2012—2017年乌鲁木齐市主要饮用水源地水质健康风险评价
摘要：综合国内外健康风险评价的研究成果，运用美国环保署（USEPA）推荐的健康风险评价模型，以2012-2017年乌鲁木齐市主要饮用水源地的实测水质资料为背景，研究了乌鲁木齐市主要饮用水源地的健康风险指标，为饮用水水源风险管理和决策提供重要依据，为构建适应首府实际的饮用水源健康风险评价体系奠定基础。
关键词：饮用水源；水环境；有毒物质；健康风险评价
中图分类号：X820.4 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0012-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.006
Abstract： Combining the research results of health risk assessment at home and abroad， using the health risk assessment model recommended by the United States Environmental Protection Agency （USEPA） and using the measured water quality data of major drinking water sources in Urumqi City from 2012 to 2017 as the background， the main researches in Urumqi were studied. The health risk indicators of drinking water sources provide important basis for risk management and decision-making of drinking water sources， and lay the foundation for constructing a practical health risk assessment system for drinking water sources in the capital city.
Keywords： Drinking water source； Water environment； Toxic substances； Health risk assessment
健康风险评价兴起于 20世纪80年代，以风险度评价指标，把环境污染和人体健康联系起来，定量描述污染对人体产生健康危害的风险。目前，健康风险评价已在世界各国得到了一定的应用，我国的健康风险评价工作起步于20世纪90年代，最初主要用于核工业等领域，目前还没有被列入常规环境评价中。随着水环境污染问题日益严峻，饮用水安全和人民群众生产生活密切相关，开展水环境质量健康风险评价工作有利于充分了解水体污染状况、污染物迁移转化途径和对人体健康与生态的危害，提高饮用水的安全性。本文采用USEPA推荐的健康风险评价模型，以乌鲁木齐市环境监测中心站2012-2017年主要饮用水源地水质常规监测数据资料为背景，对乌鲁木齐市主要饮用水源地水体中污染物通过饮水途径致人体健康风险进行初步评价，为全市的饮用水的使用和管理提供依据。
1 乌鲁木齐市饮用水源地概况
乌鲁木齐市是新疆维吾尔自治区的首府，地处新疆中部，天山山脉中段北麓，准葛尔盆地南缘，主要集中式饮用水源地包括地下水源地和地表水源地两种类型，地下水源地有三屯碑-燕儿窝饮用水源地、柴北水源地、柴西水源地和西山水源地，三屯碑-燕儿窝饮用水源地位于乌鲁木齐市区南部，水源为乌拉泊地区的乌鲁木齐河河床潜流水和燕儿窝水源地附近的泉水，柴北水源地和柴西水源地分别位于柴窝堡湖的东侧和西测，水源均为柴窝堡水源地的地下水，柴窩堡水源地地下水补给为天山冰雪融化潜流水，西山水源地位于市区东南郊，以南部山前平原区的侧向径流流入及河渠渗漏补给为水源；地表水源地主要是乌拉泊水库水源地，以乌拉泊水库地表水为补给，是全市现有最大也是最主要的湖库型地表水水源，乌拉泊水库水源主要来自乌鲁木齐河水系。各饮用水源地基本情况详见表1。
2 饮用水源地监测概况
