地下水污染健康风险评估体系研讨

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1研究进展

健康风险评价起始于20世纪30年代,以美国科学院的研究成果最为丰富，其他一些国家也有很多研究。我国的健康风险评价工作始于20世纪80年代初,最初主要应用于核工业等领域，之后应用于地表水和污水回用较多。近几年国内外对地下水污染健康风险评价研究也颇多，ThiThuGiangetal[4]通过分析地下水中砷存在形式的因素及砷的浓度，与WHO饮用水标准对比描述地下水健康风险。EvaLópezetal[5]利用土壤—地下水迁移模型进行石油污染地下水暴露评价及蒙特卡洛法模拟解决参数的不确定性，最终通过最大日吸入量与可接收日吸入量的比值表征风险。RebeckaTrnqvistetal[6]分析了非洲中部不同季节水污染的变化趋势，利用WHO饮用水标准和美国环保局推荐饮用水标准分别得出不同污染因子的危害系数和累积危害系数。JianbingLietal[7]将随机理论和模糊数学理论相结合，描述场地概况和环境质量标准以及健康影响标准的不确定性。韩冰等[8]考虑中国人饮水习惯及有机污染物的自然衰减作用,对USEPA推荐模型进行了改进，增加了水煮沸后污染物的残留比。祝慧娜等[9]考虑各水期的浓度差异,提出浓度参数综合评判的概念,建立了基于浓度参数综合评判的水环境健康风险评价模型，并利用动态聚类分析对评价结果进行了归类。丁昊天等[10]利用模糊化原理将风险等级分为六级，采用采用USEPA推荐模型长株潭地区地下水重金属进行了健康风险评价。

2评价理论体系构建

基于对风险的认识，以地下水作为研究介质，定义地下水污染健康风险为在一定时间和区域范围内，通过地下水这一环境介质产生的水质污染事件及其引起的人体健康效应与人体可接受水平的偏离程度。而地下水污染健康风险评价正是对地下水污染健康风险的描述和量化，并在此基础上提出科学合理的管理建议。文章按照风险描述、风险量化、风险管理的步骤构建了地下水污染健康风险评价理论体系。

2.1风险描述风险描述亦称风险识别，是指在一定的时空条件下，通过收集评价区的地下水水质、水位等资料及人群利用地下水的情况定性判断有无风险及风险大小。包括地下水污染识别和人体健康影响识别。

2.1.1地下水污染识别地下水污染识别主要任务是判定地下水有无发生污染。通过收集有关研究区的环境、水文地质、土地利用方式、污染源分布、地下水化学资料、污染物种类、污染浓度及污染空间范围等资料，开展地下水质量现状评价，常用的方法有F值法、模糊数学法、灰色系统综合评价法[11]。根据《地下水环境质量标准》中规定，地下水III类标准是以人体健康基准值为依据，满足人群饮用水要求[12]。因此当地下水质量能够达到并优于III类标准时，认为地下水污染较轻，对人体健康影响较小；当地下水质量类别劣于III类标准时则认为地下水污染较严重，会对人体健康产生较大的风险。由于地下水储藏于地面之下，具有一定的隐蔽性和复杂性。地下水污染状况受污染源排放、水文地质、补给排泄等影响，呈现一定的变化性，且风险不是对已经发生的事件或结果的概率分析而是要预测不利事件可能发生的概率和可能性有多大[13],因此有必要研究评价区地下水的稳定性。地下水稳定性研究可以采用数学统计方法，通过给定一个期望值，统计分析连续一段时间内评价区地下水水质、水位的变化情况。根据统计结果分为两种情景，即低于给定期望值时则认为地下水是稳定的，而高宇给定期望值时则认为地下水是不稳定的。这时就需要对地下水污染进行预测，常用预测的方法有数值模拟法[14]、回归分析法[15]、时间序列预测法等根据评价区的具体情况选择预测方法。

2.1.2人体健康影响识别人体健康影响识别是确定研究区地下水污染是否对人体健康有不利影响。通过收集资料和开展现场调查，分析研究区的土地利用方式、地下水的供需量、供需方式等确定地下水受体是否为人群。综合地下水污染识别，当研究区的地下水发生污染并且受体为人群时，那么研究区的地下水污染对人体健康有影响，即存在健康风险。

