不同电子废弃物拆解场重金属经口暴露的健康风险研究

第32卷第4期2012年4月环　境　科　学　学　报　ActaScientiaeCircumstantiaeVol.32,No.4Apr.,2012基金项目:国家环保公益性行业科研专项(No.200909101)SupportedbytheSpecialFundforPublicWelfareIndustryofNationalEnvironmentalProtection(No.200909101)作者简介:杨彦(1984—),女,助教,E-mail:[e-mail];∗通讯作者(责任作者),E-mail:[e-mail]:YANGYan(1984—),female,lecturer,E-mail:[e-mail];∗Correspondingauthor,E-mail:[e-mail]杨彦,于云江,李定龙,等.2012.不同电子废弃物拆解场重金属经口暴露的健康风险研究[J].环境科学学报,32(4):974-983YangY,YuYJ,LiDL,etal.2012.Healthriskofheavymetalsthroughoralexposureindifferente-wastedismantlingplants[J].ActaScientiaeCircumstantiae,32(4):974-983不同电子废弃物拆解场重金属经口暴露的健康风险研究杨彦1,于云江2,李定龙1,∗,杨洁11.常州大学,常州2131642.中国环境科学研究院,北京100012收稿日期:2011-07-29　　　修回日期:2011-08-29　　　录用日期:2011-09-14摘要:以浙江台州电子废弃物拆解区为研究区域,采用现场调查和实验室分析相结合的方法对不同拆解场(焚烧场、手工拆解场、酸洗场)各环境介质中Cu、Pb、Cd等共7种重金属的污染状况进行调查,运用美国环保局健康风险评价模型对不同场地的人群经口暴露的健康风险进行评估,并通过调查问卷、实测等方式优化了暴露参数.研究结果表明:3个拆解场经口暴露的风险度均超过国际组织推荐的可接受风险水平,其中:手工拆解场的致癌风险度最大,焚烧厂的非致癌风险水平最高.从暴露途径角度分析,食物摄入的致癌风险水平最高,地下水经口摄入的非致癌风险水平最高;从元素角度分析,As的致癌风险水平最高,Cr的非致癌风险度最大.敏感性分析表明:实测参数体重(BW)对健康风险具有负敏感性,约为14%~15%,污染物浓度(C)、摄入率(IRw、IRF、IRs)具有正敏感性,分别为15%~16%和15%.关键词:电子废弃物;不同拆解场;重金属;经口暴露;健康风险文章编号:0253-2468(2012)04-974-10　　　中图分类号:X171.5　　　文献标识码:AHealthriskofheavymetalsthroughoralexposureindifferente-wastedismantlingplants　YANGYan1,YUYunjiang2,LIDinglong1,∗,YANGJie11.ChangzhouUniversity,Changzhou2131642.ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences,Beijing100012Received29July2011;　　　receivedinrevisedform29August2011;　　　accepted14September2011Abstract:E-wastedismantlingplantsweresurveyedinTaizhou,ZhejiangProvince.Thepollutionindifferentdismantlingplants(aburningplant,amanualdissemblingplantandapicklingplant)causedbycopper,leadandcadmiumandotherfourkindsofmetalswereinvestigatedwithfieldsurveyandlaboratoryanalysis.ThehealthhumanexposureriskthroughoralingestionsindifferentdismantlingplantswasevaluatedwithUSEPAmodels.Inaddition,theexposureparameterswereoptimizedbyquestionnairesandactualmeasurement.Resultsobtainedshowedthatoralexposurelevelsinthethreedismantlingplantexceededtheacceptablelevelsrecommendedbyinternationalorganization,withthehighestcarcinogenicriskofhumanexposureinthemanualdissemblingplantandthehighestnon-carcinogenicriskofhumanexposureintheburningplant.Intermsoftheexposureway,thecarcinogenicriskcausedbyfoodintakewasthehighest,whilethenon-carcinogenicriskcausedbydrinkinggroundwaterwasthehighest.Intermsoftheelements,thecarcinogenicriskcausedbyarsenicwasthehighest,whilethenon-cancerriskbychromiumwasthehighest.Sensitivityanalysisresultillustratedthatthemeasuredparametersofbodyweight(BW)showedanegativesensitivitytohealthrisk,whichaccountedforabout14%~15%,andtheconcentrationofpollutants(C),intakerate(IRw、IRF、IRs)exhibitedapositivesensitivity,whichaccountedfor15%~16%and15%,respectively.Keywords:e-waste;differentdismantlingfields;heavymetal;oralexposure;healthrisk1　