（环境科学专业论文）杭州市饮用水中三卤甲烷的健康风险评价研究.pdf

2 0 0 5 届硕士毕业论文杭州市饮用水中三卤甲烷的健康风险评价研究 a b s t r a c t t h i sp a p e ri n t r o d u c e dm o s to ft h er e s e n tr e s u l t so ft h eh e a l t hr i s ka s s e s s m e n ti n c h i n ao ra b r o a di nd e t a i l i nw h i c hw ef o c u s e do nt h et e c h n o l o g yf r a m ea n dt h e a s s e s s m e n tp a t t e r n a c c o r d i n gt ot h e s et h e o r y , w er e s e a r c h e dt h es o r t so ft h m si n d r i n k i n gw a t e r i nh a n g z h o u ，z h e j i a n gp r o v i n c eo f c h i n a t h el i f e t i m ec a n c e rr i s ka n d t h eh a z a r di n d e xo f t r i h a l o m e t h a n e s ( t h m s ) t h r o u g h o r a l i n g e s t i o n ，d e r m a l a b s o r p t i o n ，a n di n h a l a t i o ne x p o s u r ef r o mt a pw a t e ri n 5d i s t r i c t si n h a n g z h o ua r e e s t i m a t e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h em o s td o m i n a n tt h m sa r ec h l o r o f o r m ( c h c l 3 ) a n d b r o m o d i c h l o r o m e t h a n e ( c h c i b r 2 ) i nh a n g z h o ut a pw a t e r a m o n g t h et h r e ed i f f e r e n t p a t h w a y so f t h eh e a l t hr i s ka s s e s s m e n t ，r e s i d e n t sh a v eah i g h e rr i s ko f c a n c e rt h r o u g h o r a li n g e s t i o nt h a nt h r o u g ht h eo t h e rt w o p a t h w a y s t h el i f e t i m ec a n c e r r i s k st h r o u g h o r a l i n g e s t i o n a n dd e r m a la b s o r p t i o nf o rc h c l b r 2m a k et h eh i g h e s tp e r c e n t a g e c o n t r i b u t i o n ( 6 9 ) t ot o t a lr i s k s ，f o l l o w e db yc h c i z b r ( 2 5 ) ，c h c l b h a n dc h c l z b r a r ea to ra b o v et h en e g l i g i b l er i s kl e v e lo f10 6b yaf a c t o ro f10o rm o r ea l lo ft h e d i s t r i c t s a m o n gt h e 5 d i s t r i c t s ，p e o p l el i v i n g i nf u y a n gh a v et h eh i g h e s tr i s ko f c a n c e rd u et ot h et h m se x p o s u r et h r o u g ht h em u l t i p a t h w a y s ，m a i n l yb e c a u s eo ft h e e x p o s u r et oc h c l b r 2 a n dc h c l 2 b r t h et o t a lc a n c e rr i s ka n a l y s i si n d i c a t e st h a te a c h y e a ra p p r o x i m a t e l y4 r e s i d e n t sc o u l dg e tc a n c e rf r o mt h ed a i l yi n t a k eo fw a t e r , a n d 6x1 0 f o rn o n c a r c i n o g e n i cr i s k k e y w o r d s ：h e a l t hr i s k a s s e s s m e n t ，c a n c e rr is k ，t h m s ，c h c i b r ：，c i t c 二b l 2 0 0 5 届硕士毕业埝文 杭州市饮用水中三卤甲烷的健康风险评价研究 杭州市饮用水9 = - 卤甲烷的健康风险评价研究 1 绪论 1 1 饮用水健康风险 1 1 1 世界性水源短缺 全世界有6 0 多个国家和地区严重缺水，三分之一的人口得不到安全用水。 