基于“3S”技术的名山县农村水源地水质健康风险评价研究1.doc

基于“3s”技术的名山县农村水源地水质健康风险评价研究信息与工程技术学院 农业水利工程专业 付成威（指导教师：倪福全 职称：教授）摘要：饮用水水质与人类健康密不可分，不良的饮用水直接危害人类的健康。健康风险评价是以风险度为评价标准，定量描述饮用水水质对人体健康产生危害的方法。本文以epa健康风险评价模型为基础，以饮用水水水质为研究对象，通过野外调查、水质采样、水质检测、健康风险计算和gis专题地图制作等步骤，对名山县41个检测的饮用水中铜、铁、六价铬、硝酸盐和氟化物进行了检测和评价，结果表明：1. 名山县41个检测点饮用水中，六价铬污染情况最严重，有97%的地点六价铬含量超标。硝酸盐污染情况其次，49%的地点六价铬含量超标。铁污染程度一般，13%的地点超过了标准。氟化物污染程度较低，2%的氟化物含量超标。41个监测点中，铜含量全部符合标准要求。2.名山县的饮用水中，六价铬致癌风险的属于vi极高风险等级，铜非致癌健康危害等级为iii级中风险，铁非致癌健康危害等级为ii级中低风险，六价铬非致癌健康危害等级为vi级极高风险，硝酸盐非致癌健康危害等级为iv级中高风险，氟化物非致癌风险健康危害等级为iv级中高风险。3.名山县东南地区铁、铜风险较高；名山县东部地区硝酸盐风险较高；名山县南部氟化物风险较高。关键词：名山县；水质；健康风险评价；gis；the health risk assessment for quality of rural drinking water source in mingshan county based on “3s” technologyspecial field: agriculture hydraulic engineering name: fu chengweitutor: ni fuquanabstract drinking water quality and human health are inseparable, poor drinking water directly harmful to human health. health risk assessment is a quantitative description for the drinking water quality on human health based on risk degree evaluation criteria.in this paper, based on epa health risk assessment model, we detected and evaluated hexavalent chromium copper iron nitrate and fluoride in drinking water at 41 detection in mingshan by field surveys, water sampling, water quality testing, health risk calculations and gis thematic map production. it turned out that: 1. in mingshan 41 test points in drinking water, hexavalent chromium, the most serious pollution, 97% of the locations exceeded the hexavalent chromium content. followed by nitrate pollution, 49% of the locations exceeded the hexavalent chromium content. general degree in pollution of iron , is 13% more than the standard location. low level of fluoride pollution has exceeded 2% of the fluoride content. 41 monitoring points, the copper content in all standard requirements.2. mingshan drinking water, hexavalent chromium is carcinogenic risks of vi risk level, copper non-carcinogenic health hazard rating of risk level iii, non-carcinogenic health hazard iron ii level in grade - low-risk, non-carcinogenic chromium vi level health hazard rating of high risk, non-carcinogenic