鉛污染場地的人類健康風險評估及應用實例

葛 佳

（上海市巖土地質研究院有限公司，上海 200072）

1 鉛的危害

隨著社會經濟和工業的高速發展，重金屬污染成為備受關注的社會問題和環境問題[1-3]。其中，鉛是一種有毒有害的重金屬，對人體而言是多系統、多親和性的毒物，主要是嗜胎盤和嗜神經毒物。國內外大量資料證實，鉛是一種易在體內積蓄的重金屬元素，體內血鉛水平達到一定程度，鉛將對人體多個系統產生損害，會出現精神障礙、噩夢、失眠、頭痛等慢性中毒癥狀，嚴重者有乏力、食欲不振、惡心、腹脹、腹痛、腹瀉等癥狀[4]。鉛對兒童具有很強的毒害作用，尤其影響兒童的生長發育、認知能力和神經系統，且具有不可逆性[5-6]。研究顯示，兒童對鉛的吸收能力比成人高出幾倍，暴露于各環境介質中鉛的兒童受體吸收率高（為正常成人受體的5～10倍）且排泄率低（為正常成人受體的65%）。

2 評估模型

我國對鉛污染研究的起步比較晚，現階段對鉛污染風險評價的研究還處于初步階段，尚沒有相應的風險評估模型或方法。鉛的評估機制與一般污染物不同，通常認為不存在允許鉛暴露的最低限值，在對鉛污染場地開展風險評估時不宜使用參考劑量方法，而采用基于血鉛濃度水平的評價方法。目前，國際上最常用的血鉛評估模型是美國環保署開發并推薦使用的“暴露吸收生物動力學模型 ”（integrated exposure uptake biokinetic model for lead in children, IEUBK），用以評估兒童鉛暴露的風險[7]。IEUBK模型由暴露模塊、吸收模塊、生物動力學模塊和概率分布模塊4個子模塊構成，該模型首先假設兒童血鉛的分布類型近似于幾何正態分布，根據收集到的兒童鉛暴露信息預測兒童群體的血鉛水平，進而估算血鉛水平超過某一臨界濃度的概率[8]。通常認為血鉛的相對安全標準不應超過10μg/dL。

（1）暴露模塊：描述了兒童與環境介質接觸的鉛暴露劑量，兒童經攝入室外土壤的鉛吸收量（INsoil,outdoor, μg/d）、攝入室內塵土的鉛吸收量（INdust, μg/d）、吸入空氣的鉛吸收量（INair,μg/d）和飲水的鉛吸收量（INwater, μg/d）可分別通過式(1)～(4)計算。

式中：Csoil為土壤中鉛的濃度，μg/g；Cdust,resid為塵土中鉛的濃度，μg/g；Cair為空氣中鉛的濃度，μg/m3；Cwater為水中鉛的濃度，μg/L；WFsoil為土壤直接攝取量占總土壤與塵土攝入量之和的比例，無量綱；IRsoil+dust為兒童每日的土壤和塵土攝入量，g/d；VR為兒童每日的空氣吸入量，m3/d；IRwater 為兒童每日的水攝入量，L/d。

（2）吸收模塊：模擬了鉛被呼吸道或消化道吸收后轉移至血漿的過程，進入兒童體內并可能被吸收的鉛總量（UPpoten，μg/d）按照公式(5)計算。

式中：ABSdiet、ABSdust、ABSsoil、ABSair分別為飲食、攝入灰塵、攝入土壤、吸入空氣、其他途徑攝入暴露途徑的生物可利用度，無量綱。

（3）生物動力學模塊：反映鉛在體內轉運的生理生化過程，該模塊將鉛的總攝取量轉化為到細胞外液的鉛含量。轉運系數被用來模擬鉛在人體各器官之間的轉運過程。

（4）概率分布模塊：IEUBK 模型首先根據兒童血鉛的幾何均值（GM）與血鉛臨界濃度（10μg/dL）間的差距計算標準正態偏離值（Z值），再采用標準正態累積分布函數計算兒童血鉛超過10μg/dL的概率。

