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飲用水水質風險評價技術 版權信息
- ISBN：9787030578747
- 條形碼：9787030578747 ; 978-7-03-057874-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
飲用水水質風險評價技術 本書特色
本書系統全面地介紹了飲用水水質風險評價的方法和案例，匯集了在“水專項”支持下飲用水水質風險評價科學領域的前沿成果，重點論述了飲用水水質風險評價方法及其案例應用。本書具有以下特點：①操作性強，全面介紹飲用水中病原微生物和化學物質的健康風險評價方法和案例，可為衛生、環境和市政專業學生學習環境風險評價提供了具體操作性范例；②可讀性強，本書論述，數據圖文并茂，深入淺出，簡明易懂；③實用性強，強調方法的應用，兼顧教學與自學。
飲用水水質風險評價技術 內容簡介
本書以"飲用水水質風險評價方法及其應用研究"課題的研究成果為基礎，在第二章對風險評價方法進行總體介紹，然后在第三、四、五章分別以隱孢子蟲、鹵乙酸和全氟化合物為代表，詳細介紹病原微生物、致癌污染物和非致癌污染物的定量風險評價過程。并在第六章以若干消毒副產物以及砷氟等具有不同作用終點的污染物為例，基于疾病負擔方法進行了風險排序的嘗試。
飲用水水質風險評價技術 目錄
目錄
第1章 概述 1
1.1 飲用水的風險管理 1
1.2 污染物的暴露數據 3
1.3 風險評價在飲用水水質標準制定中的作用 3
參考文獻 6
第2章 飲用水水質風險評價方法 9
2.1 健康風險評價的方法概述 9
2.2 危害識別 10
2.3 暴露評價 13
2.4 劑量-效應評價 20
2.5 風險表征 24
參考文獻 30
第3章 飲用水隱孢子蟲健康風險評估 34
3.1 病原微生物隱孢子蟲研究現狀 34
3.2 原水中隱孢子蟲污染分布情況 37
3.3 隱孢子蟲暴露評估 40
3.4 隱孢子蟲毒性評價 47
3.5 隱孢子蟲風險計算 48
參考文獻 52
第4章 飲用水中消毒副產物鹵乙酸健康風險評價 57
4.1 鹵乙酸的研究現狀 57
4.2 鹵乙酸的健康風險評價 62
4.3 對我國鹵乙酸飲用水標準修訂的建議 70
4.4 結論 77
參考文獻 77
第5章 飲用水中全氟化合物健康風險評價 82
5.1 全氟化合物研究現狀 82
5.2 全氟化合物暴露評價 86
5.3 全氟化合物毒性評價方法 89
5.4 健康指導值制定 92
5.5 全氟化合物風險計算 93
5.6 結論 95
參考文獻 96
第6章 基于DALYs的飲用水中污染物的風險估算和排序 100
6.1 風險排序在飲用水水質管理中的應用現狀 100
6.2 消毒副產物的DALYs計算 101
6.3 氟化物的DALYs計算 110
6.4 飲水砷的DALYs計算 117
6.5 污染物的風險排序 123
6.6 結論 128
參考文獻 130
縮略語 138
文摘
第1章 概述
1.1 飲用水的風險管理
工業革命極大地促進了人口向城市集中，也催生出了將飲用水通過管道輸送到千家萬戶的現代自來水系統。歐洲是工業革命的發源地，也是現代自來水系統的發源地[1]。然而，人們很快就發現，這種將飲用水通過管道輸送到千家萬戶的現代自來水系統在給人們生活帶來極大便利的同時，也給病原微生物的大規模、廣范圍傳播提供了良好條件[2]。病原微生物包括病毒、細菌、真菌和原生動物等，可通過生活或畜禽廢水排放及暴雨徑流等途徑進入水源，成為影響飲用水安全的*主要問題。為了切斷病原微生物通過現代自來水系統傳播的途徑，19世紀末英國和法國等一些歐洲國家率先在自來水廠設置專門的消毒工藝。當時主要的消毒劑是氯氣，也使用了臭氧[2]。100多年前，我國在上海市、天津市、臺北市和北京市等城市開始建設由英國工程師設計的這種使用了消毒工藝的現代自來水系統。日本、美國的學者指出，這種具有消毒功能的現代自來水系統的普及對各國水系傳染病的控制發揮了極為重要的作用[3]。