health risks of nitrate levels in the iv class - high risk, fluoride and non-cancer health hazard rating of risk level iv medium - high risk.3. risk of iron and copper in southeastern of mingshan is higher; risk of nitrate in east of mingshan is higher; risk of fluoride in south of mingshan is higher. key words: mingshan; water quality; health risk assessment; gis;第一章 绪论1.1选题背景 水资源是整个国民经济和人类生存的命脉，水对人的生命和健康至关重要，获得安全饮用水是人类生存的基本需求。然而，全球每六人中有一人不能持续获得安全饮用水，人类90%的癌症是由化学致癌物引起的1，饮用不良水质导致的消化疾病、传染病、皮肤病、糖尿病、癌症、结石等多达50多种，世界上贫困地区80%的疾病是由饮水不安全引起的，每天约有2.5万人因此而死亡2，全世界发展中国家1/3的城市人口得不到安全的饮用水3。在中国，通过饮水发生和传播的疾病就有五十多种。要减少疾病，提高健康水平，最行之有效的措施就是使广大人民群众得到安全的饮用水。安全饮用水是人类生存的基本需求。实施农村饮水安全工程，是社会主义新农村建设的重要任务，对于保障广大农民群众身体健康和生命安全，改善农村人居环境，提高农村生活质量，加快实现全面建设小康社会目标，具有重要意义。近年来，我国在保障农村饮水安全方面取得了明显的进展。但是，农村饮水安全工程建设和管理任务依然十分艰巨，迫切需要继续采取有效措施，进一步加大工作力度，把这件广大农民群众最关心的实事办实，好事办好。我国是一个人口众多的发展中国家，13亿人口70以上居住在农村(包括镇)4。我国又是一个水资源相对紧缺的国家，人均水资源占有量少，降雨时空分布不均，夏秋多，冬春少；东南多，西北少。北方大部分地区资源性缺水，南方部分地区季节性缺水。再加上自然地理条件复杂，农村地区经济社会发展相对落后，许多农村地区饮水问题突出，严重影响人民群众的生活，威胁人民群众的身体健康。目前我国农村供水设施、规模普遍较小且简陋，仍以传统、落后的分散式供水为主，自来水普及率低，供水水质低劣，管理落后。广大农村地区高氟水、高砷水、苦咸水、有机物污染水、血吸虫等，造成全国3亿多农村人口饮水不安全5，其中，1.9亿人饮水中有毒物质含量超标。因此，获得安全饮用水是人类生存的基本需求，是解决农村饮水安全问题是农民的迫切需要，是建设社会主义新农村的重要内容，也是各级政府的重要职责。2011年中央一号文件中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定正式公布。这是新中国成立62年来中共中央首次系统部署水利改革发展全面工作的决定。这个综合性政策文件，以水利改革发展为主题，向全党全社会发出了大兴水利的明确信号6。文件中讲到，我国要继续推进农村饮水安全建设。到2013年解决规划内农村饮水安全问题，“十二五”期间基本解决新增农村饮水不安全人口的饮水问题。文件为全面规划和实施“十二五”农村饮水安全工程的建设提供了准确的依据。近年来，健康风险评价正逐渐兴起并成为一个新的研究领域7-10。健康风险评价是把水环境污染与人体健康联系起来的一种新的评价方法。其目的在于估计特定环境条件下的化学或物理因子对人体、动物或生态系统造造成损害的可能性及其程度大小。目前，健康风险评价主要用于评价各种气、液、固态物体对人体健康危害的影响，水质健康风险评价的主要特点是以风险度作为评价指标，把水环境污染和人们身体健康联系起来，定量描述污染物对人体产生健康危害的风险。水质风险评价目的是在于估计特定环境条件下的化学或物理因子对人体、动物和生态系统造成损害的可能性及其程度大小。全面开展农村水质健康风险评价十分必要，通过饮用水源水质健康危害的风险度评价，可以直接得到以健康危害的风险度表示的水源水质的综合结论。1.2 选题目的和选题意义1.2.1 选题目的获得安全饮水是人类的基本需求，让每个人都得到安全饮水是人类的共同愿望。做好农村饮水安全研究工作，关系到广大农村人民群众的身体健康乃至生命安全，是社会发展的必然要求，是维护广大农村人民群众根本利益、落实科学发展观的基本要求，是实现全面建设小康社会目标、建设社会主义新农村、构建社会主义和谐社会和建设资源节约型、环境友好型社会的重要内容。由此可见，在以人为本、构建和谐社会的大背景下，研究农村饮水安全问题具有重要现实意义。同时为丰富农村饮水安全理论，指导农村饮水安全实践提供参考和依据。本项目选题目的是：（1）深入理解农村饮水安全问题，提高当地群众的健康水平。（2）探索“十二五”期间，本区应该采取哪些措施进行水质健康风险的控制与管理。如何将研究成果推广应用到其它类似区域，探索“十二五”民生水利发展方向，确保农村水质安全，保护人类健康，保护生态环境。