CN112231633A - 一种人体健康水质基准特征参数的确定方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人体健康水质基准特征参数的确定方法及其应用，该方法包括：获取被选择的水质基准特征参数类别；根据所述参数类型，查找相关的文献数据；在所述文献数据中，筛选出符合预设要求的数据；基于所述参数类型对应的致癌和非致癌效应人体健康水质基准推导公式，对筛选出的数据进行统计分析，确定出所述水质基准特征参数类别对应的参数。对基准制定过程中涉及的我国人群暴露参数、水环境参数和水生生物脂质等特征参数筛选、统计分析，可确定我国人体健康水质基准制定中特征参数，可为我国人体健康水质基准的制定和《地表水环境质量标准》(GB3838‑2002)的修订工作提供重要技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及水质基准技术领域，特别涉及一种人体健康水质基准特征参数的确定方法及其应用。
背景技术
水质基准(water quality criteria)是水环境中的污染物或有害因素对人体健康、水生态系统与使用功能不产生有害效应的最大剂量或浓度。美国、加拿大、欧盟等发达国家和地区已形成了较为完善的水质基准技术体系。我国水质基准的研究起步较晚，其中，关于保护水生生物水质基准的研究较早，并已获得系列成果，关于保护人体健康水质基准的研究相对较晚，相关报道较少。
生态环境部于2017年发布了《人体健康水质基准制定技术指南》(HJ837-2017)(以下简称指南),指南的发布为我国人体健康水质基准的制定提供了技术指导，结合指南方法和US EPA于2000年发布的《推导保护人体健康水质基准方法学(2000)》(以下简称US EPA2000年方法)，我国学者推导了基于我国人群暴露参数的部分化学物质的人体健康水质基准值。
由我国指南和US EPA 2000年方法中关于人体健康水质基准的推导方法可知，制定人体健康水质基准时，涉及污染物的毒性参数、生物累积系数(bioaccumulationfactor,BAF)、人体暴露参数(体重(body weight，BW)、饮水量(drinking water intake,DI)、水产品摄入量(fish intake,FI))、水环境参数(颗粒态有机碳(particulate organiccarbon,POC)、溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC))、水生生物脂质分数(lipid fraction,f1)。US EPA指出应采用受保护典型人群的暴露参数(BW、DI和FI分别为80kg、2.4L/d和0.0220kg/d)和相应水环境参数(如国家默认POC、DOC和f1参数分别为0.5mg/L、2.9mg/L、1.9％、2.6％和3.0％)来制定国家人体健康水质基准。人体健康水质基准特征参数值的差异将导致据此计算出的人体健康水质基准值的不同，在制定我国人体健康水质基准值时，应采用我国人群和水环境的特征参数，因此，急需开展我国人体健康水质基准制定中特征参数的研究和推荐工作。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种人体健康水质基准特征参数的确定方法及其应用，可确定我国人体健康水质基准制定中特征参数，可为我国人体健康水质基准的制定和《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的修订工作提供重要技术支持。
第一方面，本发明实施例提供一种人体健康水质基准特征参数的确定方法，包括：
获取被选择的水质基准特征参数类别；所述参数类别包括：人群暴露参数、水环境参数和水生生物脂质；
根据所述参数类型，查找相关的文献数据；
在所述文献数据中，筛选出符合预设要求的数据；
基于所述参数类型对应的致癌和非致癌效应人体健康水质基准推导公式，对筛选出的数据进行统计分析，确定出所述水质基准特征参数类别对应的参数；其中，推导公式如下：
(1)-(4)式中：WQC为水质基准；TV为毒性数据；BW为人体体重，kg；DI为饮用水摄入量，L/d；FIi为水产品摄入量，kg/d；BAFi为生物累积系数，L/kg，营养级i取值1、2、3、4；
为基线BAF，基于自由溶解和脂质标准化的生物累积系数；BAF为基于生物组织和水中总浓度的生物累积系数；fl为生物组织中的脂肪分数；ffd为化学物质在水环境中的自由溶解态分数；POC为水中颗粒性有机碳浓度，kg/L；DOC为水中溶解性有机碳浓度，kg/L；Kow为化学物质的辛醇-水分配系数；(f1)TL,n为某一营养级(营养级n取值1、2、3、4)中被消耗水生生物的脂肪分数，％。
