游泳池環境中三鹵甲烷多暴露途徑之健康風險評估
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(2) . 誌謝 在這個像北極一樣寒冷的研究室已經待了四年，也在這個研究室領了 兩張畢業證書，熱騰騰的碩士畢業證書，我想是我送給自己 24 歲生日最 棒的禮物。大三的時候北極熊老大收留我成為北極熊研究室的第一個學 生，對於當時北極熊老大的鼓勵，我由衷的感謝！若不是四年前在老師 的鼓勵下來到這個研究室，一定沒有現在的我。我和北極熊老大常覺得 我們真的是「歹命二人組」 ，經常要上山下海的去採樣，不管是無菸職場 的宣導活動、中科計數車流量、南投山上採樣、彰化抓魚…各式各樣的 活動我們都是固定班底。特別是我的實驗，需要早上五點半到游泳池現 場採樣，因此我們早上四點半就到學校集合，有時候需要到高雄採樣， 採完樣已經是晚上九點，老師依然毫無怨言的開著車回台中，真的很感 謝北極熊老大用心的陪我去採樣，也因為這麼的歹命，讓我在這裡學習 到非常多論文以外的事。真的非常感謝北極熊老大在研究上給我的支持 和指導，也謝謝北極熊老大總像爸爸一樣的關心我、接受我的壞脾氣， 總是像朋友一樣的帶給我歡樂。 在此，還要特別感謝口試委員江鴻龍博士及陳明仁博士，感謝你們不 吝嗇的給予我指導與建議，讓我的論文順利的完成，更重要的是三位老 師願意在成績單上寫下大大的「及格」 ，讓我順利的畢業，真的真的非常 感謝各位老師的肯定。 謝謝工研院的杜老爺、豪哥、瑞琪姐、吳姐、美芬姐，給予我實驗上. . -I-.
(3) . 的支持，特別是吳姐和美芬姐，對於完全沒有實驗基礎的兩光蟲細心的 指導，當我遇到問題時，都可以快速且有耐心的幫我解決，關心我在新 竹的生活，如果沒有你們，我的論文鐵定會難產，所以謝謝你們，讓我 在新竹的日子充實且快樂，也讓我兩年的研究生生活增添了許多色彩。 謝謝研究室的學姐雅玲和梅瑛，有你們在的日子研究室一定不無聊， 每天都聊著很有「顏色」的話題、聊著中年男人的怪僻、聊著哪裡有好 吃的，也要謝謝你們給我作研究及課業上的支持和鼓勵，縱使已經畢業 離開研究室，依然會不時的關心我，有你們的陪伴和關心讓我在研究所 的兩年不孤單。 謝謝周子傑老師，這兩年的 seminar 當了我兩次的 comment 老師，每 次知道你是我的 comment 老師，我都非常的開心，每次和老師討論我的 研究總會得到新的想法和刺激。謝謝芸貞、耕溥、祖慧、晏如、軍佑、 郁蕙陪伴我在研究室的日子，還有研究室的一大群學妹，經常帶來笑死 人不償命的演出，在我寫論文最苦悶的時期依然有著悠閒的心情。謝謝 俊毅每天都要聽我碎碎念，聽我講好笑的事、不開心的事，當我最大的 垃圾桶。 最重要的是我最愛的老爸、老媽、周小茵、大魚丸，謝謝你們給我的 支持和鼓勵，讓我順利的念完碩士班。 研究生生活的兩年需要感謝的人真的非常多，我想告訴大家「謝謝你 們，有你們真好」 。 兩光蟲雯萱 謹誌 2008/7 . - II -.
