污水處理廠惡臭氣體健康風(fēng)險評估論文
摘要： 2011年和2012年夏季在天津市紀(jì)莊子污水處理廠進(jìn)行惡臭氣體監(jiān)測，經(jīng)過GCMS剖析惡臭氣體的濃度及惡臭指數(shù)，一起選擇24名（男11名，女13名）被試者佩帶HOLTER進(jìn)行急性露出試驗(yàn)，評估其健康風(fēng)險。試驗(yàn)共檢查出67種惡臭物質(zhì)，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(yàn)成果顯現(xiàn)被試者血壓反響正常，最快心率顯著偏高，且多呈現(xiàn)于現(xiàn)場測驗(yàn)時段，HRV參數(shù)值均違背正常規(guī)模，標(biāo)明受惡臭氣體影響被試者交感神經(jīng)活動增強(qiáng)；對污泥脫水間惡臭氣體進(jìn)行致癌和非致癌風(fēng)險評估可知，二氯甲烷和苯存在潛在致癌風(fēng)險，惡臭非致癌損害指數(shù)HI小于1，其非致癌健康風(fēng)險在可接受規(guī)模內(nèi)。
關(guān)鍵字：污水處理廠；惡臭；心率變異性；健康風(fēng)險
污水處理廠作為環(huán)保工程，緩解了污水直接排放對地表水的污染，但污水處理廠的惡臭疑問對周邊環(huán)境造成了二次污染，引發(fā)了大家不斷增加的關(guān)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(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等，一起也影響人的精神狀況[1]。Aatamila等[2]經(jīng)過對廢物處理基地鄰近區(qū)域的惡臭氣體評估發(fā)現(xiàn)惡臭氣體對居民的健康表現(xiàn)（如呼吸短促、雙眼不適、聲音沙啞、發(fā)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(biāo)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(fēng)險[3]；清潔查詢成果顯現(xiàn)工作人群露出于苯會致使中樞神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)，乃至神經(jīng)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(zhì)導(dǎo)致的，唐小東等[58]研討了廣州一個典型城市污水處理廠揮發(fā)性惡臭有機(jī)物的構(gòu)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污水處理廠首要的分子標(biāo)志物，污水進(jìn)水區(qū)、污泥處理區(qū)是污水處理廠惡臭氣體的首要污染源。Cheng等[9]對費(fèi)城東北污水處理廠惡臭中有機(jī)硫化物進(jìn)行檢查標(biāo)明二甲基硫醚為首要物質(zhì)，其均勻濃度為419 μg/L；Lasaridi等[10]探討了希臘污水處理廠的惡臭疑問，共監(jiān)測了硫化氫、氨、苯、甲苯等10種物質(zhì)，其間硫化氫為首要構(gòu)成（0.01～200 mg/m3），與Cooper等[11]在佛羅里達(dá)州的研討成果附近；Lehtinen等[5]監(jiān)測了污水處理廠非甲烷類VOCs和廠內(nèi)工作人員單個露出量，成果顯現(xiàn)TVOCs濃度為149.8～7 719.0 μg/L，工作人員的單個露出量不會導(dǎo)致首要的健康疑問，但會引發(fā)厭惡、過敏等表現(xiàn)。筆者選擇天津市紀(jì)莊子污水處理廠進(jìn)行研討，實(shí)地監(jiān)測各構(gòu)筑物及廠界處惡臭氣體的濃度，剖析惡臭氣體排放特征，并經(jīng)過急性露出試驗(yàn)探求惡臭氣體對人體心臟自主神經(jīng)活動的影響，一起進(jìn)行致癌與非致癌風(fēng)險評估。
1試驗(yàn)辦法
1.1紀(jì)莊子污水處理廠簡介
天津市紀(jì)莊子污水處理廠總規(guī)模為54萬m3/d，污水處理選用了脫氮AO技能、脫氮除磷AAO技能以及除磷AO技能，污泥處理選用濃縮中溫厭氧消化機(jī)械脫水處理技能[12]。
1.2樣品收集與剖析辦法
依照紀(jì)莊子污水處理廠的技能流程順次在不一樣的處理單元設(shè)置采樣點(diǎn)，設(shè)置次序?yàn)椋焊駯拧⒊醭脸亍⑵貧獬亍⒍纬恋沓亍⑽勰酀饪s池、污泥脫水間及廠界，在采樣的一起監(jiān)測風(fēng)速、風(fēng)向。使用8 L聚四氟乙烯采樣袋對源進(jìn)行采樣，采樣袋在采樣前先用現(xiàn)場氣體清潔袋子2～3次，再收集樣氣，采樣時刻約60 s，密封進(jìn)氣口，帶回試驗(yàn)室剖析。采樣點(diǎn)選擇在各處理單元下風(fēng)向邊界線上，采樣頭高度為1.5 m，即人體呼吸帶高度。將采樣袋中的氣體寫入GCMS自動進(jìn)樣剖析儀，剖析樣品中氣體成分及濃度。