根据国家环境保护总局文件“关于印发《城市集中式饮用水源地水质监测、评价与公布方案》的通知要求（环发〔2002〕144号）”，城市集中式地下饮用水源水质基本监测项目为《地下水质量标准》（GB/T14848-93）表1中的24项，水质评价执行《地下水质量标准》（GB/T14848-93）Ⅲ类标准（以人类健康基准值为依据，主要适用于集中式生活饮用水源及工、农业用水）；地表饮用水源水质基本监测项目包括《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）表1中24项和5项补充项目，水质评价执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类标准（主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区）。监测结果显示：2012-2017年，各饮用水源地水厂参评项目年均浓度全部达标。
3 水环境健康风险评价模型
根据水环境中污染物的特性一般分基因毒物质（包括放射性污染物和化学致癌物）和躯体毒物质（即非致癌物）两大类，这也是水环境健康风险评价的对象。本文采用USEPA的暴露计算方法[1]分别计算出致癌物和非致癌物由饮水途径所致个人健康危害风险年均值。
4 质量保证及质量控制措施
为了确保监测数据的代表性、科学性和准确性，对监测的全过程（包括布点、采样、样品贮存、实验室分析、数据处理等）进行了质量控制。
（1）严格按照国家环保部颁发的《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T91-2002）、《环境水质监测质量保证手册》、国家水质标准分析方法和《水和废水监测分析方法（第四版）》等国家标准规范开展监测分析工作。
（2）采样人员严格遵守采樣操作规程，认真填写采样记录，按规定保存、运输样品。
（3）监测人员持证上岗，测试仪器均按检定规程检定合格，并在有效期内使用。
（4）每月做一条校准曲线，用线性回归方程计算出校准曲线的相关系数、截距和斜率， 所有项目标准曲线相关系数（r）>0.999；水样分析过程中采取10%平行双样、10%加标回收样及加测标准曲线点等质控措施，其偏差均在合格范围内。
（5）采样记录和分析结果按国家标准监测技术规范有关要求进行数据处理和填报，监测报告严格实行三级审核制度。
5 健康风险评价
本次评价采用2012-2017年乌鲁木齐市5个饮用水源地的监测结果，每个水源地每月监测1次，以年均值进行评价。当测定结果低于监测方法的最低检出限时，按《水环境监测规范》（SL219-98）的规定，以1/2最低检出限参加统计处理。
5.1 化学致癌物致个人健康危害年风险
2012-2017年，乌鲁木齐市各饮用水源地的三种重金属致癌物浓度均处于未检出或达到I类水质标准。三种致癌物通过饮水途径引起的个人健康危害风险年均值：镉地下水源地1.33×10-7 a-1-2.66×10-7 a-1，地表水源地1.33×10-7 a-1；砷地下水源地1.51×10-6 a-1-1.64×10-6 a-1，地表水源地1.57×10-6 a-1-1.64×10-6 a-1；地表水源地和地下水源地的六价铬均为3.57×10-5 a-1，详见表2。
乌鲁木齐市各水源地致癌物通过饮水途径致个人健康危害风险年均值大小依次为：以六价铬（致癌风险数量级10-5）最大，占致癌总风险比例高达94.9%-95.6%，砷（致癌风险数量级10-6）次之，占致癌总风险比例4.0-4.4%，镉 （致癌风险数量级10-7）再次，占0.4%-0.7%，各致癌物的致癌风险均低于USEPA和ICRP最大可接受风险水平，但与瑞典环境保护署、荷兰建设和环境署以及英国皇家协会最大可接受风险水平1.0×10-6 a-1相比，各饮用水源地的重金属六价铬和砷均分别高出了34.7倍和0.6倍。根据USEPA综合风险信息系统（IRIS）的分类信息，六价铬与砷属于A类致癌物质，USEPA建议以1.0×10-6 a-1进行风险控制，提示应重点关注致癌物六价铬和砷对人体所产生的健康风险[5]，因此，六价铬和砷是乌鲁木齐市饮用水源地主要致癌污染因子，应作为政府风险决策管理的重点对象。
5.2 非致癌物致个人健康危害年风险
2012-2017年，乌鲁木齐市各饮用水源地的非致癌物评价项目均处于未检出或达到II类水质标准。由表3可见，非致癌物中分非金属和金属两类，非金属致个人健康危害年风险（数量级在10-13-10-9）略高于金属 （数量级在10-12-10-10）。非金属中致个人风险最大是氟化物（风险数量级10-10-10-9），金属以重金属铜（风险数量级10-10-10-9）最大。总体而言，各饮用水源地的非致癌物致个人年健康危害风险均低于USEPA和ICRP最大可接受风险水平，并低于瑞典环境保护署、荷兰建设和环境署以及英国皇家协会最大可接受风险水平1.0×10-6 a-1，对人体健康危害个人年风险水平年均值集中在10-13-10-9 a-1，即一年中每个人的健康可能有10-13-10-9的机会受到水体中非致癌物的影响，概率极小，不会对暴露人群构成明显的危害。
