康风险评价结果（单位a^-1）

水库C重金属健康风险评价结果（单位a^-1）

2015年～2019年水库A、B、C平均重金属健康风险评价结果（单位a^-1）

从2015年到2019年,三个水库的重金属健康风险值无明显差异，总重金属健康风险主要来自于致癌重金属镉，非致癌重金属健康风险从大到小依次为铅、铜、锌。水库A的致癌重金属健康风险值在1.10×10^-7～2.19×10^-7 a^-1之间，平均为1.54×10^-7 a^-1；非致癌重金属健康风险值在9.65×10^-11～2.75×10^-10 a^-1之间，平均为1.78×10^-10 a^-1。水库B的致癌重金属健康风险值在1.10×10^-7～3.83×10^-7 a^-1之间，平均为2.03×10^-7 a^-1；非致癌金属健康风险值在9.71×10^-11～3.89×10^-10 a^-1之间，平均为1.90×10^-10 a^-1。水库C的致癌重金属健康风险值在1.10×10^-7～4.38×10^-7 a^-1之间，平均为2.57×10^-7 a^-1；非致癌金属健康风险值在8.38×10^-11～2.30×10^-10 a^-1之间，平均为1.41×10^-10 a^-1。

三个水库致癌重金属健康风险在1.54×10^-7～2.03×10^-7 a^-1之间，平均为2.05×10^-7 a^-1。三个水库非致癌重金属健康风险在1.41×10^-10～1.90×10^-10 a^-1之间，平均为1.70×10^-10 a^-1。

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结论

1、通过对水库A、B、C连续5年的重金属含量监测可以看出，从2015年到2019年各类重金属浓度无明显波动，依据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），水库A、B、C中各重金属元素含量均达到标准中规定的Ι类水标准，且均低于《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中的限值（铜1.000mg/L，锌1.000mg/L，镉0.005mg/L，铅0.01mg/L）。

2、通过对水库A、B、C连续5年的重金属健康风险计算可以看出，从2015年到2019年，三个水库的重金属健康风险值无明显差异。其中总重金属健康风险主要来自致癌重金属镉，三个水库致癌重金属健康风险在1.54×10^-7～2.03×10^-7 a^-1之间，平均为2.05×10^-7 a^-1，低于美国环境保护署推荐的最大可接受风险水平（1×10^-4a^-1）的487倍。非致癌重金属健康风险很小，从大到小依次为铅、铜、锌，三个水库非致癌重金属健康风险在1.41×10^-10～1.90×10^-10 a^-1之间，平均为1.70×10^-10 a^-1，低于荷兰建设和环境保护部推荐的可忽略风险水平（1×10^-8a^-1）的58倍。

3、从三个水库2015年到2019年的重金属健康风险初步评价可以看出，水库A、B、C的重金属风险值都低于美国环境保护署与荷兰建设和环境保护部推荐的标准要求，水源环境较好,说明近年来水库A、B、C积极推行库区保护条例达到了实效，依据条例加强对水源环境的管理，水库周边发展绿色农业，禁止工业作业，保障了水环境质量和饮用水安全。但另一方面重金属具有累积性，因此有必要加强对其含量的监测，开展健康风险评价，通过评价及时了解水环境质量及水质安全状况，从而可以制定相应的重金属污染物控制措施。

4、本文仅考虑了平均饮水途径引起的部分重金属健康风险，未考虑其他有毒物质及其他方式如直接接触、摄入水体中的食物、蒸汽形式等其他暴露途径引起的健康风险，本文计算的重金属健康风险值比实际存在风险值小。

来源：本文为云南省城镇供水协会供稿

作者：昆明清源自来水有限责任公司 杨玛