城市家庭饮用水中三卤甲烷的健康风险评价方法研究

【摘要】：三卤甲烷（Trihalomethanes，THMs）是饮用水中普遍存在的一种主要消毒副产物，目前已有大量流行病学研究以及动物毒理学研究证明THMs对人体具有致癌效应。因此，本研究基于累积健康风险评价（Cumulative Risk Assessment，CRA）框架以及总暴露模型（Total Exposure Model，TEM）结构，针对我国城市居民在日常家庭涉水活动中暴露于饮用水中THMs的健康风险进行评价。 首先，本文将美国环保局（United States Environmental Protection Agency,USEPA）提出的CRA框架与传统风险评价框架进行了对比分析；基于CRA概念，从暴露评价、毒性评价、风险表征以及不确定性和变异性等方面对CRA的涵义及方法进行了阐述，将其应用于饮用水THMs的风险评价中，提出了改进后的TEM，确定了本文的研究方法与思路。 其次，根据我国实际住宅户型特征，基于质量平衡方程和双膜理论，对Mckone的三组分模型进行改进，分别建立具有独立淋浴间和没有独立淋浴间的室内THMs空气浓度估算模型。采用USEPA推荐的呼吸、消化道以及皮肤的暴露估算模型和风险估算模型并进行简化，对其中的模型参数进行分类调研，通过统计学手段对暴露参数进行分布拟合、K-S检验以及相关性分析等。 再次，基于龙格库塔方法，考虑四种典型暴露情景，运用MATLAB编程求解THMs空气浓度模型，获得不同户型和不同生活方式下的家庭室内THMs浓度24小时变化情况。分别建立人群暴露特征矩阵、污染物暴露水平向量，采用点估计方法，运用矩阵运算求解各个亚人群在不同涉水活动中以及通过不同暴露途径的暴露水平，以区分变异性因素和不确定性因素，同时简化计算过程。 最后，建立了1D-S-2D风险评价及控制方法体系，通过一维蒙特卡罗（1D-MC）模拟对各个暴露途径下的THMs致癌风险分布进行求解；通过多因素敏感性分析确定风险敏感因素；综合分析风险计算结果、敏感性分析结果以及变量特性，运用二维蒙特卡罗（2D-MC）模拟针对风险水平最高的呼吸暴露途径提出饮用水THMs水质指标建议；并分别从风险管理者和暴露人群的角度出发，提出饮用水THMs健康风险控制措施建议。 【关键词】：饮用水 累积风险评价 三卤甲烷 1D-S-2D方法 不确定性 变异性
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X824
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 国内外研究现状12-18
• 1.2.1 环境风险评价的研究历程12-14
• 1.2.2 暴露科学的发展现状14-15
• 1.2.3 饮用水 THMs 风险评价研究现状15-18
• 1.3 研究目的和意义18-19
• 1.4 研究内容与技术路线19-22
• 第二章 累积健康风险评价方法体系的建立22-37
• 2.1 风险评价体系概述22-23
• 2.2 暴露评价23-27
• 2.2.1 定义23-24
• 2.2.2 定量化方法24-25
• 2.2.3 TEM 结构25-27
• 2.3 毒性评价27-30
• 2.3.1 定义27
• 2.3.2 定量化方法27-30
• 2.4 风险表征30-31
• 2.5 不确定性与变异性31-37
• 2.5.1 概念及区分31-32
• 2.5.2 不确定性来源32-33
• 2.5.3 定量化方法33-37
• 第三章 暴露模型及参数37-69
• 3.1 暴露途径分析38-39
• 3.2 暴露模型建立39-49
• 3.2.1 消化道暴露数学模型39-41
• 3.2.2 呼吸暴露数学模型41-47
• 3.2.3 皮肤暴露数学模型47-49
• 3.3 暴露参数确定49-68
• 3.3.1 饮用水中 THMs 浓度49-52
• 3.3.2 挥发模型参数52-56
• 3.3.3 人群行为特征参数56-62
• 3.3.4 建筑物特征参数62-66
• 3.3.5 生理参数66-68
• 3.4 本章小结68-69
• 第四章 暴露水平定量化表征69-97
• 4.1 室内空气暴露浓度模拟69-87
• 4.1.1 龙格库塔方法69-71
• 4.1.2 一居室模拟结果71-78
• 4.1.3 二居室模拟结果78-87
• 4.2 暴露水平定量化87-95
• 4.2.1 方法建立87-89
• 4.2.2 暴露水平定量化结果89-95
• 4.3 本章小结95-97
• 第五章 基于 1D-S-2D 方法的 THMs 风险模拟与控制97-129
• 5.1 风险计算模型97-99
• 5.1.1 致癌风险计算模型97-98
• 5.1.2 风险评价标准98-99
• 5.2 THMs 的毒理学特性99-101
• 5.2.1 毒理学数据99
• 5.2.2 毒性参数本地化99-101
• 5.3 1D-MC 风险模拟101-122
• 5.3.1 室内 THMs 浓度二维分布101-105
• 5.3.2 呼吸风险105-110
• 5.3.3 消化道风险110-116
• 5.3.4 皮肤风险116-122
• 5.4 THMs 风险控制122-127
• 5.4.1 定量化风险控制方案122-124
• 5.4.2 风险削减措施建议124-127
• 5.5 其他不确定性127
• 5.6 本章小结127-129
• 第六章 结论129-134
• 6.1 主要结论129-132
• 6.2 主要创新点132
• 6.3 不足和建议132-134
• 参考文献134-149
• 发表论文和参加科研情况说明149-151
• 附录151-154
• 致谢154

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