3 模型參數本土化

由于IEUBK模型是美國EPA開發的，而美國兒童的飲食結構和行為習慣與中國兒童存在較大差異，所以模型中的一些參數不一定適用于我國兒童，因此需要對一些關鍵參數做建議性的本土化修改，才能使模型使用于我國兒童的血鉛濃度風險評價。本文模型參數值的修改主要參考了《中國人群暴露參數手冊》、《上海市污染場地風險評估技術規范》和《鉛暴露的環境健康風險評估模型的本土化研究》等資料[9]，具體參見表1。

表1 IEUBK模型中本土化參數Table 1 Localization parameters in IEUBK model

4 應用實例

4.1 項目概況

某場地總占地面積43127.9m2，曾為工業用地，現狀為空地和部分遺留廠房，后擬規劃作為商辦用地。經過場地環境初步和詳細調查（場地內采樣點位布設見圖1），場地內土壤采樣點位S3（S3-2，1.0～1.5m）和S4（S4-2，1.0～1.5m）中鉛的含量（198 mg/kg和175 mg/kg）超過《上海市場地土壤環境健康風險評估篩選值（試行）》敏感用地篩選值（140mg/kg），其他土壤和地下水檢測指標均符合相關標準限值。因此，需要對該場地土壤中鉛進行人體健康風險評估。

經場地特征參數調查可知，本場地地層自上而下主要為黏性土（灰黃色素填土、灰黃色粉質黏土）及灰色淤泥質粉質黏土（見圖2），土層分布不均，各層滲透系數存在一定的差異性，介于10-7～10-6之間。

4.2 危害識別

關注污染物識別：土壤中鉛為本場地關注污染物。

土地利用方式：本場地規劃作為商辦用地，屬于敏感用地類型。

圖1 場地內采樣點位布設圖Fig.1 In-site sampling layout

圖2 場地內地質剖面圖Fig.2 In-site geological pro file

敏感受體類型分析：在該用地方式下，敏感受體類型主要為辦公室員工和顧客，包括成人和兒童。

4.3 暴露評估

本項目暴露途徑有口腔攝入污染表層土壤/灰塵、吸入污染表層土壤擴散到室內的土壤顆粒物、吸入污染表層土壤擴散到室外的土壤顆粒物、口腔攝入污染地下水、口腔攝入含鉛的食物和口腔攝入含鉛的母乳。建立如下“污染源—遷移方式—暴露介質和途徑”的概念模型（圖3）。

圖3 土壤Pb的健康風險評估概念模型Fig.3 Conceptual model of health risk assessment of Pb in soil

4.4 風險表征

人體血鉛模型的風險表征方法為計算人體超過規定血鉛含量臨界值的概率，本項目采用美國EPA開發的IEUBK模型計算兒童血鉛濃度高于10μg/dL的概率。若概率值小于5%則可以認為無安全健康風險，若概率值大于5%則認為超出可接受健康安全風險。

本項目中土壤鉛的最大檢出值為198mg/kg，經過計算，土壤中的鉛使得兒童血鉛濃度超過限值（10μg/dL）的概率為0.333%，小于5%的概率限值標準，因此，本場地土壤中鉛對兒童的健康風險在可接受的范圍內。血鉛概率分布圖與各年齡短兒童的血鉛濃度預測如圖4與表2所示。

圖4 血鉛濃度概率分布圖Fig.4 Probability distribution of blood lead concentration

表2 鉛暴露下兒童血鉛濃度預估值Table 2 Children's blood lead concentration estimates under lead exposure

5 結論

鉛污染問題已成為我國日趨嚴重的環境問題，而我國現階段對鉛污染風險評價的研究還處于初步階段。鉛的評估機制與一般污染物不同，需要運用專門的評估模型進行風險評估，目前國內沒有相應的風險評估模型或方法?，F國際上最常用的血鉛評估模型是美國環保署開發并推薦使用的IEUBK血鉛評估模型，用以評估兒童鉛暴露的風險，但美國兒童的飲食結構和行為習慣與中國兒童存在較大差異，所以模型中的一些參數不一定適用于我國兒童。本文采用IEUBK血鉛評估模型和部分本土化的模型參數，進行了某鉛污染場地的人類健康風險評估，計算得兒童血鉛濃度超過限值的概率，并預測了各年齡短兒童的血鉛濃度。但為了更好地進行鉛污染場地的人體健康風險評估，我國急需開展環境鉛暴露下成人和兒童血鉛含量相互關系研究，制定基于血鉛指標的污染場地風險評估模型和方法。