CN107832579A - 一种参数本地化的水环境健康经济损害评价方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种参数本地化的水环境健康经济损害评价方法及系统，涉及环境健康和水文学及水资源交叉技术领域。通过构建水质常规监测指标动态数据库、环境污染源评价指标数据库、本地化暴露参数数据库、污染源剂量‑反应关系数据库；基于健康风险评价模型得出风险值实现水环境健康风险评价；在水环境健康风险评价结果的基础上依据修正的人力资本法实现环境污染所致的人体健康损害定量化，从而，可以根据该评价结果建立一套环境健康损害的鉴定、预防、预警和救助机制，并基于GIS显示污染物分布、健康风险分布和健康经济损害空间分布，识别高风险区域、目标人群、易受污染物影响的疾病及考虑社会、经济、人口等因素的综合因素的风险脆弱区分布。
Description
技术领域
本发明涉及环境健康和水文学及水资源交叉技术领域，尤其涉及一种参数本地化的水环境健康经济损害评价方法及系统。
背景技术
水安全问题与人类健康和经济社会发展息息相关。近年来，水资源短缺、水环境污染等水问题日益严重，国内外爆发了一系列著名的水体污染事件，在引起民众恐慌的同时，更引发人们对水环境健康问题的关注。
加强风险管理，开展环境健康风险评价，有助于环境保护部门明确污染控制的优先次序，提高投入-产出水平。国家“十二五”规划纲要明确指出，以解决饮用水不安全等损害群众健康的突出环境问题为重点，防范环境风险，提高环境与健康风险评估能力。《国家环境保护“十二五”环境与健康工作规划》中指出，开展环境与健康综合监测试点，初步建立重点地区环境与健康综合监测网络；建立起一套可服务于环境与健康风险管理的数据库和信息系统，环境与健康风险评价和事故应急能力得到有效提升。“水十条”中也倡导要开展有机物和重金属等水环境基准、水污染对人体健康影响、新型污染物风险评价、水环境损害评估、高品质再生水补充饮用水水源等研究。
环境保护部在“十二五”期间组织开展中国人群环境暴露行为模式研究显示，中国人群中具有环境暴露防护意识并采取防护行为的人数比例偏低。因此，对含有这些有毒有害物质的水体进行健康风险评价和健康经济损失估算，避免人群摄入这些有毒物质，具有重大的意义。为此，环保部依据经济发展水平、地理分布和居民生活习惯，选定有代表性的地区和人群，通过特征参数调查建立了能够反映中国人群特点的暴露参数数据库，编制并发布了我国第一本暴露参数手册《中国人群暴露参数手册(成人卷)》，极大地提高我国环境健康风险评价的准确性，推进我国环境健康风险评价工作的发展。
目前，水质评价方法和标准虽然在一定程度上能够客观反映水体的污染水平，但无法直接反映水体污染对人体健康的潜在危害，已不能适应健康损害控制的要求。而已有的水质健康风险评价部分多基于国外的数据库，没有实现参数本地化，并且忽略了放射性污染物对人体健康的风险评估，更缺少依据风险评价结果进行的人群经济损害定量化评估系统的建立。
发明内容
本发明的目的在于提供一种参数本地化的水环境健康经济损害评价方法及系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种参数本地化的水环境健康经济损害评价方法，包括如下步骤：
S1，获取污染物在当地水环境介质中的浓度数据，建立水质常规监测指标数据库；根据研究区水环境中监测的污染物指标的化学物质危害性，筛选需要开展健康风险评价的污染物，构建水环境污染源评价指标数据库；基于环境保护部编著的《中国人群暴露参数手册(成人卷)》，建立水源地当地的暴露参数数据库；
S2，将筛选出来的当地污染物进行分类，按照不同的污染物类别，获取对应的危害性化学物质的剂量-反应关系数据，建立当地水源的剂量-反应关系数据库；
S3，根据S2中得到的污染物的剂量-反应关系，以及S1中得到的各暴露参数的本地化值，针对筛选得到的需要开展健康风险评价的污染物按照类别进行水环境健康风险评价，根据得到的风险评价值获取各类污染物的风险水平；
S4，根据S3中得到的水环境健康风险评价水平，按照如下步骤对水环境健康经济损害进行评估：
S401，按照如下公式计算区域内受到风险危害或死亡的总人数：
p＝R·P
其中，
p为区域内受到风险危害或死亡的总人数；
R为人体暴露某污染物的健康风险，无量纲；
P为区域内人口总数；
S402，利用修正的人力资本法，按照如下公式计算人均人力资本损失：
其中，
HCLm为修正的人均人力资本损失；
t为人均损失寿命年，为社会期望寿命与平均死亡年龄之差；
为未来第i年的人均GDP贴现值，需要预测；
GDPpc0为基准年的人均GDP；
a为人均GDP增长率；
r为社会贴现率；
S403，按照如下公式计算区域内水环境健康经济损害：
E＝p·HCLm
其中，
E为区域内人力资本损失总值；
p为区域内受到风险危害或死亡的总人数；
HCLm为修正的人均人力资本损失。
