（环境工程专业论文）贵阳市浅层地下水污染健康风险初步评价.pdf

摘要 环境保护的根本目的是保护人类自身的健康和保持人类社会的可持续发 展。健康风险评价是以风险度作为评价指标，把环境污染与人体健康联系起来， 定量描述污染对人体健康产生危害的风险的一种方法，它不仅可以对污染给人 体造成损害的可能性及其程度大小做出科学的估计，并且可以为污染物的管理 提供可靠的依据。 贵阳市岩溶地下水系统十分复杂，具有独特的水文地质地球化学特征、突 出的地球化学敏感性和生态环境脆弱性。对贵阳市的地下水重金属污染健康风 险评价，可以为该地区乃至同类型岩溶水系统中地下水资源的开发利用及保护 提供决策依据。 应用目前美国环境保护局推荐的健康风险评价模型，对该地岩溶地下水中 饮水途径所引起的健康风险做出初步评价。结果表明： 1 研究区内重金属非致癌物质通过饮水途径所引起的健康危害的个人年风 险值处于1 0 8 , ! ! 1 1 0 - 1 0 数量级，但都远低于i c r p 推荐的健康危害的个人年风险 最大可接受值。 2 重金属致癌物质通过饮水途径所引起的健康危害的个人年风险较大，风 险值集中在1 矿数量级，最大点值为1 7 6 x 1 0 5 a 。 3 贵阳市浅层地下水饮水途径引起的健康危害总风险没有超过i c r p 推荐 的健康危害的个人年风险最大可接受值。但存在比较严重的点源健康危害风险。 关键词：贵阳市；岩溶地下水；重金属；健康风险；评价 中图分类号：x 8 2 0 4 a b s t r a c t t h em a i ng o a lo fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o ni st op r o t e c tt h eh e a l t ho fm a n k i n d a n dt ok e e ps u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fh u m a n s o c i e t y h e a l t hr i s ka s s e s s m e n ti sa n i m p o r t a n tm e t h o dt oq u a n t i t a t i v e l yd e s c r i b et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e np o l l u t i o na n d h u m a nh e a l t h h e a l t hr i s ka s s e s s m e n tc a no f f e rs c i e n t i f i ce v a i u a t i o na b o u t c o n t a m i n a t i o n sd a m a g et oh u m a nh e a l t ha n dd e p e n d a b l ew a r r a n tf o rp o l l u t i o n m a n a g e m e n t k a r s t g r o u n d w a t e rs y s t e m i s c o m p l i c a t e d i n g u i y a n gc i t y , u n i q u e c h a r a c t e r i s t i c so fh y d r o g e o c h e m i s t r ya n dp r o m i n e n tg e o c h e m i s t r yv u l n e r a b i l i t ya n d e n v i r o n m e n tf r a n g i b i l i t y t h er e s e a r c ho fh e a l t hr i s ka s s e s s m e n to fh e a v ym e t a l s p o l l u t i o ni nt h eg u i y a n gc i t y , i tc a l lp r o v i d ed e c i s i o n - m a k i n gt oe x p l o i t a t i o na n d p r o t e c t i o ng r o u n d w a t e r r e s o u r c e h e a l t hr i s k sa s s o c i a t e dw i t hp o l l u t i o ni nd r i n k i n gw a t e rw e r ea s s e s s e du s i n g u 5 e p ah e a l t hr i s ka s s e s s m e n tm o d e l t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ： 1 t h eh e a l t hr i s k sl e v e l sc a