引言(Introduction)电子废弃物含有许多有毒重金属,在拆解及其处置过程中,往往容易释放到环境中,引起污染,威胁生态与人类健康(孙朋等,2008;杨中艺等,2008;Dudsadeeetal.,2010).浙江台州某地是电子垃圾4期杨彦等:不同电子废弃物拆解场重金属经口暴露的健康风险研究污染的典型代表,在20世纪70年代末,该区就开始有人零星地从事拆解业,其处理方法极为原始,大多以手工拆解、湿法酸洗、直接焚烧为主,对电子垃圾进行不合理的回收利用,获得容易提取的贵重成分后,直接把残余物丢弃,从而导致严重的重金属和持久性有机物的环境污染(赖云,2004;张俊会,2009).有学者对浙江省拆解区有机物的研究结果表明,该地区有机物含量高于对照区含量,有机物可能会进入食物链,并影响人体TSH等的水平(Zhaoetal.,2009;Zhangetal.,2010;Lietal.,2008).国内外科学家研究电子废弃物拆解对土壤环境造成的污染,结果表明该地区土壤Hg含量受废旧物酸洗源和拆卸源影响较大,而As含量受冶炼源影响较大,其次是酸洗源(姚春霞等,2008a,2008b;沈东升等,2004;杜欢政,2000).Fu等对台州电子废弃物拆解区稻米和土壤重金属的研究发现,该地区土壤中重金属含量均超过当地土壤背景值,大气暴露是稻米重金属污染的潜在来源(Fuetal.,2008).Wong等对电子废弃物拆解区河底泥中重金属的检测发现,Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的非残留态比例增高(Wongetal.,2007;Leungetal.,2006),其主要污染来源可能是电子废弃物的加热和焚烧(Dengaetal.,2006;潘虹梅等,2007;杨彦等,2010a,2010b).Huo等对贵屿地区儿童体内血铅量进行了调研,结果发现,儿童体内血铅含量与拆解的密集程度成正相关,拆解集中地区儿童血铅值显著高于对照区,也高于中国儿童平均水平(Huoetal.,2007).可见不同的拆解工艺对环境及人类健康的影响都各有不同.通过课题的前期研究和文献报道,初步认为电子废弃物拆解区人群的健康风险主要来源于经口暴露途径(于云江等,2010;赵高峰等,2009).本研究在对浙江台州某地不同电子废弃物拆解工艺拆解场地经口介质重金属污染调查和暴露参数实测的基础上对健康风险进行评价,以期了解对不同拆解场地重金属经口暴露对当地人群产生的健康风险,并对不同拆解场地污染修复限值的分析制定提供参考.2　材料与方法(Materialsandmethods)2.1　调查区概况及样品采集分析样品采自浙江省台州某地,经过调查组2010年7—10月现场调研统计,在该区域近300家村镇企业中,约有2/3从事废旧回收加工业,还有近百农户从事间歇性、家庭作坊式的废旧回收业.该区帽岭、桐山、岭下周3个村每年处理大量来自美国、欧洲、韩国以及内地等的电子废弃物.其中帽岭村以直接焚烧工艺拆解占该村总拆解人群的86%,桐山手工拆解工艺占80%,岭下周湿法酸洗工艺占78%.下文以焚烧场(地)代帽岭村,手工拆解场(地)代桐山村,酸洗场(地)代岭下周村.根据采样规范和原则(NY/T398—2000,HJ/T166—2004,HJ/T91—2002,GB/T5750.2—2006),在焚烧场、手工拆解场、酸洗场分别选取20块田地,采集土壤样品总计60个.每隔8户住户,采用采样容器直接放入饮用水井中分别在近井面、井中及井底处进行采集,水体样品总计34个.对应土壤样品的采集,采集每块田块上生长的农作物,即不同拆解场水稻样品和玉米样品各12~26个,总计50个.猪肉样品的采集购买本地自产的新鲜的4头猪的背部和腿部肉各500g;鸡肉样品采集是从每个村的4户不同农户家中购买四只家鸡,剔下每只鸡的背部和腿部鸡肉备用.采用火焰原子吸收光谱仪(日产Z—2000日立赛曼原子吸收分光光度计),国标检测方法(GB/T17134—1997,GB/T17135—1997,GB/T17136—1997,GB/T17137—1997,GB/T17138—1997,GB/T17139—1997,GB/T17140—1997,GB/T17141—1997,GB/T5750.6—2006,GB5009.12—2010,GB/T5009.13—2003,GB/T5009.17—2003,GB/T5009.15—2003,GB/T5009.138—2003,GB/T5009.11—2003,GB/T5009.123—2003)对各种介质中Cu、Pb、Cd、Cr、Ni、As6种重金属元素以及使用冷原子吸收法对各介质中重金属元素Hg进行了测量.检测中对标准物和样品作多次重复分析及使用未受污染的试剂和仪器,精密度测定相对标准偏差均小于3.0%,原子吸收分光光度测试方法精密度良好.2.2　健康风险评价方法健康风险评价方法参考美国国家科学院(NAS)提出的四步法,并采用较为成熟的U.S.EPA的计算公式(USEPA,1989).结合调查实测,制定适合当地的暴露参数.2.2.1　经口暴露剂量的计算方法　污染物的经口暴露主要是通过饮水、饮食、土壤摄入3种途径,其暴露