铝元素在农村饮用水的风险分析 本文关键词：饮用水，元素，风险，分析，在农村
铝元素在农村饮用水的风险分析 本文简介：摘要：确定宁夏农村饮用水中的铝元素污染情况，指导饮用水的安全食用。采用ICP-AES法对宁夏4个村镇饮用水中铝元素含量进行测定，以我国GB5749—2006《生活饮用水卫生标准》为依据（0.2mg/L）进行超标率计算，进一步通过健康风险评估理论对饮用水中铝引起的健康风险进行评估，使用蒙特卡洛模拟进行
铝元素在农村饮用水的风险分析 本文内容：
摘要：确定宁夏农村饮用水中的铝元素污染情况，指导饮用水的安全食用。采用ICP-AES法对宁夏4个村镇饮用水中铝元素含量进行测定，以我国GB5749—2006《生活饮用水卫生标准》为依据（0.2mg/L）进行超标率计算，进一步通过健康风险评估理论对饮用水中铝引起的健康风险进行评估，使用蒙特卡洛模拟进行概率评估。4个村镇饮用水均存在超标现象，并且有3个村镇超标率较高（＞70%）。结果显示4个样点铝通过饮水途径均不产生非致癌风险。农村饮用水铝元素超标现象严重，但是并不会对居民产生非致癌风险，概率评估结果显示＜10%的人群会有非致癌风险，同样显示Al引起的非致癌风险较小。
关键词：铝元素；饮用水；健康风险；概率评估
铝是一种人体非必须微量元素，一般是通过食物、饮水、药物以及铝制炊具的使用而进入人体。长期摄入过量铝可对人体产生危害，如可抑制肠道对磷的吸收，干扰体内正常的钙、磷新陈代谢，铝在脑中蓄积可引起大脑神经的退化，记忆力衰退，甚至呈现老年性痴呆症状[1-2]。饮水作为重要的铝元素摄取途径，由于工业化污染、以及含铝混凝剂的使用，使得饮用水中铝元素超标成为可能。不同国家及地区对饮水中铝含量做出规定，大部分国家及机构（WHO、我国以及欧盟等）设定饮用水中铝的限量质量浓度为0.2mg/L，美国环保署（USEPA）设定的二级标准为0.05～0.2mg/L[3]。本研究以监管不严的农村饮用水作为研究对象，计算铝元素的超标率并基于健康风险评估理论计算铝元素对居民产生的健康风险，为宁夏农村饮用水中铝元素的控制以及饮用水安全提供数据支撑。
1材料与方法
1.1样品采集及饮用方式调查
2017年8月在宁夏农村地区进行居民饮用水样品采集，采集4个样点，共采集74份样品，每份样品50mL左右，滴加硝酸固定并标记，快速带回实验室，4℃冷藏，备用。样品采集同时，以家庭为单位调查采样地居民饮水量进行调查，共调查44户家庭，178位居民，调查方式主要是现场发放问卷的形式，调查内容为居民饮用水的摄入频率、饮水量、饮用水方式及个人信息等。
1.2铝元素测定及超标率
铝元素含量采用GB/T5750—2006《生活饮用水标准检验方法金属指标》ICP-AES法进行检测[4]，并与我国GB5749—2006《生活饮用水卫生标准》中铝元素的标准（0.2mg/L）相比，计算超标率。
1.3风险分析
根据美国环保署（USEPA）规定，铝元素通过口服摄入属于非致癌金属。根据健康风险评估理论，铝的非致癌风险Hq如式(1)[5]所示：Hq=E/Rfd(1)式中：E为通过饮水途径铝的每日暴露量，μg/(kg·d)；Rfd为铝的参考剂量（referencedose），μg/(kg·d)。当Hq＞1时，说明会产生非致癌风险，当Hq＜1时，说明不产生非致癌风险。其中，E的计算如式(2)[6]所示，2006年WHO/FAO提出将铝的暂定每周容许摄入量（PTEI）为1mg/kg，经计算得到Rfd为0.14mg/kg。E=CDI/BW(2)式中：C为饮用水中铝的浓度，mg/kg；DI为饮用水每天的摄入量（dailyintake），g；BW为体重（bodyweight），kg。
1.4概率评估
