汙水處理廠惡臭氣體健康風險評估論文
汙水處理廠惡臭氣體健康風險評估論文
摘要： 2011年和2012年夏季在天津市紀莊子汙水處理廠進行惡臭氣體監測，經過GCMS剖析惡臭氣體的濃度及惡臭指數，一起選擇24名（男11名，女13名）被試者佩帶HOLTER進行急性露出試驗，評估其健康風險。試驗共檢查出67種惡臭物質，格柵處惡臭氣體濃度最高，以硫化物和含氧化合物為主；格柵處的急性露出試驗成果顯現被試者血壓反響正常，最快心率顯著偏高，且多呈現於現場測驗時段，HRV引數值均違背正常規模，標明受惡臭氣體影響被試者交感神經活動增強；對汙泥脫水間惡臭氣體進行致癌和非致癌風險評估可知，二氯甲烷和苯存在潛在致癌風險，惡臭非致癌損害指數HI小於1，其非致癌健康風險在可接受規模內。
關鍵字：汙水處理廠；惡臭；心率變異性；健康風險
汙水處理廠作為環保工程，緩解了汙水直接排放對地表水的汙染，但汙水處理廠的惡臭疑問對周邊環境造成了二次汙染，引發了大家不斷增加的關注，惡臭氣體影響對人體健康具有較大的潛在影響，比如損害呼吸系統、迴圈系統、消化系統、內分泌系統、神經系統等，一起也影響人的精神狀況[1]。Aatamila等[2]經過對廢物處理基地鄰近區域的惡臭氣體評估發現惡臭氣體對居民的健康表現（如呼吸短促、雙眼不適、聲音沙啞、發燒以及肌肉痛苦等）有較大影響，OR均在1.4～1.7之間；一起有研討標明工廠鄰近VOCs露出量高，增加了大家患喘鳴和上呼吸道疾病的風險[3]；清潔查詢成果顯現工作人群露出於苯會致使中樞神經系統失調，乃至神經功能障礙或逝世[4]。
惡臭首要是由含硫化合物、醛、丁酸類物質導致的，唐小東等[58]研討了廣州一個典型城市汙水處理廠揮發性惡臭有機物的構成和含量，苯系物、2丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯和甲硫醚等是該汙水處理廠首要的分子標誌物，汙水進水區、汙泥處理區是汙水處理廠惡臭氣體的首要汙染源。Cheng等[9]對費城東北汙水處理廠惡臭中有機硫化物進行檢查標明二甲基硫醚為首要物質，其均勻濃度為419 μg/L；Lasaridi等[10]探討了希臘汙水處理廠的惡臭疑問，共監測了硫化氫、氨、苯、甲苯等10種物質，其間硫化氫為首要構成（0.01～200 mg/m3），與Cooper等[11]在佛羅里達州的研討成果附近；Lehtinen等[5]監測了汙水處理廠非甲烷類VOCs和廠內工作人員單個露出量，成果顯現TVOCs濃度為149.8～7 719.0 μg/L，工作人員的單個露出量不會導致首要的健康疑問，但會引發厭惡、過敏等表現。筆者選擇天津市紀莊子汙水處理廠進行研討，實地監測各構築物及廠界處惡臭氣體的濃度，剖析惡臭氣體排放特徵，並經過急性露出試驗探求惡臭氣體對人體心臟自主神經活動的影響，一起進行致癌與非致癌風險評估。
1試驗辦法
1.1紀莊子汙水處理廠簡介
天津市紀莊子汙水處理廠總規模為54萬m3/d，汙水處理選用了脫氮AO技能、脫氮除磷AAO技能以及除磷AO技能，汙泥處理選用濃縮中溫厭氧消化機械脫水處理技能[12]。
1.2樣品收集與剖析辦法
依照紀莊子汙水處理廠的技能流程順次在不一樣的處理單元設定取樣點，設定次序為：格柵、初沉池、曝氣池、二次沉澱池、汙泥濃縮池、汙泥脫水間及廠界，在取樣的一起監測風速、風向。使用8 L聚四氟乙烯取樣袋對源進行取樣，取樣袋在取樣前先用現場氣體清潔袋子2～3次，再收集樣氣，取樣時刻約60 s，密封進氣口，帶回試驗室剖析。取樣點選擇在各處理單元下風向邊界線上，取樣頭高度為1.5 m，即人體呼吸帶高度。將取樣袋中的氣體寫入GCMS自動進樣剖析儀，剖析樣品中氣體成分及濃度。
