再生水利用的健康风险评价

1、再生水的健康风险评价再生水的健康风险评价 是指对经过或未经过污水处理厂处理的集纳雨水、工业排水、生活排水进行处理，达到规定的水质标准，可以被再次利用的水。污水再生利用和资源化在技术上可行，并且具有可观的社会、经济和环境效益，具有广阔的应用前景。再生水再生水（1）与远距离引水和海水淡化相比更为经济；（2）与雨水资源相比，再生水水源的水质和水量更为可靠和稳定，而且受季节的影响很小；（3）污水再生利用不仅节约了宝贵的水资源，而且降低了排污费用，减少了污水排放量，使环境污染有所缓解。 危害危害识别识别暴露暴露评价评价剂量反剂量反应分析应分析风险风险评定评定危害危害识别识别暴露暴露评价评价剂量反剂量反应

2、分析应分析风险风险评定评定 再生水中风险因子主要包括：对对人体有害化学物质人体有害化学物质(如重金属, 致癌、致畸、致突变有机物) 病原微生物病原微生物(细菌、病毒、寄生虫)危害危害识别识别暴露暴露评价评价剂量反剂量反应分析应分析风险风险评定评定 再生水中风险因子主要包括：对对人体有害化学物质人体有害化学物质(如重金属, 致癌、致畸、致突变有机物) 病原微生物病原微生物(细菌、病毒、寄生虫)危害危害识别识别暴露暴露评价评价剂量反剂量反应分析应分析风险风险评定评定 再生水中风险因子主要包括：对对人体有害化学物质人体有害化学物质(如重金属, 致癌、致畸、致突变有机物) 病原微生物病原微生物(细菌、

3、病毒、寄生虫) 多数情况下利用动物试验获得资料利用数学模型采取体重、体表面积外推法外推法, 从动物试验高剂量风险外推到人体经常接触的低剂量风险。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。 对某一化学物质该系统给出对人体健康影响的定性描述和定量评价, 其核心内容包括以下两点: 对于非致癌物质, 给出口口服参考剂量服参考剂量( R f D s ) 和吸入参考剂量吸入参考剂量( R f Cs ) ; 对致癌物质, 给出致癌强致癌强度分类度分类, 单位口服单位口服和吸入吸入风险风险。对致癌物质U

4、SEPA 规定可接受致癌风险率阈值为1010- 5- 5 (每100 000 人中有1 人患癌症的概率)。对于饮用途径, 化学致癌物健康危害的风险模式为：Pi = 1 - exp (- Diqi ) /70式中：Pi 为化学致癌物i 饮用水途径所致癌症的平均个人致癌年风险，a-1；Di 为化学致癌物i 单位体重日均暴露剂量，mg/(kg/d)；qi 为化学致癌物i 致癌强度系数，mg/(kg/d) -1 ；70 为人类平均寿命，a。致癌强度系数可根据国际癌症研究机构(IARC) 和世界卫生组织(WHO ) 有关化学致癌物资料获得。非致癌污染物健康危害的风险模式为：Pi = (Di 10- 6/

5、R f Di)/70式中：Pi为非致癌物i 经饮用途径所致健康危害的个人平均年风险，a-1；Di为非致癌污染物i 的单位体重日均暴露剂量，mg/(kg/d)；R f Di 为非致癌污染物i 的途径参考剂量，mg/(kg/d) ；70 为人类平均寿命，a 。 对于病毒细菌等微生物的健康评价，不同研究者提出了不同的模型。对于细菌病毒等微生物，USEPA认为可接受的年风险阈值为1 11010-4-4 (每10000 人中有一人受感染)。危害危害识别识别暴露暴露评价评价剂量反剂量反应分析应分析风险风险评定评定 再生水中风险因子主要包括：对对人体有害化学物质人体有害化学物质(如重金属, 致癌、致畸、致突

6、变有机物) 病原微生物病原微生物(细菌、病毒、寄生虫)对于饮用途径, 化学致癌物健康危害的风险模式为：Pi = 1 - exp (- Diqi ) /70式中：Pi 为化学致癌物i 饮用水途径所致癌症的平均个人致癌年风险，a-1；Di 为化学致癌物i 单位体重日均暴露剂量，mg/(kg/d)；qi 为化学致癌物i 致癌强度系数，mg/(kg/d) -1 ；70 为人类平均寿命，a。致癌强度系数可根据国际癌症研究机构(IARC) 和世界卫生组织(WHO ) 有关化学致癌物资料获得。非致癌污染物健康危害的风险模式为：Pi = (Di 10- 6/R f Di)/70式中：Pi为非致癌物i 经饮用途