优选地，S1中，所述获取污染物在当地水环境介质中的浓度数据，具体为，根据水源地水质常规监测网络监测数据，实现数据库动态更新和查询；对于没有开展水质常规监测的地区，使用现场调查法、实地监测法、文献查询法进行污染物浓度数据获取。
优选地，S1中，所述研究区水环境中监测的污染物指标的化学物质危害性，通过查询国际上权威数据库的相关机构主页中给出的化学物质毒性资料确定。
优选地，S3中，所述针对筛选得到的需要开展健康风险评价的污染物按照类别进行水环境健康风险评价，具体为：
采用如下公式计算非致癌污染物的风险：
采用如下公式计算致癌污染物的风险：
R＝q×ADD或R＝Q×ADD，
其中，
R为人体暴露某污染物的健康风险，无量纲；
RfD为污染物在某种暴露途径下的参考剂量，mg/(kg·d)；
ADD为污染物的日均暴露剂量，mg/(kg·d)；
q为由动物推算出来的人的致癌强度系数，[mg/(kg·d)]-1；
R为以人群资料估算的人的致癌强度系数，[mg/(kg·d)]-1，指一个个体终生(74.8a)暴露于某一致癌物后发生癌症的概率的95％上限估计值；
采用如下公式计算放射性污染物的风险：
R＝1.25×10-2×D
D＝C×u×g，
其中，
R为放射性污染物通过饮水途径所产生的平均个人致癌年风险，a-1；
D为放射性污染物通过饮水途径所产生的年有效剂量，Sv/a；
1.25×10-2为辐射诱发人体癌症死亡的概率，
u为年龄组个人年饮用水摄入量，L/a；
g为年龄组通过饮水途径的剂量转换因子，Sv/Bq；
C为放射性污染物在水中的活度浓度，Bq/L；
对于不同年龄组的人均年饮水摄入量参考《中国人群暴露参数手册(成人卷)》确定，不同性别及年龄组人群对应不同放射性核素的剂量转换因子具体数据参照EPA相应规范确定。
优选地，污染物的日均暴露剂量ADD采用如下公式进行计算：
饮水途径暴露：
其中，
C为水体中污染物的浓度(mg/mL)；
IR为饮水率，手册中为1850mL/d；
EF为暴露频率，饮水为每日必需，该值为365d/a；
ED为暴露持续时间，a；
BW为平均人体体重，kg；
AT为平均暴露时间，d；
皮肤接触途径暴露：
其中，
ADD为皮肤对污染物的日平均吸收剂量，mg/(kg·d)；
DAevent为单次吸收暴露剂量，mg/(cm2·次)；
SA为与污染介质接触的皮肤表面积，cm2；
EV为日暴露次数，次/d；
ED为暴露时间，min/d；
EF为年暴露天数，d/a；
BW为平均人体体重，kg；
AT为平均暴露时间，d。
优选地，S402中，通过国家统计局统计年鉴评价基准年，得到GDPpc0；t为水环境污染引起的全因过早死亡的平均损失寿命年数，如果不能获得过早死亡的人群的年龄分布信息，利用如下公式进行近似处理：
t＝∑(年龄组期望寿命×年龄组死亡人数)/∑年龄组死亡人数。
优选地，S4之后还包括步骤S5，对水环境健康风险评价和水环境健康经济损害的结果，在GIS地图上进行基本操作、空间展示、空间分析及管理应用。
优选地，所述对水环境健康风险评价和水环境健康经济损害的结果，在GIS地图上进行基本操作，包括：地图浏览、图层管理和地图查询；所述对水环境健康风险评价和水环境健康经济损害的结果进行空间展示，具体为：采用图表结合的模式，根据选取的区域，查询基础数据并计算，计算结果直接嵌入属性表，并在地图中通过各类图表的形式展示出来，空间展示类型包括分布图、颜色分级图、半径分级图、柱状图、饼状图；所述对水环境健康风险评价和水环境健康经济损害的结果进行空间析分，具体为：通过将人群健康风险评估结果与特征污染物分布图层叠加，得到区域健康风险分布与特征污染物分布一致性的判断结果；纳入人口、社会经济水平和政策因素，得到基于综合因素的风险脆弱区域的分布；所述对水环境健康风险评价和水环境健康经济损害的结果进行管理应用，包括环境监管和人群防护。
一种参数本地化的水环境健康经济损害评价系统，包括：数据库模块、子系统模块和结果展示模块，所述数据库模块包括监测指标数据库、评价指标数据库、暴露参数数据库和剂量-反应关系数据库；
所述子系统模块包括水环境健康风险评价子系统和水环境健康经济损害子系统；
所述结果展示模块包括图表统计分析模块和GIS空间展示模块；
所述数据库模块、子系统模块和结果展示模块均采用如权利要求1-8任一项所述的方法进行构建。
本发明的有益效果是：本发明实施例提供的一种参数本地化的水环境健康经济损害评价方法及系统，通过构建标准化水质常规监测指标动态数据库、环境污染源评价指标数据库、基于《中国人群暴露参数手册》的本地化暴露参数数据库、污染源剂量-反应关系数据库；基于健康风险评价模型得出风险值实现水环境健康风险评价；在水环境健康风险评价结果的基础上依据修正的人力资本法实现环境污染所致的人体健康损害定量化，从而，可以根据该评价结果建立一套环境健康损害的鉴定、预防、预警和救助机制，并基于GIS显示污染物分布、健康风险分布和健康经济损害空间分布，识别高风险区域、目标人群、易受污染物影响的疾病及考虑社会、经济、人口等因素的综合因素的风险脆弱区分布。
附图说明
