再生水利用的健康風(fēng)險評價

1、再生水的健康風(fēng)險評價再生水的健康風(fēng)險評價 是指對經(jīng)過或未經(jīng)過污水處理廠處理的集納雨水、工業(yè)排水、生活排水進行處理，達到規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可以被再次利用的水。污水再生利用和資源化在技術(shù)上可行，并且具有可觀的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。再生水再生水（1）與遠(yuǎn)距離引水和海水淡化相比更為經(jīng)濟；（2）與雨水資源相比，再生水水源的水質(zhì)和水量更為可靠和穩(wěn)定，而且受季節(jié)的影響很??；（3）污水再生利用不僅節(jié)約了寶貴的水資源，而且降低了排污費用，減少了污水排放量，使環(huán)境污染有所緩解。 危害危害識別識別暴露暴露評價評價劑量反劑量反應(yīng)分析應(yīng)分析風(fēng)險風(fēng)險評定評定危害危害識別識別暴露暴露評價評價劑量反劑量反應(yīng)

2、分析應(yīng)分析風(fēng)險風(fēng)險評定評定 再生水中風(fēng)險因子主要包括：對對人體有害化學(xué)物質(zhì)人體有害化學(xué)物質(zhì)(如重金屬, 致癌、致畸、致突變有機物) 病原微生物病原微生物(細(xì)菌、病毒、寄生蟲)危害危害識別識別暴露暴露評價評價劑量反劑量反應(yīng)分析應(yīng)分析風(fēng)險風(fēng)險評定評定 再生水中風(fēng)險因子主要包括：對對人體有害化學(xué)物質(zhì)人體有害化學(xué)物質(zhì)(如重金屬, 致癌、致畸、致突變有機物) 病原微生物病原微生物(細(xì)菌、病毒、寄生蟲)危害危害識別識別暴露暴露評價評價劑量反劑量反應(yīng)分析應(yīng)分析風(fēng)險風(fēng)險評定評定 再生水中風(fēng)險因子主要包括：對對人體有害化學(xué)物質(zhì)人體有害化學(xué)物質(zhì)(如重金屬, 致癌、致畸、致突變有機物) 病原微生物病原微生物(細(xì)菌、

3、病毒、寄生蟲) 多數(shù)情況下利用動物試驗獲得資料利用數(shù)學(xué)模型采取體重、體表面積外推法外推法, 從動物試驗高劑量風(fēng)險外推到人體經(jīng)常接觸的低劑量風(fēng)險。常用的外推模型有：Probit模型、Logistic模型、Weibull模型、One-hit模型、Multi-hit模型、Multistage模型等。 對某一化學(xué)物質(zhì)該系統(tǒng)給出對人體健康影響的定性描述和定量評價, 其核心內(nèi)容包括以下兩點: 對于非致癌物質(zhì), 給出口口服參考劑量服參考劑量( R f D s ) 和吸入?yún)⒖紕┝课雲(yún)⒖紕┝? R f Cs ) ; 對致癌物質(zhì), 給出致癌強致癌強度分類度分類, 單位口服單位口服和吸入吸入風(fēng)險風(fēng)險。對致癌物質(zhì)U

4、SEPA 規(guī)定可接受致癌風(fēng)險率閾值為1010- 5- 5 (每100 000 人中有1 人患癌癥的概率)。對于飲用途徑, 化學(xué)致癌物健康危害的風(fēng)險模式為：Pi = 1 - exp (- Diqi ) /70式中：Pi 為化學(xué)致癌物i 飲用水途徑所致癌癥的平均個人致癌年風(fēng)險，a-1；Di 為化學(xué)致癌物i 單位體重日均暴露劑量，mg/(kg/d)；qi 為化學(xué)致癌物i 致癌強度系數(shù)，mg/(kg/d) -1 ；70 為人類平均壽命，a。致癌強度系數(shù)可根據(jù)國際癌癥研究機構(gòu)(IARC) 和世界衛(wèi)生組織(WHO ) 有關(guān)化學(xué)致癌物資料獲得。非致癌污染物健康危害的風(fēng)險模式為：Pi = (Di 10- 6/