联合国发表的世界水资源综合评估报告预测结果表明，到2 0 2 5 年，全世界 人口将增加至8 3 亿，生活在水源紧张和经常缺水国家的人数，将从1 9 9 0 年的3 亿增加到2 0 2 5 年的3 0 亿。除非更有效地利用淡水资源、控制对江河湖泊的污 染，更有效地利用净化后的水，否则，全世界将有1 3 的人口遭受中高度到高度 缺水的压力。 我国的人均淡水拥有量只有世界平均水平的1 4 ，全国6 6 9 座城市有约4 0 0 座城市缺水，1 1 0 多座城市严重缺水。中国水资源还存在着十分严重的分布不均 匀。水资源的分布存在东南多西北少，相差：悬殊的格局。全国的污水排放量快速 增长，对水资源造成严重破坏，加剧了水资源的紧缺程度。 根据 2 0 0 3 年浙江省水资源公报，地表水资源量5 6 3 9 5 亿立方米，较多 年平均值偏少4 0 2 ，但由于浙江省人口密度高，人均水资源拥有量仅2 1 1 9 立 方米，比全国人均水资源拥有量还低2 1 2 立方米，十年一遇的桔水年份，全省 水资源总量约为5 7 9 亿立方米，人均拥有量只有1 3 0 9 立方米。随着经济的发展 和人民生活水平的提高，水资源的供求矛盾，随着经济社会的发展将日趋突出。 因此，水资源问题将直接对浙江省的可持续发展提出了挑战。 2 0 0 3 年杭州市主要水系、饮用水源地与城市内河各水体水质与上年相比略 有提高，城市水域功能区达标率为1 0 0 、比上年提高2 个百分点，湖库水质( 尤 其是西湖) 有所提高，但富营养化趋势未得到明显抑制，污染类型仍为有机型， 生活和农业面源为特征的污染日益突现，主要污染指标为总氮、总磷、氨氮、石 油类和粪大肠菌群。 钱塘江干支流中溶解氧、总磷、氨氮和石油类指标较上年有所改善、高锰 酸盐指数基本持平，闸口以上水体主要指标基本达到地表水i i i 类标准 ( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) ，七堡断面以下基本达到地表水类水质标准，但f 、i l 类水体 2 0 0 5 届硕士毕业论文 杭州甫饮用水中三卤甲烧的继康风险评价研究 所占的长度有所减少。苕溪流域水体水质稳定，达到i i 、i i i 类水质标准。运河杭 州段干流水质与上年相比未见明显变化，大部分指标符合v 类水质标准。域市内 河水质与上年相比有所提高，按“城考”指标评价基本达到v 类标准，其中新开 河、新塘河、上塘河与萧山南门江比上年有较大程度改善。 全市各饮用水源地水质总体为i 类或优于i i i 类，符合国家对城市饮用水源 地水质考核要求。其中市区7 个主要饮用水源地水质按项目( 2 8 项) 计的水质 达标率在9 9 7 3 ，比2 0 0 2 年上升3 7 个百分点。 全市各湖库水质有所提高，富营养化程度有所减缓，其中干岛湖水质保持 稳定总体呈贫一中营养水平。西湖水质指标尤其是总磷和透明度有所提高，2 0 0 3 年9 月起西湖水质达到v 类标准，富营养程度有所减少，但全湖仍处于中富营养 状态。青山水库与2 0 0 2 年相比未见恶化，呈轻度富营养化。 缺水已经成为世界性问题，必须引起高度重视。 1 1 2 水质污染 ( 1 ) 国外污染现状 早在1 8 世纪，英国由于只注重工业发展，忽视水资源保护，将大量工业废 水废渣倒入江河，造成泰晤士河污染，破坏了人们的生存环境。 自7 0 年代s i m m o n 发现自来水中存在致突变性有机污染物以来，在自来水 及其水源水中先后发现多种遗传毒性物质。美国e p a 水质调查发现供水系统中 有机污染物2 11 0 种，饮用水中含7 6 5 种【lj 。1 9 9 4 年以来，美国在饮用水中发现 了1 0 0 多种合成有机物，如多氯联苯、多环芳烃等，具有“三致”作用。纽约2 0 0 3 年饮用水质公报【2 】显示卤乙酸类( h a a 5 ，包括一、二、三氯乙酸，一、二溴乙 酸) 浓度为6 0 p g l ；美国俄勒岗州w i l l a m e t t e 流域沉积物中普遍存在多氯二恶 英和多氯呋喃有机物；1 9 9 9 年，美加五大湖是北美乃至全世界重要湖泊群之一， 其中首要污染物就是包括有机物在内的毒性物质，由于有毒污染物的高残留性， 近年来，五大湖鱼类体中仍能检测出1 9 7 0 年以来已禁止使用的有毒污染物i i j ， 如多氯联苯、滴滴涕、二恶英、狄氏剂。 亚洲湖泊普遍存在的问题除氮磷以外就是有机污染问题。