然而，美國國家環境保護局（United States Environmental Protection Agency，USEPA）在20世紀70年代中期發現氯消毒飲用水中存在三鹵甲烷（THMs）類消毒副產物（disinfection byproducts，DBPs）[4]，這些DBPs有可能與流產和膀胱癌患病率上升有關[5]。由此，飲用水中的DBPs成為當時人們關注的一大熱點問題。隨后大量研究發現，氯會同水中殘留的天然有機物及多種人工化學品進行反應，生成種類繁多的DBPs。據報道[6]，飲用水中已經得到確認的DBPs多達600種以上，而且，至少還有上千種含1～2個氯原子的有機物的結構和毒性有待確認。因此，以病原微生物控制為首要選擇就不得不接受一定程度的DBPs的潛在危害，如果放棄氯消毒就得承受一定程度的病原微生物傳播的風險，如此，氯消毒這一曾經在保障人類健康和生命安全上發揮重大作用的技術成為飲用水行業一種兩難的選擇[7]，也促使人們重新思考飲用水消毒問題。
以美國為代表的多數國家仍然堅持認為控制病原微生物是飲用水安全保障*優先的任務，飲用水輸配過程中需要有余氯來保障生物安全；以德國、荷蘭為代飲用水水質風險評價技術表的一些歐洲國家為了徹底避免DBPs的產生，取消了氯消毒工藝，采取過濾和紫外線消毒等多級屏障來消除出廠飲用水中的病原微生物；而對管網水的病原微生物主要通過降低生物可利用有機碳（AOC）、選擇生物穩定性高的管材及保障管網完整性等措施來進行控制[8]。然而，無論是哪種方式，都很難保障飲用水的絕對安全。1984年美國得克薩斯州發生通過飲用水傳播的耐氯性隱孢子蟲群體感染事件[9]后，世界各地不斷有關于隱孢子蟲群體感染事件的報道。1993年美國威斯康星州密爾沃基市（Milwaukee）發生了歷史上規模*大的一次感染事件[10]，該市161萬人中有約40萬人出現了感染隱孢子蟲的癥狀，由此引起了世界各國供水界對通過飲用水系統傳播的隱孢子蟲導致大規模人群感染問題的高度關注。這一系列的事件表明，僅僅依靠氯消毒并不能保障飲用水的生物安全。同時，作為替代消毒劑的氯胺雖然能大幅降低三鹵甲烷（THMs）等常規DBPs的產生水平，但在一些前驅體（如某些仲胺）存在的情況下會產生毒性更強的亞硝胺類物質[11]。即使取消氯消毒的供水系統，有些病原菌也可以通過包裹在顆粒或其他生物體內等方式躲避紫外線消毒等各級屏障，進入沒有余氯的管網后尋找機會滋生。
近年來，從飲用水中檢出的農藥、醫藥品和內分泌干擾物等痕量污染物又引起了人們對各種人工化學品可能導致的健康危害的關注[12]。當前，全世界已經登記注冊的化學品超過10萬種，進入商品流通的化學品為3萬～7萬種，而且，每年仍然有大量新的化學品被合成出來。大量人類有意或無意中產生的化學品在生產、流通和消費等過程中逐步向環境，特別是水環境中擴散和積累，*終可能會進入飲用水。通常情況下，這些污染物以10-9g/L～10-6g/L的水平在水中存在，有些物質（如農藥和醫藥品等）具有很高的生物活性，而且常規的水處理工藝去除效率不高。因此，對飲用水中的這類污染物如何進行管理和控制已成為一個新的問題。