图1是本发明实施例提供的评价方法流程示意图；
图2是本发明实施例提供的评价系统结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中涉及到的术语解释如下：
环境健康风险评价：通过有害因子对人体不良影响发生概率的估算，评价暴露于该有害因子的个体健康受到影响的风险。其主要特征是以风险度为评价指标，将环境污染程度与人体健康联系起来，定量描述污染对人体产生健康危害的风险。
环境健康经济损害：本发明中指借助于环境价值评估的经济学模型，对环境污染造成的疾病或过早死亡给人带来的经济损失进行定量化估算。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供了一种参数本地化的水环境健康经济损害评价方法，包括如下步骤：
S1，获取污染物在当地水环境介质中的浓度数据，建立水质常规监测指标数据库；根据研究区水环境中监测的污染物指标的化学物质危害性，筛选需要开展健康风险评价的污染物，构建水环境污染源评价指标数据库；基于环境保护部编著的《中国人群暴露参数手册(成人卷)》，建立水源地当地的暴露参数数据库；
S2，将筛选出来的当地污染物进行分类，按照不同的污染物类别，获取对应的危害性化学物质的剂量-反应关系数据，建立当地水源的剂量-反应关系数据库；
S3，根据S2中得到的污染物的剂量-反应关系，以及S1中得到的各暴露参数的本地化值，针对筛选得到的需要开展健康风险评价的污染物按照类别进行水环境健康风险评价，根据得到的风险评价值获取各类污染物的风险水平；
S4，根据S3中得到的水环境健康风险评价水平，按照如下步骤对水环境健康经济损害进行评估：
S401，按照如下公式计算区域内受到风险危害或死亡的总人数：
p＝R·P
其中，
p为区域内受到风险危害或死亡的总人数；
R为人体暴露某污染物的健康风险，无量纲；
P为区域内人口总数；
S402，利用修正的人力资本法，按照如下公式计算人均人力资本损失：
其中，
HCLm为修正的人均人力资本损失；
t为人均损失寿命年，为社会期望寿命与平均死亡年龄之差；
为未来第i年的人均GDP贴现值，需要预测；
GDPpc0为基准年的人均GDP；
a为人均GDP增长率；
r为社会贴现率；
S403，按照如下公式计算区域内水环境健康经济损害：
E＝p·HCLm
其中，
E为区域内人力资本损失总值；
p为区域内受到风险危害或死亡的总人数；
HCLm为修正的人均人力资本损失。
上述方法中，通过构建标准化水质常规监测指标动态数据库、环境污染源评价指标数据库、基于《中国人群暴露参数手册》的本地化暴露参数数据库、污染源剂量-反应关系数据库；基于健康风险评价模型得出风险值实现水环境健康风险评价；在水环境健康风险评价结果的基础上依据修正的人力资本法实现环境污染所致的人体健康损害定量化，从而，可以根据该评价结果建立一套环境健康损害的鉴定、预防、预警和救助机制，并基于GIS显示污染物分布、健康风险分布和健康经济损害空间分布，识别高风险区域、目标人群、易受污染物影响的疾病及考虑社会、经济、人口等因素的综合因素的风险脆弱区分布。
本实施例中，S1中，所述获取污染物在当地水环境介质中的浓度数据，具体为，根据水源地水质常规监测网络监测数据，实现数据库动态更新和查询；对于没有开展水质常规监测的地区，使用现场调查法、实地监测法、文献查询法进行污染物浓度数据获取。
本实施例中，S1中，所述研究区水环境中监测的污染物指标的化学物质危害性，通过查询国际上权威数据库的相关机构主页中给出的化学物质毒性资料确定。
具体的，可以按照如下方法构建标准化水质常规监测指标数据库：
我国大部分地区均开展了水环境的常规监测，并实现联网公开和共享，对于此类地区，可以根据水源地水质常规监测网络监测数据，实现数据库动态更新和查询；对于没有开展水质常规监测的地区，可以借助现场调查法、实地监测法、文献查询法等进行污染物浓度数据获取。
基于研究区水环境介质中监测的污染物指标，进行有毒污染物筛选。具体可以采用如下方法获取有毒污染物：
通过查询国际上权威数据库的相关机构主页，如USEPA等给出的化学物质毒性资料，确定水环境监测污染物指标中各指标化学物质的危害性，筛选确定最终需要开展健康风险评价的污染物，构建水环境污染源评价指标数据库。
基于环境保护部编著的《中国人群暴露参数手册(成人卷)》，建立水源地当地的暴露参数数据库。具体包括如下参数：
暴露参数根据类别分为摄入量参数、时间活动模式参数和其他暴露参数三类。对水来说，摄入量参数即为饮水摄入量、饮食摄入量等；时间活动模式参数指与水环境接触的行为方式，包括洗澡时间和游泳时间等；其他暴露参数指体重、皮肤表面积和期望寿命等。暴露参数可以由接触人群的数量、性别、年龄分布、居住地域分布、活动状况、人群的接触方式(一种或多种)、接触量、接触时间、接触频度以及所有能估计到的不确定因素等情况进行描述。选取某种职业人群、某地区人群、老幼病弱等特别易感人群等样本，计算他们终生接触的平均水平。
