《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Occurrence of Disinfection By-Products in Chlorinated Drinking Water Distribution Systems and Associated Lifetime Cancer Risk
编辑推荐：
消毒副产物（DBPs），特别是饮用水氯化过程中形成的三卤甲烷（THMs），引起了重大的公共卫生关注。然而，关于孟加拉国THMs发生情况及相关癌症风险的实地证据仍然有限。本研究利用现场测量数据，量化了吉大港市饮用水配水管网中THMs的发生、形态分布及多途径终身致
消毒副产物（DBPs），特别是饮用水氯化过程中形成的三卤甲烷（THMs），引起了重大的公共卫生关注。然而，关于孟加拉国THMs发生情况及相关癌症风险的实地证据仍然有限。本研究利用现场测量数据，量化了吉大港市饮用水配水管网中THMs的发生、形态分布及多途径终身致癌风险。从十个供水区域共采集了120份水样，分析了总THMs（TTHMs）、单个THM物种以及关键理化参数，以评估THMs发生情况及相关健康风险的区域差异。水温、溶解性有机碳（DOC）和卤化物表现出显著的季节性差异，温暖时期观测到较高的DOC，增强了氯需求和DBPs生成潜能。升高的卤化物浓度促进了溴代和碘代THMs的形成。三氯甲烷（TCM）在THM谱中占主导地位（约占TTHMs的60%），平均浓度在研究区域内从31.5 ± 16.7到52.9 ± 13.0 μg/L不等，表明暴露水平存在显著的空间差异。统计分析确定消毒剂剂量、卤化物、温度和DOC是THM发生及形态分布的关键驱动因素。基于慢性每日摄入量（CDI）和斜率因子（SF），采用美国环境保护署（USEPA）推荐的多途径暴露模型（摄入、吸入和皮肤接触）评估了THMs的致癌风险。摄入途径的慢性每日摄入量最高，吸入和皮肤接触途径约占总暴露量的45%。估计的摄入致癌风险（4.26 × 10-4）和吸入致癌风险（6.53 × 10-5）超过了USEPA基准值，其中TCM贡献了最大的风险份额，而皮肤接触风险仍低于指南阈值。THM浓度及相关暴露风险表现出明显的季节性变化，由于温度驱动的生成和使用模式，夏季（>70 ppb）的水平高于秋季和冬季。本研究首次基于实测的管网内数据，而非先前报道的预测或模拟方法，对孟加拉国真实饮用水配水管网内的三卤甲烷（THM）发生、形态分布和多途径终身致癌风险进行了实地评估。研究结果支持采取有针对性的运行和监管干预措施，以减轻与DBPs相关的健康风险。
论文解读：孟加拉国吉大港市饮用水配水系统中三卤甲烷的发生与致癌风险评估
饮用水安全是全球公共卫生领域的核心议题。氯化消毒因其高效性和在配水管网中能维持持续消毒效果而被广泛应用。然而，氯会与水源水中的天然有机物（NOM）以及溴化物、碘化物等无机离子发生反应，生成以三卤甲烷（THMs）为代表的消毒副产物（DBPs）。THMs具有潜在的致癌性和其他慢性健康影响，长期暴露可能增加膀胱癌、结直肠癌等疾病的风险。人类不仅通过饮水摄入THMs，在淋浴、洗浴、烹饪等日常活动中，还会通过吸入气溶胶和皮肤接触吸收THMs。因此，多途径暴露评估对于全面理解DBPs的健康风险至关重要。尽管美国环境保护署（USEPA）和世界卫生组织（WHO）均设定了严格的THMs限值，但在孟加拉国，目前的饮用水标准仅规定了三氯甲烷（TCM）的浓度上限，缺乏对总THMs及其他物种的监管，且相关研究多依赖预测模型而非实地测量数据，导致真实的暴露风险被低估。鉴于此，研究人员针对孟加拉国吉大港市的饮用水配水管网，开展了基于现场实测数据的THMs发生特征与多途径终身致癌风险评估研究，旨在填补监管空白并提供科学依据。