（3）改善了农村生活环境，促进了新农村建设。农村饮水安全工程的建设是新农村建设重要的环节，关系到农村居民的生存、生活和生产等切身利益，是“民心工程”、“德政工程和“三个代表”重要思想在农村的具体体现。（4）密切党群、干群的关系，增进了农村社会和谐。农村居民饮水问题是各级党委、政府落实以人为本和科学发展观，统筹城乡发展的重要环节。1.2.2 选题意义本项目的选题意义是：(1) 构建适于本区农村饮水水质健康风险评估的理论体系和工作模式；(2) 探索农村饮水水质健康风险的动态性、方向性和过程性；(3) 揭示农村饮水水质健康风险的成因机制，为寻找避免和削减农村饮水水质健康风险的工程措施和非工程措施提供科学依据；(4) 为强化农村饮水水质健康风险管理的可操作性提供科学依据，确保生态环境的可持续发展；(5) 促进农业生态水文环境信息系统的开发力度，为社会主义新农村建设提供正确的科学决策依据。(6) 对指导农村水源地的管理、饮水处理技术的选择、水质分级风险控制，促进水资源保护与合理开发利用和农村生态环境建设等具有十分重要的意义，研究成果可以为四川“512”汶川地震灾后变迁水源地的水质评价提供科学的示范，切实做到确保水质安全、人群健康，实现人水和谐。1.3 国内外研究进展1.3.1 健康风险评价研究进展健康风险评估兴起于20世纪70年代几个工业发达国家，尤以美国独领风骚。在短短20多年中，大体上经历了三个时期：20世纪的7080年代初，萌芽阶段，风险评价内涵不甚明确，仅仅采取毒性鉴定的方法；80年代中，为风险评价体系建立的技术准备阶段；从1989年起，风险评价的科学体系基本形成，并处于不断发展和完善的阶段。水质健康风险评估正逐渐兴起并成为一个新的研究领域，其主要特点是以风险度作为评价指标，把水环境污染和人们身体健康联系起来，定量描述污染物对人体产生健康危害的风险。水质风险评估目的是在于估计特定环境条件下的化学或物理因子对人体、动物和生态系统造成损害的可能性及其程度大小。全面开展农村水质健康风险评估十分必要，通过饮用水源水质健康危害的风险度评估，可以直接得到以健康危害的风险度表示的水源水质的综合结论，确定水体中污染物的主次及治理的优先顺序。1.3.2 国外研究进展 美国国家环保局(usepa)1976年首先公布的风险评价准则，被很多环境立法机构所接受，也引起了学术界广泛深入的研究和讨论，使风险评价的方法在各个方面得到了应用和发展。由于没有制定统一的规范化程序，不同研究者的评价方法各有千秋。美国环保局制定和颁布了有关饮用水环境中地下水水质健康风险评价与应用研究风险评价的一系列技术性文件、准则或指南等。当今，风险评价方法己被欧洲、美洲、亚洲等许多国家和一些国际组织所采用。现在，在国外很多国家健康风险评价已经上升为重要的跨学科间的一门学问，而且进入了一个以计算机、数学模型为工具综合各学科进行综合分析研究的阶段，其成果亦越来越丰富。 evens emmanuel11等学者利用健康风险评价，研究了医院排放废水的微生物和污染物对地下水的影像情况。said muhammad12等学者在巴基斯坦北部利用多元统计的方法，对饮用水水源地中砷元素对人体的健康进行了健康风险评价。derya baytak13等学者在伊兹密尔对饮用水中消毒副产物的季节变化性进行了健康风险评价。marie-claude besner14等学者建立了微生物对公众的健康风险评价模型，并用该模型评价了评价了抵押和负压状态下的微生物对人体的健康风险。syam s.andra15等学者对烟草中特有的亚硝酸胺水进行了健康风险评价。christelle legay16等学者通过研究特定地区的饮用水水质，研究了人体健康风险cbp的曝光的空间变异性。1.3.3 国内研究进展我国的风险评价研究起步较晚，发展比较缓慢，近年来主要是对国外的研究成果进行介绍或在某个区域进行应用研究。属于适合我国的健康风险评价理论体系和指标体系有待更多的学者开拓创新。钱家忠17等学者在2004年简要介绍水环境健康风险评价基本方法的基础上，建立了健康风险评价模式，并根据某市供水水源地水质实测资料，进行分析与评价。耿福明18等学者在2006年介绍了饮用水水源受到化学致癌物、放射性污染物以及非致癌性污染物所致的健康危害的风险度计算模型，并应用于某市受污染地下水水源的饮水途径健康风险评价，分别计算出了各类污染物的风险度。王东红19等学者在2007年建立了1种可以应用于饮用水中有毒污染物的筛查和健康风险评价的方法应用此方法对北京市自来水厂进出水中的有毒有机污染物进行了分析，定性筛查到113种有毒有机污染物，并对其中多环芳烃、有机氯农药、挥发性有机物和酚类物质等62种污染物进行了定量分析,闰欣荣20等学者介绍了饮用水水源受到基因毒物质和躯体毒物质所致的健康危害的风险度计算模型，并应用于西安市饮用水源地饮水途径健康风险评价，分别计算出了各类污染物的风险度。倪福全21等学者在2009年基于gis技术对四川盆地西缘农村水源地水质健康风险评价。胡春华22等学者在2010年运用目前美国环保局推荐的健康风险评价模型对环鄱阳湖区农村饮用水中重金属所引起的健康风险作了初步评价。 