5、R f Di)/70式中：Pi為非致癌物i 經(jīng)飲用途徑所致健康危害的個人平均年風(fēng)險，a-1；Di為非致癌污染物i 的單位體重日均暴露劑量，mg/(kg/d)；R f Di 為非致癌污染物i 的途徑參考劑量，mg/(kg/d) ；70 為人類平均壽命，a 。 對于病毒細(xì)菌等微生物的健康評價，不同研究者提出了不同的模型。對于細(xì)菌病毒等微生物，USEPA認(rèn)為可接受的年風(fēng)險閾值為1 11010-4-4 (每10000 人中有一人受感染)。危害危害識別識別暴露暴露評價評價劑量反劑量反應(yīng)分析應(yīng)分析風(fēng)險風(fēng)險評定評定 再生水中風(fēng)險因子主要包括：對對人體有害化學(xué)物質(zhì)人體有害化學(xué)物質(zhì)(如重金屬, 致癌、致畸、致突

6、變有機物) 病原微生物病原微生物(細(xì)菌、病毒、寄生蟲)對于飲用途徑, 化學(xué)致癌物健康危害的風(fēng)險模式為：Pi = 1 - exp (- Diqi ) /70式中：Pi 為化學(xué)致癌物i 飲用水途徑所致癌癥的平均個人致癌年風(fēng)險，a-1；Di 為化學(xué)致癌物i 單位體重日均暴露劑量，mg/(kg/d)；qi 為化學(xué)致癌物i 致癌強度系數(shù)，mg/(kg/d) -1 ；70 為人類平均壽命，a。致癌強度系數(shù)可根據(jù)國際癌癥研究機構(gòu)(IARC) 和世界衛(wèi)生組織(WHO ) 有關(guān)化學(xué)致癌物資料獲得。非致癌污染物健康危害的風(fēng)險模式為：Pi = (Di 10- 6/R f Di)/70式中：Pi為非致癌物i 經(jīng)飲用途

7、徑所致健康危害的個人平均年風(fēng)險，a-1；Di為非致癌污染物i 的單位體重日均暴露劑量，mg/(kg/d)；R f Di 為非致癌污染物i 的途徑參考劑量，mg/(kg/d) ；70 為人類平均壽命，a 。 對于病毒細(xì)菌等微生物的健康評價，不同研究者提出了不同的模型。對于細(xì)菌病毒等微生物，USEPA認(rèn)為可接受的年風(fēng)險閾值為1 11010-4-4 (每10000 人中有一人受感染)。 風(fēng)險評定是利用前三步所獲得的數(shù)據(jù), 估算不同回用條件下可能產(chǎn)生的健康危害強度或某種健康效應(yīng)的發(fā)生概率的過程。對回用水中風(fēng)險較高的污染物質(zhì)提出管理控制方案。危害識別危害識別 利用GC-MS對再生水水源進行定性與定量分析

8、，根據(jù)多次定量分析結(jié)果，選擇再生水中檢出率較高，濃度較大，對健康危害較大(致癌、環(huán)境激素類污染物、國際禁用)，可能經(jīng)皮膚接觸滲入或經(jīng)空氣吸入的污染物確定為再生水的主要有害化學(xué)污染物。再生水定性定量分析 + 一定的選擇原則 19種污染物 致癌物致癌物質(zhì)質(zhì)激素類污激素類污染物染物揮發(fā)性揮發(fā)性物質(zhì)物質(zhì)經(jīng)皮膚接經(jīng)皮膚接觸滲入觸滲入國際禁用國際禁用（POPsPOPs）濃度范圍濃度范圍有有機機化化合合物物氯仿B2+0.857-108一溴二氯甲烷B20.06-11二溴一氯甲烷C0-5.82溴仿B20-3.04四氯化碳B2+0-0.09二氯甲烷B20-1001,2-二氯乙烷B243苯A+0-31.84甲苯D0