u s e db yn o n - c a r c i n o g e n i ci ng r o u n d w a t e ri n g u i y a n gc i t yr a n g e df r o m1 0 - 8t ol f f l oa - 1 ，m u c hl o w e rt h a nt h em a x i m u ma l l o w a n c e l e v e l sr e c o m m e n d e db yi c r p 2 t h eh e a l t hr i s k sl e v e l sc a u s e db yc a r c i n o g e ni ng r o u n d w a t e ri ng u i y a n gc i t y w e r em u c hh i g h e rt h a nt h er i s k sc a u s e db yn o n c a r c i n o g e n i c ，r a n g e da t1 旷a - 1 ，t h e l a r g e s tr i s kw a s1 7 6 x 1 0 5 a 3 t h eh e a l t hr i s k sl e v e l sc a u s e db yc a r c i n o g e na n dn o n c a r c i n o g e n i ci n g r o u n d w a t e ri ng u i y a n gc i t yw e r el o w e rt h a nt h em a x i m u ma l l o w a n c el e v e l s r e c o m m e n d e db yi c r p ( 5 o o x l o 巧a - 1 ) b u tt h er i s k sa ts o m ep o i n tc a t c ho u r e y e ， k e y w o r d s ：g u i y a n gc i t y ；k a r s tg r o u n d w a t e r ；h e a v ym e t a l s ；h e a l t hr i s k ；a s s e s s m e n t p a p e rc l a s s i f i c a t i o nn u m b e r ：x8 20 4 v 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导 下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容 外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科 研成果。对本文的研究在做出重要贡献的个人和集体，均己在 文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本 人承担。 论文作者签名：盟日 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅和借阅；本人授权贵州大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他 复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名：j 五二1 日期：必 、l ， 引言 国家环境保护“十一五规划把保障人体健康列为“十一五期间环境保 护工作的重点。饮水健康作为人体健康的最直接最重要的影响途径受到全社会 越来越多的关注。 中国岩溶水资源丰富( 袁道先，1 9 9 4 ) 。据初步统计，中国水资源总量2 8 0 0 0 亿m 3 a ，其中地下水资源8 0 0 0 亿m 3 a ；岩溶地下水天然资源2 0 3 9 6 7 亿m 3 a ， 占地下水资源量的1 4 强，因此岩溶水在城市和工业基地供水中占有重要地位。 中国西南岩溶发育的不均匀程度高，常形成裂隙一溶隙和溶隙一管道的复杂岩 溶系统( 袁道先，1 9 9 3 ) 。贵州省处于西南岩溶石山区的中心地带，碳酸盐岩广 布，占全省面积的7 0 以上，岩溶发育强烈，沉没溶洞、漏斗多，降雨量大， 渗透力强，地质地貌也很复杂，降雨虽然丰富，但赋存条件极弱，引起地表水 少( 吴士章等，2 0 0 3 ) 。地表水比较缺乏，岩溶地下水就成了一个主要的供水 水源。据资料统计显示( 肖进原，2 0 0 2 ) ，贵阳、遵义、安顺和六盘水市等市饮 水中的岩溶地下水用量分别占供水总量的3 9 1 ，2 5 3 ，5 7 5 和6 6 5 。数 量众多的农村分散饮用水源中，岩溶地下水饮用水源地的数量占7 0 以上。 由于人口迅速增加，以及工矿企业不断增多，由此对自然资源的掠夺造成 水源污染严重。贵州省中西部及北部煤、磷、锰、汞、金、铅及钼等土法采掘 冶炼较多，工业废渣随处堆放，污水横流，矿场周边沟谷已经严重污染，形成 对岩溶地下水资源的潜在威胁，地下水一旦被污染，不但治理与恢复是一项复 杂、困难、耗时且花费巨大的工程，而且对人群饮水健康将产生巨大危害，饮 用水中的重金属元素严重威胁了人体健康，同时也将会严重制约贵州省经济发 展的步伐。