7、径所致健康危害的个人平均年风险，a-1；Di为非致癌污染物i 的单位体重日均暴露剂量，mg/(kg/d)；R f Di 为非致癌污染物i 的途径参考剂量，mg/(kg/d) ；70 为人类平均寿命，a 。 对于病毒细菌等微生物的健康评价，不同研究者提出了不同的模型。对于细菌病毒等微生物，USEPA认为可接受的年风险阈值为1 11010-4-4 (每10000 人中有一人受感染)。 风险评定是利用前三步所获得的数据, 估算不同回用条件下可能产生的健康危害强度或某种健康效应的发生概率的过程。对回用水中风险较高的污染物质提出管理控制方案。危害识别危害识别 利用GC-MS对再生水水源进行定性与定量分析

8、，根据多次定量分析结果，选择再生水中检出率较高，浓度较大，对健康危害较大(致癌、环境激素类污染物、国际禁用)，可能经皮肤接触渗入或经空气吸入的污染物确定为再生水的主要有害化学污染物。再生水定性定量分析 + 一定的选择原则 19种污染物 致癌物致癌物质质激素类污激素类污染物染物挥发性挥发性物质物质经皮肤接经皮肤接触渗入触渗入国际禁用国际禁用（POPsPOPs）浓度范围浓度范围有有机机化化合合物物氯仿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农农药药DDTB2+0.064六六六B2+0.028六氯苯B2+2.1无无机机化化合合物物砷AsA0.512-2镉CdB10-5.1铬Cr（）A0-10汞HgD+0-0.2镍Ni0-129关注重点： 氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、铬（）、镍危害识别危害识别暴露评价暴露评价 致癌物致癌物质质激素类污激素类污染物染物挥发性挥发性物质物质经皮肤接经皮肤接触渗入触渗入国际禁用国际禁用（POPsPOPs）浓度范围浓度范围有有机机化化合合物物氯仿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农农药药DDTB2+0.064六六六B2+0.028六氯苯B2+2.1无无机机化化合合物物砷AsA0.512-2镉CdB10-5.1铬Cr（）A0-10汞HgD+0-0.2镍Ni0-129关注重点： 氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、铬（）、镍（1）暴露评价模型）暴露评价模型呼吸途径终生日均暴露剂量的估算：LADDi1吸入= 0.63CiIRET吸入FED(BWLT) LADDi2吸入= 0.63 CiET吸入EDF(24LT) 皮肤渗入途径

11、终生日均暴露剂量的估算：LADDi吸入= CiSAPCET皮肤ED103(BWLT) LADDi1吸入某化学污染物经呼吸途径终生日均暴露剂量，mg/(kgd)；LADDi2吸入某化学污染物经呼吸途径终生日均暴露浓度，mg/m3；LADDi1吸入化学污染物经皮肤渗入途径终生日均暴露剂量，mg/(kgd)；0.63吸收系数；Ci再生水中某种化学污染物浓度，mg/L；IR呼吸速率，m3/h，室外中等活动取15 m3/h；ET吸入吸入日暴露时间，hd； F道路降尘过程空气中再生水水雾浓度(即单位空气中所含再生水形成的水雾量)，L水/m3空气；ED终生暴露天数，d；Bw平均体重，kg，取北京市人均体重6

12、4.25 kg； LT预期寿命，一般以平均寿命计，d，取北京市居民平均寿命7438365 d；SA皮肤表面接触再生水面积，m2，只考虑手背手掌面积取0.018 m2；PC化学物质皮肤渗透系数，m/h，取0.002 m/h；ET皮肤日皮肤暴露时间，h/d。（2）暴露参数的确定）暴露参数的确定暴露人群F（L水/m3空气）日吸入暴露时间（h/d）日皮肤暴露时间（h/d）年持续暴露时间（h/a）终身暴露年限（a）F现场F非现场喷灌现场非喷灌现场职业0.0330.01670.672.330.339335非职业中青年0.0330.016702.509330老年0.0330.01670309315 分析可见

13、，除了职业人群皮肤途径的终生暴露暴露剂量最高值为镍镍外，其他情况的暴露评价的前四名均为氯仿、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）暴露评价结果评价结果暴露评价暴露评价剂量剂量- -反应分析反应分析风险评定风险评定（1）计算公式：人群终生致癌危险度的计算：Ri = LADDiPFi人群终生非致癌危险度的计算：Ri1 = (LADDiRFDi) 10-6式中R终生致癌危险度；Ri1发生某种健康危害的终生危险度；LADDi终生日均暴露剂量或终生日均暴露浓度，mg/(kgd)或mg/m3；PFi致癌强度系数，mg/(kgd)或mg/m3。RFDi某化学污染物的

14、参考剂量，mg/(kgd) 或mg/m3；10-6与RFDi取相应的可接受风险度。（2）评价结果风险评定风险评定不确定性因素分析与结论不确定性因素分析与结论(1)本文对再生水中19种化学污染物的个体暴露危险度进行了评价，采用的是对现状水质和使用情况监测数据的最高值最高值，结果反映的有可能是暴露人群(职业人群和公众)在现状条件下由于接触再生水而增加的最高健康危险度最高健康危险度。(2)所取暴露参数主要是根据绿化灌溉的典型工况和现场实际情况，并考虑一定的修正系数获得的，不包括某些操作不当或其他个别因素引起的风险不包括某些操作不当或其他个别因素引起的风险，如误用、误饮、事故等情况增加的风险。(3)目