基于筛选确定最终需要开展健康风险评价的污染物，进行污染物分类。具体可以采用如下方法获取污染源的剂量-反应关系：
将当地筛选出来的污染物进行分类，包括化学致癌物、化学非致癌物和放射性污染物，查询常用的独立数据库获取危害性化学物质的剂量-反应关系相关资料。对于非致癌污染物，推估参考剂量(RfD)，对于致癌污染物，查询斜率因子(Q或q)，按照对应的暴露途径和暴露方式进行查询，对于资料库中查询不到的化学物质，利用其它文献数据进行关系评估，最后将这些数据整理建立当地水源的剂量-反应关系数据库。
本实施例中，S3中，所述针对筛选得到的需要开展健康风险评价的污染物按照类别进行水环境健康风险评价，具体为：
采用如下公式计算非致癌污染物的风险：
采用如下公式计算致癌污染物的风险：
R＝q×ADD或R＝Q×ADD，
其中，
R为人体暴露某污染物的健康风险，无量纲；
RfD为污染物在某种暴露途径下的参考剂量，mg/(kg·d)；
ADD为污染物的日均暴露剂量，mg/(kg·d)；
q为由动物推算出来的人的致癌强度系数，[mg/(kg·d)]-1；
R为以人群资料估算的人的致癌强度系数，[mg/(kg·d)]-1，指一个个体终生(74.8a)暴露于某一致癌物后发生癌症的概率的95％上限估计值；
采用如下公式计算放射性污染物的风险：
R＝1.25×10-2×D，
D＝C×u×g，
其中，
R为放射性污染物通过饮水途径所产生的平均个人致癌年风险，a-1；
D为放射性污染物通过饮水途径所产生的年有效剂量，Sv/a；
1.25×10-2为辐射诱发人体癌症死亡的概率，
u为年龄组个人年饮用水摄入量，L/a；
g为年龄组通过饮水途径的剂量转换因子，Sv/Bq；
C为放射性污染物在水中的活度浓度，Bq/L；
对于不同年龄组的人均年饮水摄入量参考《中国人群暴露参数手册(成人卷)》确定，不同性别及年龄组人群对应不同放射性核素的剂量转换因子具体数据参照EPA相应规范确定。
当污染为复合污染时，认为各种污染物所引起的风险呈加和关系。致癌风险无量纲用科学计数法表示。根据EPA推荐的最大可接受风险建立评价指标，即如果某污染物的终生致癌风险小于10-6，则认为其引起癌症的风险性较低；如果风险介于10-4-10-6，则认为有可能引起癌症；如果风险大于10-4，则认为其引起癌症的风险性较高。基于计算得到的风险值鉴定各污染物的水环境健康风险水平。人群风险是上述风险值与人群数相乘，除以寿命74.8年，得到每年预测的新增病例，单位为癌症病例数/年。
其中，污染物的日均暴露剂量ADD可以采用如下公式进行计算：
饮水途径暴露：
其中，
C为水体中污染物的浓度(mg/mL)；
IR为饮水率，手册中为1850mL/d；
EF为暴露频率，饮水为每日必需，该值为365d/a；
ED为暴露持续时间，a；
BW为平均人体体重，kg；
AT为平均暴露时间，d；
皮肤接触途径暴露：
其中，
ADD为皮肤对污染物的日平均吸收剂量，mg/(kg·d)；
DAevent为单次吸收暴露剂量，mg/(cm2·次)；
SA为与污染介质接触的皮肤表面积，cm2；
EV为日暴露次数，次/d；
ED为暴露时间，min/d；
EF为年暴露天数，d/a；
BW为平均人体体重，kg；
AT为平均暴露时间，d。
本实施例中，S402中，通过国家统计局统计年鉴评价基准年，得到GDPpc0；t为水环境污染引起的全因过早死亡的平均损失寿命年数，如果不能获得过早死亡的人群的年龄分布信息，利用如下公式进行近似处理：
t＝∑(年龄组期望寿命×年龄组死亡人数)/∑年龄组死亡人数。
本发明的一个优选实施例中，S4之后还可以包括步骤S5，对水环境健康风险评价和水环境健康经济损害的结果，在GIS地图上进行基本操作、空间展示、空间分析及管理应用。
所述对水环境健康风险评价和水环境健康经济损害的结果，在GIS地图上进行基本操作，包括：地图浏览、图层管理和地图查询；所述对水环境健康风险评价和水环境健康经济损害的结果进行空间展示，具体为：采用图表结合的模式，根据选取的区域，查询基础数据并计算，计算结果直接嵌入属性表，并在地图中通过各类图表的形式展示出来，空间展示类型包括分布图、颜色分级图、半径分级图、柱状图、饼状图；所述对水环境健康风险评价和水环境健康经济损害的结果进行空间析分，具体为：通过将人群健康风险评估结果与特征污染物分布图层叠加，得到区域健康风险分布与特征污染物分布一致性的判断结果；纳入人口、社会经济水平和政策因素，得到基于综合因素的风险脆弱区域的分布；所述对水环境健康风险评价和水环境健康经济损害的结果进行管理应用，包括环境监管和人群防护。
具体的，基于水环境健康风险评价、水环境健康经济损害等计算结果，利用GIS技术，进行空间展示、空间分析及管理应用。可实现的功能如下：
实现GIS地图的基本操作，包括地图浏览、图层管理、地图查询等功能。其中，地图浏览包括放大缩小、全图、平移、地图全屏、上下视图、放大镜、地图漫游、导航、鹰眼图等；图层管理针对水环境健康风险评估结果、特征污染物分布等图层进行分层存放，并可进行单个或多个图层叠加显示；地图查询支持列表选取、直接点取、任意区域空间查询等查询方式，通过查询窗口，输入查询条件，得出查询结果页面。