研討中試驗人員還進行了惡臭強度查詢，別離在每個構築物下風向處進行臭味嗅辨，並將成果進行核算。一起選擇24名測驗人員（身體健康）佩帶HOLTER，進行急性露出試驗，佩帶人員在休息室靜休15 min後，丈量血壓，記載其5 min心電訊號後；在格柵前記載4～5 min的心電訊號；回休息室丈量血壓，靜休0.5 h，調查推遲反響。
2成果與評論
2.1構成特徵剖析
對汙水處理廠惡臭氣體進行剖析，共檢查出67種惡臭氣體，其間烷烴21種、烯烴5種、芳香烴15種、鹵代烴14種、含氧化合物7種、含硫化合物5種，不一樣處理單元惡臭氣體中各物種的濃度（取自然對數值）如圖1所示。
圖1各監測點不一樣惡臭物種的濃度自然對數值
從圖1所示各監測點惡臭氣體濃度值能夠判別各處理單元惡臭氣體以硫化物和含氧化合物為主。各監測點惡臭氣體濃度鉅細為：格柵（2 775.43 μg/m3）>汙泥濃縮（814.73 μg/m3）>汙泥脫水間（574.04 μg/m3）>初沉池（565.30 μg/m3）>廠界處（521.97 μg/m3）>二沉池（513.07 μg/m3）>曝氣池（436.99 μg/m3），格柵處惡臭氣體總濃度最大，其間硫化氫的含量為2 286.74 μg/m3，佔該處惡臭氣體總量的82%，是其嗅閾值的5.6倍。依據鄉鎮汙水處理廠汙染物排放規範[13]，廠界廢氣排放最高允許濃度二級規範硫化氫為0.06 mg/m3，試驗監測得廠界處硫化氫濃度為0.1 mg/m3，是規範值的近1.7倍。
2.2汙水處理廠惡臭指數評估
惡臭混合氣體中，選用閾稀釋倍數作為衡量物種對臭氣強度奉獻目標，閾稀釋倍數核算公式為
Mi=Ci/ui （1）
式中：Mi為物種i的閾稀釋倍數；Ci為物種i的物質濃度，ui為物種i的嗅閾值。惡臭物質的閾稀釋倍數越高，該物質在臭氣中的奉獻值越大。依照總和模型法，混合物的臭氣濃度等於各成分閾稀釋倍數的總和[14]。
依據式（1）核算可知格柵處的惡臭氣體濃度遠遠高出其它點位，惡臭氣體整體閾稀釋倍數為5 737 141，惡臭氣體整體嗅閾值為0.000 484，與硫化氫附近，硫化物對總惡臭強度的奉獻率為997%。廠界處的臭氣濃度為258 067.62，參考鄉鎮汙水處理廠汙染物排放規範[13]，廠界廢氣排放最高允許濃度二級規範惡臭濃度為20，標明該廠廠界處遠遠超出規範值。格柵、廠界處各物種的閾稀釋倍數如表1所示。
2.3健康風險評估
2.3.1惡臭氣體對心臟自主神經活動的影響對於心臟自主神經活動狀況通常選用心率變異性（Heart rate variability，HRV）表徵。心率變異性HRV的'發生首要是因為心臟竇房結自律活動時交感神經和副交感神經不斷受中樞神經及壓力、化學感受器傳入的心血管反射等要素調理[1517]。
以HRV作為研討目標，選擇24名18～30歲大學生（男11名，女13名），進行HOLTER急性露出試驗，測定的引數包含血壓、心率、HRV時域目標（SDNN、rMSSD）、HRV頻域目標（LF、HF、LF/HF）。圖2是19名被試者現場測驗前後的血壓值，其間SBP1、SBP2別離代表現場測驗前、後被試者的收縮壓，DBP1、DBP2別離代表現場測驗前、後被試者的舒張壓。