綜上所述，水源中可能含有各種各樣的污染物，同時，在制水過程中還會產生一系列的DBPs，導致飲用水中可能存在成百上千種污染物，而且，隨著檢測技術的進步，被檢出的污染物數量還會不斷增加。因此，從現實的角度來看，人類不可能對飲用水中可能出現的各種污染物都進行同樣的管理。在這種情況下，利用風險評價的手段進行飲用水水質管理顯得非常重要。風險也就是污染可能導致的危害，通常用危害發生的概率來表示。在對污染物進行風險評價時，我們不僅要考慮污染物的毒性強度，還必須考慮人對污染物的暴露途徑及暴露量，然后根據風險大小篩選出高風險污染物進行管理和控制。這樣，我們才能夠采用較小的代價取得更好的飲用水安全保障效果。
1.2 污染物的暴露數據
污染物風險評價的前提是要有充分的污染物暴露數據。如上所述，迄今為止已報道的飲用水污染物高達上千種，對所有污染物全部進行暴露水平調查成本太高，而且也沒有必要。通常情況下，不同的工農業產業結構、環境管理水平或水源類型都會導致水源污染存在顯著的差異。例如，在規模化、集約化農業生產區域，各種農藥和動植物生長促進劑的污染水平較高；在化工業密集的區域，各種有機溶劑、化工中間產物及一些特定的化工產品的污染水平較高；在城市污水處理率較低的區域，水源中耗氧量、病原微生物和氨氮的污染水平較高；在湖庫型水源地，藻類代謝產物（如藻毒素和嗅味物質）含量會高于河流型水源；而地下水源可能含有鐵、錳、砷和氟等地質構造形成的污染物。
因此，各世界國在開展污染物調查時，都會根據本國的實際情況，結合國際上相關研究的*新結果，確定一份目標污染物清單。我國在“十一五”期間，依托國家“水體污染控制與治理”重大科技專項課題“飲用水水質風險評價方法及其應用研究”，課題組組織了針對全國35個重點城市127座自來水廠的水源水、出廠水和部分管網水的兩次水質調查，水質指標除了《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）中規定的106項以外，還包括22種全氟化合物[全氟辛磺酸鹽（PFOS）、全氟辛酸鹽（PFOA）]、標準外大量使用的農藥（乙草胺和仲丁威等6種）、新型DBPs（9種亞硝胺類物質、標準外的7種鹵乙酸）、標準外的多環芳烴（15種）、雌激素（5種）、主要致嗅物質（二甲基異崁醇和土臭素等）、標準外的鄰苯二甲酸酯（2種）及高氯酸鹽等指標，總數達到170項。本次水質調查覆蓋的供水量占35個重點城市平均公共供水量的54%，獲得了迄今為止我國檢測指標*多、覆蓋面*廣的飲用水水質數據，為開展全國飲用水水質風險評價奠定了良好的基礎。
1.3 風險評價在飲用水水質標準制定中的作用
飲用水水質標準是世界各國對飲用水水質安全進行管理的主要依據[3]。世界衛生組織（World Health Organization，WHO）所制定的《飲用水水質準則》考慮到了多個國家的水處理條件和*新的毒性數據，提供了一種世界范圍內飲用水水質安全的準則。諸多國家中，美國對飲用水水質標準制定*為重視，制定了一套非常嚴謹的程序，形成了較為完善的飲用水水質標準制定方法，這些程序和方法也是世界各國學習、借鑒的對象。美國*早于1914年頒布了《公共衛生署飲用水飲用水水質風險評價技術水質標準》，當時只有兩個細菌學指標。該標準經過1925年、1942年、1946年和1962年的歷次修訂，截至1962年水質指標增加至28項。1974年美國國會通過了《安全飲用水法》（Safe Drinking Water Act，SDWA）以后，USEPA于1975年首次發布了具有強制性的《飲用水一級標準》，并于1979發布了非強制的《飲用水二級標準》。隨著各種污染物不斷從飲用水中檢出，USEPA于1986年對SDWA進行了重大修正，將83種污染物列為控制目標，要求分年度進行評價和確認。