确定性模型只给出了人群暴露量的平均值，它只能作为衡量某种污染物是否对人体产生危害风险的一种初筛的方法。因此在此基础上引入更为合理的概率模型。本研究采用蒙特卡洛（MonteCarlo）模拟法进行概率风险评估，通过模拟一系列随机选择的条件而评估每一个风险参数，最终产生一个潜在的概率估计。这种评估方法能给出各个百分位（10th、50th、90th）人群的风险程度，使得风险分析的准确度有所提高[5]。本项目的MonteCarlo模拟在Crystalball软件中进行。首先模拟出不同暴露因子的概率分布类型（一般符合lognormal分布），并通过Anderson-Darlingtest（A-D）检验、卡方（χ2）检验和Kolmogorov-Smirnovtest（K-S）联合检验的方式进行检验，对不确定性变量的概率分布拟合量化，其次通过10000次迭代得到稳定的铝的暴露量及健康风险的概率结果。
1.5统计分析
重金属含量分析、超标率及风险评估采用Mic-rosoftExcel2010进行数据处理。蒙特卡洛模拟在CrystalBall软件中实现。
2结果及讨论
2.1饮用水中铝元素含量测定
不同样点的重金属含量如表1所示。可以看出，除了采样点3铝元素未超标（平均值0.1032mg/L）外，其他样点均超过我国GB5749—2006《生活饮用水卫生标准》中铝元素的标准（0.2mg/L），且超标率较高（分别为90%、85%及73%）。证明铝元素在农村饮用水中污染比较严重。
2.2暴露评估
健康风险首先需要进行暴露评估，表2为各个暴露参数值及暴露量。质量浓度c为重金属在饮用水中含量，每日饮水摄入量（DI）及居民体重（BW）平均值为调查问卷统计结果，不同样点居民饮水量有差异，但大部分居民均未达到WHO建议值成年人每日最少饮水1200mL[7]，各采样点居民体重差异不大，均在60kg左右。根据式(2)计算4个村镇饮用水中铝元素的暴露量分别为2.95、2.88、0.99和2.37μg/(kg·d)，远小于Rfd值140μg/(kg·d)，具有多大的健康风险，还需进一步计算。
2.3风险表征
铝元素经口暴露产生非致癌风险，根据公式（1），计算得到饮用水中铝的非致癌风险Hq如表2所示，分别为0.021、0.020、0.007、0.017，均远远小于1，说明尽管饮用水中铝元素超标严重，但并不会产生非致癌风险。
2.4概率评估
各个暴露因子均符合对数正态分布（lognormaldistribution），蒙特卡洛模拟得到非致癌风险Hq的概率风险结果如表3所示。从表中可以得到，采样点1符合Lognormal分布，10th、50th、90th分位点的概率值分别为0.01、0.02和0.03；采样点2符合logn-ormal分布，10th、50th、90th分位点的概率值分别为0.01、0.02和0.04；采样点3符合lognormal分布，10th、50th、90th分位点的概率值分别为0.0083、0.0037和0.0160；采样点4符合lognormal分布，10th、50th、90th分位点的概率值分别为0.01、0.01和0.03；4个样点90%的居民非致癌风险均远远小于1，同样说明基于饮用水途径的铝暴露不造成非致癌风险。
3结论
宁夏农村饮用水中存在铝超标现象，部分村镇超标率较高。依据健康风险评估理论计算得到饮用水中铝并不会产生非致癌风险。但是本文仅从饮用水中铝暴露进行评估，未对其他重金属及其他暴露途径进行评估，因此在后续研究中可以关注多途径暴露风险。
作者：杨晓莉 赵建明 于永军 田锋 朱美霖 单位：宁夏医科大学临床医学院 宁夏医科大学基础医学院
铝元素在农村饮用水的风险分析 来源：网络整理
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