9、-0.73乙苯D0.03-0.12二甲苯0.03-4農(nóng)農(nóng)藥藥DDTB2+0.064六六六B2+0.028六氯苯B2+2.1無無機機化化合合物物砷AsA0.512-2鎘CdB10-5.1鉻Cr（）A0-10汞HgD+0-0.2鎳Ni0-129關(guān)注重點： 氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、鉻（）、鎳危害識別危害識別暴露評價暴露評價 致癌物致癌物質(zhì)質(zhì)激素類污激素類污染物染物揮發(fā)性揮發(fā)性物質(zhì)物質(zhì)經(jīng)皮膚接經(jīng)皮膚接觸滲入觸滲入國際禁用國際禁用（POPsPOPs）濃度范圍濃度范圍有有機機化化合合物物氯仿B2+0.857-108一溴二氯甲烷B20.06-11二溴一氯甲烷C0-5.82溴仿B20-3.04四

10、氯化碳B2+0-0.09二氯甲烷B20-1001,2-二氯乙烷B243苯A+0-31.84甲苯D0-0.73乙苯D0.03-0.12二甲苯0.03-4農(nóng)農(nóng)藥藥DDTB2+0.064六六六B2+0.028六氯苯B2+2.1無無機機化化合合物物砷AsA0.512-2鎘CdB10-5.1鉻Cr（）A0-10汞HgD+0-0.2鎳Ni0-129關(guān)注重點： 氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、鉻（）、鎳（1）暴露評價模型）暴露評價模型呼吸途徑終生日均暴露劑量的估算：LADDi1吸入= 0.63CiIRET吸入FED(BWLT) LADDi2吸入= 0.63 CiET吸入EDF(24LT) 皮膚滲入途徑

11、終生日均暴露劑量的估算：LADDi吸入= CiSAPCET皮膚ED103(BWLT) LADDi1吸入某化學(xué)污染物經(jīng)呼吸途徑終生日均暴露劑量，mg/(kgd)；LADDi2吸入某化學(xué)污染物經(jīng)呼吸途徑終生日均暴露濃度，mg/m3；LADDi1吸入化學(xué)污染物經(jīng)皮膚滲入途徑終生日均暴露劑量，mg/(kgd)；0.63吸收系數(shù)；Ci再生水中某種化學(xué)污染物濃度，mg/L；IR呼吸速率，m3/h，室外中等活動取15 m3/h；ET吸入吸入日暴露時間，hd； F道路降塵過程空氣中再生水水霧濃度(即單位空氣中所含再生水形成的水霧量)，L水/m3空氣；ED終生暴露天數(shù)，d；Bw平均體重，kg，取北京市人均體重6

12、4.25 kg； LT預(yù)期壽命，一般以平均壽命計，d，取北京市居民平均壽命7438365 d；SA皮膚表面接觸再生水面積，m2，只考慮手背手掌面積取0.018 m2；PC化學(xué)物質(zhì)皮膚滲透系數(shù)，m/h，取0.002 m/h；ET皮膚日皮膚暴露時間，h/d。（2）暴露參數(shù)的確定）暴露參數(shù)的確定暴露人群F（L水/m3空氣）日吸入暴露時間（h/d）日皮膚暴露時間（h/d）年持續(xù)暴露時間（h/a）終身暴露年限（a）F現(xiàn)場F非現(xiàn)場噴灌現(xiàn)場非噴灌現(xiàn)場職業(yè)0.0330.01670.672.330.339335非職業(yè)中青年0.0330.016702.509330老年0.0330.01670309315 分析可見