因此评价岩溶地区地下水重金属污染的健康风险，对于采取相应的 规划和管理措施，加强对污染物的有效控制和保护岩溶地区地下水水资源，均 具有十分重要的意义。 蠹捌太堂亟途塞基圈直浅屋地工盔透基熊鏖凰险翅生迁俭 1 绪论 1 1 选题依据及研究意义 从全国范围来看，地下水重污染区主要分布在城镇周围、排污河流两岸地 带。在进行地下水资源质量评价的全国1 1 8 个城市中，6 4 的城市地下水受到 严重污染，3 3 的城市地下水轻度污染，仅3 的城市地下水基本清洁。地下水 污染物主要来自城镇生活污水和工业废水，其次是农业施用化肥、农药的面源 污染。由于地下水仍是生活饮用重要水源之一，地下水污染直接关系着居民的 身体健康以及国民经济可持续发展等问题。 喀斯特岩溶地区，因其特有的岩溶特点，生态环境脆弱，近年来对其掠夺 式工业开发，对生态环境带产生严重的破坏，大量工业污染物进入岩溶地下水 系统，这其中不乏砷、铬、铅、氟、甲苯等对人体健康有严重危害的物质。饮 用含有这些物质的地下水必将导致疾病甚至死亡。 传统的化学分析方法和物理分析方法可以直接测定环境介质中污染物的含 量和强度，从而迅速、精确地了解环境是否受污染及污染的水平。但在了解对 人群健康可能造成的近期和远期影响方面只能间接判断，不能直接给出污染引 起的生物学效应( 生物学效应恰恰是环境科学最关切的问题) ，这是因为污染物 的形态和状态十分复杂，难以用单一的理化指标表示其污染程度。它们往往同 时存在于水、食物中，因而可通过多种途径进入肌体，即使是单一途径进入肌 体，污染物的摄入量也不一定等于肌体的吸收量。肌体对环境化学物的吸收剂 量除取决于该物质的理化性质外，还与其在体内的分布、转化、排泄等动力学 过程有关，而这些过程又与肌体的健康状况、遗传背景、劳动负荷等因素有关 ( 薛峰等，2 0 0 0 ) 。 因此找到更加精确描述污染物质对人体健康影响的数学模型，并利用模型 对污染区域做定量的人体健康风险评价，可以及时、准确的划定危险区域，找 出危险来源的主要控制因子。保障被污染区域人们的安全，为环境管理部门提 2 供可靠的科学依据。 本课题在导师朱立军教授国家自然基金( 4 0 4 6 3 0 0 1 ) 项目“贵州喀斯特地 下水系统污染敏感性及其矿物净化作用研究的支持下，基于对贵阳地区水文 地质条件研究的基础上，利用美国环保局( u s e p a ) 推荐的模型对贵阳地区具 有代表性的监测点进行岩溶地下水重金属污染健康风险评价，将环境污染与人 体健康定量的联系起来，不仅对化学污染物给人体造成损害的可能性及其大小 做出科学估计而且为贵阳市水资源规划与管理部门提供更加直观的参考数据。 1 2 国内外研究进展 1 2 1 岩溶地下水研究概况 我国很早就开展了在喀斯特方面的研究，但由于缺乏同国外的交流与合作， 工作成果并不为外界所了解。袁道先和英国牛津大学的玛乔里斯威汀等关系 的建立，促进了早期的学术交流。从1 9 7 5 年第一次成为国际性水文地质大会的 主题开始，岩溶水的研究逐渐形成一个独立的学科。i a h 出版了“h y d r o g e o l o g y o f k a r s t i c t e r r a i n s 首次系统地研究了岩溶区的水文地质学问题。研究包括对岩 溶含水介质认识的深化，和岩溶水系统研究。中国对喀斯特研究的最大贡献是 喀斯特水文和水文地质，以及喀斯特水的开发利用。中国是喀斯特面积最大、 分布最广的国家，喀斯特地形在我国分布面积约1 2 5 万平方公里，西南地区岩溶 总面积4 2 6 2 4 万k m 2 ( 张殿发，2 0 0 1 ) 。中国的地下水资源约有1 4 分布在喀斯特 地区。碳酸盐岩分布面积可占全国陆地面积的三分之一以上，因此岩溶水在中 国的城市和工业级的供水中占有重要地位。岩溶地区日益严重的环境地质问题， 是促进中国岩溶研究的重要因素( 袁道先，1 9 9 4 ) 。 中国关于喀斯特的研究主要集中在南方，尤其是西南地区的云、贵、桂地 区。中国南方系多层组合结构的碳酸盐岩，受褶皱和断裂作用形成以中、小型 为主的裂隙一溶隙、溶隙一管道多重介质组合的岩溶含水介质系统。此区域的 3 地下水主要是管道流，多地下河和溶洞水。由于受复杂的构造运动影响，岩溶 水动态变化较大，含水岩组富水性极不均一，为南方喀斯特地下水的研究工作 带来了一定的难度；而北方奥陶系灰岩组成的地台地区，地质背景相对简单， 为质纯碳酸盐岩连续巨厚沉积并以构造断块为主要形式的地区，主要是裂隙水 含水层( 包浩生等，1 9 9 0 ；袁道先，1 9 9 4 ；韩志钧等，1 9 9 6 ) 。我国南、北方岩 溶泉的动态有明显差别。南方的岩溶泉对降水反应灵敏，流量随季节变化大， 最大流量常比小流量大几十到百倍。降水入渗常达降水量的8 0 以上；而北方的 岩溶大泉流量动态则较稳定，降水入渗量一般为4 0 5 0 。北方与南方同样存在 着汇水面积达数干平方公里的岩溶含水系统，但尚未发现形态完整的地下河系 ( 区永和，1 9 8 8 ) 。