在一个实施例中，所述BW采用手册中的均值；所述DI采用手册中第75百分位数；所述FI采用手册中的均值；所述手册为中国人群暴露参数手册。
在一个实施例中，所述POC和DOC分别均采用水环境参数调查数据的第50百分位数，所述脂肪分数f1采用水环境参数调查数据的均值。
在一个实施例中，所述BW采用手册中的均值，包括：
根据保护对象不同分为成人和儿童；当所述保护对象为成人时，成人人群体重的均值为61.9kg；当所述保护对象为儿童时，儿童人群体重均值范围为26.5～54.8kg。
在一个实施例中，所述DI采用手册中第75百分位数，包括：
根据保护对象不同分为成人和儿童；当所述保护对象为成人时，成人人群饮水量采用第75百分位数，为2.785L/d；当所述保护对象为儿童时，儿童人群饮水量均值范围为1.414～1.700L/d。
在一个实施例中，所述FI采用手册中的均值，包括：
根据保护对象不同分为成人和儿童；当所述保护对象为成人时，成人人群水产品摄入量采用均值，为30.1g/d；当所述保护对象为儿童时，儿童人群水产品摄入量采用第75百分位数，范围为40.0～85.7g/d。
在一个实施例中，所述POC和DOC分别均采用水环境参数调查数据的第50百分位数，所述脂肪分数f1采用水环境参数调查数据的均值；包括：
收集地表水体包含POC、DOC和脂肪分数的数据；
选择中位数DOC为2.68mg/L、平均值或DOC百分位数；POC为0.73mg/L、平均值或POC百分位数；所述DOC百分位数包括：第5、10、25、50、75和95百分位数；所述POC百分位数包括：第5、10、25、50、75和95百分位数；
选择第二营养级、第三营养级和第四营养级可食用淡水水生生物的脂肪分数平均值为2.47％、3.08％和3.16％。
第二方面，本发明实施例还提供了一种人体健康水质基准特征参数在推导多环芳烃对人体健康水质基准中的应用，其中，该人体健康水质基准特征参数由上述任一项实施例所述的方法确定。
本发明的优点在于，与现有技术相比，具有如下优势：
(1)确定我国人体健康水质基准制定中特征参数，可为我国人体健康水质基准的制定和《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的修订工作提供重要技术支持。
(2)表明对于不同PAHs污染的地表水体，应选择相对应的人体健康WQC来开展健康风险评估和环境管理工作。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例提供的人体健康水质基准特征参数的确定方法流程图；
图2为本发明实施例提供的不同类型PAHs的人体健康水质基准柱状图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1：
参照图1所示，本发明实施例提供了一种人体健康水质基准特征参数的确定方法，包括：
S10、获取被选择的水质基准特征参数类别；所述参数类别包括：人群暴露参数、水环境参数和水生生物脂质；
S20、根据所述参数类型，查找相关的文献数据；
S30、在所述文献数据中，筛选出符合预设要求的数据；
S40、基于所述参数类型对应的致癌和非致癌效应人体健康水质基准推导公式，对筛选出的数据进行统计分析，确定出所述水质基准特征参数类别对应的参数；
其中，上述步骤S10中获取被选择的水质基准特征参数类别；该特征参类别包括：人群暴露参数、水环境参数和水生生物脂质分数；其中，人群暴露参数包括：比如BW为人体体重(body weight)；DI为饮用水摄入量(drinking water intake)；FI水产品摄入量。水环境参数比如包括：POC为水中颗粒性有机碳浓度；DOC为水中溶解性有机碳浓度。水生生物脂质分数是指某一营养级中被消耗水生生物的脂肪分数。
上述步骤S20中根据所述参数类型，查找相关的文献数据；在具体实施实施时，比如可通过软件界面，选择一个参数类型，也可以选择多个，或同时全部选择。查找的过程比如可以基于网络爬虫进行网络抓取，其中抓取的规则不作限定，也可以基于人工智能训练的模块对文献数据进行设别、抓取与搜集，本公开实施例对人工智能训练模块也不作限定。
上述步骤S30中在所述文献数据中，筛选出符合预设要求的数据；比如基于国内外标准方法(HJ 877-2017《暴露参数调查技术规范》、HJ 501－2009《水质总有机碳的测定燃烧氧化-非分散红外吸收法》、GB 5009.6-2016《食品中脂肪的测定》、5310 TOTAL ORGANICCARBON、等)要求对搜集的人体健康水质基准特征参数进行筛选。