研討中試驗(yàn)人員還進(jìn)行了惡臭強(qiáng)度查詢，別離在每個構(gòu)筑物下風(fēng)向處進(jìn)行臭味嗅辨，并將成果進(jìn)行核算。一起選擇24名測驗(yàn)人員（身體健康）佩帶HOLTER，進(jìn)行急性露出試驗(yàn)，佩帶人員在休息室靜休15 min后，丈量血壓，記載其5 min心電信號后；在格柵前記載4～5 min的心電信號；回休息室丈量血壓，靜休0.5 h，調(diào)查推遲反響。
2成果與評論
2.1構(gòu)成特征剖析
對污水處理廠惡臭氣體進(jìn)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(shù)值）如圖1所示。
圖1各監(jiān)測點(diǎn)不一樣惡臭物種的濃度自然對數(shù)值
從圖1所示各監(jiān)測點(diǎn)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(jiān)測點(diǎn)惡臭氣體濃度巨細(xì)為：格柵（2 775.43 μg/m3）>污泥濃縮（814.73 μg/m3）>污泥脫水間（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，占該處惡臭氣體總量的82%，是其嗅閾值的5.6倍。依據(jù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放規(guī)范[13]，廠界廢氣排放最高允許濃度二級規(guī)范硫化氫為0.06 mg/m3，試驗(yàn)監(jiān)測得廠界處硫化氫濃度為0.1 mg/m3，是規(guī)范值的近1.7倍。
2.2污水處理廠惡臭指數(shù)評估
惡臭混合氣體中，選用閾稀釋倍數(shù)作為衡量物種對臭氣強(qiáng)度奉獻(xiàn)目標(biāo)，閾稀釋倍數(shù)核算公式為
Mi=Ci/ui （1）
式中：Mi為物種i的閾稀釋倍數(shù)；Ci為物種i的物質(zhì)濃度，ui為物種i的嗅閾值。惡臭物質(zhì)的閾稀釋倍數(shù)越高，該物質(zhì)在臭氣中的奉獻(xiàn)值越大。依照總和模型法，混合物的臭氣濃度等于各成分閾稀釋倍數(shù)的總和[14]。
依據(jù)式（1）核算可知格柵處的惡臭氣體濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出其它點(diǎn)位，惡臭氣體整體閾稀釋倍數(shù)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(qiáng)度的奉獻(xiàn)率為997%。廠界處的臭氣濃度為258 067.62，參考鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放規(guī)范[13]，廠界廢氣排放最高允許濃度二級規(guī)范惡臭濃度為20，標(biāo)明該廠廠界處遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)范值。格柵、廠界處各物種的閾稀釋倍數(shù)如表1所示。
2.3健康風(fēng)險評估
2.3.1惡臭氣體對心臟自主神經(jīng)活動的影響對于心臟自主神經(jīng)活動狀況通常選用心率變異性（Heart rate variability，HRV）表征。心率變異性HRV的發(fā)生首要是因?yàn)樾呐K竇房結(jié)自律活動時交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)不斷受中樞神經(jīng)及壓力、化學(xué)感受器傳入的心血管反射等要素調(diào)理[1517]。
以HRV作為研討目標(biāo)，選擇24名18～30歲大學(xué)生（男11名，女13名），進(jìn)行HOLTER急性露出試驗(yàn)，測定的參數(shù)包含血壓、心率、HRV時域目標(biāo)（SDNN、rMSSD）、HRV頻域目標(biāo)（LF、HF、LF/HF）。圖2是19名被試者現(xiàn)場測驗(yàn)前后的血壓值，其間SBP1、SBP2別離代表現(xiàn)場測驗(yàn)前、后被試者的收縮壓，DBP1、DBP2別離代表現(xiàn)場測驗(yàn)前、后被試者的舒張壓。
圖2顯現(xiàn)，被試者在現(xiàn)場測驗(yàn)前、后的血壓值（SBP/DBP）無顯著性差異，比照SBP、DBP，除了單個試驗(yàn)者略超出正常規(guī)模外，別的均在正常規(guī)模內(nèi)，由此可知污水處理廠格柵處的惡臭影響對被試者的血壓值未發(fā)生顯著影響，即受惡臭影響人體血壓目標(biāo)反映正常。