此外，我国南方地区岩溶系统的脆弱性和敏感性导致周围环 境极易受到自然因素和人为因素的影响而恶化，如含水岩组中含有异常量的元 素( 氟、砷、汞等) ，地下水流动过程中可溶出此元素，导致其在此区域地下水 中富集，甚至引起可怕的地方病；矿山地区不合理开采及任意排放污水的状况， 已经严重污染到地表、地下水资源，甚至很难得到控制及治理；酸雨加速了对 岩溶系统的侵蚀；过度开采或不合理的利用地下水，极易导致水位下降、地面 塌陷、地下水污染等地质灾害和环境问题。 近1 0 年，我国在岩溶地下水水环境，水资源管理与开发利用及水污染防治 方面的研究取得显著进展，研究主要内容涉及岩溶地下水的水文地球化学特征、 及变化规律( 韩志文等，2 0 0 4 ；辛宝东，2 0 0 5 ；王中日等，2 0 0 1 ；郭清海等， 2 0 0 6 ；黄暖等，2 0 0 1 ) ，岩溶地下水的污染状况及防治措施( 李卓临，2 0 0 6 ；戚 爱萍等，2 0 0 1 ；范俊玲等，2 0 0 5 ；康银昌等，2 0 0 3 ；韩宝平等，2 0 1 m ；韩宝平 等，2 0 0 6 ；丁坚平等，2 0 0 3 ) ，岩溶地下水的资源管理及开发利用( 肖进原，2 0 0 2 ； 华解明，2 0 0 43 郑治，2 0 0 5 ；袁丙华等，2 0 0 1 ) ，岩溶地下水的水质评价( 丁坚 平等，2 0 0 1 ；刘晓娟，2 0 0 2 ；李向国等，2 0 0 5 ；许公瞻等，2 0 0 5 ) 等方面，获 得一系列结论。 4 1 2 2 健康风险评价研究进展 1 2 2 1 健康风险评价背景与发展过程 人类从事物质生产和其它各种活动的时候，不可避免地要产生各种废物， 这些废物如果不经过适当地无害化处理和资源化利用，或是处理处置方法不适 当，流失或排放到环境中，就会对环境造成影响或破坏。在当代世界的范围内， 重大的环境问题频频发生。新旧公害事件不断出现，酸雨、臭氧层破坏、二氧 化碳含量增加等环境污染遍及全球，继而严重破坏生态环境，威胁到人类健康 和生存，己引起各国普遍关注。 在影响人体健康的诸多因素中，化学污染物占首位，环境中化学物质种类 繁多，成分复杂。据美国登记的化学物质已达7 0 0 多万种，每年又有4 0 万种新 化学物质出现，约有1 0 0 0 种新化学物质投放市场，常用的化学物质达7 万种， 另有约4 万种化学物质在商品中销售，每年约有5 0 0 1 0 0 0 种新化学物质投入使 用。这些化学物质通过大气、水体、土壤、食物等途径进入人体，造成健康损 害。现已证明，大约有几十种化学物质能诱发人类癌症，几百种能在动物中诱 发癌症，上千种能损害细胞中的d n a ，影响人类种群的质量( 胡二邦等，2 0 0 3 ； 胡二邦，2 0 0 4 ； c o n t i n ie ta 1 ，1 9 9 2 ) ，对人群产生健康危窖，使长期生活在污 染地区的人群死亡率升高等等。 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 职业安全等有着极为重要的意义。据统计，目前常用的化学物质约有1 4 0 0 多种， 因此控制化学品污染，保障人群健康己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( 田裘学，1 9 9 7 ；j i a n ge ta 1 ，2 0 0 5 ：s t e me ta 1 ， 2 0 0 5 ) 。首先，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大小排列化学品管理 的优先顺序；其次，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，以及技术上可行的控制 5 是趟盔堂亟j 金塞 量圈壹遗屋地王丕翌鍪健鏖凰险麴生透俭 措施，即进行风险治理的损益分析；此外，为了使化学品各项控制措施得以实 施，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 康风险评价是一门跨学科的科学，现在已进入了以计算机、数学模型为工具， 综合生态学、卫生学、毒理学、统计学、水文学、地理学、地质学、化学、物 理学、社会学等等几乎所有自然科学和部分社会科学有关的内容、成果、先进 方法进行分析研究的阶段。 健康风险评价兴起于2 0 世纪7 0 年代，主要是在发达的工业国家，特别是 美国的研究尤为突出。但早在3 0 年代就开始有了对职业暴露的流行病学资料和 动物实验的剂量一反应关系的报道，也就是健康风险评价的初级形式( 胡二邦， 2 0 0 0 ) 。2 0 世纪3 0 年代到6 0 年代，风险评价处于萌芽阶段。主要采用毒物鉴 定方法进行健康影响分析，以定性研究为主。例如，关于致癌物的假定只能定 性说明暴露于一定的致癌物会造成一定的健康风险。直到6 0 年代，毒理学家才 开发了一些定量的方法进行低浓度暴露条件下的健康风险评价。2 0 世纪7 0 年 代到8 0 年代，风险评价研究处于高峰期，评价体系基本形成。