13、，除了職業(yè)人群皮膚途徑的終生暴露暴露劑量最高值為鎳鎳外，其他情況的暴露評價的前四名均為氯仿、二氯甲烷、氯仿、二氯甲烷、1,2-1,2-二氯乙烷、苯二氯乙烷、苯。（3）暴露）暴露評價結(jié)果評價結(jié)果暴露評價暴露評價劑量劑量- -反應(yīng)分析反應(yīng)分析風(fēng)險評定風(fēng)險評定（1）計算公式：人群終生致癌危險度的計算：Ri = LADDiPFi人群終生非致癌危險度的計算：Ri1 = (LADDiRFDi) 10-6式中R終生致癌危險度；Ri1發(fā)生某種健康危害的終生危險度；LADDi終生日均暴露劑量或終生日均暴露濃度，mg/(kgd)或mg/m3；PFi致癌強度系數(shù)，mg/(kgd)或mg/m3。RFDi某化學(xué)污染物的

14、參考劑量，mg/(kgd) 或mg/m3；10-6與RFDi取相應(yīng)的可接受風(fēng)險度。（2）評價結(jié)果風(fēng)險評定風(fēng)險評定不確定性因素分析與結(jié)論不確定性因素分析與結(jié)論(1)本文對再生水中19種化學(xué)污染物的個體暴露危險度進行了評價，采用的是對現(xiàn)狀水質(zhì)和使用情況監(jiān)測數(shù)據(jù)的最高值最高值，結(jié)果反映的有可能是暴露人群(職業(yè)人群和公眾)在現(xiàn)狀條件下由于接觸再生水而增加的最高健康危險度最高健康危險度。(2)所取暴露參數(shù)主要是根據(jù)綠化灌溉的典型工況和現(xiàn)場實際情況，并考慮一定的修正系數(shù)獲得的，不包括某些操作不當(dāng)或其他個別因素引起的風(fēng)險不包括某些操作不當(dāng)或其他個別因素引起的風(fēng)險，如誤用、誤飲、事故等情況增加的風(fēng)險。(3)目

15、前國際上有關(guān)健康風(fēng)險評價的模型和方法有致癌強度系數(shù)法、耐受分布模型、對數(shù)模型等。本文選擇了通用的致癌強度系數(shù)法，其結(jié)果也存在一定的不確定性。致癌強度系數(shù)法，其結(jié)果也存在一定的不確定性。吸入途徑吸入途徑皮膚途徑皮膚途徑危險度危險度職業(yè)致癌總危險度職業(yè)致癌總危險度3.61E-062.97E-073.91E-06職業(yè)非致癌總危險度職業(yè)非致癌總危險度2.70E-061.19E-092.82E-08中青年中青年老年老年非職業(yè)致癌總危險度非職業(yè)致癌總危險度2.12E-061.27E-06非職業(yè)非致癌總危險度非職業(yè)非致癌總危險度1.59E-089.50E-09 不論是職業(yè)還是非職業(yè)的，致癌還是非致癌，其危險

16、度評價結(jié)果均顯示了： 1、鉻（）：主要是危險系數(shù)值高； 2、氯仿：再生水中濃度很高，暴露濃度高； 3、1,2-二氯乙烷：暴露濃度及危險系數(shù)均較高。該研究在一個假設(shè)的農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)進行，采用的風(fēng)險評價公式為： 風(fēng)險商值 = PEC/PNEC = 環(huán)境濃度預(yù)估值/無影響濃度預(yù)估值 風(fēng)險商值的計算是化學(xué)暴露的風(fēng)險定量評價的一個重要步驟。為了顯示一個健康或環(huán)境可接受的風(fēng)險，PEC要小于PNEC，即風(fēng)險商值要小于1。 在常規(guī)處理工藝后，廣泛的微量化學(xué)污染物在城市廢水中仍存在，包含了無機物質(zhì)、重金屬、POPs、農(nóng)藥、消毒副產(chǎn)物、有機溶劑、PhACs（藥物活性物質(zhì)）、復(fù)合物。 為了本次研究的解釋說明，氯仿、1,