15、前国际上有关健康风险评价的模型和方法有致癌强度系数法、耐受分布模型、对数模型等。本文选择了通用的致癌强度系数法，其结果也存在一定的不确定性。致癌强度系数法，其结果也存在一定的不确定性。吸入途径吸入途径皮肤途径皮肤途径危险度危险度职业致癌总危险度职业致癌总危险度3.61E-062.97E-073.91E-06职业非致癌总危险度职业非致癌总危险度2.70E-061.19E-092.82E-08中青年中青年老年老年非职业致癌总危险度非职业致癌总危险度2.12E-061.27E-06非职业非致癌总危险度非职业非致癌总危险度1.59E-089.50E-09 不论是职业还是非职业的，致癌还是非致癌，其危险

16、度评价结果均显示了： 1、铬（）：主要是危险系数值高； 2、氯仿：再生水中浓度很高，暴露浓度高； 3、1,2-二氯乙烷：暴露浓度及危险系数均较高。该研究在一个假设的农业灌溉区进行，采用的风险评价公式为： 风险商值 = PEC/PNEC = 环境浓度预估值/无影响浓度预估值 风险商值的计算是化学暴露的风险定量评价的一个重要步骤。为了显示一个健康或环境可接受的风险，PEC要小于PNEC，即风险商值要小于1。 在常规处理工艺后，广泛的微量化学污染物在城市废水中仍存在，包含了无机物质、重金属、POPs、农药、消毒副产物、有机溶剂、PhACs（药物活性物质）、复合物。 为了本次研究的解释说明，氯仿、1,

17、1,2-三氯乙烷、芘被选为模型物质，是因为：（1）他们的毒性效应是已知的；（2）我们的评估能与环境中的已知浓度进行比较；（3）他们包含了模型所要求的一系列重要的物化性质。两种氯化物有相似的亲脂性（Log Kow），但氯仿的水溶性与不稳定度比1,1,2-三氯乙烷的高。而相对应的，芘在水中的是不溶解的，且极其稳定。危害识别危害识别暴露评价暴露评价暴露评价暴露评价环境浓度的预估环境浓度的预估 无作用浓度的评估无作用浓度的评估途径途径情况分析情况分析再生水灌溉土壤植物吸收农产品中毒食品来源于种植在再生水灌溉的农田再生水灌溉土壤植物吸收动物吸收中毒肉、动物食品来源于再生水灌溉的牧场再生水灌溉土壤渗流区区

18、地下水中毒水源来源于受再生水污染的地下水再生水灌溉大气中毒灌溉过程中吸入易挥发物质表2 农业灌溉中人类暴露在化学物质下的可能途径图1 农业灌溉中人类暴露于化学物质的主要途径确定PEC值的方法之一是利用逸度模型技术。该模型通过计算出化学物质在每个介质中的逸度或“逃逸趋势”，就能够计算他们的环境分布。可变的去除过程如水平对流或衰退使得确定的介质间的最终浓度能够被测定。这个区域整个表面积的灌溉量被假设为平均700mm/y。三个污染物在处理后的污水中的浓度都被假定为10ng/L。因此每种污染物的在该区域的总用量为1.26g/y。计算的结果如下图所示，即得到氯仿在灌溉土壤中的预测浓度大概是40ng/m3

19、，1,1,2-三氯乙烷的是100 ng/m3、芘的为3000 ng/m3。图3 污染物在各相中的稳定浓度图2 三种污染物在模型相中的相对分布化学物质的生物毒性通常由剂量-反应关系来定义。剂量反应关系，一旦建立，将被用于去获得每个特定化学物质的一个可接受的每日摄入量（ADI），通常应用了考虑了所有不确定性的安全因素。最后，已建立的ADI值能够用于确定环境PNEC值。一个简单的理论模型被开发来估计根据毒理学数据得到的土壤污染物最大容许浓度8,39。这个模型是用于计算土壤中污染物的最大允许浓度，基于化学物质的ADI值（单位：mgkg-1d-1）8,39： 该公式里附加的参数有：i代表食物组分包括谷物、蔬菜、根茎、水果；Ii则为i食物组分的日消耗量；fi代表i食物组分受土地应用影响的比列；Kspi代表i食物组分的植物-土壤配分因数；FDi则作为i食物组分由鲜重到干重的转化因素。该模型假定污染物消费食物方面的暴露（背景加上土地利用引起的）是限于总ADI值的50%的。基于此，背景暴露系数B可得到，为0.5。ADI值选择来自US EPA综合风险信息系统已发布的参考剂量（RfD）。不确定性因素分析与结论不确定性因素分析与结论有机物质有机物质RfDmg/kg/d风险商值风险商值PN