上述步骤S40中推导公式如下：
(1)-(4)式中：WQC为水质基准；TV为毒性数据，当计算致癌效应用致癌TV值，当计算非致癌的用非致癌TV值；BW为人体体重，kg；DI为饮用水摄入量，L/d；FIi为水产品摄入量，kg/d；BAFi为生物累积系数，L/kg，营养级i取值1、2、3、4；
为基线BAF，基于自由溶解和脂质标准化的生物累积系数；BAF为基于生物组织和水中总浓度的生物累积系数；fl为生物组织中的脂肪分数；ffd为化学物质在水环境中的自由溶解态分数；POC为水中颗粒性有机碳浓度，kg/L；DOC为水中溶解性有机碳浓度，kg/L；Kow为化学物质的辛醇-水分配系数，是污染物质本身的固有参数；(f1)TL,n为某一营养级中被消耗水生生物的脂肪分数，％，n取值1、2、3和4。
比如可基于人工智能模块对筛选后的人体健康水质基准特征参数进行统计分析，如“Average(体重、水生生物脂质分数)，”借鉴USEPA的标准方法，为保护普通人群，体重一般取均值，为保护普遍摄入水产品的暴露途径，水生生物脂质分数一般取均值；“Percentile(k)，k≤50≤90”，借鉴USEPA的标准方法，为保护大多数人群，DI和FI的k值一般取90，本发明实施例可依据保护对象的差异和数据质量，设DI和FI的k值优先顺序算法，如取优先顺序为90、75、50，在50≤k≤90范围内，k值取最高值；借鉴USEPA的标准方法，对于常见的多数水体，POC和DOC的k值一般取50。
其中，上述步骤(4)中依据污染物毒理学效应的差异，分为致癌和非致癌效应人体健康水质基准，推导公式如下：
人体健康水质基准计算过程见式(1)～(4)，依据污染物毒理学效应的差异，分为致癌和非致癌效应人体健康水质基准，毒性数据(toxicity value，TV)选用相对应的非致癌效应的参考剂量(reference dose，RfD)、非线性致癌效应的起算点(point ofdeparture，POD)和线性致癌效应的特定风险剂量(RSD，risk-specific dose)，同时结合不确定因子和相关源贡献率进行推导。除毒性数据之外，其余参数如BW、DI、FI、DOC、POC和脂质分数等均需基于我国人群和水环境的相关数据。
式中：BW为人体体重(body weight)，kg；DI为饮用水摄入量(drinking waterintake)，L/d；FIi为营养级(i＝1,2,3,4)的水产品摄入量，kg/d，其中第2营养级一般为草食性的水生生物(如草鱼)、第3营养级为杂食性的水生生物(如鲫鱼)、第4营养级为肉食性的水生生物(如黑鱼)；BAFi为营养级(i＝1,2,3,4)的生物累积系数(bioaccumulationfactor)，L/kg；
为基线BAF，基于自由溶解和脂质标准化的生物累积系数；BAF为基于生物组织和水中总浓度的生物累积系数；fl为生物组织中的脂质分数；ffd为化学物质在水环境中的自由溶解态分数；POC为水中颗粒性有机碳浓度，kg/L；DOC为水中溶解性有机碳浓度，kg/L；Kow为化学物质的辛醇-水分配系数；(f1)TL,n为某一营养级(n＝1,2,3,4)中被消耗水生生物的脂肪分数，％。
其中，特征参数搜集、筛选，包括人群暴露参数的搜集与选择，水环境参数的搜集与选择。
人群暴露参数的搜集与选择
生态环境部于2013年和2016年发布了《中国人群暴露参数手册》(成人卷)和(儿童卷)，手册列出了我国国家和区域层面的BW、DI、FI等人群暴露参数，可为我国人体健康水质基准的制定提供数据。我国指南的编制充分借鉴了US EPA的人体健康水质基准技术方法，依据US EPA 2000年方法中关于暴露参数的规定，BW推荐采用人群调查数据的均值，为了保护人群中的大多数，DI和FI推荐采用人群调查数据的第90百分位数。手册(成人卷)中未发布我国成人DI的第90百分位数，因此，推荐DI采用第75百分位数来保护主要成人人群；手册(成人卷)中未发布我国成人FI的第90、75等百分位数，因此，推荐FI采用均值；推荐BW采用手册中的均值。
体重：当保护大多数人群健康免受慢性暴露危害时，US EPA推荐采用成人人群体重的平均值(80kg)推导人体健康水质基准；育龄期妇女人群体重的平均值可用于制定影响发育类污染物的人体健康水质基准，当化学物质被证明对儿童健康产生危害时，建议采用儿童人群平均体重来制定人体健康水质基准。因此，体重参数可依据保护对象的不同进行调整，在制定国家人体健康水质基准时，一般采用成人人群体重的平均值，我国成人人群体重的建议值为61.9kg，当保护目标为儿童时，其体重建议值为26.5～54.8kg(表1)。