17、1,2-三氯乙烷、芘被選為模型物質(zhì)，是因為：（1）他們的毒性效應(yīng)是已知的；（2）我們的評估能與環(huán)境中的已知濃度進行比較；（3）他們包含了模型所要求的一系列重要的物化性質(zhì)。兩種氯化物有相似的親脂性（Log Kow），但氯仿的水溶性與不穩(wěn)定度比1,1,2-三氯乙烷的高。而相對應(yīng)的，芘在水中的是不溶解的，且極其穩(wěn)定。危害識別危害識別暴露評價暴露評價暴露評價暴露評價環(huán)境濃度的預(yù)估環(huán)境濃度的預(yù)估 無作用濃度的評估無作用濃度的評估途徑途徑情況分析情況分析再生水灌溉土壤植物吸收農(nóng)產(chǎn)品中毒食品來源于種植在再生水灌溉的農(nóng)田再生水灌溉土壤植物吸收動物吸收中毒肉、動物食品來源于再生水灌溉的牧場再生水灌溉土壤滲流區(qū)區(qū)

18、地下水中毒水源來源于受再生水污染的地下水再生水灌溉大氣中毒灌溉過程中吸入易揮發(fā)物質(zhì)表2 農(nóng)業(yè)灌溉中人類暴露在化學(xué)物質(zhì)下的可能途徑圖1 農(nóng)業(yè)灌溉中人類暴露于化學(xué)物質(zhì)的主要途徑確定PEC值的方法之一是利用逸度模型技術(shù)。該模型通過計算出化學(xué)物質(zhì)在每個介質(zhì)中的逸度或“逃逸趨勢”，就能夠計算他們的環(huán)境分布?？勺兊娜コ^程如水平對流或衰退使得確定的介質(zhì)間的最終濃度能夠被測定。這個區(qū)域整個表面積的灌溉量被假設(shè)為平均700mm/y。三個污染物在處理后的污水中的濃度都被假定為10ng/L。因此每種污染物的在該區(qū)域的總用量為1.26g/y。計算的結(jié)果如下圖所示，即得到氯仿在灌溉土壤中的預(yù)測濃度大概是40ng/m3

19、，1,1,2-三氯乙烷的是100 ng/m3、芘的為3000 ng/m3。圖3 污染物在各相中的穩(wěn)定濃度圖2 三種污染物在模型相中的相對分布化學(xué)物質(zhì)的生物毒性通常由劑量-反應(yīng)關(guān)系來定義。劑量反應(yīng)關(guān)系，一旦建立，將被用于去獲得每個特定化學(xué)物質(zhì)的一個可接受的每日攝入量（ADI），通常應(yīng)用了考慮了所有不確定性的安全因素。最后，已建立的ADI值能夠用于確定環(huán)境PNEC值。一個簡單的理論模型被開發(fā)來估計根據(jù)毒理學(xué)數(shù)據(jù)得到的土壤污染物最大容許濃度8,39。這個模型是用于計算土壤中污染物的最大允許濃度，基于化學(xué)物質(zhì)的ADI值（單位：mgkg-1d-1）8,39： 該公式里附加的參數(shù)有：i代表食物組分包括谷物、蔬菜、根莖、水果；Ii則為i食物組分的日消耗量；fi代表i食物組分受土地應(yīng)用影響的比列；Kspi代表i食物組分的植物-土壤配分因數(shù)；FDi則作為i食物組分由鮮重到干重的轉(zhuǎn)化因素。該模型假定污染物消費食物方面的暴露（背景加上土地利用引起的）是限于總ADI值的50%的?；诖?，背景暴露系數(shù)B可得到，為0.5。ADI值選擇來自US EPA綜合風(fēng)險信息系統(tǒng)已發(fā)布的參考劑量（RfD）。不確定性因素分析與結(jié)論不確定性因素分析與結(jié)論有機物質(zhì)有機物質(zhì)RfDmg/kg/d風(fēng)險商值風(fēng)險商值PN