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最新化学类论文 内蒙古部分饮用水中三卤甲烷(THMs)浓度水平与健康风险评价

2018-12-20 11:39:42来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘要;为了了解内蒙古部分地区饮用水中(呼和浩特、鄂尔多斯、通辽、赤峰、锡林郭勒盟)的三卤甲烷(THMs)的浓度以及对人体产生的潜在健康风险,本文采用了GC-MS测定其浓度并对人类经口途径暴露所引起的健康风险进行了评价。根据国家生活饮用水卫生标准(GB/T5749-2006),通辽市金宝屯镇、通辽市腰林毛都、赤峰市乌丹镇这三个地方饮用水中的THMs浓度超标,其余地方均达标。另外,内蒙古部分城市饮用水中(呼和浩特、鄂尔多斯、通辽、赤峰、锡林郭勒盟)4种THMs总致癌风险分别为5.63×10-5、4.15×10-5、6.43×10-5、5.97×10-5和6.87×10-6,饮用水中的一溴二氯甲烷和二溴一氯甲烷是主要的致癌因子,根据美国EPA的判定标准其致癌风险均为不可忽略的水平。

  关键词:内蒙古;三卤甲烷(THMs);健康风险评价;饮用水;消毒副产物

  1.前言

  为了保证饮用水的安全,消毒是一项必不可少的流程[1]。由于氯化消毒具有价格低廉以及操作方便等优点,所以一直是我国饮用水处理的重要工艺。但在氯消毒过程中会生成消毒副产物(Disinfection by-products,DBPs),而三卤甲烷(Trihalomethanes,THMs)是DBPs主要的物质之一,是一类挥发性卤代烃类化合物,它包括氯仿(TCM)、一溴二氯甲烷(BDCM)、二溴一氯甲烷(DBCM)和溴仿(TBM)[3],其与生物体的畸形、癌症等密切相关。

  目前人们更多的关注于饮用水中各项污染指标是否超标,而对水体中污染物是否会影响人体健康及影响的程度关注甚少,而且我国对于健康风险评价并没有深入的调查,于是采用了美国环保署(U.S. Environmental Protection Agency, USEPA)推荐的健康风险评价模型。人类暴露于水环境下主要有三种方式,经口摄入、蒸汽吸入和皮肤吸收,其中经口摄入是导致致癌的主要途径,但其余两种方式产生的致癌风险也不可忽略。

  为了了解内蒙古部分饮用水中THMs的浓度水平以及对其进行了健康风险评价,对其部分地区饮用水进行了采集,采用气相色谱法检测饮用水中的4种THMs的浓度,并采用了USEPA推荐的方法进行健康风险评价。

  2、材料和方法

  2.1研究对象

  表1内蒙古部分地区自来水水样采样点

  编号地区城市1呼和浩特赛罕区2桥华世纪村3

  鄂尔多斯乌审旗4东胜区5杭锦旗6

  通辽金宝屯镇7甘旗卡镇8中旗腰林毛都9科尔沁大林镇10

  赤峰红山区11乌丹镇12大板镇13锡林郭勒盟东乌旗14苏尼特右旗2.2水样的采集、保存和检验

  根据GB/T5750—2006生活饮用水标准检验方法[9]分别对内蒙古部分地区自来水(没有净化装置)进行采集,先让自来水放水3-5秒钟,然后用500ml矿泉水瓶灌满溢出为止,拧紧盖子带回,记录采样时间和具体地点,之后贮存于4℃冰箱中进行保存,每个水样要有平行样。

  2.3水样的检测

  采用气相色谱法(GC-DSQⅡ型气质联用仪购于美国Thermo Fisher公司)测定饮用水中THMs(TCM、BDCM、DBCM、TBM)的浓度,其结果根据GB/T 5749-2006生活饮用水卫生标准进行评定。

  2.4健康风险评价模型

  采用USEPA推荐的健康风险评价模型,通过计算暴露过程中的致癌风险(Cancer Risk),确定其对人类健康的危害程度。

  2.4.1致癌物质的健康风险评价

  CDI=(CW×IR×EF×ED) /(BW×AT)

  Cancer Risk=CDI×SF

  Cancer Risk T=∑Cancer Risk I

  表2 公式涉及的元素含义及其单位

  公式所涉及的元素含义单位Cancer Risk致癌风险/CDI慢性日吸收量mg·(kg·d)-1SF致癌斜率因子或强度系数(kg·d)/mgCW水中化学物质的浓度(kg·d)/mgIR饮用水摄入速率L·d-1EF暴露频率d·年-1ED暴露时段年BW体重kgAT平均寿命dCancer RiskT4种THMs总致癌风险/Cancer Risk I 第i种THMs致癌风险/2.4.2评价参数的选择

  经口摄入的SF、RFD的值可参考USEPA综合信息系统(Integrated Risk Information System, IRIS)公布的暴露剂量值,具体见表3。

  表3 THMs致癌斜率因子和参考剂量

  THMsSF致癌斜率因子(kg·d) /mgRFD待测物参考剂量mg /(kg·d)TCM0.00610.01DBCM0.08400.02BDCM0.06200.02TBM0.00790.02IR、BW为成年男性每日平均饮用水量为2.2L·d-1及标准体重70kg,EF=365·年-1,ED=70年,AT=70×365(d)

  3结果与讨论

  3.1内蒙古部分饮用水中THMS的浓度水平

  根据图1的分析可以得出以下结论:呼和浩特市共采集2份水样,地区主要包括赛罕区和桥华世纪村。呼和浩特市饮用水中THMs浓度范围为36.92~65.50μg/L,通过与国家标准进行对比发现,水样中的4种 THMs的浓度均未超标,但赛罕区的THMs的浓度接近标准限值。