5.3 总体个人健康危害年风险
2012-2017年，乌鲁木齐市地下饮用水源地通过饮水途径产生的个人健康危害风险年均值3.74×10-5 a-1-3.77×10-5 a-1，地表饮用水源地通过饮水途径产生的个人健康危害风险年均值3.75×10-5 a-1，即五年中饮水者有十万分之四至五左右的可能性会因饮水污染导致疾病或死亡，均低于USEPA和ICRP最大可接受风险水平，但与瑞典环境保护署、荷兰建设和环境署以及英国皇家协会最大可接受风险水平1.0×10-6 a-1相比，地下饮用水源地个人健康危害年风险高出了36.4-36.7倍，地表饮用水源地高出了36.5倍。各饮用水源地的总体个人健康危害风险年均值以致癌物健康危害风险为主，占总风险的99.98%以上。
6 结论和建议
乌鲁木齐市主要饮用水源地化学致癌物和非致癌物通过饮水途径致个人健康危害年风险数量级比较显示：重金属致癌物高出非致癌物104-107数量级，因此致癌物是各饮用水源地中优先治理的污染物，尤其是占个人健康危害年总风险99.6%以上的六价铬和砷更应特别重视，六价铬可使蛋白变性、核酸和核蛋白沉淀，酶系统受干扰，具有致突变和致癌性，砷与皮肤癌之间存在紧密的因果关系。
水环境健康风险评价模型的建立，可以将水环境质量和公众健康危害定量联系起来，以风险度作为评价指标定量描述环境污染对公众健康危害的程度，使评价指标落实到人体健康上，为饮用水水源的风险管理和决策提供科学基础和重要依据。应该注意到，EPA提供的毒物数据是由动物试验资料导出的，毒物作用于动物与人类的机理也许并不一致。致癌效应因子是按概率95%上限估计的，将多种不同致癌物的风险相加时，总的风险值可能人为地偏于保守。另外，多种毒物同时作用于人体的效应常常不是独立的。这是水环境健康风险评价的局限性，应用者需要给予关注。
参考文献
[1]刘军，侯佳男，黄爽.辽宁省地下饮用水源水环境健康风险评价[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2016，（1）：177-185.
[2]龙冬飞.地下饮用水源地水环境健康风险评价初探[J]. 中国化工贸易，2017，（9）：20.
收稿日期：2018-05-03
作者简介：王涛（1967 -），男，高级工程师，研究方向为环境监测管理。
关键词：饮用水源；水环境；有毒物质；健康风险评价
中图分类号：X820.4 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0012-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.006
Abstract： Combining the research results of health risk assessment at home and abroad， using the health risk assessment model recommended by the United States Environmental Protection Agency （USEPA） and using the measured water quality data of major drinking water sources in Urumqi City from 2012 to 2017 as the background， the main researches in Urumqi were studied. The health risk indicators of drinking water sources provide important basis for risk management and decision-making of drinking water sources， and lay the foundation for constructing a practical health risk assessment system for drinking water sources in the capital city.
Keywords： Drinking water source； Water environment； Toxic substances； Health risk assessment