尽管健康风险评价已经取得了不少的成果，总体来说健康风险评价依然还是一门新生的科学，很多方面的应用研究受到很大的限制。比如说美国的健康风险评价研究属于世界领先地位，但在其很多环境影响报告书中并没有涉及到健康风险，一部分考虑了健康风险的环境影响评价报告书也仅仅只研究了有毒有害物质及放射性物质引发癌症的风险。所以健康风险评价的普及应用还需要政府的大力推广和该领域学者的不限努力。与国外相比，我国的健康风险评价需要做的工作更多，政府和该领域研究机构及学者要付出更多的努力。1.4 研究内容以水土复合系统为研究对象，以探索该区农村水源水质健康风险的形成原因和条件、发生机制为目标，以协调人水关系达到人水和谐为主线，以从定性分析到定量计算的综合方法为指导，以系统分析为手段构建研究的基本内容，主要包括理论研究、方法研究、应用研究等三个方面（图1-1）。主要研究内容理论研究方法研究应用研究水质健康风险物的筛选与甄别、基于gps、gis、dem的水土环境规律、机理等的研究基于gps的水质检测、健康风险计算、基于arcgis的水质健康风险专题图的制作、非确定性等方法的研究应用研究成果开展本区农村饮水水质健康风险的预警、动态监管、科学决策的研究图1-1 主要研究内容本项目具体研究内容有：(1) 监测本区农村居民地表水源、地下水源水质，开展流行病的定性调查分析，确定主要污染物；(2) 定量计算本区水质健康风险分布水平及动态变化特征，确定主要治理对象及其优先顺序；(3) 应用gps、gis制作致癌物和非致癌物的健康风险专题地图；(4) 探讨水质健康风险形成原因、发生条件、形成过程，为确定改水方案及风险管制提供科学依据。(5) 厘清本区农村水质健康风险与原生环境及次生的农村面源污染之间的关系，探讨农村水质健康风险的成因机制、水平和整治方法。1.5 研究方法及技术路线1.5.1 总体思路基于对四川盆地西缘典型区-雅安市名山县的农村饮用水水质的全面检测、关键的致癌物、非致癌物的筛选、来源识别、流行病调查的基础上，建立本区饮用地下水风险污染物筛选方法，形成四川盆地西缘典型区-雅安市名山县居民饮用水消费数据库及饮用地下水健康暴露评价方法，系统分析该区不同消费者经饮用水暴露水平、暴露特征、潜在风险及成因机制。1.5.2 研究方法主要采取野外调研、水质检测、室内计算分析等综合研究手段进行科学研究。研究中将人体健康与水源地水土环境相结合，宏观环境与人体微观环境相结合，水土环境中元素的地球化学性与生物学特性相结合，人体病因研究与综合防治相结合，水土环境质量评价与环境综合整治相结合，环境地球化学规律的普遍性与特殊性相结合，水源地水质健康风险评估、预警与调控相结合，水源地水质健康风险分析的专业知识与gps、gis技术相结合，水源地水质健康风险分析的时间和空间分析相结合。1.5.3 实施步骤(1) 检测源水水质综合考虑地形、地貌、地质、水文、水系与饮水水源、饮水型疾病分布、供水工程类型及前期研究基础条件，确定检测村屯地下井泉水、地表坑塘水、集中式供水及池水源水.依据有关标准规范，应用美国ysi9500、gps仪器检测源水水质中的水化学指标（ph、cod、总硬度、溶解性总固体、氯化物、硫酸盐）、毒理学指标（铁、锰、氟化物、as、hg、cd、cr、pb、硝酸盐）、细菌学指标（细菌总数、总大肠菌群总数）等和检测点的大地坐标。(2) 对本区农村水源地水质健康风险物进行筛选和甄别结合流行病学调查成果，依据检测的水质指标中致癌物和非致癌物的分布水平是否对人体健康有害，筛选并甄别确定需要进行健康风险评价的致癌物和非致癌物指标项目。(3) 农村水源地水质健康风险定量评价及分析应用美国科学院国家研究委员会(u.s. national research council of national academy of science，nas)推荐的健康风险评价模型进行源水水质中致癌风险与非致癌风险健康风险定定量计算。(4) 制作gis专题图在进行室内的数据分析前，首先收集研究区相关图件及数据、文字资料，利用arcgis将有关图件数字化，经过编辑、配准，使其在统一的坐标系统下（北京1984坐标系），利用gis专题图层组织和存储空间数据，并将相关属性数据入库，添加必要的注记，如山川、河流、村庄等，建立起研究区基础空间数据库。建立合理的工作流程，将得到事半功倍的效果。在进行野外水土检测时，记录下检测点的大地坐标（gps测量），以便在arcgis中根据监测点坐际自动生成采样点图层，与统一坐标系统相匹配，减少因人工输入而带来的位置误差，并将采样点的水土监测数据与采样点图层属性表进行联接（图1-2）。野外原始数据采集基本数据收集图形扫描分层矢量化编辑、配准属性值输入添加注记文字成果数据入库地图成果输出系统图1-2 基础数据库建库流程图第二章 我国农村饮用水安全现状2.1 农村饮水安全的概念农村饮水安全主要包含四个方面的内容23，即：水质达到国家规定相关标准，水量要满足人畜基本用水标准，水源要确保供水一定的百分率，取水要达到要求的方便程度。农村饮水安全是指农村居民能够及时方便地获得足量、洁净、负担得起的生活饮用水。