饮水量：当保护大多数人群健康免受慢性暴露危害时，US EPA推荐采用成人人群饮水量的第90百分位数(2.4L/d)推导人体健康水质基准；同样，当保护人群健康免受发育毒性危害时，建议采用育龄期妇女人群饮水量的第90百分位数；在保护儿童的人体健康时，应采用儿童人群饮水量的第90百分位数。同上，饮水量参数的推荐应依据保护目标的差异而进行调整，在制定国家人体健康水质基准时，一般采用成人人群饮水量的第90百分位数，由于我国手册(成人卷)与(儿童卷)未公布人群饮水量的第90百分位数，而US EPA提出当缺乏高端值时(如90百分位数)，也可灵活使用均值或其他高的百分位数值进行基准的推导；鉴于我国第95百分位数(5.2L/d)远高于WHO(2.0L/d)、US EPA(2.4L/d)等标准的值，过高的饮水值将导致基准值偏低，因此，本发明实施例中我国成人人群饮水量的建议值采用第75百分位数，为2.785L/d，当保护目标为儿童时，对应建议值为1.414～1.700L/d(表1)。
另外，从统计学上看人群暴露调查数据一般符合正态分布，百分位数越高或越低则该值与均值差异也越大，可能会出现值过高或过低等“离群值”的现象，EPA采用的90百分位数值为2.4L/d，WHO采用2.0L/d，而我国75百分位数值为2.785L/d，而95百分位数值为5.2L/d，过高的饮水值将导致过严的基准值，基准值本身一般比标准值严格，而更严的基准值将越难以在环境管理中应用。
食鱼量：为对大多数普通鱼类消费者提供充分保护，US EPA推荐采用人群食鱼量的第90百分位数(22.0g/d)来推导人体健康水质基准。同上，当为特定人群提供充分保护时，可调查或采用特定人群(如育龄期妇女、儿童、渔民等)食鱼量的第90百分位数。因此，食鱼量参数的选择也可依据保护目标的差异而进行调整，在推导国家人体健康水质基准时，一般采用食鱼量的第90百分位数，当缺乏高端值时(如90百分位数)，US EPA提出也可采用均值或其他高的百分位数值进行计算，由于我国手册(成人卷)未公布人群食鱼量的各百分位数，因此，本发明实施例中我国成人人群食鱼量的建议值采用均值，为30.1g/d；我国手册(儿童卷)未公布人群食鱼量的第90百分位数，因此，我国儿童人群食鱼量的建议值采用第75百分位数，为40.0～85.7g/d(表1)。
上述推荐的人体暴露参数可用于国家人体健康水质基准的制定；此外，也可依据保护目标，通过区域调研，获得当地保护人群的人均体重与人群饮水和食鱼量调研数据的第90百分位数，来制定保护多数目标人群的人体健康水质基准。
表1我国人体暴露参数及建议
注：表中黑体为制定我国人体健康水质基准时的推荐值；国家人体健康水质基准一般采用成人的相应参数进行推导。
水环境参数的搜集与选择
水环境参数POC和DOC、水生生物脂质分数分别通过实测和文献调研获得，其中相关中文文献主要从CNKI数据库(https://www.cnki.net/)中进行搜索，英文文献主要从WEBOF SCIENCE数据库(http://webofscience.com)中进行搜索。POC和DOC中文文献的搜索条件分别为①关键词：POC，②关键词：DOC，③关键词：TOC，④关键词：有机碳；英文文献的搜索条件为①主题：POC，②主题：DOC，③主题：TOC，④主题：organic carbon。脂质分数中文文献的搜索条件为①关键词：“鱼/虾/蟹/贝”和“脂肪含量”，②关键词：“水生生物”和“脂肪含量”；英文文献的搜索条件为①主题：“aquatic organism”和"lipid content"。水生生物营养级中文文献的搜索条件为①关键词：“具体水生生物名称”和“营养级/生物放大”；英文文献的搜索条件为①主题：“具体水生生物名称”和"trophic level"。我国指南中未规定水环境参数POC和DOC及水生生物脂质分数，鉴于指南的编制充分借鉴了US EPA的人体健康水质基准技术方法，依据US EPA 2000年方法中关于水环境参数的规定，POC和DOC推荐采用水环境参数调查数据的第50百分位数，脂质分数(脂肪分数)推荐采用均值。
从人体健康水质基准制定式(1)可知，制定人体健康水质基准涉及的主要参数包括水生生物对污染物的生物累积/富集系数(BAF)和人群暴露参数。其中污染物在水生生物体内的富集，受水体中POC、DOC和生物脂质含量的影响(式(2)～(3))。其中，水环境中POC和DOC中污染物与水体中的自由溶解态污染物处于动态平衡过程，即自由溶解态污染物与DOC关联的污染物和POC关联的污染物三相中，任何一相中污染物含量的变化均会使这三相中的污染物重新达到平衡。此外，研究发现水生生物脂质含量对有机污染物在生物体内的生物累积产生显著影响，脂质含量是有机污染物在生物体内累积和平衡分配的重要基础。因此，我国指南和US EPA 2000年方法在制定人体健康水质基准时，均需对BAF值进行POC、DOC和脂质分数的校正和标准化。现阶段尚未发现我国人体健康水质基准特征参数POC、DOC和脂质分数的相关研究和报道，因此，本发明实施例开展人体健康水质基准本土特征参数水环境POC和DOC和水生生物脂质分数的研究。