健康风险评价兴起于 20世纪80年代，以风险度评价指标，把环境污染和人体健康联系起来，定量描述污染对人体产生健康危害的风险。目前，健康风险评价已在世界各国得到了一定的应用，我国的健康风险评价工作起步于20世纪90年代，最初主要用于核工业等领域，目前还没有被列入常规环境评价中。随着水环境污染问题日益严峻，饮用水安全和人民群众生产生活密切相关，开展水环境质量健康风险评价工作有利于充分了解水体污染状况、污染物迁移转化途径和对人体健康与生态的危害，提高饮用水的安全性。本文采用USEPA推荐的健康风险评价模型，以乌鲁木齐市环境监测中心站2012-2017年主要饮用水源地水质常规监测数据资料为背景，对乌鲁木齐市主要饮用水源地水体中污染物通过饮水途径致人体健康风险进行初步评价，为全市的饮用水的使用和管理提供依据。
1 乌鲁木齐市饮用水源地概况
乌鲁木齐市是新疆维吾尔自治区的首府，地处新疆中部，天山山脉中段北麓，准葛尔盆地南缘，主要集中式饮用水源地包括地下水源地和地表水源地两种类型，地下水源地有三屯碑-燕儿窝饮用水源地、柴北水源地、柴西水源地和西山水源地，三屯碑-燕儿窝饮用水源地位于乌鲁木齐市区南部，水源为乌拉泊地区的乌鲁木齐河河床潜流水和燕儿窝水源地附近的泉水，柴北水源地和柴西水源地分别位于柴窝堡湖的东侧和西测，水源均为柴窝堡水源地的地下水，柴窩堡水源地地下水补给为天山冰雪融化潜流水，西山水源地位于市区东南郊，以南部山前平原区的侧向径流流入及河渠渗漏补给为水源；地表水源地主要是乌拉泊水库水源地，以乌拉泊水库地表水为补给，是全市现有最大也是最主要的湖库型地表水水源，乌拉泊水库水源主要来自乌鲁木齐河水系。各饮用水源地基本情况详见表1。
2 饮用水源地监测概况
根据国家环境保护总局文件“关于印发《城市集中式饮用水源地水质监测、评价与公布方案》的通知要求（环发〔2002〕144号）”，城市集中式地下饮用水源水质基本监测项目为《地下水质量标准》（GB/T14848-93）表1中的24项，水质评价执行《地下水质量标准》（GB/T14848-93）Ⅲ类标准（以人类健康基准值为依据，主要适用于集中式生活饮用水源及工、农业用水）；地表饮用水源水质基本监测项目包括《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）表1中24项和5项补充项目，水质评价执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类标准（主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区）。监测结果显示：2012-2017年，各饮用水源地水厂参评项目年均浓度全部达标。
3 水环境健康风险评价模型
根据水环境中污染物的特性一般分基因毒物质（包括放射性污染物和化学致癌物）和躯体毒物质（即非致癌物）两大类，这也是水环境健康风险评价的对象。本文采用USEPA的暴露计算方法[1]分别计算出致癌物和非致癌物由饮水途径所致个人健康危害风险年均值。
4 质量保证及质量控制措施
为了确保监测数据的代表性、科学性和准确性，对监测的全过程（包括布点、采样、样品贮存、实验室分析、数据处理等）进行了质量控制。
（1）严格按照国家环保部颁发的《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T91-2002）、《环境水质监测质量保证手册》、国家水质标准分析方法和《水和废水监测分析方法（第四版）》等国家标准规范开展监测分析工作。
（2）采样人员严格遵守采樣操作规程，认真填写采样记录，按规定保存、运输样品。
（3）监测人员持证上岗，测试仪器均按检定规程检定合格，并在有效期内使用。
（4）每月做一条校准曲线，用线性回归方程计算出校准曲线的相关系数、截距和斜率， 所有项目标准曲线相关系数（r）>0.999；水样分析过程中采取10%平行双样、10%加标回收样及加测标准曲线点等质控措施，其偏差均在合格范围内。
（5）采样记录和分析结果按国家标准监测技术规范有关要求进行数据处理和填报，监测报告严格实行三级审核制度。
5 健康风险评价
本次评价采用2012-2017年乌鲁木齐市5个饮用水源地的监测结果，每个水源地每月监测1次，以年均值进行评价。当测定结果低于监测方法的最低检出限时，按《水环境监测规范》（SL219-98）的规定，以1/2最低检出限参加统计处理。
5.1 化学致癌物致个人健康危害年风险