2004年底，国家发展和改革委、卫生部、水利部在全国开展农村饮水安全调查。将农村饮用水安全以及评价指标体系分成安全和基本安全两个档次，由水质、水量、用水方便程度和水源保证率四项指标组成。水质指标以符合国家生活饮用水卫生标准(gb5749)要求的为安全；符合农村实施准则要求的为基本安全；低于农村实施农村实施准则要求的为不安全。水量以每人每天可获得的水量不低于40-60升为安全；不低于20-40升为基本安全；常年水量不足的，属于农村饮用水不安全。在我国，根据气候特点、地形、水资源条件和生活习惯，将全国划分为5个类型区，不同地区的安全饮用水量标准有所不同。安全饮用水水量标准从一区到五区分别是每人每天40、45、50、55、60升。基本安全饮用水量标准从一区到五区分别是每人每天20、25、30、35、40升。用水方便程度为，人力取水往返时间不超过10分钟的为安全，取水往返时间不超过20分钟的为基本安全。多数居民需要远距离挑水或拉水，人力取水往返时间超过20分钟，大体相当于水平距离800米，或垂直高差80米的情况，即可认为用水方便程度低。供水水源保证率不低于95为安全，不低于90为基本安全。水源保证率是保证用水量的首要条件，水源保证率不低于90为基本安全，是指在十年一遇的干旱年，供水水源水量能满足基本生活用水量要求。四项指标中只要有一项低于安全或基本安全最低值，就不能定为饮用水安全或基本安全24（表2-1）。表2-1 饮用水安全标准项目水质水量方便程度保证率安全达到国家生活饮用水标准要求不低于40-60升/天供水到户或人力取水往返时间不超过10分钟不低于95%基本安全达到农村实施准则要求不低于20-40升/天人力取水往返时间不超过20分钟不低于90%2.2 我国农村供水的的概况农村供水的性质及其所服务的对象，决定了农村供水具有如下特点：(1) 面广、量大我国农村人口占全国人口的78，农村面积占全国面积的绝大多数，居住分散，地形、地貌、气候、经济、文化、风俗等差异大，各种因素导致了要在农村做饮水工程建设，其工作量较大，难度很大。(2) 供水工程类型多，供水量大小不一我国当前的农村供水工程有以下几种类型：单户手压井或单户大口井提水，蓄水池供水，单村集中供水，规模化集中连片供水，集中供水点供水，供水到户的供水，国家投资建设的供水工程，村集体筹资建设的供水工程，解决农村饮水困难的工程，标准较高的村村自来水工程，收集雨水工程，打机井供水工程，远距离输水工程等。(3) 建设不规范，运营困难我国目前农村供水工程的投资渠道多，工程类型复杂，决定了工程建设论证设计施工难以规范，甚至无论证无设计。施工及材料购置随意性强，工程建设质量差，标准低，易损坏，再加上有的工程设计规模与实际用水量差距大，工程效率低，都造成了工程运营费用高。许多偏远农村地区经济很落后，尤其是偏远山区，农民收入仍然很低，只要收取水费就很难承受，不到确实无水时不使用自来水，洗菜、洗衣服要跑到很远的河边，更加上工程管理不规范，工程运行难以维持。(4) 农村供水水源多样化农村村庄之间相互独立，基本上以就近水源供水为主，常见水源有：水库、河、湖、塘坝、深井、大口井(含廊道井、平塘等型式)、机井、手压并、筒井、集水水窖、城镇管网，水源情况复杂多样造成了水量、水质的标准低和不稳定。2.3 我国农村饮水安全现状2.3.1 我国农村饮水发展情况我国是一个农业大国，同时又是世界上人口最多的发展中国家，经济社会发展水平与世界上发达国家相比还有较大差距，特别是农村还有许多地区比较落后。受自然、经济、社会等条件的制约，农村居民饮水困难和饮水安全问题今后一段时期还将存在，再加上我国长期的城乡二元化结构发展政策，使农村供水设施十分落后。城市自来水等基础设施建设由于政府投入力度大，发展很快；而大多数农村供水工程主要靠村集体投资和农民自建，资金严重不足，造成农村供水以传统、落后、小型、分散、简陋的供水设施为主，自来水入户率较低。新中国成立后，党和政府非常重视农村的饮水问题，特别是改革开放以来，国家经济实力不断增强，农村饮水解困工作力度不断加大，20世纪50-60年代，国家采用以灌溉排水为重点的农田水利基本建设，结合蓄、引、提等灌溉工程建设，解决了一些地方农民的饮水困难问题。20世纪7080年代，解决农村饮水问题正式进入政府工作议程，开始运用以工代赈的方式和在小型农田水利补助经费中安排专项资金等措施来解决农村饮水困难。1983年国务院颁布了改水防治地方性氟中毒暂行办法，1984年批转了关于加快解决农村人畜饮水问题的报告以及关于农村人畜饮水工作的暂行规定，使农村饮水解困工作逐步规范。20世纪90年代，解决农村饮水困难正式纳入国家规划。1991年国家制定了全国农村人畜饮水、乡镇供水10年规划和“八五”计划，1994年把解决农村入畜饮水困难纳入国家八七扶贫攻坚计划，进一步通过财政资金和以工代赈渠道增加投入。90年代后期，甘肃省实施了“121雨水集流工程”，贵州省实施了“渴望工程”，内蒙古自治区实施了“380饮水解困工程”，四川省安排了财政专项资金，用于人畜饮水工程建设项目等。到1999年底，全国累计解决了约216亿人的农村饮水困难问题。