搜集了我国地表水体POC、DOC和水生生物脂质含量的文献数据，依据国内外标准测试方法对文献数据进行筛选，此外，课题开展了海河、太湖、鄱阳湖流域水样和生物样品的采集，对水样中POC和DOC的含量和水生生物脂质含量进行测试，其中我国地表水体中POC、DOC和水生生物脂质含量的数据量分别为616、1115和372条。由表2可知，我国地表水DOC和POC的中位数分别为2.68和0.73mg/L，建议该值为国家默认DOC和POC值，并用于我国人体健康水质基准的制定，美国相对应的国家默认DOC和POC值(中位数)分别为2.9和0.5mg/L。我国第二营养级、第三营养级和第四营养级可食用淡水水生生物的脂质分数平均值分别为2.47％、3.08％和3.16％(表3)，美国相对应的各营养级平均脂质分数分别为1.9％、2.6％和3.0％[19]。
表2我国水环境特征参数及建议
注：黑体为制定我国人体健康水质基准时的推荐值；国家人体健康水质基准一般采用所有类型地表水体的中位数值进行推导。
表3我国水生生物脂质参数及建议
注：黑体为制定我国人体健康水质基准时的推荐值。
实施例2：
上述实施例1所确定的特征参数的应用：
多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)广泛分布于各环境介质，国内地表水体中已普遍检出PAHs，与世界其他地区相比水体中PAHs含量较高。由于PAHs的半挥发性、长距离迁移性和生物累积性等特性，使PAHs可通过食物链进行累积和放大，并对食用这些水产品的人群健康产生潜在危害。因此，US EPA和欧盟已将16种PAHs列为优先控制污染物，我国将7种PAHs列为水中优先控制污染物，世界卫生组织(WHO)和国际癌症研究机构(IARC)将苯并(a)蒽(BaA)、苯并(b)荧蒽(BbF)、苯并(k)荧蒽(BkF)、
(Chry)、二苯并(a,h)蒽(DBA)和茚并(1,2,3-cd)芘(InP)等6种PAHs列为2类可能致癌物，苯并(a)芘(BaP)被列为1类强致癌物。US EPA至今已发布了12种PAHs的人体健康水质基准；该文以PAHs为例，结合推荐的我国人体健康水质基准特征参数(BW、DI、FI、POC、DOC和脂质分数)，对PAHs的我国人体健康水质基准进行推导。
具体的，本发明实施例以PAHs为例，开展了16种优先控制PAHs的人体健康水质基准的推导，包括萘(Nap)、苊烯(Acy)、苊(Ace)、芴(Flu)、菲(Phe)、蒽(Ant)、荧蒽(Flua)、芘(Pye)、苯并(a)蒽(BaA)、
(Chry)、苯并(b)荧蒽(BbF)、苯并(k)荧蒽(BkF)、苯并(a)芘(BaP)、二苯并(a,h)蒽(DBA)、苯并(ghi)苝(BgP)和茚并(1,2,3-cd)芘(InP)。表4列出了推导PAHs的人体健康水质基准的生物累积系数和毒性数据，PAHs的我国生物累积系数BAF来自Chen等的研究，PAHs的毒性数据来自美国基准文件。由于Nap、Acy、Phe和BgP缺乏毒性数据或我国BAF值，因此，该文推导了12种PAHs的人体健康水质基准(表4)，分别对同时摄入饮水和食用鱼类等水产品以及仅食用鱼类等水产品的2种暴露途径下人体健康产生保护作用。12种PAHs中，BaP的WQC值最小(4.53×10-4μg/L)，其次为DBA(7.81×10-4μg/L)，Ant的WQC值最高(173μg/L)，因此，针对不同PAHs污染的地表水体，应选择相对应的WQC来开展健康风险评估和环境管理工作。从图2可知，PAHs的人体健康水质基准值随着环数变化存在显著差异，其中2～3环基准值高于4环，5环最低，这与PAHs本身特性相关，随着环数增加，其水溶性降低但毒性效应增强，导致基准值降低。同时摄入饮水和食用鱼类等水产品的WQC均低于仅食用鱼类等水产品的WQC，当地表水体功能同时涉及提供饮用水和水产品时，建议采用同时摄入饮水和水产品的WQCW+F对水体的相关功能进行保护，当地表水体功能仅为提供水产品时，则建议采用仅摄入水产品的WQCF对水体的相关功能进行保护，并应关注高环PAHs对人群健康的风险。
与US EPA发布的PAHs人体健康水质基准进行比较，两国人体健康水质基准值均存在一定的差异，芴(Flu)、蒽(Ant)和芘(Pye)的我国WQC值低于美国WQC值，苊(Ace)、荧蒽(Flua)、苯并(a)蒽(BaA)、