基于GIS，对水环境健康风险评价、水环境健康经济损害等结果进行空间展示。采用图表结合的模式，根据选取的区域，查询基础数据并计算，计算结果能够直接嵌入属性表，并在地图中通过各类图表的形式展示出来，空间展示类型包括分布图、颜色分级图、半径分级图、柱状图、饼状图等。基于GIS在区域内将健康风险水平值分级并按不同颜色表征，显示出高风险区域
基于GIS，对水环境健康风险评价、水环境健康经济损害等结果进行空间分析。通过将人群健康风险评估结果与特征污染物分布图层叠加，得到区域健康风险分布与特征污染物分布是否一致；将人口、社会经济水平、政策等因素纳入，得出基于综合因素的风险脆弱区域的分布。识别需优先干预的目标人群，识别哪些疾病容易受到污染物影响，以及哪些人群是该污染物所致风险的易感人群。
管理过程中，运用于环境监管和人群防护，可加强对环境质量的严格控制，以减少污染；还可以指导采取各种公共卫生干预措施，包括阻断污染物进入人体的途径，广泛开展环境健康风险防范教育，改变人们对于环境健康风险的认识与态度，促进人群防护行为的增加，建立人群健康风险预警，预防和减少污染对敏感人群的危害。
实施例二
如图2所示，本发明实施例提供了一种参数本地化的水环境健康经济损害评价系统，包括：数据库模块、子系统模块和结果展示模块，所述数据库模块包括监测指标数据库、评价指标数据库、暴露参数数据库和剂量-反应关系数据库；
所述子系统模块包括水环境健康风险评价子系统和水环境健康经济损害子系统；
所述结果展示模块包括图表统计分析模块和GIS空间展示模块；
所述数据库模块、子系统模块和结果展示模块均采用实施例一所述的方法进行构建。
具体实施例
以某省某市为例，本发明实施例提供的一种参数本地化的水环境健康经济损害评价方法，可以采用以下几个步骤进行实施：
步骤1：该市水质监测的项目包括pH、DO、BODs、COD、砷、汞、铅、铬、铜、氰化物、氨、挥发酚共12项，根据这些水质常规监测网络监测数据，建立当地水质监测动态数据库，进行实时更新，并实现基于地图的可视化数据中心。
步骤2：根据国际上权威数据库确定的环境中化学物质的危害性，由分析所监测的项目可知，对人体健康有危害左右的有毒物质主要是：化学致癌物镉和砷，非致癌物汞、铅、氰化物、氨和酚。水体中没有监测出放射性有毒物质，并且有机物也主要是以COD和BOD来表示的，没有检测出各有机物具体的名称及含量。因此，只对上述致癌物质和非致癌物质进行风险评价。
步骤3：基于环境保护部编著的《中国人群暴露参数手册(成人卷)》，建立水源地当地的暴露参数数据库，并自动查询本地化相关暴露参数。例如：人均饮水率为1850mL/d，平均人体体重为60.6kg，等。
步骤4：根据该市筛选出来的污染物及其分类，按照对应的暴露途径和暴露方式，查询剂量-反应关系数据库得到污染物的参考剂量或斜率因子。例如镉和砷的致癌强度系数分别为6.1和15[mg/(kg·d)]-1，汞、铅、氰化物、氨和酚的参考剂量分别为14×10-3、3.0×10-4、3.7×10-2、9.7×10-1和1.0×10-1mg/(kg·d)。
步骤5：根据以下计算公式，计算每种污染物的风险值：
非致癌污染物风险：
致癌污染物风险：
R＝q×ADD或R＝Q×ADD
其中，
R为人体暴露某污染物的健康风险，无量纲；
RfD为污染物在某种暴露途径下的参考剂量，mg/(kg·d)；
ADD为污染物的日均暴露剂量，mg/(kg·d)；
q为由动物推算出来的人的致癌强度系数，[mg/(kg·d)]-1；
结果表明，化学致癌物由饮水途径所致健康危害的个人年风险以砷为大，镉次之。其中，砷个人年风险最大值为7.475×10-4，其群体平均年风险为747.5人/(百万人﹒a)，超过国际辐射防护委员会(ICR)推荐的最大可接受风险水平5.0×10-5/a约14倍。而镉最大个人年风险值为2.463×10-5(1986年)，低于国际辐射防护委员会(ICR)推荐的标准。这说明，砷是该地水环境的主要污染物，应作为风险决策管理的重点对象。非致癌物有毒物质所致健康危害的个人年风险按大小顺序排列为：氨>汞>铅>氰化物>酚。氨是主是的污染物，其次是汞。但是它们对人体健康危害的个人年风险均小于10-9/a，也就是说，每千万人口中因饮用水水质的非致癌污染物而受到健康危害(或死亡)的人数不到1人。化学致癌物对人体健康危害的个人年风险远远超过非致癌物的年风险。
步骤6：基于上述水环境健康风险评价结果，某省某市的主要污染物风险为砷，该市的总人口为1034.9万，则受到水环境风险危害或死亡的总人数平均为7736人/a。
利用修正的人力资本法计算人均水环境健康经济损失，计算公式如下：
其中，
HCLm为修正的人均人力资本损失；
t为人均损失寿命年，为社会期望寿命与平均死亡年龄之差；
为未来第i年的人均GDP贴现值，需要预测；
GDPpc0为基准年的人均GDP；
a为人均GDP增长率；