事故风险评价最 具代表性的评价体系是美国核管会1 9 7 5 年完成的核电厂概率风险评价实施指 南，办即著名的w a s h1 4 0 0 报告。该报告系统地建立了概率风险评价方法( 胡 二邦，2 0 0 0 ) 。健康风险评价以美国国家科学院和美国环保局的成果最为丰富。 其中具有里程碑意义的文件是1 9 8 3 年美国国家科学院出版的红皮书联邦政府 的风险评价：管理程序，提出风险评价“四步法 ，即危害鉴别、剂量一效应 关系评价、暴露评价和风险表征。这成为环境风险评价的指导性文件，目前己 被荷兰、法国、日本、中国等许多国家和国际组织所采用( 田裘学，1 9 9 7 ) 。随 后，美国国家环保局根据红皮书制定并颁布了一系列技术性文件、准则和指南， 包括1 9 8 6 年发布的致癌风险评价指南、致畸风险评价指南、化学混合物 的健康风险评价指南、发育毒物的健康风险评价指南、暴露风险评价指南 和超级基金场地健康评价手册，1 9 8 8 年颁布的内吸毒物的健康评价指南 6 等。2 0 世纪9 0 年代以后，风险评价处于不断发展和完善阶段，生态风险评价 逐渐成为新的研究热点随着相关基础学科的发展，风险评价技术也不断完善， 美国对8 0 年代出台的一系列评价技术指南进行了修订和补充，同时又出台了一 些新的指南和手册。例如，1 9 9 2 年版的暴露评价指南取代了1 9 8 6 年的版 本：1 9 9 8 年新出台了神经毒物风险评价指南；同年，在1 9 9 2 年生态风险评 价框架的基础上正式出台了生态风险评价指南。其他国家，如加拿大、英国、 澳大利亚等国也在9 0 年代中期提出并开展了生态风险评价的研究工作( p o w e r e ta 1 ，2 0 0 2 ) 。 1 2 2 2 国外饮水健康风险评价研究进展 饮用水是人体暴露于有毒物质的重要的潜在暴露源，有毒物质从土壤岩层 向地下水源的溶出、释放。工业废水、废弃物的排放，饮用水处理过程中所添 加的处理药剂( 液氯) ，管道输送过程中所发生的管道物质的溶出( 铅) 等等， 都会造成饮用水的污染，对饮用水消费人群身体健康造成一定的危害( a m e r i c a n i n d u s t r i a lh e a l t hc o u n c i l ( a m c ) ，1 9 9 4 ) 。为了定量描述饮用水中污染物对暴 露人群所造成的危害，世界各国的科学家们对饮用水的健康风险评价做了大量 的研究。成如上面所描述的那样，健康风险评价需要两部分数据，目标污染物 毒理学数据和暴露人群的暴露剂量数据，毒理学数据主要来自于流行病学临床 资料和大量实验室动物实验所获得的数据，目前，针对很多的有毒污染物，国 际上己经建立了应用于健康风险评价的毒理学数据库，已经积累了大量的可用 有效数据。而对于暴露人群的暴露剂量数据，则是目前世界各国科学家们做健 康风险评价所研究的重点，己经对此做了大量的研究工作( n a t i o n a l a c a d e m yo f s c i e n c e s ( n a s ) ，1 9 7 7 ) 。要想正确估计暴露人群的暴露剂量，通常需要消费者 提供大量的消费信息。目前，美国环保局( e p a ) 认为成人每天消耗的饮用水 水量为2 升天，对于体重为1 0 公斤左右的婴儿，认为他们每天饮用水的摄入 量为1 升天，这个消费数量包括以果汁和用饮用水泡制的各种饮料( 咖啡、茶 等) 形式所摄入的饮水量，同时，美国科学院还认为饮用水的消耗量会随着暴 7 露人群的身体活动状况和所处环境状况( 温度、湿度等) 的改变而改变，因此， 有理由认为一个人在身体活动剧烈的情况下或在较炎热的环境中会需要消耗更 多的饮用水。目前，许多研究都是关于饮用水消费信息的，总体来讲，这些研 究所获得的消费信息基本上与美国环保局所采用的饮水消耗数据相一致 ( b o u r n ee ta 1 ，1 9 5 3 ) 。在世界上很多国家，科学家们所做的大量研究都是关 于暴露剂量评估的，尤其在美国、加拿大和欧洲，许多科学家对此作了大量的 研究( p e n n i n g t 咖e ta 1 ，1 9 8 3 ) 。加拿大健康福利局在1 9 8 1 年所做的一项研究 中，把摄入速率定义为人体活动强度的函数，所研究的暴露人群在年龄、区域、 社区人群数量和住房类型上的差异性分布与加拿大1 9 7 6 年所做的人口普查相 匹配。参加研究的暴露人群分别在1 9 7 7 年晚夏和1 9 7 8 年的冬季接受了调查， 检测每天的饮水数量，研究时间周期为两天。自来水摄入数量是根据研究对象 所用的饮料容器和类型来确定的，同标准容器进行比较，得出摄入数量。 ( c a n a d i a nm i n i s t r yo fn a t i o n a lh e a l t ha n dw e l f a r e ，1 9 8 1 ) 。在美国，e r s h o w 和 c a n t o r 根据美国农业部在全国范围内做的食物消费调查所得到的数据，估计了 美国人饮用水的摄入速率。对不同年龄段的男性，女性的日饮用水和总的饮用 水摄入量进行了估计。