2.2风险量化根据风险识别的结果，对于存在的风险进行量化。目的是为风险管理提供科学可靠的依据。具体步骤包括污染物毒性鉴定、暴露评价、剂量-反应评估、人体健康效应测度及与人体可接受水平的比较、不确定性分析。

2.2.1污染物毒性鉴定污染物毒性鉴定的主要任务是识别和判定污染物对人体作用后果。环境影响评价技术导则人体健康》（征求意见稿）对化学物质进行危害鉴定时将物质分为了有阈化学物和无阈化学物。其中有阈化学物质是指已知或假设在一定暴露条件下，对动物或人不发生有害作用的化合物，一般指非致癌化合物。无阈化学物质通常指致癌化合物，是已知或假设其作用是无阈的，即大于零的所有剂量都可以诱导出致癌反应的化合物。目前，欧美一些国家已经建立了关于化学物质的毒性数据库，我国在这方面处于发展中，因此可以借鉴国外的这些权威数据库作为评价依据。主要毒性数据库有：（1）国际癌症研究署(IARC)是隶属于联合国的研究机构，该机构将化学物质的致癌性分为四类:第一类(G1):具有充足的人类致癌性的证据。第二类(G2):具有有限的人类致癌性的证据，(又分为两种情况,G2A:为人类可能致癌物质,其流行病学资料有限,但有充分的动物实验资料。G2B:也许是人类致癌物,其流行病学资料不足,但动物资料充分,或流行病学资料有限,动物资料不足。第三类（G3):具有的致癌证据不足。第四类(G4):具有对人类无致癌性证据[16]。（2）美国环境保护署综合风险信息系统(IRIS)，该系统将化学物质的致癌性分为五类:第一类(A)：人类致癌物质。第二类(B)：很可能的人类致癌物质(又分为两种情况,B1:根据有限的人体毒性资料与充分的动物实验资料,极可能为人类致癌物质。B2:根据充分的动物实验资料,极可能为人类致癌物质)。第三类(C)：可能的人类致癌物质。第四类(D)：不能划分为人类致癌物质。第五类(E)：对人类无致癌性物质[17]。（3）其他的组织机构，如美国研究和发展办公室、国家环境评估中心和超级基金健康风险技术支持中心发展的临时的同行审查数据库，即PPRT；加利福尼亚环境保护局的毒性数据、有毒物质和疾病登记处(ATSDR)的最低风险水平和健康影响评估概要表格，即HEAST等。在进行污染物毒性鉴定时，优先选用国际癌症研究署(IARC)，其次为美国环境保护署综合风险信息系统(IRIS)，当上述两者系统没有数据时选用其他组织机构获得。

2.2.2暴露评价暴露评价是对人群暴露于介质中污染物的强度、频率、时间进行测量、估算或预测的过程，是进行风险评定的定量依据。其主要任务是通过调查评价区域暴露人群分布、暴露频率、暴露强度、暴露途径例如饮水途径、吸入途径、皮肤接触途径、食物链途径、暴露浓度、人群生理特性包括体重、年龄等。另外还应收集相关资料确定人群肠胃吸收因子、皮肤吸收因子等参数，最终评价时间段内的人群暴露量。其中，暴露浓度是一个重要的因素，它直接影响评价结果的准确度，为了减小该因素造成的不确定性，目前多采用蒙特卡洛法进行浓度分布模拟，选择评价区内监测浓度或预测浓度的95%置信区上限为暴露浓度值，对于特殊情况，采用保守思想即为污染物最大浓度为暴露浓度值。

