基于健康和感官特性的多维风险评价研究
热心肠的机器人
2023年05月25日 09:09:30
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成果简介
                     
                   
近日,         中国科学院生态环境研究中心杨敏团队         在期刊Journal of Hazardous Materials上发表了题为         “Solvent-like bis (2-chloro-1-methylethyl) ether occurrence in drinking water: Multidimensional risk assessment integrated health and aesthetic aspects”         的论文。论文系统评估了 双(2-氯-1-甲基乙基)醚(DCIP) 的嗅味描述、水中及空气中嗅阈值等嗅味特征,并基于全国98个饮用水厂嗅味调查及相关产业布局解析我国重点流域 DCIP 的来源,进一步建立了具有多暴露途径、多维风险终点的化学品类致嗅物质的风险评估方法。结果表明 DCIP 呈现“溶剂味”,空气和水中的嗅阈值分别为34.8 ng/L和142.0 ng/L,主要分布在我国东部及南部地区,可能是工业生产环氧丙烷和环氧氯丙烷的副产物。消费者通过饮用自来水暴露不会产生健康风险,但是存在一定的致嗅风险,而消费者在淋浴过程中不会闻到 DCIP 的气味。         该研究结果可为饮用水中化学品类致嗅物的风险管理和水质标准制定提供重要依据。




引言
                       

嗅味是影响饮用水品质的重要水质指标。我国约80%的水源存在嗅味问题,除广泛关注的蓝藻代谢产生的土霉味问题,化学品排放或泄露导致的嗅味问题同样值得关注。DCIP是一种b-卤代醚,是一种有机氯农药,并在化工行业中用作萃取溶剂。此外,DCIP还是氯醇法生产环氧丙烷和环氧氯丙烷过程中产生的副产物,可能导致其在水环境中大量存在。由于DCIP具有毒性且残留时间长,被美国环保局指定为优先污染物,该物质是我国多个水源中潜在的致嗅物质。因此,在明确不同区域饮用水中DCIP分布特征的前提下,综合其潜在健康及嗅味方面的不利影响开展系统的风险评估研究,对提升饮用水嗅味管理的针对性、保障饮用水安全具有重要意义。本论文首先对 DCIP 的嗅味特征进行了评估,通过全国饮用水嗅味调查及相关产业布局分析解析 DCIP 的潜在来源,进一步建立了多暴露途径下多维风险终点的风险评估方法。




图文导读
                       
主要研究内容与数据结果分析

1.   DCIP 嗅味特征        

图1 DCIP的嗅味特征:(a)DCIP嗅味描述词云;(b)DCIP嗅味描述频率;(c)基于感官气相色谱法的空气中DCIP闻测Logistic回归曲线;(d)基于3-Alternative Forced-Choice方法的水中DCIP闻测Logistic回归曲线          


利用感官气相色谱法获得DCIP的嗅味描述,其中“溶剂味”是使用最多的嗅味描述,其次是“塑料味”“氯味”“氯仿味”“化学味”“酒精味”。通过Logistic回归计算DCIP水中和空气中的嗅阈值分别为142.0 ng/L(95%置信区间:110.5~182.5 ng/L)和 34.8 ng/L(95%置信区间:14.1~86.3 ng/L)。        


2.   DCIP 的分布特 征及来源解析                  
图2 原水及出水中 DCIP 分布情况        


全国调查结果表明DCIP原水中检出质量浓度为n.d.~1280 ng/L,检出率为42%,平均检出质量浓度为35.8 ng/L;出水中检出质量浓度为n.d.~1191 ng/L,检出率为36%,平均检出质量浓度为33.3 ng/L。臭氧-生物活性炭深度处理工艺可以去除46.2%的DCIP,而采用传统工艺(混凝-沉淀-过滤-消毒)的去除率< 20%。


图3 环氧丙烷(a)和环氧氯丙烷(c)制造厂地理分布的核密度分析;原水中双(2-氯-1-甲基乙基)醚浓度与该城市环氧丙烷(b)及环氧氯丙烷(d)制造厂数量的相关性分析        


DCIP主要分布在我国东部及南部地区,其中黄河、海河、长江及太湖等流域的检出浓度较高。Pearson相关性分析结果表明DCIP平均浓度与环氧丙烷及环氧氯丙烷制造厂的数量显著相关( r = 0.30和0.77, p < 0.05),说明在我国重点流域检出的DCIP可能是工业生产环氧丙烷和环氧氯丙烷的副产物。        


3. 双(2-氯-1-甲基乙基)醚的多维风险评估
图4出水中 DCIP 的概率密度及累积概率分布        


采用零膨胀对数正态分布拟合出水中DCIP浓度数据,获得DCIP暴露分布拟合参数如下: p 0 =0.64 , μ =3.20 ,σ=1.76。零膨胀对数正态分布对含有大量“零值”的DCIP数据具有较好的拟合效果。


通过饮用自来水暴露DCIP的平均和最大慢性每日摄入量分别为1.30 ng/(d·kg)和36.65 ng/(d·kg), 据此计算的平均和最大风险商HQ分别3.25×10 -5 和9.16×10 -4 ,表明饮用自来水不会对当地居民产生健康风险。通过淋浴暴露DCIP的平均和最大慢性每日摄入量分别为0.49 ng/(d·kg)和12.48 ng/(d·kg)。由于目前尚无文献报道DCIP的呼吸暴露参考浓度,因此呼吸暴露产生的健康风险有待于进一步的评估。        


图5 DCIP的嗅味活性值累积分布        


出水中平均和最大嗅味活性值为0.23和8.4,5.8%的出水样品DCIP嗅味活性值大于1,说明消费者饮用自来水可能察觉到DCIP的气味。空气中DCIP的嗅味活性值为n.d.~0.40,平均嗅味活性值为0.014,表明消费者在淋浴过程中不会察觉到DCIP的气味。



         

                     
小结

DCIP 呈现“溶剂味”,空气和水中的嗅阈值分别为34.8 ng/L和142.0 ng/L。产业地理分布分析表明我国重点流域水源水中的 DCIP 可能是工业生产环氧丙烷和环氧氯丙烷的副产物。消费者饮用自来水不会产生健康风险,但可能感知到 DCIP 的气味。 本研究可为饮用水 DCIP 等相关化学品类致嗅物的风险管理和水质标准制定提供依据

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