自来水定义为所有直接从家里水龙头接的用于做饭和泡 制饮料的水，总水摄入量定义为自来水加上所消费的食物和饮料里含有的水 ( e r s h o we ta 1 ，1 9 9 1 ) 。 1 2 2 3 国内引水健康风险评价研究进展 我国的风险评价研究起步于2 0 世纪9 0 年代，且主要以介绍和应用国外的 研究成果为主，目前，还没有一套适合中国的有关风险评价程序和方法的技术 性文件。尽管如此，9 0 年代以后，在一些部门的法规和管理制度中已经明确提 出风险评价的内容。1 9 9 3 年国家环保局颁布的中华人民共和国环境保护行业标 准环境影响评价技术导则( 总则) ( h 1 肥19 3 ) 规定：对于风险事故，在 有必要也有条件时，应进行建设项目的环境风险评价或环境风险分析。同时， 该导则也指出“目自i 环境风险评价的方法尚不成熟，资料的收集及参数的确定 8 尚存在诸多困难 。1 9 9 7 年国家环境保护局、农业部、化工部联合发布的关 于进一步加强对农药生产单位废水排放监督管理的通知规定：新建、扩建、 改建生产农药的建设项目必须针对生产过程中可能产生的水污染物，特别是特 征污染物进行风险评价。此外，曾光明( 1 9 9 7 ，1 9 9 8 ) 、张祖麟( 2 0 0 2 ) 等开展 了水环境健康风险模型几其应用研究；皮运正( 2 0 0 1 ) 、仇付国( 2 0 0 3 ，2 0 0 4 ) 等开展了污水回灌的健康风险评价；杨晓松( 1 9 9 6 ) 和曾光明等( 1 9 9 8 ) 分别 对环境风险评价的不确定性的定义、类型和降低不确定性的方法进行了介绍； 王永杰等( 2 0 0 3 ) 介绍了健康风险评价中的不确定性问题和评价模型，分别讨 论了致癌物质和非致癌物质评价中的不确定性因素；高仁君等( 2 0 0 4 ) 从危害 性鉴定、剂量一反映评定、接触评定和风险表征四个步骤评价了农药对人体健 康的危害；胡宁静等( 2 0 0 4 ) 在调查江西贵溪冶炼厂周围农田重金属污染的基 础上，对重金属的生态风险开展了定量评估。韩冰等( 2 0 0 6 ) 根据某典型区浅 层地下水有机污染调查结果，评价由于饮水和洗浴带来的人群健康风险。陈鸿 汉等( 2 0 0 6 ) 和谌宏伟等( 2 0 0 6 ) 分别对场地污染健康风险评价的理论和方法 开展了探讨，提出了叠加风险和多暴露途径同种污染物人群健康风险的概念。 1 3 研究目的及主要内容 1 3 1 研究目的 通过选择适合岩溶地下水污染人体健康风险评价的模型，利用模型结合贵 阳市地下水污染现状对典型监测点的特定污染物进行定量评价，为当地环境风 险管理部门提供科学依据，有针对性的进行防治。 1 3 2 研究的主要内容 本次研究的主要内容主要有： ( 1 ) 目标区域岩溶地质及地下水污染现状分析 9 ( 2 ) 目标区域岩溶地下水重金属元素含量特征分析 ( 3 ) 对目标区域进行定量的健康风险评价 1 4 研究技术路线 本论文所采取的技术路线见图1 - 1 。 图1 - 1 技术路线 l o 2 健康风险评价基本概念及评价方法 2 1 健康风险评价基本概念 2 1 1 风险 风险，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。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。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( 田裘学，1 9 9 7 ) 。 2 1 2 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和可能性的评价， 风险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。就环境和健 康而言，风险评价可定义为对特定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。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- - 1 7 跨学科的 方法学。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。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，如短期暴露限值、车间空气最高允许浓度、 食物允许摄入量、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、资料的不肯定程度、以及 风险可接受水平等等，例如，如果一个人由于喝了氯化消毒水( 自来水) 而死 于癌症的机会是十亿分之一，那么，这种风险度显然不能认为是有意义的。但 是假若一个人经常吸入含2 苯的汽油蒸汽而致死的机率是千分之一，那么就 完全会认为这种风险度是有意义的，所以对风险评价结果要具体问题具体分析 ( h e r t ae ta 1 ，1 9 8 3 ：k a p l a ne ta 1 ，1 9 8 1 ：r i c h a r d s o ne ta 1 ，1 9 8 8 ：m o r r i se ta 1 ， 】9 9 0 ) 。 