2.2.3剂量-反应评估剂量-反应评估主要目的是量化污染物的毒性数据，建立人群受污染物剂量与不利健康反应之间关系。无阈物质毒性因子采取无阈值方法，以斜率概念表示即以剂量反应关系曲线估计平均每增加一个单位剂量所增加的致癌概率有多少；有阈物质毒性因子的计算是以阈值(又称参考剂量RfD)方法为主。对于毒性因子确定，优先参考毒理学、人体流行病学、临床资料等提供的数据。当数据不足时，尤其对于是一些低剂量、长暴露、范围广的污染物时，一般通过动物实验外推到人体，常用模型有对数正态模型、指数模型β泊松模型。目前，常用的毒性数据库有：美国环境保护署综合风险信息系统(IRIS)，世界卫生组织简明国际化学评估文件与环境卫生准则(WJPCICAD；WHOEHC)[18]，美国环境保护署暂行毒性因子(PPRTVs)[19]；毒性物质与疾病登记署(ATSDR)及最小风险浓度(MRL)[20]，美国环保署健康效应预警摘要表格(HEAST)。

2.2.4人体健康效应测度人体健康效应测度也称作风险计算，根据暴露评价所得的人体暴露量和剂量-反应评估确定的污染物的毒性参数，计算人群在评价时间段内的健康风险。

2.2.5人体健康可接受水平人体健康可接受水平是指以人体健康为基本依据，人体所能接收的风险最低标准。对于有阈化学物质，以总风险指数小于或等于1为可接受非致癌风险的上限，即总风险指数大于1时。受体所承受的非致癌风险在不可接受范围内反之。受体所承受的非致癌风险处于可接受范围。对于无阈化学物质，目前国内外并没有一个统一的标准，研究较多的以国际辐射防护委员会推荐标准为依据。此外，美国环境保护署、英国皇家协会、瑞典环境保护局、荷兰建设和环境保护部推荐标准[21]。保守起见，笔者认为以总致癌风险小于或等于10-6为可接受致癌风险的上限,即总致癌大于10-6时,受体所承受的致癌风险在不可接受范围内；反之,受体所承受的致癌风险处于可接受范围。

2.2.6健康风险综合评价由于有阈化学物质风险指数和无阈化学物质风险指数的人体可接受标准值是不同的，因此，当地下水中有阈化学物质和无阈化学物质共同存在时，可以采用加权平均法确定最终风险值。

2.2.7不确定性分析不确定性分析是对风险计算结果准确度的评估。风险评价过程中由于信息的灰色性，可能会引入一定的不确定性。分析这种不确定性对于风险管理和风险决策过程是很有必要的。对于地下水污染的不确定性。不确定性分健康风险评价的不确定性主要分析其在数据收集整理、污染物的毒性鉴定、暴露评估过程。较为常用分析方法主要有敏感度分析、一阶误差分析和蒙特卡罗法等[22]，应根据不确定性的来源、类型和性质选择合适的方法。

2.3风险管理风险管理主要任务根据风险计算结果，分析产生原因，并提出相应防范措施以降低风险，为管理者和决策者提供合理建议。对于地下水污染健康风险管理可以从以下两方面施行措施:其一从源头查清导致地下水污染的污染源，实施关闭或增添环保处理设施以达减小污染物排放量目的。其二从受体人群出发，改善人群用水方式以达到减少污染物暴露量。

3结论与展望

1.基于对风险的认识，提出地下水污染健康风险及其评价定义。按照风险描述、风险量化、风险管理等定性与定量相结合的思路构建了地下水污染风险评价体系。2.按照风险描述、风险量化、风险管理等定性与定量相结合的思路构建了地下水污染风险评价方法体系。详细阐述了评价体系的每一个步骤的方法，包括地下水水质评价方法、地下水系统稳定性评估方法、暴露量计算方法、风险结果计算方法，不确定性分析方法等。3.从地下水污染源头和受体人群用方式出发，提出了风险防范措施建议，为我国人群健康和土地利用规划及地下水保护管理提供科学合理依据。4.目前健康风险评价的体系的建立很多资料来源于各类文献和网络资源，我国没有一套权威机构的资料，希望在接下来的研究可以补充完善。另外，对于地下水方面的研究应加强地质与水文地质学、毒理学、流行病学、人体生理学等多科学之间的相关联系。

作者：张会兴张征宋莹单位：北京林业大学环境科学与工程学院