污水处理厂恶臭气体健康风险评估

　　摘要：2011年和2012年夏季在天津市纪庄子污水处理厂进行恶臭气体监测，通过GCMS分析恶臭气体的浓度及恶臭指数，同时选取24名（男11名，女13名）被试者佩戴HOLTER进行急性暴露实验，评估其健康风险。实验共检测出67种恶臭物质，格栅处恶臭气体浓度最高，以硫化物和含氧化合物为主；格栅处的急性暴露实验结果显示被试者血压反应正常，最快心率明显偏高，且多出现于现场测试时段，HRV参数值均偏离正常范围，表明受恶臭气体刺激被试者交感神经活动增强；对污泥脱水间恶臭气体进行致癌和非致癌风险评估可知，二氯甲烷和苯存在潜在致癌风险，恶臭非致癌危害指数HI小于1，其非致癌健康风险在可接受范围内。
　　关键词：污水处理厂；恶臭；心率变异性；健康风险
　　污水处理厂作为环保工程，缓解了污水直接排放对地表水的污染，但污水处理厂的恶臭问题对周边环境造成了二次污染，引发了人们越来越多的关注，恶臭气体刺激对人体健康具有较大的潜在影响，比如危害呼吸系统、循环系统、消化系统、内分泌系统、神经系统等，同时也影响人的精神状态[1]。Aatamila等[2]通过对废物处理中心附近区域的恶臭气体评估发现恶臭气体对居民的健康症状（如呼吸急促、眼睛不适、声音嘶哑、发烧以及肌肉疼痛等）有较大影响，OR均在1.4～1.7之间；同时有研究表明工厂附近VOCs暴露量高，增加了人们患喘鸣和上呼吸道疾病的风险[3]；卫生调查结果显示职业人群暴露于苯会导致中枢神经系统失调，甚至神经功能障碍或死亡[4]。
　　恶臭主要是由含硫化合物、醛、丁酸类物质引起的，唐小东等[58]研究了广州一个典型城市污水处理厂挥发性恶臭有机物的组成和含量，苯系物、2丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯和甲硫醚等是该污水处理厂重要的分子标志物，污水进水区、污泥处理区是污水处理厂恶臭气体的主要污染源。Cheng等[9]对费城东北污水处理厂恶臭中有机硫化物进行检测表明二甲基硫醚为主要物质，其平均浓度为419μg/L；Lasaridi等[10]探讨了希腊污水处理厂的恶臭问题，共监测了硫化氢、氨、苯、甲苯等10种物质，其中硫化氢为重要组成（0.01～200mg/m3），与Cooper等[11]在佛罗里达州的研究结果相近；Lehtinen等[5]监测了污水处理厂非甲烷类VOCs和厂内工作人员个体暴露量，结果显示TVOCs浓度为149.8～7719.0μg/L，工作人员的个体暴露量不会引起重要的健康问题，但会引发恶心、过敏等症状。笔者选取天津市纪庄子污水处理厂进行研究，实地监测各构筑物及厂界处恶臭气体的浓度，分析恶臭气体排放特征，并通过急性暴露实验探究恶臭气体对人体心脏自主神经活动的影响，同时进行致癌与非致癌风险评估。
　　1实验方法
　　1.1纪庄子污水处理厂简介
　　天津市纪庄子污水处理厂总规模为54万m3/d，污水处理采用了脱氮AO工艺、脱氮除磷AAO工艺以及除磷AO工艺，污泥处理采用浓缩中温厌氧消化机械脱水处理工艺[12]。
　　1.2样品采集与分析方法
　　按照纪庄子污水处理厂的工艺流程依次在不同的处理单元设置采样点，设置顺序为：格栅、初沉池、曝气池、二次沉淀池、污泥浓缩池、污泥脱水间及厂界，在采样的同时监测风速、风向。使用8L聚四氟乙烯采样袋对源进行采样，采样袋在采样前先用现场气体清洗袋子2～3次，再采集样气，采样时间约60s，密封进气口，带回实验室分析。采样点选取在各处理单元下风向边界线上，采样头高度为1.5m，即人体呼吸带高度。将采样袋中的气体注入GCMS自动进样分析仪，分析样品中气体成分及浓度。
　　研究中实验人员还进行了恶臭强度调查，分别在每个构筑物下风向处进行臭味嗅辨，并将结果进行统计。同时选取24名测试人员（身体健康）佩戴HOLTER，进行急性暴露实验，佩戴人员在休息室静休15min后，测量血压，记录其5min心电信号后；在格栅前记录4～5min的心电信号；回休息室测量血压，静休0.5h，观察延迟反应。
　　2结果与讨论
　　2.1组成特征分析
　　对污水处理厂恶臭气体进行分析，共检测出67种恶臭气体，其中烷烃21种、烯烃5种、芳香烃15种、卤代烃14种、含氧化合物7种、含硫化合物5种，不同处理单元恶臭气体中各物种的浓度（取自然对数值）如图1所示。