世界八大公害之一 的日本水俣病就是因为水中含有大量有机汞超标，导致2 2 4 8 人被确认为公害病患 者，其中1 0 0 4 人死亡；印度的m a h a l o n 湖和j a l i n a h a l 湖近年来因环境污染，各 2 0 0 5 届硕士i ：芦业论文 杭州市饮用水中二j 卤甲烷的健康风险评价研究 种有机氯杀虫剂不断流失到湖泊中，测出湖水中含有六六六、环氧七氯、氯丹、 d d t 、d d e 、d d d 等多种杀虫剂。 欧洲因工业发展，水源水质也急剧下降。2 0 0 0 年2 月1 2 日多瑙河氰化物废 水污染事件导致蒂萨河及其支流内8 0 的鱼类已经完全灭绝：法国巴黎的三大 源水调查显示，三氯甲烷、邻苯二甲酸酯、四氯化碳、四氯乙烯等微量有机物含 量超标；英国苏格兰北部c a l d e r 地区的c l y d e 河、伦敦地区的l e e 河及英格兰中 部的t h a m e s 河，测得的氟化物、六六六、氯丹及d d t 含量都超过了饮用水标 准。 人类活动已给自身赖以生存的饮用水及水源带来了严重污染，连南极洲也无 法幸免。 ( 2 ) 国内污染现状 据6 2 0 0 3 年中国环境状况公报“1 公布，2 0 0 3 年度我国七大水系4 0 7 个重 点监测断面中，3 8 1 的断面满足口口类水质要求，3 2 2 的断面属 、口类 水质，2 9 7 的断面属劣口类水质( 图1 ) 。其中七大水系干流的1 1 8 个国控断 面中，口j 类水质断面占5 3 4 ，口、口类水质断面占3 7 3 ，劣 类水质断 面占9 3 。海河、辽河、黄河、淮河系总体水质较差，支流污染普遍严重。 图1 七大水系水质类别比例 从公报可以看出，七大水系主要呈现为有机污染，主要污染指标是石油类、 生化需氧量、氢氮、高锰酸盐指数、挥发酚等。水资源污染十分严重，7 8 的城 市河段不适宜作饮用水源。 根据6 2 0 0 3 年浙江省水资源公报1 4 ，2 0 0 3 年，全省八大水系的主要! f ：支 流评价河段总长度3 7 5 9 4 公里。属地表水! j 1 类水的河长2 2 6 8 4 公里，占评价 2 0 0 5 属硕上毕业论文杭州市饮用水中三卣甲烷的健康风险评价研究 总河长的6 0 3 。省界水体：浙江与江苏交界河段1 1 个，除城北大桥、小梅口 河段为j 类水，其余河段为口劣二类水；浙江与上海交界河段1 个，为口类水。 全省大型水库水质普遍较好，湖泊水体存在不同程度的富营养化现象，城市内河、 平原河网和各水系流经城镇的河段水体污染较严重。运河水质一直处于重污染状 态，长期以来已没有一、二、三类水质，满足功能要求的河段的百分率为零。杭 嘉湖平原、宁绍平原、温黄平原、温瑞平原等省内水乡平原地区的水污染特别严 重，水质基本为四、五类，有8 4 的河段不能满足功能要求。 水源水和自来水中的有机物种类和数量相当大，污染问题相当突出。水源水 中的污染物主要来自有机物，南京水源水中发现有机污染物，阳性水样中存在有 多种美国e p a 所列的1 2 9 种优先污染物以及其它黑名单上的有毒有害物质； 上海黄浦江有机物种类至少在5 0 0 7 0 0 种之间，g c m s 定性检出的2 1 8 种有机 物中，属美国e p a 的优先污染物达3 9 种。 1 1 3 水质安全问题 饮水安全是人类生存的基础，据世界卫生组织统计：8 0 的疾病是由饮水不 净造成的。饮水水质污染存在着若干威胁的因素：化学物品、动物废弃物、杀虫 剂、人类的废弃物、被灌注到深层地下水中的污水和自然界出现的物质都有可能 污染饮用水；同样地，不适当地处理或消毒，或通过缺乏良好维护的管道系统配 送的饮用水也对健康构成威胁。 据美国环保局的调查，在8 0 项检测指标中，1 9 9 6 年全美共有7 的公共自 来水厂超过最大允许浓度。据1 9 9 8 年1 0 月2 1 日今日美国报道，没有达到 美国环保局规定的水质标准的水厂要多于7 。尤其是消毒副产物增加致癌风险 问题的突出，研究发现，早在1 9 9 2 年时，国外即有关于自来水加氧不当，可能 致癌的报告，美国公共健康期刊曾指出，至少有1 8 的直肠癌病例以及9 的膀胱癌病例与饮用含氯自来水有关例。c h r i s t o p h e r 等在饮用水被t c e ( 四氯乙 烯) 污染了的m a s s a c h u s e t t s 地区对结肠癌、肺癌以及其他癌症的发生做了调查， 结果表明，饮用水被污染后，结肠癌和肺癌的发生率有提高，5 年潜伏期的相对 危险度分别为3 3 和2 0 。 2 0 0 5 届硕士毕业论文杭州市饮用水中三商甲烷的健康风险评价研究 在发展中国家，各类疾病中有8 是因为使用了不安全的水而传播的。在我 国年水利部水质初步调查显示目前全国农村尚有3 5 亿人未获得安全饮用水， 2 0 0 3 ，其中西部地区尚有1 3 亿人未获得安全饮用水。 我国有6 5 以上的人饮用受污染的水，一些缺水严重的北方地区，欧期开采 饮用有害的深层地下水，使氟骨病和甲状腺病等地方病蔓延。由于水源污染和过 去水质污染的潜在效应，近年来与饮水有关的传染病及疑难病症在我国时常出 现，使人民健康受到严重威胁。