(4) . 中文摘要 過去公共衛生或健康風險評估對人體暴露於三鹵甲烷 (trihalomethanes, THMs)的研究著重於飲用水的評估，相關的研究指出暴 露於含三鹵甲烷的飲用水中三鹵甲烷的致癌風險為2.0×10-5 ~ 1.18×10-4， 已超過美國環保署建議可接受的致癌風險(10-6)。游泳池的消毒方式與飲 用水類似即加氯消毒，但游泳池的水是持續循環使用，使得加氯消毒所 產生的消毒副產物容易累積在游泳池中。因此，相較於飲用水，游泳池 水中三鹵甲烷的濃度可能較高，游泳者暴露於三鹵甲烷的風險亦可能較 高。可惜針對游泳過程暴露三鹵甲烷的健康風險評估研究，目前仍相當 有限，故需要針對游泳池環境中的三鹵甲烷進行檢測並進行健康風險評 估。 目前已有許多游泳池環境監測的研究，但針對如何進行採樣包括三鹵 甲烷在時間及空間上的差異進行探討，甚至有研究只取一個樣本即代表 整個游泳池水中三鹵甲烷的濃度，此作法是否可合理的反應游泳池水中 三鹵甲烷的實際狀況，有待更進一步的評估。所以需要了解游泳池水中 三鹵甲烷的濃度在時間及空間上是否為均質，並探討影響三鹵甲烷濃度 差異的素因。 本研究的研究目的：(1)分析國內游泳池環境中三鹵甲烷的濃度，以了 解國人游泳過程中暴露的程度；(2)收集游泳池其他環境因子(餘氯量、總 . - III -.
(5) . 有機碳、游泳人數、溫度)，探討環境因子對水中三鹵甲烷的影響；(3)利 用多暴露途徑(包括呼吸、皮膚接觸、攝食)的劑量模式，以蒙地卡羅模擬 技術(Monte Carlo Simulation)，進行游泳者暴露三鹵甲烷的健康風險評 估。 研究結果顯示：(1)本研究檢測五座室內游泳池，水中總三鹵甲烷濃度 為6.39~22.15 μg/L，優勢物種為氯仿(占總三鹵甲烷55~95.2%)，若比照飲 用水的污染物容許濃度標準(總三鹵甲烷: 100 μg/L)，並未超出管制標準； 以模式推估空氣中總三鹵甲烷濃度為46.37~84.26 μg/m3。(2) 每座游泳池 於3~4個不同的採樣點採集水樣，結果發現12次的採樣分析中，其中有9 次採樣點之間水中三鹵甲烷的濃度並無顯著的差異。另外3次有差異的部 份，發現與自由餘氯、總有機碳和單位時間游泳人次有關。自由餘氯量 及總有機碳為形成三鹵甲烷前趨物質，故其濃度對水中三鹵甲烷濃度分 佈，呈正向的影響；另外，單位時間游泳人次與三鹵甲烷濃度改變量呈 正相關，發現游泳人次愈多時，水中三鹵甲烷濃度降低量亦愈多，推測 可能是游泳活動造成的擾動及紊流，促使三鹵甲烷自水中揮發。故建議 進行游泳池採樣的同時，應搭配採集水中自由餘氯及計算游泳人數。(3) 依據水中三鹵甲烷濃度及模式推估的空氣濃度，結合國人相關的暴露參 數進行風險評估，結果顯示，游泳過程男性所承受的風險：2.09×10-6 ~1.95×10-4 ， 女 性 ： 1.99×10-6 ~2.04×10-4 ， 最 主 要 的 暴 露 途 徑 為 呼 吸. . - IV -.
(6) . (67.23-69.83%)，其次為皮膚接觸(30.07-32.68%)。游泳池為提供健身運動 的場所，本研究的結果顯示游泳池環境暴露三鹵甲烷的風險超出可接受 的範圍，故游泳池的管理建議選擇其他的消毒方式，如臭氧、紫外線， 可達到消毒滅菌的效果，且不會產生致癌性的消毒副產物。增加換水的 頻率或在循環系統中加入適當的過濾設備，皆能有效降低三鹵甲烷的生 成。如此一來，便可提供民眾安全的運動場所，確實保護人體健康。. 關鍵字： 三鹵甲烷、游泳池、多暴露途徑、蒙地卡羅模擬、健康風險評 估. . -V-.
(7) . Abstract Several studies have assessed the potential cancer risk resulted from exposure to trihalomethanes (THMs) in drinking water. These studies show that the lifetime cancer risk range from 2.0×10-5 to 1.18×10-4. These values exceed the acceptable risk (10-6) set by USEPA. In general, swimming pool water is treated in a way similar to drinking water using chlorination to keep swimmers from infections caused by microbial pathogens. Usually, swimming pool water is almost entirely recirculated. It provides the opportunity for the disinfection by-product to accumulate in pool water. Accordingly, the THMs level in swimming pool maybe higher than that of drinking water. Hence, it is necessary to monitor the level of THMs in swimming pool water and assess the risk of swimmer expose to THMs. Numerous studies have investigated the level of THMs in swimming pool water. However, most of them did not address the issue of variation of THMs level in the pool water due to spatial and temporal effect. Some of the studies even only took one sample to represent the THMs level in swimming pool. It might not reflect the actual level of THMs in the pool water. For this reason, further study is needed in order to understand the level of the variation. The objectives of this study are: (1) to determine the level of THMs in the pool water so that the level of exposure can be estimated; (2) to collect data of other environmental factors in swimming pool (free available chlorine, total organ carbon, number of swimmers, and temperature of water), and to discuss . - VI -.