2 1 3 环境健康风险评价 健康风险评价可以在已知暴露条件下，预计可能产生的健康效应类型的特 征，估计这些健康效应发生的概率( 风险度) ，估计具有这些健康效应的人数， 以及空气、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因子，那么针对各类有害因子的不 同的风险评价方法也应运而生。近些年来最活跃、最引人注目的是有毒化学品 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。有害因子危及的对象可以是人，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，如不特指， 健康风险评价即指有毒化学品的他康风险评价，这里主要介绍健康风险评价的 有关问题( 卢国程，1 9 9 2 ：梁友信，1 9 8 5 ：余锡荪，1 9 8 8 ) 。 1 2 2 2 健康风险评价方法 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 轻重缓急，提高化学品管理的总体效果，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，就必须要有一个基 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风险评价的 基本概念，并提出了风险评价的四阶段法( r e n n e ne ta 1 ，2 0 0 4 ；b r i d g e se ta 1 ， 2 0 0 3 ) ，这一方法目前已被许多国家所采用，广泛应用于由于事故、空气、水和 土壤等环境介质污染造成的人体健康风险评价。它的基本程序分为：危害鉴定、 剂量反应评估、暴露评估、风险评定等四个阶段。u s e p a 推荐的健康风险评 价过程如下图( 图2 - 1 ) ( u s e p a ，1 9 8 9 ) 所示。 数据收集和评价 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 不同途径的摄入浓度评估 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 确定性评估 图2 - 1 健康风险评价过程框图 1 3 2 2 1 危害鉴定 危害判定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， 如：是否具有致癌性，或者是否具有非致癌性等等。通常应对污染物的下面一些 情况进行评估( 胡二邦等，2 0 0 0 ) 。主要包括：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。 对以上资料进行评估以后，将动物和人类资料根据证据的程度分组，并将 这些分组情况权重分类，主要分为5 大类，如下表： 表2 - 1 化学物质致癌性分组 组别致癌性 a 组 b 组 c 组 d 组 e 组 人类致癌物 很可能的人类致癌物 可能的人类致癌物 不能划为人类致癌物 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。 对于化学混合物进行危害判定时，应对混合物中组成化学物进行证据权重。 特殊情况下，尤其对复杂混合物，健康危害的证据来自对混合物本身的职业研 究。然而，对于混合物本身的资料，必须对掩盖的证据进行详细检查。对于混 合物，必须考虑接触资料，以确定在环境中化学物相互作用产生新化学物的可 能性，以及在一定的时间或在运转时期，具有的不同健康危害。 1 4 2 2 2 剂量反映评估 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。剂量一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( u i r i c he ta 1 ，1 9 9 4 ) 。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( w a l k e re ta 1 ，1 9 9 7 ) 。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一反应关系 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，可选用模型有p r o b i t 模型( h w ，2 0 0 2 ) ， l o g i t 模型( r e g a ne ta 1 ，1 9 9 9 ) ，w e i b u l l 模型( 仇付国等，2 0 0 3 ) ，o h e h i t 模 型( 仇付国等，2 0 0 3 ) ，m u l t i h i t 模型( w a l te ta 1 ，2 0 0 1 ) ，m u l b i s t a g e 模型( w a l t e ta 1 ，2 0 0 1 ) 等。