a m e s 致突变试验研究【6 】表明，我国大多数城市 水源水的致突变性为阳性；我国尚处于较低水平，自来水厂目前仅能采用沉淀、 过滤、加氯消毒等处理工艺，不能有效控制消毒引起的微污染问题，致使出厂水 也多为阳性：自来水中除含有化学合成物质外，还含有重金属、病菌等物质。据 最新资料透露，我国城市儿童中许多血铅含量超过了国际公认的铅中毒标准，他 们的智力发展和神经系统已不同程度受到损坏。饮用水安全性难以保障。 1 1 4 水质安全管理 ( 1 ) 饮用水安全立法 美国的安全饮用水法最初是于1 9 7 4 年由美国国会通过的，其目的是通 过对美国公共饮用水供水系统的规范管理，确保公众的健康。该法律于1 9 8 6 年 和1 9 9 6 年进行修改，要求保护饮用水及其水源河流、湖泊、水库、泉水和 地下水水源。该法授权美国环保局建立基于保证人体健康的国家饮用水标准以防 止饮用水中自然的和人为的污染，美国环保局、各州和供水系统共同努力以确保 饮用水符合标准。 我国历来十分重视水资源的立法工作。1 9 8 8 年1 月2 1 日全国人大通过的中 华人民共和国水法，此外还有水土保持法、水污染防治法、河道管 理规定、城市供水条例等等，各地还制定了许多地方性水资源保护法规、 规章，形成了从中央到地方的完整体系。如浙江省人民政府关于浙江省城市( 镇) 自来水厂水源防治管理暂行规定，杭州市自来水水源保护规定( 杭政 1 9 8 5 1 2 9 l 号) 。 ( 2 ) 饮用水安全标准 2 0 0 5 届硕士毕业硷文杭州市饮用水中三卤甲烷的健康风险评价研究 人类历史上第一个关于水质优劣的标准是由罗马人v i t r u r i u s 于公元前一世 纪提出来的，但真正意义上的饮用水标准直到2 0 世纪初( 1 9 1 4 年) 才在美国首 次出现研。该标准在1 9 2 5 ，1 9 4 2 ，1 9 4 6 和1 9 6 2 年的四次修订中，由最初的两项 指标分别增加到1 1 ，1 8 ，1 9 ，2 8 项，但差别并不大，主要集中在与人体健康相 关的化学物质( 主要是无机物) 和生物因子，以及一些感官指标如色、嗅、昧等 8 1 。但从1 9 7 4 年国会通过完全饮用水法( s d w a ) 以来，特别是在1 9 8 6 年安全饮用水法修订案美国饮用水标准中要求的项目几乎成倍的增长。美国于 1 9 7 5 年颁布了国家暂行饮用水基本规则( n i p d w r s ) 1 9 】，此规则仍将微生 物质量作为优先控制指标，但引人注意地增加了6 种有机物指标。1 9 7 9 年1 1 月 2 9 日又对国家暂行饮用水基本规则( n i p d w r s ) 进行了修改，将三卤甲烷 列入了规则中，规定饮用水中总三卤甲烷( t t h m s ) 含量不能超过1 0 0p “。 1 9 8 7 年又对8 种挥发性有机物( v o c s ) i l l ，1 9 9 1 年 1 2 - 1 3 1 和1 9 9 2 年m 1 分别对合 成有机物( s o c s ) 、无机化合物( i o c s ) 等进行规定，新增指标分别为2 7 和 2 2 项。至此，饮用水中污染物控制指标达8 4 种m 】。1 9 9 8 年1 2 月1 6 日又对消毒 剂和消毒副产物( d d b p s ) 做出了规定m 】，消毒副产物主要指三卤甲烷类( t h m s ， 包括氯仿，一澳二氯甲烷，二溴一氯甲烷，氯仿) 和卤乙酸类( h a a 5 ，包括一、 二、三氯乙酸，一、二溴乙酸) 。当前，美国国家饮用水基本规则( n p d w r s ) 对9 2 种污染物做出了硬性规定，其中包括浊度，8 种微生物学指标，4 种放射性 核素，1 9 种无机物，6 0 种有机物【”】。 针对饮用水的健康安全问题，世界卫生组织及其他国家均提出了各自的标准， 我国也公布了一系列相关标准，如地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) ，生 活饮用水水源水质标准( c j3 0 2 0 9 3 ) ，生活饮用水水质标准( g b 3 0 2 0 9 3 ) 等，深圳还制定了管道优质饮用水深圳特区技术规范( s z j g 3 - 2 0 0 1 ) 等地 方标准。 1 2 水环境健康风险评价 1 2 1 风险评价 ( 1 ) 风险评价 风险评价可以定义为对人类活动或自然灾害的不利影响的大小和可能性的 评价。在一般意义上，风险评价定义为一种系统过程，即估算由于出现系统失误， 2 0 0 5 届硕士毕业论文 杭州市饮用水中三卣甲烷的健康风险评价研究 或一些类型的危害，在整个失误系统范围内的所有重要的风险因子的后果，这种 后果可能导致特定形式的系统反映、或系统危害。风险分析必须明确以下事情： 识别可能导致损失或危害的事件；识别可能导致损失或危害的后果：估算这些损 失或危害发生的可能性；讨论估算的不确定性；评价结果用于风险管理。 ( 2 ) 风险评价的分类 风险评价依据研究系统的大小可分为：单一物质的环境风险评价、多介质的 环境风险评价、生态风险评价以及区域生态风险评价。 根据环境风险评价中的风险承受者( 即风险受体) 的不同，可阱将其分为健 康风险评价( h e a l t hr i s ka s s e s s m e n t ) 和生态风险评价( e c o l o g i c a lr i s k a s s e s s m e n t ) 等。 ( 3 ) 风险评价的发展 风险评价兴起于七十年代几个工业发达国家，尤以美国在这方面的研究独领 风骚。在近2 0 年中，就环境风险评价技术而言，大体上经历了三个时期；七十 年代至八十年代初，风险评价处于萌芽阶段，风险评价内涵不甚明确，仅仅采取 毒性鉴定的方法；八十年代中，风险评价得到很大的发展，为风险评价体系建立 的技术准备阶段。美国国家科学院( n a s ，1 9 8 3 ) 提出风险评价由四个部分组成， 称为风险评价“四部法”即危害鉴别、剂量一效应关系评价、暴露评价和风险表 征，并对各部分都作了明确的定义。由此，风险评价得基本框架已经形成。在此 基础上，美国e p a 制定和颁布了有关风险评价的一系列技术性文件、准则和指 南。且大多数是人体健康风险评价方面的。例如，1 9 8 6 年公布了致癌风险评价、 致畸风险评价、化学混合物健康风险评价、法语毒物健康风险评价、暴露评价、 超级基金场地危害评价和风险评价等指南。1 9 8 8 年又公布了内吸毒物和男女繁 殖性能毒物等评价指南。1 9 8 9 年，美国e p a 还对1 9 8 6 年指南进行了修改。因此， 从1 9 8 9 年起，风险评价得科学体系基本形成，并处于不断发展和完善的阶段。 1 2 2 水环境健康风险评价 健康风险评价是收集、整理和解释各种健康相关资料的过程。这些资料包括 毒理学资料、人群流行病学资料、环境和暴露的因素等。评价目的在于估计特定 剂量化学或物理因子对人体、动植物或生态系统造成损害的可能性及其程度大小 ig l 。水环境健康风险评价主要是针对水环境中对人体有害的物质，一般可分为两 2 0 0 5 届硕士毕业沧文杭州市饮用水中三卤甲烷的健康风险评价研究 类：基因毒物质和躯体毒物质，前者包括放射性污染物和化学致癌物，后者则指 非致癌物。 ( 1 ) 国外研究进展 水环境健康风险评价，首先是从致癌物的评价开始的。人群暴露于水中污染 物的途径有饮用水直接摄入、淋浴等方式的皮肤吸收及呼吸摄入，还可以通过水 生生物等食物链间接摄入。美国将化学物质的致癌性分为a 、b 、c 、d 、e 五类。 a 类污染物有足够的流行病学研究来证实接触剂量与致癌的因果关系；b 类包括 由流行病学研究得到的人类致癌证据从“足够”到“不足”的污染物。b 类中至少有 有限的致癌证据的污染物归类于b 1 ：人类致癌证据不足而动物试验数据充足的 污染物归类于b 2 ；没有人类数据，动物致癌证据也有限的污染物归类于c 类； 动物致癌证据不足的归于d 类；那些至少做过两种不同物种动物试验或流行病 学和动物研究中都无致癌证据归于e 类。饮用水中的几种污染物的健康风险估 计值列于表l 。 表1 饮用水中几种污染物的健康风险 近年来。由于检测手段的提高，水环境健康风险评价更加系统化。y o n g c h u n g 等通过化合物暴露风险评价的四个主要步骤，对韩国主要六条河流及饮用水分配 系统中的8 0 种污染物进行了分析，污染物主要包括挥发性有机物( v o c s ) 、多 环芳烃( p a h s ) 、农药及金属等【”】。结果表明，危害鉴别中，8 0 种化合物均能 被u s e p a 分类系统识别；在暴露评价过程中，分析了公共水供应系统中原水、 处理水及饮用水中的8 0 种化合物：剂量一效应评价包括，致癌物质癌症潜在性、 2 0 0 5 届硕士毕业论文 杭卅l 市饮用水中三卤甲烷的健康风险评价研究 单位风险评估及实际安全剂量从t o x r i s k 的获得和非致癌物质参考齐量及生 命健康报告的确认；最后对测定化合物进行风险表征，研究发现，许多城市的自 来水中氯乙烯、四氯化碳、苯、三卤甲烷等致癌物质超过u s e p a 可接受水平1 0 。 目前水环境健康风险评价的主要特点和趋势是： ( a ) 从污染物数量来说，已由单一污染物作用进一步考虑到多种污染物的复 合作用。k r i s h n a n 等探索混合风险评价方法对加拿大饮用水健康风险评价的应 用，摆脱以往只考虑单个化合物影响的方法口”。目前重点关注该方法至少能应用 于评价加拿大饮用水中普遍存在化合物的潜在风险，尤其是对消毒副产物 ( d b p s ) 的健康风险评价。使人体健康风险评价正由单一污染物的风险评价向 混合物符合作用风险评价发展，加拿大饮用水水质指南( g u i d e l i n e sf o rc a n a d i a n ) 口”，u s e p a 消毒与消毒副产物规范( d i s i n f e c t a n t sa n dd i s i n f e c t i o nb y - p r o d u c t s r u l eo fu se p a ，1 9 9 4 b ) 2 2 1 以及w h o 饮用水水质指南( g u i d e l i n e sf o rd r i n k i n g w a t e rq u a l i t y ，2 n de d ，v 0 1 1r e c o m m e n d a t i o n s ，w h o ) 【2 3 均提供了以混合物为基础 的健康风险评价方法。 ( b ) 从评价范围方面来说，由局部环境风险发展到区域性环境风险，乃至全 球环境风险。r n 大大增加吸烟者患肺癌的风险，也可经饮水摄入进入霄与肠及 人体其它器官，从而被血液吸收，对人体健康产生危害，h o p k e 等对饮用水中放 射性元素”2 r n 的健康风险评价，从以往室内空气r n 的特殊人群局部健康风险 过渡到水供应系统中饮用水的整体人群全球健康风险。 ( c ) 从环境风险类型来说，不仅考虑化学污染物，特别是有毒有害化合物， 而且还要考虑到非化学因子，如生物因子、物理因子对环境的不利影响。在热带 及亚热带地区，水样保存过程中由蓝绿藻产生的简孢菌，具有潜在的肝毒素从而 引发肝细胞坏疽，造成公共健康危害。澳大利亚q u e e n s l a n d 地区公共用水中筒 孢菌含量超过t 0 0 1 a g l ，对其饮用水中的蓝绿藻毒素和筒孢菌进行人体健康风险 评价。研究发现，筒孢菌腹腔进入l d 5 0 为o 2 m g l ，而空腔进入大约为6 ，0 r r l g l ， 毒素大约五天注射量就能导致肝脏坏死。 ( 2 ) 国内研究进展 我国的水污染现象严重，加强水环境健康风险评价的研究是非常必要。然 2 0 0 5 届坝士毕! 也论文 杭州市饮用水巾三卤甲烷的健康风险评价研究 而我国的e r a 还处于刚刚起步阶段，尽管我国从8 0 年代就开始了对事故风险的 研究工作，但是，环境风险评价工作真正得到重视是在1 9 9 0 年以后。9 0 年代关 于环境风险评价的学术科研成果涉及有毒化学品的分析方法、环境中存在状况、 环境化学行为、生态毒理、污染控制对策与技术、受污染环境修复、生态监测风 险、安全性评价等。在水环境风险评价方面，孙成等完成了欧盟一中国合作项目 “中国东部饮用水源中多氯有毒有机化合物的研究与风险评价”；张珞平、洪华 生等完成了农药使用对厦门海域的初步环境风险评价】，通过对厦门地区 农药销售和使用情况以及气象、耕地、作物等方面的调查，应用e q c 和s o i l f u g 模型对农药的地球化学行为、分布及其产生的结果进行了预测计算，并根据农药 的生物毒理学特性及其产生的地球化学行为对沿岸海域环境进行了初步的环境 风险评价。 随着检测手段的提高，我国在水环境健康风险评价的工作不断深入，在对 水环境致癌物质、重金属等的健康风险评价外，还开展了微生物、放射性物质等 的研究。 史春风等人对松花江干流哈尔滨段作水环境健康风险评价，评价项目包括危 害人体健康的7 种有毒物质：砷、镉、氨、酚、氰化物、汞及铅。 高继军等对北京1 2 0 个样点的饮用水中c u 、h g 、c d 和a s 的浓度进行调查口1 ， 并应用目前美国环保局推荐的健康风险评价模型对北京市各区县饮用水中重金 属所引起的健康风险作初步评价。结果表明在北京市通过饮水途径引起的非致癌 健康风险中，h g 的风险最大，c u 次之，但是两者风险水平均在1 0 8 - 1 0 - 9 a 一，远低 于i c r p 推荐的最大可接受风险水平。 李富贵等应用数学模式计算了长江九江段水质的放射性污染物、化学致癌 物、非致癌污染物对公众健康的危害j ，结果表明：长江九江段饮用水源经饮水 途径所致危害个人危险为3 9 9 1 0 4 a ，未超过国际辐射防护委员会( i c r p ) 最大 可接受值5 1 0 a ，为可接受水平，危害作用最大的污染物是c r ”和a s ，群体年 危险为1 2 5 8 人a ，危害程度是：化学致癌物 放射性污染物 非致癌性污染物。 仇付国等人评价城市回用污水中病毒对人体健康的风险m 】。主要对污水净化 中心的二级处理出水和常规再生工艺处理后的回用水中的总大肠杆菌和粪大肠 菌进行检测并进行数据的上e 态分布假设检验。同时观察了液氯消毒对污水中大肠 0 2 0 0 5 届硕士毕业论文杭州市饮用水中三卤甲烷的健康风险评价研究 杆菌的去除效果。利用评价饮用水中病原微生物感染概率的b e t a p o s s i o n 模型和 m o n t e c a r l o 模拟方法对城市回用污水中病毒对人体健康的风险进行评价。 虽然我国在水环境健康风险评价方面取得了一定的成绩，但与欧美等发达国 家还存在较大的差距，主要体现在以下几个方面：缺少符合我国人体自身的有害 环境中发现的化学物质的物理、化学、毒理学性质的数据及提供有关数据的机构； 没有套法定的供各级部门共同遵守的环境风险评价指南，不利于不同研究之间 的比较并将研究结果应用于环境管理；未能普遍地将环境风险评价尤其是水环境 健康风险评价作为目常管理的内容并作为政府的决策依据，水环境健康风险评价 往往仅停留在理论的层面上；水环境健康风险评价的理论、模型、方法有待进一 步研究和完善，应更多地进行混合物相互作用的风险评价方法研究，风险的不确 定性分析研究，评价范围有待扩大，同时应加强毒理学、环境化学、流行病学、 统计学、生态学等多学科的合作研究。 1 3 研究目的及主要内容 本文期望在系统地研究近年来国内外在水资源健康风险评价中的方法和实 例的基础上，对杭州市的饮用水中的消毒副产物进行健康风险评价，以利于杭州 市的水资源保护和水环境安全的决策与管理。 本文的主要内容包括两部分：一是水资源健康风险评价方法的系统研究； 二是杭州市饮用水消毒副产物t h m s 的健康风险评价案例研究。 