r为社会贴现率。
选取2015年为基准年，通过统计年鉴，得保定市的GDPpc0＝26112。
t为水环境污染引起的全因过早死亡的平均损失寿命年数，由于无法获得过早死亡人群的年龄分布信息，采取近似处理的方式，计算式为：
t＝∑(年龄组期望寿命×年龄组死亡人数)/∑年龄组死亡人数
通过文献等资料查询当地水环境污染所造成的过早死亡疾病类型，计算各疾病总平均损失寿命年。参考人口普查资料中的人口年龄组人口数和实际死亡人数，结合简略寿命表计算得到年龄组期望寿命，再以国际统计局人口和就业统计司的年龄组人口数和国家卫生部的疾病年龄组死亡率，计算得出城市人口的某疾病年龄组死亡人数，计算得到该疾病的人口人均损失寿命年，最后计算平均损失寿命年数为17年。
人均GDP增长率a由GDP增长率和人口增长率决定，则a为
其中，IRGDP是GDP增长率，IRa是人口增长率。根据中国宏观经济发展战略确定GDP和人口增长率，取a≈7％。
根据国家发展改革委员会和建设部给出的建设项目经济评估参数指导值确定社会贴现率r的取值为8％。
基于以上数据，计算得到HCLm＝408914，则总的水环境健康经济损害为E＝3163358085。
步骤7：基于水环境健康风险评价和水环境健康经济损害计算结果，依据图表和GIS空间展示进行数据分析。基于GIS在区域内将健康风险水平值分级并按不同颜色表征，显示出高风险区域；通过将人群健康风险评估结果与特征污染物分布图层叠加，可以发现区域健康风险分布是否与特征污染物分布一致；在前两者的基础上，将人口、社会经济水平、政策等因素纳入，得出基于综合因素的风险脆弱区域的分布。表征环境污染对人体健康影响的现状，为区域环境健康风险减缓、风险预警及干预措施规划等提供有效支持。管理过程中，运用于环境监管和人群防护，可加强对环境质量的严格控制，以减少污染；还可以指导采取各种公共卫生干预措施，包括阻断污染物进入人体的途径，广泛开展环境健康风险防范教育，改变人们对于环境健康风险的认识与态度，促进人群防护行为的增加，建立人群健康风险预警，预防和减少污染对敏感人群的危害。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明实施例提供的一种参数本地化的水环境健康经济损害评价方法及系统，通过构建标准化水质常规监测指标动态数据库、环境污染源评价指标数据库、基于《中国人群暴露参数手册》的本地化暴露参数数据库、污染源剂量-反应关系数据库；基于健康风险评价模型得出风险值实现水环境健康风险评价；在水环境健康风险评价结果的基础上依据修正的人力资本法实现环境污染所致的人体健康损害定量化，从而，可以根据该评价结果建立一套环境健康损害的鉴定、预防、预警和救助机制，并基于GIS显示污染物分布、健康风险分布和健康经济损害空间分布，识别高风险区域、目标人群、易受污染物影响的疾病及考虑社会、经济、人口等因素的综合因素的风险脆弱区分布。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种参数本地化的水环境健康经济损害评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，获取污染物在当地水环境介质中的浓度数据，建立水质常规监测指标数据库；根据研究区水环境中监测的污染物指标的化学物质危害性，筛选需要开展健康风险评价的污染物，构建水环境污染源评价指标数据库；基于环境保护部编著的《中国人群暴露参数手册(成人卷)》，建立水源地当地的暴露参数数据库；
S2，将筛选出来的当地污染物进行分类，按照不同的污染物类别，获取对应的危害性化学物质的剂量-反应关系数据，建立当地水源的剂量-反应关系数据库；
S3，根据S2中得到的污染物的剂量-反应关系，以及S1中得到的各暴露参数的本地化值，针对筛选得到的需要开展健康风险评价的污染物按照类别进行水环境健康风险评价，根据得到的风险评价值获取各类污染物的风险水平；
S4，根据S3中得到的水环境健康风险评价水平，按照如下步骤对水环境健康经济损害进行评估：
S401，按照如下公式计算区域内受到风险危害或死亡的总人数：
p＝R·P
其中，
p为区域内受到风险危害或死亡的总人数；
R为人体暴露某污染物的健康风险，无量纲；
P为区域内人口总数；
S402，利用修正的人力资本法，按照如下公式计算人均人力资本损失：
<mrow>
<msub>
<mi>HCL</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>t</mi>
</munderover>
<msubsup>
<mi>GDP</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mi>c</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>v</mi>
</mrow>