(Chry)、苯并(b)荧蒽(BbF)、苯并(k)荧蒽(BkF)、苯并(a)芘(BaP)、二苯并(a,h)蒽(DBA)和茚并(1,2,3-cd)芘(InP)的我国WQC值高于美国WQC值。其中芴(Flu)、苯并(a)蒽(BaA)、苯并(b)荧蒽(BbF)、苯并(a)芘(BaP)和茚并(1,2,3-cd)芘(InP)的两国基准值的差异高于2倍但低于5倍，芘(Pye)、
(Chry)和二苯并(a,h)蒽(DBA)的两国基准值差异高于5倍，但在一个数量级内。两国水质基准值的差异主要来源于人群暴露参数、水环境参数和BAF的差异，其中我国人群暴露参数为：BW(61.9kg)、DI(2.785L/d)和FI(0.0301kg/d)，US EPA采用的人群暴露参数为：BW(80kg)、DI(2.4L/d)和FI(0.022kg/d)，水环境参数的差异见表2和3；此外本研究采用PAHs的BAF为实测值，而US EPA主要采用的是模型预测BCF值。鉴于国内外人群暴露参数、水环境参数等的差异，为保护我国人群健康不受PAHs等水体中污染物的危害，需要开展基于我国特征参数的人体健康水质基准的制定。
我国地表水环境质量标准中提出了BaP的标准限值为2.8×10-3μg/L，生活饮用水卫生标准中提出了BaP的标准限值为0.01μg/L，而总PAHs的标准限值为2μg/L，美国饮用水标准和健康建议值提出Flu、Ant和BaP的标准限值分别为1000、1000和0.5μg/L，欧盟和WHO的BaP饮水标准分别为0.01和0.7μg/L。上述国内外饮用水标准与我国和US EPA人体健康水质基准WQCW+F相比，标准值均远高于对应的基准值，主要原因为饮用水标准仅考虑了水中污染物通过饮水途径对人体健康产生的潜在危害，然而，水中污染物还可通过食用水产品对人体健康产生危害。为了验证上述结论，我们依据人体健康水质基准公式计算了仅饮水的人体健康水质基准WQCW值(表4)，该值与饮用水标准相比，差距较小。结果表明，在地表水环境质量标准的制修订过程中，除了饮水途径，还应充分考虑食用相应水体中水产品对人体健康产生的危害效应，因此，当地表水体功能同时涉及提供饮用水和水产品时，建议开展基于WQCW+F的水质标准的制修订，当地表水体功能仅为提供水产品时，则建议开展基于WQCF的水质标准的制修订。
表4我国12种PAHs的人体健康水质基准
注：表中水质基准值的单位为：μg/L；相关水质标准的单位为：μg/L；BAF的单位为：L/kg；CSF的单位为：kg·d/mg；RfD的单位为：mg/kg·d；*为总PAH含量；#为采用10-4致癌风险水平，本发明实施例采用10-6致癌风险水平，即基准值小数点往右移2位可转化为对应10-4水平的基准值；WQCW+F为同时摄入饮水和水产品的人体健康水质基准，WQCF和WQCW分别为仅摄入水产品和仅摄入饮水的人体健康水质基准。
人体健康水质基准制定及在水质标准中的应用建议：
人体健康相关水质标准的制修订建议：
我国现行的地表水环境质量标准中水源地的相关限值，主要借鉴了WHO饮用水水质准则等国内外的饮用水标准；在研究中发现，饮用水源地水体中污染物对人体健康的暴露途径主要分为饮水和食用水产品两个方面，仅考虑饮水的暴露途径可能会低估水体中污染物对人体健康的潜在危害，特别对于非离子型有机污染物，因为该类污染物一般难溶于水，易于在水生生物体内富集和累积，而食用这些水生生物会显著增加污染物的暴露量，最终对人体产生危害。因此，在人体健康相关水质标准的制修订中，应基于水体的使用功能和相对应的人体健康水质基准值。首先，需确定与人体健康相关的地表水的使用功能，如：提供饮用水、鱼类等水产品；其次，针对人体健康的相关使用功能赋予相对应的人体健康水质基准，如：提供饮用水和水产品的地表水体(饮用水源地)采用WQCW+F，仅提供水产品的地表水体采用WQCF；最后，对推荐的人体健康水质基准值进行可行性分析，获得水质标准值。
充分考虑基准-标准制定的区域性、年龄组和饮食习惯差异：
不同区域人群对水产品的摄入量存在较大的差异，如《中国人群暴露参数手册》中，我国东、中和西部人群鱼虾等水产品摄入量分别为64.78、27.85和21.01g/d，31个省(直辖市、自治区)的人群鱼虾等水产品摄入量分别从1.03g/d到145.80g/d，因此，基于差异化暴露参数推导的人体健康水质基准值将会产生较大差异，陈金等研究发现基于不同年龄组人群参数的双酚AF人体健康水质基准值相差约2～4.5倍。基于区域人群暴露的差异，美国建议各州制定本区域的水质基准和水质标准；在制定我国人体健康水质基准和相关水质标准时，建议充分考虑人群暴露参数的区域性和年龄组的差异。此外，在水质基准和标准的制定过程中还应考虑人群的饮食习惯，如我国人群习惯饮用热水，而在饮用水的煮沸过程中，部分挥发或半挥发污染物质会逸散到空气中，使得饮用水中污染物的浓度降低，最终影响进入人体中污染物的量。