2012-2017年，乌鲁木齐市各饮用水源地的三种重金属致癌物浓度均处于未检出或达到I类水质标准。三种致癌物通过饮水途径引起的个人健康危害风险年均值：镉地下水源地1.33×10-7 a-1-2.66×10-7 a-1，地表水源地1.33×10-7 a-1；砷地下水源地1.51×10-6 a-1-1.64×10-6 a-1，地表水源地1.57×10-6 a-1-1.64×10-6 a-1；地表水源地和地下水源地的六价铬均为3.57×10-5 a-1，详见表2。
乌鲁木齐市各水源地致癌物通过饮水途径致个人健康危害风险年均值大小依次为：以六价铬（致癌风险数量级10-5）最大，占致癌总风险比例高达94.9%-95.6%，砷（致癌风险数量级10-6）次之，占致癌总风险比例4.0-4.4%，镉 （致癌风险数量级10-7）再次，占0.4%-0.7%，各致癌物的致癌风险均低于USEPA和ICRP最大可接受风险水平，但与瑞典环境保护署、荷兰建设和环境署以及英国皇家协会最大可接受风险水平1.0×10-6 a-1相比，各饮用水源地的重金属六价铬和砷均分别高出了34.7倍和0.6倍。根据USEPA综合风险信息系统（IRIS）的分类信息，六价铬与砷属于A类致癌物质，USEPA建议以1.0×10-6 a-1进行风险控制，提示应重点关注致癌物六价铬和砷对人体所产生的健康风险[5]，因此，六价铬和砷是乌鲁木齐市饮用水源地主要致癌污染因子，应作为政府风险决策管理的重点对象。
5.2 非致癌物致个人健康危害年风险
2012-2017年，乌鲁木齐市各饮用水源地的非致癌物评价项目均处于未检出或达到II类水质标准。由表3可见，非致癌物中分非金属和金属两类，非金属致个人健康危害年风险（数量级在10-13-10-9）略高于金属 （数量级在10-12-10-10）。非金属中致个人风险最大是氟化物（风险数量级10-10-10-9），金属以重金属铜（风险数量级10-10-10-9）最大。总体而言，各饮用水源地的非致癌物致个人年健康危害风险均低于USEPA和ICRP最大可接受风险水平，并低于瑞典环境保护署、荷兰建设和环境署以及英国皇家协会最大可接受风险水平1.0×10-6 a-1，对人体健康危害个人年风险水平年均值集中在10-13-10-9 a-1，即一年中每个人的健康可能有10-13-10-9的机会受到水体中非致癌物的影响，概率极小，不会对暴露人群构成明显的危害。
5.3 总体个人健康危害年风险
2012-2017年，乌鲁木齐市地下饮用水源地通过饮水途径产生的个人健康危害风险年均值3.74×10-5 a-1-3.77×10-5 a-1，地表饮用水源地通过饮水途径产生的个人健康危害风险年均值3.75×10-5 a-1，即五年中饮水者有十万分之四至五左右的可能性会因饮水污染导致疾病或死亡，均低于USEPA和ICRP最大可接受风险水平，但与瑞典环境保护署、荷兰建设和环境署以及英国皇家协会最大可接受风险水平1.0×10-6 a-1相比，地下饮用水源地个人健康危害年风险高出了36.4-36.7倍，地表饮用水源地高出了36.5倍。各饮用水源地的总体个人健康危害风险年均值以致癌物健康危害风险为主，占总风险的99.98%以上。
6 结论和建议
乌鲁木齐市主要饮用水源地化学致癌物和非致癌物通过饮水途径致个人健康危害年风险数量级比较显示：重金属致癌物高出非致癌物104-107数量级，因此致癌物是各饮用水源地中优先治理的污染物，尤其是占个人健康危害年总风险99.6%以上的六价铬和砷更应特别重视，六价铬可使蛋白变性、核酸和核蛋白沉淀，酶系统受干扰，具有致突变和致癌性，砷与皮肤癌之间存在紧密的因果关系。
水环境健康风险评价模型的建立，可以将水环境质量和公众健康危害定量联系起来，以风险度作为评价指标定量描述环境污染对公众健康危害的程度，使评价指标落实到人体健康上，为饮用水水源的风险管理和决策提供科学基础和重要依据。应该注意到，EPA提供的毒物数据是由动物试验资料导出的，毒物作用于动物与人类的机理也许并不一致。致癌效应因子是按概率95%上限估计的，将多种不同致癌物的风险相加时，总的风险值可能人为地偏于保守。另外，多种毒物同时作用于人体的效应常常不是独立的。这是水环境健康风险评价的局限性，应用者需要给予关注。
参考文献
[1]刘军，侯佳男，黄爽.辽宁省地下饮用水源水环境健康风险评价[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2016，（1）：177-185.
[2]龙冬飞.地下饮用水源地水环境健康风险评价初探[J]. 中国化工贸易，2017，（9）：20.
收稿日期：2018-05-03
作者简介：王涛（1967 -），男，高级工程师，研究方向为环境监测管理。
