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1、环境与健康论文：基于动态聚类分析的水环境健康风险综合评价摘要:考虑各水期的浓度差异,提出浓度参数综合评判的概念,建立了基于浓度参数综合评判的水环境健康风险评价模型.运用动态聚类分析法将评价结果进行归类,得出风险管理的优先控制等级.将该方法应用于2007年湘江18个断面的健康风险评价研究中.结果表明:各监测断面中砷、六价铬和镉三种物质的健康危害较大,其中砷的健康危害最大;采用动态聚类分析将风险评价结果归为四类:高风险、高-中风险、中风险和低风险.其中松柏下断面健康风险最高,达到3.79E-04,属于高
2、风险级别,应进行优先控制;黄茶岭属于高-中风险;归阳镇、熬洲、朱亭镇、枫溪、白石、霞湾、马家河、五星、易家湾、樟树港断面为中风险;另外6个断面为低风险.根据综合评判,大部分断面水质已受到不同程度的污染,必须加强湘江水环境污染的控制. 关键词:不确定性;健康风险评价;动态聚类分析;综合评判健康风险评价是以风险度作为评价指标,把环境污染与人体健康联系起来,定量描述污染物对人体产生危害的风险[1].健康风险评价作为环境风险评价的一个重要分支,一般包括危害识别、暴露评价、毒性评价和风险表征[2].不确定性
3、贯穿于环境风险评价的整个过程,不确定性在健康风险评价过程中主要表现在三个方面:事件背景的不确定性、参数选择的不确定性以及模型本身的不确定性[3]. 其中最重要的是参数的不确定性,近年来有关参数的不确定性已由许多专家进行了研究.张应华等[4]利用可传递参数差异的蒙特卡罗技术方法来解决评价过程中各输入参数的不确定性;李如忠等[5]运用模糊集理论将风险评价模型的参数定义为三角模糊数,构建了水环境健康风险评价模糊模型,在一定程度上解决了参数的不确定性;吴义锋等[6]运用未确知数学理论来处理评价参数的不确定
4、性,建立了基于未确知性水质风险评价模式.本文采用综合评判对浓度参数进行处理从而减少评价过程中由于浓度参数而产生的不确定性.梁婕[7]等同时考虑参数的随机性和模糊性,提出了基于随即-模糊模型的地下水污染风险评价方法.苏小康[8]等考虑不确定性,进行了湘江水质随机模拟与风险的分析.除了参数的不确定性对评价结果有影响之外,在水环境健康风险评价过程中评价标准也直接影响评价结果.目前采用较多的评价标准主要有美国环保局的健康风险可接受水平,国际防辐射委员会推荐的最大可接受限值,以及瑞典环保局、荷兰建设和环境部推
5、荐的危害风险度最大可接受限值.由于各种评价标准差别较大,使用不同的评价标准评价结果将会有很大的差别.而评价结果是水环境管理的重要依据,如何解决这一问题,是环境管理的重要难题.李建兵[9]曾根据各种调查将风险评价分为不同的等级,笔者[10]也曾建立了模糊综合评价标准.而本文将从另一个角度来对水环境管理进行研究,一方面运用浓度的综合评判在一定程度上解决了浓度参数的不确定性,另一方面采用动态聚类分析将各断面的评价结果进行分类,最终将水环境健康风险分为不同的级别,得出水环境污染的优先控制级别,为风险管理确定
6、优先控制对象提供理论依据.1模糊综合评价模型建立 1.1浓度参数的综合评判模型 水环境健康风险评价一般采用美国环保局的评价模型,模型中存在很多具有不确定性因素的参数.在各种参数中,污染物浓度的不确定性是较为突出也较为明显的.浓度的不确定性表现在多个方面,笔者曾运用区间数对浓度的不确定性进行处理[10],本文试图用综合评判处理污染物浓度参数的不确定性. 常规评价中以年均或者平均浓度作为评价参数,但由于平均数作为一个概括性的度量指标存在一定得缺陷,它掩盖了被观察个体的差异.因此本文预采用河流枯水期
7、、平水期以及丰水期的浓度进行综合评判,最终得到等量的河流污染物的浓度,在一定程度程度上解决了浓度参数的不确定性. 综合评判[11]是综合决策的数学工具,根据综合评判定义,得到浓度参数的综合评判模型.综合浓度的计算公式: =A•B(1) A={A1,A2,A3}(2) B={B1,B2,B3}(3) 其中:A为各水期权重因素,A1、A2、A3分别代表枯水期、平水期以及丰水期在年内所占有的权重;B为各水期浓度因素,B1、B2、B3分别代表河流枯水期、平水期以及丰水期污染物的浓度;•代表内积.
8、 1.2基于浓度参数综合评判的水环境健康风险评价模型 水环境健康风险一般采用美国环保局推荐的健康风险评价模型[12],目前水环境健康风险评价过程中一般仅考虑化学致癌物和躯体毒物质[1,14]. 1.2.1基于的化学致癌物健康危害风险模型 (4) (5) (6) 式中:为化学致癌物i经食入途径的个人平均致癌年风险值(a-1);为化学致癌物i经食入途径的致癌强度系数(mg/kg/d);为水环境中化学致癌物i的浓度(mg/L),其值为经过浓度参数的综合评判模型计