圖2顯現，被試者在現場測驗前、後的血壓值（SBP/DBP）無顯著性差異，比照SBP、DBP，除了單個試驗者略超出正常規模外，別的均在正常規模內，由此可知汙水處理廠格柵處的惡臭影響對被試者的血壓值未發生顯著影響，即受惡臭影響人體血壓目標反映正常。
由十二導全息動態心電圖成果顯現了24名被試者在室內安靜時刻段—現場測驗—回到室內安靜時刻段全部程序的心率改變狀況，其最快心率、最慢心率值如圖3所示。
正常成人安靜時的心率在70 b/min擺佈，試驗中被試者心率均勻值在正常規模內，最慢心率均呈如今室內安靜時段，最快心率多呈如今現場測驗時段，由圖3可知，最快心率顯著偏高，闡明在現場測驗期間被試者受惡臭氣體影響心率改變較大。
由HOLTER測驗所得的心率變異性（HRV）各引數值與引數正常值[18]的比照，如圖4、5所示。
HRV時域指數是以RR間期的變異為根底，SDNN、rMSSD引數反映了心臟自主神經系統總的調控狀況，即竇性心律不齊的程度，男、女組SDNN均勻值只為正常值的50%，受惡臭氣體影響，rMSSD顯著集中於正常規模的均勻值以下。HRV頻域指數中，高頻帶（HF，0.15～0.40 Hz）成分由迷走神經的張力所決議，首要代表呼吸變異，低頻帶（LF，0.04～0.15 Hz）成分受交感神經和副交感神經一起影響，其間交感神經佔優勢，LF/HF比值代表交感迷走神經張力的平衡狀況[1920]。男生組LF值為正常值的7倍擺佈，而女人組LF值是正常值的近10倍；男、女人組HF均勻值均低於正常規模均勻值，標明迷走神經活動削弱；男生組LF/HF均勻比值高出正常值2.8倍，女人組LF/HF均勻比值高出正常值7.3倍，闡明被試者交感神經活動增強，也許下降心室活動閾值，嚴重者將誘發致命性室性心律失常。此外，比照圖4、5中女人和男性的試驗成果可知，一起遭到惡臭汙染的影響，女人比男性心臟自主神經活動所發生的反響更為顯著。
2.3.2致癌與非致癌風險評估致癌風險評估，通常用終生致癌風險（Lifetime Cancer Risk， LCR）為衡量目標。用緩慢攝入量（Chronic Daily Intake， CDI）作為潛在劑量評估工作緩慢露出，公式為：
由表2可知，二氯甲烷和苯的終身致癌風險值（LCR）均介於10-6～10-4之間，標明其存在潛在致癌風險；汙水處理廠汙泥脫水間非致癌損害指數HI為0.11，其值小於1，標明非致癌健康風險在可接受規模內。
3定論
1）各監測點惡臭氣體濃度由大到小的次序順次為格柵、汙泥濃縮、汙泥脫水、初沉池、廠界處、二次沉澱池、曝氣池，惡臭氣體以硫化物和含氧化合物為主。影響汙水處理廠惡臭指數的首要物種為硫化物、芳香烴類。
2）急性露出試驗成果標明：被試者血壓反響正常；最快心率多呈如今現場測驗時段，且受惡臭氣體影響在現場測驗期間心率顯著偏高。HRV時域指數中，男、女組SDNN均勻值只為正常值的50%，rMSSD顯著低於正常值；HRV頻域指數中，HF值均低於正常值，LF、LF/HF值遠遠高出正常值，闡明被試者交感神經活動增強，也許下降心室活動閾值，嚴重者將誘發致命性室性心律失常。比照男、女人組的試驗成果可知，一起受惡臭汙染的影響，女人組比男生組心臟自主神經活動所發生的反響更為顯著。
3）經過對汙泥脫水間惡臭氣體進行健康風險評估可知，二氯甲烷和苯存在潛在致癌風險。汙水處理廠汙泥脫水間非致癌損害指數HI小於1，其非致癌健康風險在可接受規模內。
參考文獻：
[1]楊晶. 惡臭汙染及防治對策[J].環境監測辦理與技能，1995，7（1）：1820.