根據SDWA和《1986年安全飲用水法修正條款》的要求，美國至少每6年要對《飲用水一級標準》進行一次修訂，以便能及時吸收*新的科技成果。同時，USEPA開始采用美國國家科學院（National Academy of Sciences，NAS）于1983年提出的風險評價方法制定標準[13]，該程序需要經過以下四個方面的評估。
1.3.1 檢測技術可行性
對需評價的污染物，必須要求污染物水質判斷的結果是可信任的。這對水質檢測方法提出了很高的要求：分析方法必須可靠，而且開展水質分析所需的條件在一般的水質檢測單位都能滿足。決定一種污染物分析方法是否可行，主要考慮以下幾個因素：①分析方法的靈敏度和重現性；②方法的抗干擾性（方法專一性）；③方法具有普遍適用性，常規的水質檢測實驗室具備相應的分析條件，技術人員經過簡單的培訓即可掌握方法；④分析成本合理，要求的檢出限不能過于嚴格，只要充分達到安全閾值范圍即可，并且費用在一般的檢測單位能夠承受的內范圍。
方法檢出限（method detection limit，MDL）或實際定量限（practical quantitation limit，PQL）通常用來表達方法的靈敏度[14]。儀器對污染物濃度存在一個響應閾值，一旦低于這個限值，儀器就無法檢出（濃度值為0）。因此，MDL被定義為“在99%的置信度下，一種物質被檢測高于零的*低濃度”，而PQL被定義為“一種化學物在常規實驗室條件下以指定的精確度和準確度就可以被可靠地檢測出來的*小濃度”。由于操作者、儀器、基質不同，MDL很難在不同實驗室之間重復出來，所以，使用PQL比較符合執行標準的要求。
1.3.2 健康影響
對一種污染物是否進行風險評價，首先需要對其污染的健康危害進行甄別，對現有的毒理數據進行整合。污染物主要分病原微生物和化學物質，其中，化學物質的毒性作用終點分類，主要分為非致癌和致癌作用[15]。
非致癌危害效應：參考劑量（reference dose，RfD），即人體終生暴露都不會受到明顯危害的日入口暴露量[16]。確定RfD時，需要對動物實驗或流行病調查數據進行綜合評估。在毒性評價實驗中，不會引起毒害效應的*高劑量被稱為無影響作用劑量（no observed adverse effect level，NOAEL），而發現有毒害效應的*低劑量被稱為*低毒性劑量（lowest observed adverse effect level，LOAEL），LOAEL也被稱為臨界效應，再根據人體特征折算成RfD[17]。
如果數據比較充分，從可靠性的角度，一般優先考慮采用基準劑量（benchmark dose，BMD）替代NOAEL來估算RfD[18]。BMD是指根據實驗數據，采用劑量-效應曲線進行模擬，并外推得到BMD，而BMD的置信下限（95%）值（benchmark dose modelling，BMDL）通常用來替代NOAEL。
致癌效應：致癌效應的數據可以分為定性評估（危害識別）和定量評估（劑量-效應評估）兩部分[19]。對致癌物質進行定性評估包括對證據分量的評估，需要從動物致癌數據、人類致癌證據及一些可能的致癌機理三個方面進行綜合考慮。
在USEPA的致癌風險評估中，根據污染物對人類致癌可能性程度差異進行了如下分級[20]：A，對人類有致癌性；B，很可能使人類致癌；C，有可能致癌；D，評估致癌信息不足；E，沒有人體致癌證據。致癌作用強度量化則由其作用方式決定。如果致癌的潛力是線性的，這種潛力可以用斜率因子（slope factor，SF）來描述。如果癌癥是非遺傳毒性機制（如再生性增生）作用的結果，而且對劑量來說不存在線性響應，采用一個類似于RfD的閾值來進行量化，該值是根據致癌模式中劑量-
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