  图1 呼和浩特市部分地区饮用水水样的THMs浓度

  根据图2的分析可以得出以下结论:鄂尔多斯市共采集3份水样,地区主要包括乌审旗、东胜区和杭锦旗。鄂尔多斯市饮用水中THMs浓度范围为8.95~69.74μg/L,水样中的4种THMs浓度都符合国家GB/T5749-2006生活饮用水卫生标准。

  图2 鄂尔多斯市部分地区饮用水水样的THMs浓度

  根据图3的分析可以得出以下结论:通辽市共采集4份水样,地区主要包括金宝屯镇、甘旗卡镇、中旗腰林毛都和科尔沁区大林镇。通辽市饮用水中THMs浓度范围为16.24~90.91μg/L,水样中的4种THMs浓度均符合国家标准,THMs的浓度除了金宝屯镇(1.22μg/L)和中旗腰林毛都(1.14μg/L)超标,其余地区都达标。

  图3 通辽市部分地区饮用水水样的THMs浓度

  根据图4的分析可以得出以下结论:赤峰市共采集3份水样,地区主要包括红山区、乌丹镇和大板镇。赤峰市饮用水中THMs浓度范围为5.58~81.14μg/L,只有乌丹镇(1.03μg/L)水样中的THMs浓度超标,其余地区的4种THMs的浓度均符合国家标准。

  图4 赤峰市部分地区饮用水水样的THMs浓度

  根据图5的分析可以得出以下结论:锡林郭勒盟共采集2份水样,地区主要包括东乌旗和苏尼特右旗。锡林郭勒盟饮用水中的THMs浓度范围为8.31~21.33μg/L,水样中的4种THMs浓度均符合国家标准。

  图5 锡林郭勒盟部分地区饮用水水样的THMs浓度

  分析以上5个图,可以得出内蒙古部分地区14个饮用水中4种THMs的浓度都低于GB/T5749-2006《生活饮用水卫生标准》的限值,都合格。THMs的浓度在5.58μg/L-90.91μg/L范围内,但有3个地区的THMs浓度超标,分别为通辽市金宝屯镇(1.22μg/L)、通辽市中旗腰林毛都(1.14μg/L)、赤峰市乌丹镇(1.03μg/L),其余均符合国家标准。

  3.2内蒙古部分地区THMs致癌风险评价

  USEPA推荐的致癌风险小于10-6即为可忽略水平,致癌范围在10-6~10-4,即为可接受的风险。

  根据图6的分析可以得出以下结论:赛罕区和桥华世纪村饮用水水样中的TCM、BDCM、DBCM、TBM和THMs的致癌风险均大于10-6,均为可接受水平,且赛罕区的致癌风险明显高于桥华世纪村的致癌风险。

  图6 呼和浩特市部分地区饮用水水样的THMs致癌风险

  根据图7的分析可以得出以下结论:乌审旗水样中的TBM和杭锦旗水样中的TCM致癌风险均小于10-6即为可忽略水平,其余地方水样中的四种THMs浓度均大于10-6,小于10-4,处于可以接受的范围之中。

  图7 鄂尔多斯市部分地区饮用水水样的THMs致癌风险

  根据图8的分析可以得出以下结论:金宝屯镇水样中的THMs致癌风险为1.17×10-4,大于10-4,,有着较为显著的致癌风险,其余地区水样中的THMs均为可以接受的水平。

  图8 通辽市部分地区饮用水水样的THMs致癌风险

  根据图9的分析可以得出以下结论:大板镇水样中的TCM和TBM致癌风险都小于10-6即为可忽略水平,但乌丹镇水样中的THMs致癌风险大于10-4有明显的致癌风险,其余地区水样均处于10-6~10-4都为可接受水平。

  图9 赤峰市部分地区饮用水水样的THMs致癌风险评价

  根据图10的分析可以得出以下结论:东乌旗和苏尼特右旗水样中的TCM及苏尼特右旗中的TBM致癌风险均小于10-6,东乌旗水样未检测出DBCM,其余水样中的致癌风险都处于可接受水平,相对于其他市的地区致癌风险较小。

  图10 锡林郭勒盟部分地区饮用水水样的THMs致癌风险

  以上5个图分析得出: 除了通辽市金宝屯镇和赤峰市乌丹镇THMs的致癌风险大于10-4,其余地区水样中的THMs致癌风险均处于可接受水平,内蒙古不同地区的致癌风险差异比较大;四种THMs的致癌风险介于7.56×10-7~5.78×10-5,部分城市饮用水中(呼和浩特、鄂尔多斯、通辽、赤峰、锡林郭勒盟)4种THMs总致癌风险分别为5.63×10-5、4.15×10-5、6.43×10-5、5.97×10-5和6.87×10-6,其中DBCM的致癌风险在总致癌风险中的占比最大,其后依次为BDCM、TCM和TBM。这个结果与杨健康等[6]研究的结果一致,但与周国宏等[13]不一致,其试验证明TCM致癌风险最高。产生这种差异的原因可能是因为不同地区饮用水中THMs的含量、人均饮水量、体重不同等[14]。

  4.结论

  本次实验结果表明,除了通辽市金宝屯镇、通辽市中旗腰林毛都、赤峰市乌丹镇

  这三个地方饮用水中的THMs浓度超标,其余地方的THMs均达标,合格率为78.6%,四种THMs的浓度均达标。

  内蒙古部分地区除了通辽市金宝屯镇和赤峰市乌丹镇的THMs有较显著的致癌风险,其余地区均为可接受风险。而且DBCM 和BDCM为THMs最主要致癌因子,其致癌风险均为不可忽略的水平。

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