2 水资源健康风险评价方法 健康风险评价是环境风险评价的重要内容，它可以在己知暴露条件下，预计 可能产生的健康效应类型的特征：估计这些健康发生的概率( 风险度) ；估计具有 这些健康效应的人数：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、废气和废渣的排 放标准，暴露于大气和水中的污染物浓度，食品中的化学物质的残留量，废弃物 处理场所，以及日用消费品和自然产生的污染物( 如火山灰) 等方面的规章条例 是必须的。因为做出这些决策必须要有充分而可靠的资料作为依据。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副子，那么针对各类有害凶 子的不同的风险评价方法也应运而生。近些年来最活跃、最引人注目的是育毒化 2 0 0 5 届硕士毕业论文 杭州市饮用水巾三商甲烷的健康风险评价研究 学品的风险评价。1 9 9 1 年1 1 月，由1 0 4 个国家草签了有毒化学品伦敦准则和p i c 程序，要求建立有毒化学品的风险评价和政府间的风险管理机制。1 9 9 2 年巴 西环发大会把有毒化学品列为廿一世纪七大全球环境问题之一。目前国内正在积 极发展风险评价技术，为我国与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。健康风险评价，对环境保护、轻化工产品、农药、医学 管理、食品监督及职业安全等有着极重要的意义。据统计，目前常用的化学物质 约1 0 0 0 多种，因此控制化学品的污染，保障人的健康已成为十分迫切的问题，健 康风险评价是有效控制化学品风险的技术依据。由于化学品的数量巨大，既不可 能同时进行管理，也不可能对所有化学品逐一进行风险评价，而需要按其潜在的 和实际危害的大小排列化学品管理的优先顺序。为了有效地管理化学品，就需要 选择既能维护健康，又能为财力所能承受，也不会对社会和环境产生严重影响， 技术上可行的控制措施，也就是需要进行风险控制的损益分析。此外，为了使化 学品的各项控制措施得以实施，就需由管理部门建立一系列法规。建立法规，就 必须要有一个尺度的问题。这些问题的解决都需要以化学品的健康风险评价所提 供的科学依据为基础。 健康风险评价，首先是从致癌物的评价开始的。1 9 7 6 年美国国家环保局( u s e p a ) 首先公布了可疑致癌物的风险评价准则，提出了有毒化学品的致癌风险 评价方法，这个方法为很多环境立法机构所接受，同时也引起了学术界更广泛深 入的研究和讨论，使健康风险评价的方法日渐普遍和成熟。但由于没有规范化程 序，不同研究室常采用不同的评价方法。基于这种情况，美国国家科学院( n as ) 于t 9 8 3 年编制了有关健康风险评价的研究报告，明确了健康风险评价的程序。 对一些技术术语做出了明确规定。这个报告得到了学术界的普遍认可。在此基础 上，美国环保局对致畸物、生殖毒物、混合化学物质等有毒物质的健康风险评价 相继问世。目前，健康风险评价方法已被法国、荷兰、日本、中国等许多国家和 一些国际组织如经济发展与合作组织( o e c d ) 、欧洲经济共同体( e e c ) 等所采用。 水资源健康风险评价是在健康风险评价的基础上，针对水体中的环境污染物 的健康风险开展的评价。 2 1 技术框架 正确评价化学污染物对整个生态系统和人类健康的综合影响，区别问题的 2 0 0 5 届硕士毕业论文 杭：市饮用水中三卤甲烷的健康风险评价研究 轻重缓急，提高化学品管理的总体效应，必须把决策过程建立在可靠的科学基础 上。为了使不同评价部门所得的资料有可比性和通用性，就必颁要有一个基本的 统一的认识和操作方法。为此，1 9 8 3 年美国科学院首次确立了健康风险评价的 四阶段法。这一方法目前已被许多国家所采用，它的基本程序分为：风险识别、 剂量一反应评价、暴露评价和风险表征四个阶段( 图2 ) 。 暴露评价： 分析污染物释放途径 暴路人群识别 暴路途径识别 不同途径的暴露浓度评估 不同途径的摄入浓度评估 数据收集和评估： 收集、分析相关数据 识别潜在有害化学物质 风险表征： 潜在不利健康影响表征 致癌风险评估 非致癌危害商值 或危害指数评估 不确定性评估 图2 健康风险评价的技术框架图 毒性评估： 定性、定量毒性资料收集 确定毒性数据 2 1 1 风险识别( h a z a r di d e n t i f i c a t i o n ) 对于健康风险评价，首先应从危险毒性的风险识别开始。对现存化学物质， 主要是评审该化学物质的现有毒理学和流行病学资料，确定其是否对生态环境 和人体健康造成损害。对危害未明的新化学物质来说，更需要从头累积较完整而 可靠的资料。一般来讲，在方法学上常用病例收集、结构毒理学、短期简易测试 系统( 如a m e s 试验、微核等) 、长期动物实验以及流行病学调齑等方法去进行。 程序上则可先进行筛选性研究( 如急性毒性测定) ，继而作预测性测试，包括慢性 2 0 0 5 届硕 毕业跄文杭州市饮用水叶1 三卤甲烷的健康风险许价研究 试验，“三致”实验和致敏作用测试等等，进而进行确定性测试，包括现场研究 或微观研究等，以及最后监测性研究，以确保在实际条件下的安全性。