2000年以来，党中央提出了“三个代表”重要思想和以人为本的科学发展观，各级政府及有关部门调整工作思路，加大了农村饮水解困工作力度。2005年3月23日，国务院常务会议并通过了应急规划，2005年2006年解决2120万农村人口的饮水安全问题。2005年8月国家发展和改革委员会下达了2005年国债投资农村饮水安全工程建设计划，总投入40亿元，其中中央投资20亿元，地方和群众配套20亿元，解决1096万人的饮水安全问题。2006年8月30日，温家宝总理主持召开了国务院常委会议，会议强调，各级政府要把解决农村饮水安全问题摆到优先位置，加快实施饮水安全工程规划，“十一五”期间，解决全国16亿人口的饮水安全问题，力争用2个五年计划的时间，解决全国农村饮水安全问题。2011年中央一号文件发布，文件指出中央将继续推进农村饮水安全建设。到2013年解决规划内农村饮水安全问题，“十二五”期间基本解决新增农村饮水不安全人口的饮水问题。积极推进集中供水工程建设，提高农村自来水普及率。有条件的地方延伸集中供水管网，发展城乡一体化供水。加强农村饮水安全工程运行管理，落实管护主体，加强水源保护和水质监测，确保工程长期发挥效益。制定支持农村饮水安全工程建设的用地政策，确保土地供应，对建设、运行给予税收优惠，供水用电执行居民生活或农业排灌用电价格。2.3.2 我国农村饮用水工程现状(1) 水源情况目前饮水安全工程的采用的水源主要有：以水库塘坝为供水水源；以深井、大口井(含廊道井、平塘等型式)为水源；以打深机井、大口井(含廊道井、平塘等型式)为水源；靠近城镇供水管网的，采用城镇供水管网延伸供水。另外，我国西部边远地区，一些农村还在使用手压井、筒井、集水水窖。这些水源从总体上看效果是好的，但也存在一些问题，一是标准低，二是受当时工程技术水平和资金的限制，工程建设标准低，寿命短，没有安装净水设备，而且很少对饮用水源作论证评价，饮用水量和水质保障程度不高。虽然正常年份水量基本有保证，但相当一部分水源水质不符合国家生活饮用水标准。(2) 水质情况从目前情况看，一是水源本身存在质量问题，二是随着工程的长期运行不同情况的出现水质恶化情况。水质恶化的主要原因是：水文地质因素形成的水质变差。水源地受到不同程度的污染，而形成的水质不达标问题。这是因为在确定水源地时，没有做好水源地前期规划论证评价等工作，水源地的保护工作做得不够。现在农村饮水除从城区管网延伸部分供水外，多数村庄饮用的是原水，即使有部分村镇建有水厂和供水站，净水工艺比较简单，特别是村屯水厂，缺少沉淀、过滤、消毒设备，采取的消毒方式基本上是漂白粉类，有些还只是季节性和应急性消毒。饮用水保证率和水质卫生指标合格率较低，同时受经济条件、技术手段和技术人员短缺的制约，水质普遍得不到适时监测，存在严重的水质安全隐患。2005年水利部实施了村镇供水单位资质标准，但缺乏具体的实施办法。(3)主要供水形式 1) 集中式供水我国农村供水主要以集中供水为主，但供水规模大部分很小，日供水量在200m3以上的供水工程受益人口只占农村全部工程受益总人口的13%，91的供水工程为单村。集中连片供水工程管理多数由水利站管理，无水利站的成立水利协会管理，也有的乡镇从农业综合服务中心设置兼职人员，与各村村委人员组成管理小组共同管理，水费收取只考虑运行费用，不考虑大修费用。单村集中供水，一般由多村民委员会委自行管理，各村民小组长收取各小组村民的水费，有的村试运行一段时间后，根据实际测算出基本运行费，把经营权承包给有经验的村民，签订承包合同，收费形式有两种，一种是按人收费，一种是按表计量收费。按入收费存在许多不合理因素，随着自来水的升级改造，逐步在户外安装了水表，按人收费将逐步被淘太。原有供水工程，多数是：机井+水泵+管网的供水形式，基本没有净水设施和水质检验措施。2) 单户供水我国农村单户供水现象普遍存在，即使在集中供水工程覆盖范围内单户供水仍然存在，主要是农民自己建设、自己管理、自己使用，单户供水的水井中多数较浅，抽取浅层地下水，一般建在自己家的院内，由于和猪圈、鸡舍在一个院内，容易受污染。无地下水源的地方，建设许多集雨工程，主要依靠屋顶和硬化庭院汇流，长江以北主要以旱井蓄水，长江以南主要以储水池为主。另外，直接饮用泉水、河水、坑塘水的也占很大一部分。3) 对离城镇供水管网比较近的村，从城镇供水管网引水，发挥了城镇管网的辐射作用。2.3.3 农村饮用水不达标水质类型、成因及其危害(1) 高氟水高氟水是氟含量大于15mgl的水就是高氟水。由于氟是一种活泼元素，广泛分布于地壳岩石中，易溶于水，以浅层埋藏为主。高氟水的形成有五个自然地理环境特点：一是有高氟岩层的地下水补给区；二是有利于氟积累的低洼地形；三是有吸氟的粘土地层；四是有不利于地下水排泄的水文地质条件；五是有利于水体中氟浓缩的干燥气候。高氟水主要分布在我国华北、西北、东北和黄淮海平原地区。氟含量1.1-2.0 mgl，氟斑牙发病率在30%，有少量氟骨症，为轻病区；氟含量2.1-4.0 mgl，氟斑牙发病率在80，有一定量氟骨症，为中等病区：氟含量4.1mgl以上，氟斑牙发病率90，有较多氟骨症，为重病区。