由十二導(dǎo)全息動態(tài)心電圖成果顯現(xiàn)了24名被試者在室內(nèi)安靜時刻段—現(xiàn)場測驗(yàn)—回到室內(nèi)安靜時刻段全部進(jìn)程的心率改變狀況，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擺布，試驗(yàn)中被試者心率均勻值在正常規(guī)模內(nèi)，最慢心率均呈如今室內(nèi)安靜時段，最快心率多呈如今現(xiàn)場測驗(yàn)時段，由圖3可知，最快心率顯著偏高，闡明在現(xiàn)場測驗(yàn)期間被試者受惡臭氣體影響心率改變較大。
由HOLTER測驗(yàn)所得的心率變異性（HRV）各參數(shù)值與參數(shù)正常值[18]的`比照，如圖4、5所示。
HRV時域指數(shù)是以RR間期的變異為根底，SDNN、rMSSD參數(shù)反映了心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)總的調(diào)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顯著集中于正常規(guī)模的均勻值以下。HRV頻域指數(shù)中，高頻帶（HF，0.15～0.40 Hz）成分由迷走神經(jīng)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(jīng)和副交感神經(jīng)一起影響，其間交感神經(jīng)占優(yōu)勢，LF/HF比值代表交感迷走神經(jīng)張力的平衡狀況[1920]。男生組LF值為正常值的7倍擺布，而女人組LF值是正常值的近10倍；男、女人組HF均勻值均低于正常規(guī)模均勻值，標(biāo)明迷走神經(jīng)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(jīng)活動增強(qiáng)，也許下降心室活動閾值，嚴(yán)重者將誘發(fā)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(yàn)成果可知，一起遭到惡臭污染的影響，女人比男性心臟自主神經(jīng)活動所發(fā)生的反響更為顯著。
2.3.2致癌與非致癌風(fēng)險評估致癌風(fēng)險評估，通常用終生致癌風(fēng)險（Lifetime Cancer Risk， LCR）為衡量目標(biāo)。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(fēng)險值（LCR）均介于10-6～10-4之間，標(biāo)明其存在潛在致癌風(fēng)險；污水處理廠污泥脫水間非致癌損害指數(shù)HI為0.11，其值小于1，標(biāo)明非致癌健康風(fēng)險在可接受規(guī)模內(nèi)。
3定論
1）各監(jiān)測點(diǎn)惡臭氣體濃度由大到小的次序順次為格柵、污泥濃縮、污泥脫水、初沉池、廠界處、二次沉淀池、曝氣池，惡臭氣體以硫化物和含氧化合物為主。影響污水處理廠惡臭指數(shù)的首要物種為硫化物、芳香烴類。
2）急性露出試驗(yàn)成果標(biāo)明：被試者血壓反響正常；最快心率多呈如今現(xiàn)場測驗(yàn)時段，且受惡臭氣體影響在現(xiàn)場測驗(yàn)期間心率顯著偏高。HRV時域指數(shù)中，男、女組SDNN均勻值只為正常值的50%，rMSSD顯著低于正常值；HRV頻域指數(shù)中，HF值均低于正常值，LF、LF/HF值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出正常值，闡明被試者交感神經(jīng)活動增強(qiáng)，也許下降心室活動閾值，嚴(yán)重者將誘發(fā)致命性室性心律失常。比照男、女人組的試驗(yàn)成果可知，一起受惡臭污染的影響，女人組比男生組心臟自主神經(jīng)活動所發(fā)生的反響更為顯著。
3）經(jīng)過對污泥脫水間惡臭氣體進(jìn)行健康風(fēng)險評估可知，二氯甲烷和苯存在潛在致癌風(fēng)險。污水處理廠污泥脫水間非致癌損害指數(shù)HI小于1，其非致癌健康風(fēng)險在可接受規(guī)模內(nèi)。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊晶. 惡臭污染及防治對策[J].環(huán)境監(jiān)測辦理與技能，1995，7（1）：1820.
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