</msubsup>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>GDP</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mi>c</mi>
<mn>0</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>&times;</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>t</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>i</mi>
</munderover>
<mfrac>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
<mi>a</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mi>i</mi>
</msup>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
<mi>r</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mi>i</mi>
</msup>
</mfrac>
</mrow>
其中，
HCLm为修正的人均人力资本损失；
t为人均损失寿命年，为社会期望寿命与平均死亡年龄之差；
为未来第i年的人均GDP贴现值，需要预测；
GDPpc0为基准年的人均GDP；
a为人均GDP增长率；
r为社会贴现率；
S403，按照如下公式计算区域内水环境健康经济损害：
E＝p·HCLm
其中，
E为区域内人力资本损失总值；
p为区域内受到风险危害或死亡的总人数；
HCLm为修正的人均人力资本损失。
2.根据权利要求1所述的参数本地化的水环境健康经济损害评价方法，其特征在于，S1中，所述获取污染物在当地水环境介质中的浓度数据，具体为，根据水源地水质常规监测网络监测数据，实现数据库动态更新和查询；对于没有开展水质常规监测的地区，使用现场调查法、实地监测法、文献查询法进行污染物浓度数据获取。
3.根据权利要求1所述的参数本地化的水环境健康经济损害评价方法，其特征在于，S1中，所述研究区水环境中监测的污染物指标的化学物质危害性，通过查询国际上权威数据库的相关机构主页中给出的化学物质毒性资料确定。
4.根据权利要求1所述的参数本地化的水环境健康经济损害评价方法，其特征在于，S3中，所述针对筛选得到的需要开展健康风险评价的污染物按照类别进行水环境健康风险评价，具体为：
采用如下公式计算非致癌污染物的风险：
<mrow>
<mi>R</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>A</mi>
<mi>D</mi>
<mi>D</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>R</mi>
<mi>f</mi>
<mi>D</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&times;</mo>
<msup>
<mn>10</mn>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>6</mn>
</mrow>
</msup>
<mo>,</mo>
</mrow>
采用如下公式计算致癌污染物的风险：
R＝q×ADD或R＝Q×ADD，
其中，
R为人体暴露某污染物的健康风险，无量纲；
RfD为污染物在某种暴露途径下的参考剂量，mg/(kg·d)；
ADD为污染物的日均暴露剂量，mg/(kg·d)；
q为由动物推算出来的人的致癌强度系数，[mg/(kg·d)]-1；
R为以人群资料估算的人的致癌强度系数，[mg/(kg·d)]-1，指一个个体终生(74.8a)暴露于某一致癌物后发生癌症的概率的95％上限估计值；
采用如下公式计算放射性污染物的风险：
R＝1.25×10-2×D，
D＝C×u×g，
其中，
R为放射性污染物通过饮水途径所产生的平均个人致癌年风险，a-1；
D为放射性污染物通过饮水途径所产生的年有效剂量，Sv/a；
1.25×10-2为辐射诱发人体癌症死亡的概率，Sv -1；
u为年龄组个人年饮用水摄入量，L/a；
g为年龄组通过饮水途径的剂量转换因子，Sv/Bq；
C为放射性污染物在水中的活度浓度，Bq/L；
对于不同年龄组的人均年饮水摄入量参考《中国人群暴露参数手册(成人卷)》确定，不同性别及年龄组人群对应不同放射性核素的剂量转换因子具体数据参照EPA相应规范确定。
5.根据权利要求4所述的参数本地化的水环境健康经济损害评价方法，其特征在于，污染物的日均暴露剂量ADD采用如下公式进行计算：
饮水途径暴露：
<mrow>
<mi>A</mi>
<mi>D</mi>