此外，作 鉴定时，还要根据各种法令与管理规则的不同要求而选用不同的侧重点。实际卜 这阶段工作是风险度的定性评定。 在风险识别这一步骤中，风险评价人必须确定问题的种类和范围，尤其是污 染的横向和纵向的范围。在风险识别中，风险评价者必须选择一系列的”化学约 品研究对象”或”涉及的化学药品，”其化学物品的暴露和风险可能很高。并 依照下面的因素的考虑选择研究化学药品： 具有平均及最大的高浓度 $ 在环境中长期持续， 具有高的毒性，尤其致癌性、致畸性或生殖的毒性， $ 高的被监测到的频率， $ 在环境有高的迁移率， 高的公众关心或觉察 风险评价者也可能考虑其他的因素，包括化学药品存在与人类的活动有关 还是自然存在，超浓度的化学品是否天然还是人类起源本底浓度，以及化学药品 是否是植物或动物的必要营养物。 这一阶段所需的大多数数据都是毒理学和流行病学领域的基础科学文献。有 关风险的结论往往表达这个物质在人群中引起潜在的特殊形式作用的权重。 2 1 2 剂量反应评价( d o s e r e s p o n s ea s s e s s m e n t ) ( 1 ) 剂象一反应评价 剂量一反应评价是指确定某种化学、生物或物理因素的暴露水平( 剂昂) 与 相应的健康不良效果的严重程度和或发生频度( 反应) 之间的关系。 直接从流行病学调查中得到的化学物质的剂量一反应关系是最可靠最有说 服力的资料，但在多数情况下，很难得到完整的与效应相对应的人群暴露资料， 特别是对一些低剂量、长暴露、范圉广、接触人群十分复杂的一些化学物质更是 4 2 0 0 5 届硕士毕业论文 杭卅l 市饮用水中三卤甲烷的健康风险评价研究 如此，故动物实验就成为剂量反应关系评定的主要手段，从动物实验得到剂量 一反应关系之后，利用一定的模式外推到人群，得出近似的人群剂量反应关 系。剂量一反应关系评估的主要内容包括确定剂量一反应关系、反应强度、种族 差异、作用机理、接触方式、生活类型，以及与其有关的环境中的其它化学物质 的混合作用等，在全面分析资料的基础上，审定这些资料的真实性和可靠性，确 认能否用于数学模式，找出能供模式引用的剂量一反应参数和数据等。确定剂量 反应关系时，特别要说明不同接触水平或剂量水平所产生反应的程度，亦即某 特定强度下的效应在受作用群体中的发生率。尽可能优先采用人群流行病学调查 资料，并注意区别大小剂量可能引起的不同质的反应，即所谓剂量依存差异。化 学物质对健康损害的强度差异有时十分悬殊，例如糖精及二恶因都能在实验动 物中“诱发”癌症，但其强度相差百万倍，糖精的强度很低，而二恶因则很高，但 是在人类生活中对二恶因的接触水平却又是非常低的。这就要求对具体问题进行 全面具体的分析和考虑。 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。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。所以流行病学调查资料是酋选资料。其次是反应 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，尽管它的数据直接来于人群，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，则更需要通过一定的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 前在定量癌风险评价中，基本上还是采用毒理学传统的剂量反应关系外推模型。 也就是从动物向人外推时，采用体重、体表面积外推法或采用安全系数法。从高 剂量向低剂量外推时，可选用的模型有p r o b i t 模型、l o g i t 模型、w e i b u l l 模 型、o h e h i t 模型、m u l t i h it 模型、m u l b i s t a g e 模型等。这些模型都还不成熟， 2 0 0 5 届硕士毕业论文 杭州市饮用水中三卤甲烷的健康风险评价研究 在进行致癌剂量外推时的适应范围及适应程度还在被比较和研究中。目前 m u l t i s t a g e 模型即多阶段模型是管理部门、特别是美国环保局( e p a ) 使用得较 多。e p a 在1 9 8 6 年的致癌风险评价准则中指出 2 8 1 ，般情况下应使用多阶段模 型。在定量癌风险评价中剂量反应关系估算的结果一般应以一定期间( 多用终生) 暴露于一定剂量的致癌物相应引起的超额癌发生率或癌死亡率来表示。 剂量一反应评价的参数主要有两个：参考剂量( r e f e r e n c ed o s e sr f d s ) 和致 癌倾向因素( c a n c e rs l o p ef a c t o r sc s f s ) 。 ( 2 ) 人体健康风险评价数据来源 美国环保局已经建立而且出版了在有害环境中发现的化学物质的物理、化 学、毒理学性质这些数据来源于国际癌症研究会( i r a c ) 以及出版的参考杂志中 的文章 2 9 】。这些化学药品的调查结果和意见通常有二种广泛的来源1 ( i ) 整合的 风险数据系统( 著名的i r i s ) ，是个每月更新的数据库并提