氟中毒是一种全身性疾病，主要表现在牙齿和骨骼上。氟对牙齿的损害表现为氟斑牙，俗称“黄牙”，氟对骨骼的损害主要表现为腰腿及全身麻木、疼痛、骨关节变形，出现弯腰驼背，发生功能障碍乃至瘫痪，丧失劳动能力或生活不能自理，医学上称为氟骨症。氟中毒还表现为神经系统、肾脏、内分泌、肌肉等损害。氟中毒病人常见的症状有头痛、头昏、困倦无力、萎靡不振、记忆力减退、食欲不振、四肢关节疼痛、晨起加重、活动后缓解、四肢麻木、蚁走感、失眠等。氟中毒不仅给病人带来精神和肉体上的痛苦，而且给家庭和社会带来沉重的经济负担。长期饮用高氟水对儿童的智力和生长发育将产生不良影响。(2) 苦咸水苦咸水是一种碱性水，碱度大于硬度的水，并含大量中性盐，ph值大于7，苦咸水主要是口感苦涩，很难直接饮用。我国苦咸水主要分布在北方和东部沿海地区。农村饮用苦咸水的人口有3800多万人。苦咸水的成因主要是由于近代海相成陆，土壤中有明显含盐层，土壤中大量的矿物质在灌溉水和雨水的冲刷下进入浅层地下水；由于沿海地区的地层结构，海水与地下水互相串通渗透，随着地下水位下降，引起海水倒灌；由于地下水大量超采，致使地面沉降。由于沿海地区深层地下水过量开采，已呈现出海水入侵的种种现象，深井水中氯含量大幅度上升，原来清甜的水质已变得苦成。长期饮用苦咸水导致胃肠功能紊乱，免疫力下降。(3) 污染水因为工业废水和生活污水的大量排放，我国许多河流的中下游受到了不同程度的污染，附近农民由于受水源和经济状况限制，仍然就近取水，未经处理直接饮用。加上农村喷洒农药，化肥用量增加、生活污水排放及牲畜养殖等也加重了水源的水质污染。以上层滞水和潜水为饮水水源，由于地下水位较高，常以单户单井或多户单井为饮水水源，没有条件进行水源保护，遇多雨季节，大量有害有毒物质随雨水溶入饮水水源，饮水水质恶化。(4) 高砷水高砷水主要是由于人类取水灌溉、采矿，特别是打井取水饮用等活动，以及受各地区的生态环境和气候影响，地球表层中砷化合物以砷酸盐及亚硝酸盐等形式大量溶入地表水而形成。砷及砷化合物(砷俗称砒霜)是世界卫生组织(who)下属的国际癌症研究所公认的人类已确定的致癌物。(5) 细菌学指标超标水全国各地都有部分农村人口饮用没有任何消毒、净化，或生活饮用水开采浅层地下水，受外部环境影响较为严重，且水质检验得不到保证，造成细菌学指标超标严重。(6) 饮用水中其它指标超标全国部分村级水厂由于缺乏净化、 消毒措施，或者饮用浅层地下水井，水质中的铁、锰、总硬度等指标不合格。第三章 健康风险评价与gis的基本原理3.1 健康风险评价的概念3.1.1 风险风险25，一般是指遭受损失、损伤、毁坏的可能性，它存在于人的一切活动之中，不同的活动会带来不同性质的风险，如经常遇到的工程风险、事故风险、投资风险、健康风险、保险风险、污染风险、政治风险、决策风险等等26。由于风险描述的是一种可能性，一种机率，是一种统计学概念，因而它被定义为产生有害结果的内在概率规律，或定义为因暴露有害因子而受其不良影响的可能性。一个具体事件或事故的风险见公式3.1： r（x）=p（x）c（x） （3.1）其中，r(x)是指一个事件或事故的风险。p(x)为风险概率，用单位时间内事件(或事故)发生的次数表示，(次时间)；c(x)为风险的后果，用每次事件(或事故)发生后的后果表示。(后果次)，即危害发生的严重程度27。风险度，按世界卫生组织的定义，它表示暴露一种有害因素后出现不良作用的预期频率。从毒理学角度讲，它是指在个体或特定群体中某种剂量或某一浓度的化学物质所致的有害作用出现的概率。3.1.2 风险评价风险评价即是指对人类活动、自然灾害等不利影响及其可能性的评价，是对不良结果或不期望事件发生机率的描述及定量分析。就健康和环境而言，风险评价可定义为对有害因子造成暴露于该因子的个体和群体的不良影响发生的程度、时间或性质进行定量描述的系统过程26。风险评价和风险管理是工业立法活动中不可分割的组成部分，也是管理毒理学的重要组成部分。为了定量研究暴露于环境和职业毒物有关的健康危险性，风险评价已发展形成了一门跨学科的方法学。风险评价需要毒理学数据作为基础资料，现有的环境化学物质的各种卫生标准或限值，如食物允许摄入量、短期暴露限值、车问空气最高允许浓度、环境污染物允许排放或存在的标准等等，都是重要的参考数据，但这些标准或限值在应用时有不同的概念和范围。风险评价不能直接搬用这些数据，需要同时考虑许多社会因素、管理因素、资料的不确定程度、以及风险可接受水平等等28。3.1.3 健康风险评价健康风险评价是对有毒有害物质危害人体健康的影响程度进行概率估算，并提出减小风险的概率或对策。有害因子危机的对象可以是人，也可以是生态系统，故风险评价又有健康风险评价和环境风险评价之分。一般情况下，健康风险评价即指有毒化学品的健康风险评价。健康风险评价可以在已知暴露条件下25，预测可能产生的健康效应类型的特征；估计这些健康效应发生的概率(风险度)；估计具有这些健康效应的人数；并提出在空气、水、食品中某种有毒物质可接受浓度的建议值。风险评价的结果，对制定有关工厂工人的职业暴露、工厂废水、废气及废渣的排放标准，暴露于大气、水和土壤中的污染物浓度，食品中的化学物质的残留量，废弃物处理场所，以及日用消费品等方面的规章条例是必须的。