(8) . the effect of environment factor associated with the THMs level in swimming pool water; (3) to develop a multi-pathway exposure model for the swimmers, and to study the cancer risk contribution from different exposure routes (oral ingestion, inhalation and dermal absorption). The study results revealed that the THMs concentrations in five swimming pools ranged from 6.93 to 22.15 μg/L in water and from 46.37 to 84.26 μg/m3 in air. Chloroform was the dominate THMs species(55.0–95.2 %). We have conducted 12 sets of sampling schsdules, three sets showed significantly difference for the levels of THMs taken at different sampling points. The difference was attributed to the level of free available chlorine, total organic carbon (TOC), and the number of swimmers per unit time. We found that free available chlorine and TOC were positively correlated to THMs levels in swimming pool water. In addition, number of swimmers per unit time had negative correlation with the level of THMs in water. This may be due to the fact that turbulence caused by swimmers might increase the rate of volatilization of THM from water to ambient air. The lifetime cancer risk from exposure to THMs in swimming pool for males and females were in 2.09×10-6 –1.95×10-4 and 1.99×10-6 –2.04×10-4, respectively. The most important exposure pathway for swimmers was inhalation (67.23-69.83%), followed by dermal absorption (30.07-32.68%). Risk contribution from oral ingestion was insignificant in this study. In order . - VII -.
(9) . to keep the risk of exposure to THMs at a minimum level, certain mitigation program, such as choose other disinfection agent (UV or ozone), frequent water change and circulation of pool water through an appropriate filtering system were strongly suggested.. Keyword: THMs, swimming pool, mulit-pathway exposure, Monte Carlo simulation, risk assessment. . - VIII -.
(10) . 目錄 誌謝 ....................................................................................................................I 中文摘要 ......................................................................................................... III Abstract ...........................................................................................................VI 表目錄 ........................................................................................................... XII 圖目錄 .......................................................................................................... XIV 第一章 緒論 ..................................................................................................... 1 1-1 研究背景及研究動機 ............................................................................. 1 1-2 研究目的及重要性 ................................................................................ 5 第二章 文獻回顧............................................................................................. 8 2-1 加氯消毒的原理與機制 ........................................................................ 8 2-2 消毒副產物的種類 .............................................................................. 10 2-3 游泳池中 THMS 生成的影響因子 ...................................................... 12 2-3-1 有機物質 ....................................................................................... 12 2-3-2 餘氯量 ........................................................................................... 12 2-3-3 溫度 ............................................................................................... 13 2-3-4 溴離子濃度 ................................................................................... 13 2-3-5 反應時間 ....................................................................................... 13 2-3-6 游泳人數 ....................................................................................... 14 2-4 游泳池加氯消毒與三鹵甲烷的形成與濃度分布 .............................. 15 2-5 游泳者暴露三鹵甲烷的多重暴露途徑 .............................................. 17 2-6 人體暴露於三鹵甲烷的健康風險評估 .............................................. 20 2-6-1 毒理學資料及相關的流行病學調查 ........................................... 20. . - IX -.