为了深入探究这一问题，研究人员采用了系统的实地监测与模型评估相结合的方法。研究选取吉大港市配水管网的十个供水区域作为研究对象，在夏季、秋季和冬季三个典型季节采集了共计120份水样。样本采集严格遵循标准流程，涵盖了处理水与管网末梢水。研究人员测定了总THMs（TTHMs）、四种主要THM物种（即三氯甲烷TCM、二氯一溴甲烷BDCM、一氯二溴甲烷DBCM和三溴甲烷TBM）的浓度，同时监测了水温、pH值、消毒剂剂量、溶解性有机碳（DOC）、卤化物等关键水质参数。在健康风险评估方面，研究人员依据USEPA推荐的模型，计算了经口摄入、呼吸吸入和皮肤接触三种途径的慢性每日摄入量（CDI），并结合特定物种的斜率因子（SF），估算了终身致癌风险（CR），从而实现了对公众健康威胁的定量化分析。
研究结果表明，吉大港市饮用水配水管网中的水质参数和THMs分布呈现出显著的时空异质性。
在季节变化方面，水温、DOC和卤化物浓度表现出明显的季节性差异。夏季水温较高，伴随DOC浓度升高，这不仅增加了氯的需求量，也为DBPs的生成提供了丰富的反应前体物。此外，较高的卤化物浓度促进了溴代和碘代THMs的生成。总体而言，夏季的THM浓度最高（部分点位超过70 ppb），秋季和冬季相对较低，证实了温度驱动的反应动力学对THMs生成的显著影响。
在物种组成与空间分布方面，三氯甲烷（TCM）是研究区域内最主要的THM物种，约占总量的60%。各供水区域的TCM平均浓度介于31.5 ± 16.7至52.9 ± 13.0 μg/L之间，显示出明显的空间变异。统计分析进一步确认，消毒剂剂量、卤化物含量、水温及DOC是影响THMs生成与形态分布的关键驱动因子。
在慢性每日摄入量（CDI）方面，经口摄入是研究人群暴露于THMs的最主要途径。虽然吸入和皮肤接触途径的单次贡献率较低，但两者合计约占总暴露量的25%至32%，在特定场景下（如长时间热水淋浴）不容忽视。TCM在所有途径中均表现出最高的CDI值，反映了其在管网中的高丰度。
在致癌风险评估方面，研究人员的计算结果显示，经口摄入途径的终身致癌风险为4.26 × 10-4，呼吸吸入途径为6.53 × 10-5，均超过了USEPA规定的可接受风险阈值（通常为10-6至10-4）。TCM是导致高风险的主要贡献者。相比之下，皮肤接触途径的致癌风险低于指南阈值。这表明吉大港市当前的饮用水氯化处理方式已对公众健康构成了实质性的潜在威胁。
基于上述发现，研究人员在讨论中指出，本研究是孟加拉国首个基于真实管网实测数据的城市尺度THMs风险评估研究。与以往依赖EPANET模拟或经验模型的研究不同，实测数据更能反映实际操作条件下的暴露情况。研究证实，现有的水处理工艺在去除DBPs前体物方面存在不足，且缺乏针对总THMs的监管标准加剧了健康风险。因此，优化氯化消毒操作（如在保证消毒效果的前提下降低投氯量、控制余氯）、加强源头管理（如去除NOM和卤化物）以及建立完善的DBPs监测体系是当务之急。此外，考虑到吸入和皮肤接触途径的贡献，未来在评估饮用水健康风险时应采用多途径综合模型。
综上所述，该论文通过严谨的实地调查与风险评估，揭示了吉大港市饮用水配水系统中THMs污染的严峻现状及其带来的高致癌风险。该研究不仅为当地水务部门制定针对性的干预措施（如优化消毒工艺、引入高级氧化技术）提供了坚实的数据支撑，也为发展中国家类似地区的饮用水安全监管政策制定提供了重要的参考价值。