<mi>D</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>C</mi>
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<mi>I</mi>
<mi>R</mi>
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<mi>E</mi>
<mi>F</mi>
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<mi>E</mi>
<mi>D</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>W</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>A</mi>
<mi>T</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中，
C为水体中污染物的浓度(mg/mL)；
IR为饮水率，手册中为1850mL/d；
EF为暴露频率，饮水为每日必需，该值为365d/a；
ED为暴露持续时间，a；
BW为平均人体体重，kg；
AT为平均暴露时间，d；
皮肤接触途径暴露：
<mrow>
<mi>A</mi>
<mi>D</mi>
<mi>D</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>DA</mi>
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<mi>D</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>E</mi>
<mi>F</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>S</mi>
<mi>A</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>W</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mi>A</mi>
<mi>T</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，
ADD为皮肤对污染物的日平均吸收剂量，mg/(kg·d)；
DAevent为单次吸收暴露剂量，mg/(cm2·次)；
SA为与污染介质接触的皮肤表面积，cm2；
EV为日暴露次数，次/d；
ED为暴露时间，min/d；
EF为年暴露天数，d/a；
BW为平均人体体重，kg；
AT为平均暴露时间，d。
6.根据权利要求1所述的参数本地化的水环境健康经济损害评价方法，其特征在于，S402中，通过国家统计局统计年鉴评价基准年，得到GDPpc0；t为水环境污染引起的全因过早死亡的平均损失寿命年数，如果不能获得过早死亡的人群的年龄分布信息，利用如下公式进行近似处理：
t＝∑(年龄组期望寿命×年龄组死亡人数)/∑年龄组死亡人数。
7.根据权利要求1所述的参数本地化的水环境健康经济损害评价方法，其特征在于，S4之后还包括步骤S5，对水环境健康风险评价和水环境健康经济损害的结果，在GIS地图上进行基本操作、空间展示、空间分析及管理应用。
8.根据权利要求7所述的参数本地化的水环境健康经济损害评价方法，其特征在于，所述对水环境健康风险评价和水环境健康经济损害的结果，在GIS地图上进行基本操作，包括：地图浏览、图层管理和地图查询；所述对水环境健康风险评价和水环境健康经济损害的结果进行空间展示，具体为：采用图表结合的模式，根据选取的区域，查询基础数据并计算，计算结果直接嵌入属性表，并在地图中通过各类图表的形式展示出来，空间展示类型包括分布图、颜色分级图、半径分级图、柱状图、饼状图；所述对水环境健康风险评价和水环境健康经济损害的结果进行空间析分，具体为：通过将人群健康风险评估结果与特征污染物分布图层叠加，得到区域健康风险分布与特征污染物分布一致性的判断结果；纳入人口、社会经济水平和政策因素，得到基于综合因素的风险脆弱区域的分布；所述对水环境健康风险评价和水环境健康经济损害的结果进行管理应用，包括环境监管和人群防护。
9.一种参数本地化的水环境健康经济损害评价系统，其特征在于，包括：数据库模块、子系统模块和结果展示模块，所述数据库模块包括监测指标数据库、评价指标数据库、暴露参数数据库和剂量-反应关系数据库；
所述子系统模块包括水环境健康风险评价子系统和水环境健康经济损害子系统；
所述结果展示模块包括图表统计分析模块和GIS空间展示模块；
所述数据库模块、子系统模块和结果展示模块均采用如权利要求1-8任一项所述的方法进行构建。
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