这些模型都还不成熟，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 ) 使用得较多的模型。 2 2 3 暴露评估 暴露评估是对人群暴露于环境介质中有害因子强度、频率、时间进行测量、 估算或预测的过程，是进行风险评价的定量依据，暴露人群的特征鉴定与评价 物质在环境介质中浓度与分布的确定，是暴露评估中相关联而不可分割的两个 组成部分。暴露评估的目的是估测整个社会( 或全国、或某一地区) 人群暴露某 种化学物质的程度或可能程度( w a l te ta 1 ，2 0 0 1 ) 。 在进行暴露评估时，应对暴露人群的数量、性别、年龄分布、居住地域分 布、活动状况、人群的暴露方式、暴露量、暴露时间、暴露频度以及所有能估 计到的不确定因素等情况进行描述( b r i d g e se ta 1 ，2 0 0 3 ) 。如果直接进行总体 测定来评估暴露程度，固然是最理想的，但需要投入大量的人力和物力。这事 实上既无必要，也不可能，实际做法是从具有代表性的各种群体中抽样，作有 限数量的测定分析，再作数学模式推导，以用估测总体人群或不同亚群的暴露 水平。人群包括某种职业人群、某地区人群、老幼病弱等特别易感人群等，一 般是计算他们终生暴露的平均水平。 确定人群对某一化学物质的暴露水平，可以通过直接测定进行评定，但多 数情况下，是根据污染物的排放量，排放浓度以及污染物的迁移转化规律方面 的参数采用一定的数学模式进行估算( t s u j ie ta 1 ，2 0 0 4 ) 。数学模式最好是根 据自己所获得的各种参数，用一定的数学方法自行建立，但要求数据必须准确、 可靠、具有代表性，并要求数据较为完整。评价物质在环境介质中的浓度数据 一般可通过监测获取。但评价地域广，环境条件较为复杂的情况下，往往是利 用污染源及某些监测点的数据，通过内插或外推方法，或采用各种迁移、转化、 扩散( 动态) 模型估算出这一区域内的污染物在环境介质中一定期间的平均浓 度及一定区域内的浓度空间分布图，来描述环境中污染物的量，在可以选到适 宜指标的情况下，往往可以测定人的体液及组织中的化学物质，或代谢产物浓 度来估算污染物的暴露量( t r i t s c he ta 1 ，2 0 0 4 ) 。根据环境介质中污染物的浓度 及其空间分布情况，人的活动参数，从空气、水、食品中的摄入参数，生物检 测数据等，用适当的模型，可以估算出不同人群、不同时期污染物的总暴露量。 在致癌风险评价中，常用人的终生暴露量( h we ta 1 ，2 0 0 2 ) 。目前对于环境 1 6 污染物的评价方法或估价方法，已有广泛的讨论，但尚无一种能适用于所有污 染物的通用方法，因此必须根据各种化合物的具体情况，逐个加以评价。 2 2 4 风险表征 风险评估就是利用前面三个阶段所获取的数据，估算不同条件下，可能产 生的健康危害的强度或某种健康效应的发生概率的过程。风险评估主要包括两 方面的内容，一是对有害因子的风险大小做出定量估算与表达；二是对评定结 果的解释与对评价过程的讨论，特别是对前面三个阶段评定中存在的不确定性 做出评估，即对风险评价结果本身的风险做出评价。其中评定结果的解释及评 价过程的讨论，对整个风险评价过程都有至关重要的意义，特别是对评价过程 中各个环节的不确定性分析。具体评估过程有： ( 1 ) 确定表征方法：根据评价项目的性质和评价目的、要求，确定风险表 征是定量法还是定性法。 ( 2 ) 综合分析：主要比较暴露和剂量反应关系，分析暴露量相应的风险大 小。 ( 3 ) 不确定性分析：分析整个过程中产生不确定性的环节、不确定性的性 质、不确定性在评价过程中的传播，尽可能对不确定性的大小做出定量评价。 ( 4 ) 风险评价结果的陈述：给出评价结论，对评价结果进行文字图标或其 他类型的陈述，对需要说明的问题加以注释。 2 3 评价中的不确定性 不确定性分析是对风险评价结果本身的可靠性做出评价。了解健康风险评 价的不确定性对风险决策过程来 兑是很必要的，决策者关心的不仅是风险本身 的大小，而且包括评价的可靠性。 风险评价作为一种新兴的理论和技术，从建立至今经历了短短几十年的时 问，对保护生态环境和人类健康所起的作用是不可低估的。但是任何一种理论 1 7 都不是十全十美的，都有一个不断完善的过程。当前风险评价技术存在的问题 主要是风险评价过程中的不确定性问题，由于客观世界的复杂性，人们认识能 力的局限性，在以往认为是确定的因素和现象当中，有不少是随机的，不确定 性的。如在环境影响评价所确定的达标排放和总量控制的条件下，环境质量仍 存在被破坏的风险，而这种风险的产生就是由于不确定性因素影响造成的。在 研究化学物质对人体健康影响时经常选择动物进行毒理试验，再由动物实验的 数据外推到人类，外推过程中，常常附加1 0 1 0 0 0 0 倍安全因子，然后把所得数 据作为该化学物质对人体健康危害的标准值，在整个试验过程中，动物是受试 者，而评价的却是人类，尽管在外推过程中附加了一定的安全因子，但有毒物 质在人体内的反应机理、对人体健