致癌风险水平的选择：
对于致癌物质的人体健康水质基准，风险目标增量一般选用10-6，如US EPA采用10-6制定了一系列致癌污染物的人体健康水质基准，在实际应用中，如果基准值过于严格，也可选用10-5为风险目标增量，使基准值较好的应用于环境管理和经济发展；但一般不建议采用10-4为风险目标增量，因为10-4一般用于高暴露人群(如渔民)相关健康基准的推导，不适用于保护一般人群的人体健康。
为保护我国人群健康免受水体中污染物的危害，依据人体健康水质基准制定方法，对基准制定过程中涉及的我国人群暴露参数(体重(BW)、饮水量(DI)和水产品摄入量(FI))和水环境参数(溶解性有机碳(DOC)、颗粒态有机碳(POC)和水生生物脂质)等特征参数进行研究与总结，建议在制定我国人体健康水质基准时，普通人群暴露参数BW、DI和FI分别采用61.9kg、2.785L/d和0.0301kg/d，水环境参数DOC和POC分别采用2.68和0.73mg/L，第二、三和四营养级淡水水生生物的脂质分数分别采用2.47％、3.08％和3.16％。基于我国特征参数，推导了12种多环芳烃的人体健康水质基准，其中苯并(a)芘的基准值最小(4.53×10-4μg/L)，蒽的基准值最大(173μg/L)。此外，在涉及人体健康的相关地表水环境质量标准的制修订过程中，除了饮水途径，建议充分考虑食用水产品对人体健康产生的危害效应；鉴于关注的区域、年龄组与致癌风险水平的不同造成基准值的较大差异，建议在人体健康水质基准/标准的制定过程中充分考虑区域、年龄组和致癌物致癌风险水平的影响。
本发明实施例提供的人体健康水质基准特征参数的确定方法：
a)在制定我国人体健康水质基准时，普通人群(成人)暴露参数BW、DI和FI分别采用61.9kg、2.785L/d和0.0301kg/d，水环境参数DOC和POC分别采用2.68和0.73mg/L，第二、三和四营养级淡水水生生物的脂质分数分别采用2.47％、3.08％和3.16％。
b)推导12种PAHs的人体健康水质基准，其中BaP的WQC值最小(4.53×10-4μg/L)，其次为DBA(7.81×10-4μg/L)，Ant的WQC值最高(173μg/L)，表明对于不同PAHs污染的地表水体，应选择相对应的人体健康WQC来开展健康风险评估和环境管理工作。
c)建议在《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)的制修订过程中，充分考虑食用水产品对人体健康产生的危害效应；当地表水体功能涉及提供饮用水和水产品时，开展基于同时摄入饮水和水产品WQCW+F的水质标准的制修订，当地表水体功能仅为提供水产品时，开展基于仅摄入水产品WQCF的水质标准的制修订。
d)鉴于人群暴露参数(不同区域和年龄组)与致癌风险水平的差异对WQC值的较大影响，建议在水质基准/标准的制定过程中充分考虑区域、年龄组和致癌物致癌风险水平的差异。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种人体健康水质基准特征参数的确定方法，其特征在于，包括：
获取被选择的水质基准特征参数类别；所述参数类别包括：人群暴露参数、水环境参数和水生生物脂质；
根据所述参数类型，查找相关的文献数据；
在所述文献数据中，筛选出符合预设要求的数据；
基于所述参数类型对应的致癌和非致癌效应人体健康水质基准推导公式，对筛选出的数据进行统计分析，确定出所述水质基准特征参数类别对应的参数；其中，推导公式如下：
(1)-(4)式中：WQC为水质基准；TV为毒性数据；BW为人体体重，kg；DI为饮用水摄入量，L/d；FIi为水产品摄入量，kg/d；BAFi为生物累积系数，L/kg，营养级i取值1、2、3和4；
为基线BAF，基于自由溶解和脂质标准化的生物累积系数；BAF为基于生物组织和水中总浓度的生物累积系数；fl为生物组织中的脂肪分数；ffd为化学物质在水环境中的自由溶解态分数；POC为水中颗粒性有机碳浓度，kg/L；DOC为水中溶解性有机碳浓度，kg/L；Kow为化学物质的辛醇-水分配系数；(f1)TL,n为某一营养级中被消耗水生生物的脂肪分数，％，n取值1、2、3和4。
2.根据权利要求1所述的一种人体健康水质基准特征参数的确定方法，其特征在于，所述BW采用手册中的均值；所述DI采用手册中第75百分位数；所述FI采用手册中的均值；所述手册为中国人群暴露参数手册。