由于存在化学的、物理的、生物的和社会的等等不同性质的有害因子，那么针对各种有害因子的不同的风险评价方法也应运而生。这些年来最活跃、最引人注目的是有毒化学品的风险评价。目前国内正在积极发展风险评价技术，为我国的化学品管理部门提供必要的技术支持，并且成立了风险评价专业委员会。3.1.4 暴露和剂量usepa的暴露评价指导准则中对暴露和剂量进行了明确的定义，对人体健康风险评价而言，暴露是指人体与外界接触化学、物理或生物的危害因子，可以通过接触媒介中危害因子的浓度及接触持续的时间来确定暴露量。剂量29是指进入人体并且参与新陈代谢反应或生命活动的物质的量。为了清楚描述污染物进入人体的数量变化，采用潜在剂量、实用剂量、内部剂量、传递剂量和有效剂量表示污染物在人体不同部位的数量。(1) 潜在剂量:指可能被人体吸收的污染物质的数量。(2) 实用剂量:指达到人体皮肤、肺和胃肠的交换边界上可被吸收或利用的化学物数量。由于人体组织存在对污染物质的生物利用率，实用剂量一般小于潜在剂量。(3) 内部剂量:指被人体吸收可与人体细胞等受体发生作用的污染物质数量，在皮肤接触途径中也称为吸收剂量。(4) 传递剂量:指运输至人体组织和器官的化学物数量，它可能只是内部剂量的一部分，甚至是很少的一部分。(5) 有效剂量:指实际达到细胞、隔膜等场所并最终引起负面效应的污染物质数量，是传递剂量的一部分。数据收集与评估：收集分析相关数据识别潜在的有毒化学物质暴露评价：分析污染物释放途径暴露人群识别暴露途径识别不同途径的暴露浓度评估不同途径的的摄入浓度评估毒性评价：定性、定量毒性资料收集确定毒性数据风险表征：潜在不理健康影像表征致癌风险评估非致癌风险评估不确定性评估图3-1 健康风险评价过程3.2 健康风险评价的方法为了正确地评价污染物质对生态系统和人类健康的影响，区别污染事件的轻重缓急，提高化学物质的控制效果，就必须把决策过程建立在可靠的科学基础上。要使各评价部门的资料具有可比性、通用性，就必须要有基本的统一的认识和操作方法。由此，1983年美国科学院首次确立了风险评价的基本概念30-34，并提出了风险评价的“nas四步法”。这一方法目前己被许多国家采用，广泛应用于空气、水和土壤等环境污染而造成的人体健康风险评价。它的基本步骤为：危害鉴定、剂量一反应评估、暴露评估、风险评定等四个阶段。美国环保署推荐的健康风险评价过程如图3-1所示：3.2.1 危害鉴定危害判定35是根据污染物的生物学和化学资料，判定某种特定污染物是否产生危害。如果判定某污染物对健康产生危害，那么就进一步确定其危害的后果。对污染物评估要包括：理化特性和暴露途径与暴露方式、结构活性关系、代谢与药代动力学资料、其它毒理学效应的影响、短期实验、长期动物研究、人类研究等方面。根据动物和人类的资料等相关证据(环境影响评价技术导则)，对污染物质进行分组，并将这些分组情况权重分类，主要分为5大类25，如表3-1所示：表3-1 致癌物质划分标准组别致癌物a组人类致癌物质b组很可能的人类致癌物c组可能的人类致癌物d组不能被划为人类致癌物e组对人类无致癌物质危险判定中，对证据权重确定的评价包括以下一些方面：资料的质量、研究的分辨力，即考虑研究的重要性与动物或实验对象数量的关系、暴露途径和暴露时间、剂量选择的合适与否。对化学混合物进行危害鉴定时，应对混合物的组成成分进行证据权重。对于复杂的混合物，健康危害的证据由混合物本身的职业研究得来。然而，对于混合物本身的资料，要对证据进行详细检查，也必须考虑接触资料，以确定在环境中化学混合物相互作用后产生新化学物的可能性，以及在一定的时间内或在运转周期，具有不同的健康危害。3.2.2 剂量-反应评估剂量反应评估是对有害因子暴露水平与暴露人群肿瘤发生率间的关系进行定量估算的过程，是进行风险评定的定量依据。其主要内容包括确定剂量一反应关系、暴露途径、反应强度、作用机制和人群差异等27。剂量-反应关系是在各种调查与实验数据的基础上估算出来的。故流行病学调查资料是其首选资料。其次是进行与人接近的敏感动物的长期致癌实验。在无前两种资料的情况下，不同种属、不同性别、不同剂量、不同暴露途径的多组长期致癌实验结果亦可用来估算剂量一反应关系。剂量反应关系往往不是直接得到的，而是通过一定的模型估算出来的。对于流行病学调查资料来说，尽管其数据直接来源于人群，但这些人群往往处于高暴露水平。而低暴露水平的剂量反应关系则需进行估算。对动物实验资料来讲，则更需要通过一定模式将动物实验结果外推到人，将高剂量结果外推到低剂量，将一定暴露途径得到的剂量反应关系，外推到人在暴露方式下的剂量反应关系。因而，估算模型的建立、选择、使用及对其可信度的分析，是目前风险评价领域面临的重要问题，这一问题的研究和解决会直接推动风险评价的发展。目前的定量致癌风险评价中，主要采用毒理学的剂量-反应关系外推模型，即从动物试验向人外推时，运用体重、体表面积外推法或安全系数法。从高剂量暴露向低剂量暴露外推时，可选用的模型有probit模型、logit模型、weibull模型、ohehit模型、multi-hit模