3.根据权利要求1所述的一种人体健康水质基准特征参数的确定方法，其特征在于，所述POC和DOC分别均采用水环境参数调查数据的第50百分位数，所述脂肪分数f1采用水环境参数调查数据的均值。
4.根据权利要求2所述的一种人体健康水质基准特征参数的确定方法，其特征在于，所述BW采用手册中的均值，包括：
根据保护对象不同分为成人和儿童；当所述保护对象为成人时，成人人群体重的均值为61.9kg；当所述保护对象为儿童时，儿童人群体重均值范围为26.5～54.8kg。
5.根据权利要求2所述的一种人体健康水质基准特征参数的确定方法，其特征在于，所述DI采用手册中第75百分位数，包括：
根据保护对象不同分为成人和儿童；当所述保护对象为成人时，成人人群饮水量采用第75百分位数，为2.785L/d；当所述保护对象为儿童时，儿童人群饮水量均值范围为1.414～1.700L/d。
6.根据权利要求2所述的一种人体健康水质基准特征参数的确定方法，其特征在于，所述FI采用手册中的均值，包括：
根据保护对象不同分为成人和儿童；当所述保护对象为成人时，成人人群水产品摄入量采用均值，为30.1g/d；当所述保护对象为儿童时，儿童人群水产品摄入量采用第75百分位数，范围为40.0～85.7g/d。
7.根据权利要求3所述的一种人体健康水质基准特征参数的确定方法，其特征在于，所述POC和DOC分别均采用水环境参数调查数据的第50百分位数，所述脂肪分数f1采用水环境参数调查数据的均值；包括：
收集地表水体包含POC、DOC和脂肪分数的数据；
选择中位数DOC为2.68mg/L、平均值或DOC百分位数；POC为0.73mg/L、平均值或POC百分位数；所述DOC百分位数包括：第5、10、25、50、75和95百分位数；所述POC百分位数包括：第5、10、25、50、75和95百分位数；
选择第二营养级、第三营养级和第四营养级可食用淡水水生生物的脂肪分数平均值为2.47％、3.08％和3.16％。
8.一种人体健康水质基准特征参数在推导多环芳烃对人体健康水质基准中的应用，所述人体健康水质基准特征参数由权利要求1-7任一项所述的方法确定。
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| CN202011090778.8A CN112231633A (zh) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | 一种人体健康水质基准特征参数的确定方法及其应用 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103336101A (zh) * | 2013-06-07 | 2013-10-02 | 中国环境科学研究院 | 保护人体健康的水质基准值推导方法及水质安全评价方法 |
| CN107092811A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-08-25 | 中国环境科学研究院 | 一种保护人体健康的水质基准推导方法及饮用水源地水质安全评价方法 |
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| CN110045076A (zh) * | 2019-04-01 | 2019-07-23 | 中国环境科学研究院 | 基于实测参数的特定区域人体健康水质基准的制定方法 |
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-
2020
- 2020-10-13 CN CN202011090778.8A patent/CN112231633A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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Non-Patent Citations (2)
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|---|
| 《人体健康水质基准校验技术》标准编制组: "人体健康水质基准校验技术导则（征求意见稿）", 30 June 2020, pages: 1 - 22 * |
| 环境保护部: "人体健康水质基准制定技术指南", vol. 837, 9 June 2017, pages: 1 - 30 * |
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