(11) . 2-6-2 可接受之風險 ............................................................................... 24 2-6-3 相關健康風險評估研究 ................................................................ 25 2-7 游泳池相關研究的採樣方法 .............................................................. 30 第三章 研究方法........................................................................................... 32 3-1 研究問題............................................................................................... 32 3-2 研究內容及執行架構 .......................................................................... 34 3-3 研究對象............................................................................................... 36 3-4 游泳池水中與空氣中三鹵甲烷採樣與實驗分析 .............................. 37 3-4-1 水樣採樣 ....................................................................................... 37 3-4-2 總有機碳 ....................................................................................... 42 3-4-3 相關參數的收集 ........................................................................... 43 3-5 研究假設及統計分析 .......................................................................... 44 3-6 游泳池三鹵甲烷多暴露途徑之健康風險評估 .................................. 45 3-6-1 暴露評估 ....................................................................................... 45 3-6-2 風險特性化 ................................................................................... 53 3-6-3 蒙地卡羅不確定性分析 ............................................................... 55 第四章 結果與討論....................................................................................... 57 4-1 游泳池水中三鹵甲烷採樣結果分析 .................................................. 57 4-1-1 採樣分析結果 ............................................................................... 57 4-1-2 模式推估之空氣中三鹵甲烷濃度 ............................................... 60 4-1-3 游泳池水中三鹵甲烷物種組成 ................................................... 61 4-1-4 本研究三鹵甲烷濃度與其他相關研究比較 ............................... 63 4-2 環境因子對三鹵甲烷濃度的影響 ...................................................... 67 4-2-1 水中三鹵甲烷濃度時間上的變異及影響因素 ........................... 67 4-2-2 水中三鹵甲烷濃度空間上的變異及影響因素 ........................... 73 . -X-.
(12) . 4-2-3 溫度對水中三鹵甲烷濃度的影響 ............................................... 77 4-3 游泳池暴露三鹵甲烷之健康風險評估 .............................................. 80 4-3-1 游泳暴露三鹵甲烷之終身致癌風險評估 ................................... 80 4-3-2 三鹵甲烷各物種對致癌風險之貢獻量 ....................................... 81 4-3-3 各暴露途徑對致癌風險之貢獻量 ............................................... 86 4-3-4 游泳暴露三鹵甲烷之非致癌風險評估 ....................................... 90 4-3-5 游泳暴露三鹵甲烷之終身致癌風險之不確定性分析 ............... 91 4-3-6 游泳暴露三鹵甲烷終身致癌風險敏感度分析 ........................... 93 4-3-7 風險管理建議 ............................................................................... 96 第五章 結論與建議..................................................................................... 100 5-1 結論..................................................................................................... 100 5-2 研究限制............................................................................................. 104 5-3 建議..................................................................................................... 105 5-4 未來研究方向..................................................................................... 106 參考文獻 ....................................................................................................... 107 附錄一 檢量線............................................................................................. 114 附錄二 水中三鹵甲烷分析之品質管制..................................................... 117 附錄三 三鹵甲烷之液相傳輸係數(DL)、氣相傳輸係數(DG)及無因次之亨 利常數(H).....................................................................................118 . . - XI -.
(13) . 表目錄 表 2-1 國外游泳池中三鹵甲烷的濃度與國內自來水中三鹵甲烷的比較 16 表 2-3 暴露三鹵甲烷之健康風險評估(×10-6) ............................................. 29 表 3-1 游泳池的樣本數、採樣點、採樣時間及游泳池尺寸表 ................ 38 表 3-1 吹氣捕捉設備之分析條件 ................................................................ 40 表 3-2 氣相層析儀分析條件 ........................................................................ 41 表 3-3 三鹵甲烷之特徵離子與定量離子 .................................................... 42 表 3-4 三鹵甲烷的滲透係數(Kp).................................................................. 47 表 3-5 暴露參數............................................................................................. 52 表 3-6 三鹵甲烷之致癌風險斜率係數(SF)與參考劑量(RfD).................... 55 表 4-1 各游泳池的水質參數(平均值±標準差) ........................................... 58 表 4-2 不同水源之水質資料(平均值±標準差) ........................................... 59 表 4-3 游泳池水中三鹵甲烷濃度分佈(μg/L) .............................................. 59 表 4-4 模式推估之空氣中三鹵甲烷濃度 (μg/m3) ...................................... 61 表 4-5 本研究環境參數、三鹵甲烷濃度與其他研究比較 ........................ 66 表 4-6 不同採樣時段總三鹵甲烷濃度 ........................................................ 68 表 4-7 游泳池上午及下午平均總三鹵甲烷濃度(μg/L).............................. 70 表 4-8 游泳池 D2 環境參數與總三鹵甲烷濃度相關係數 ......................... 72 表 4-9 各游泳池不同採樣點水中三鹵甲烷的平均濃度(μg/L).................. 74 表 4-10 不同性別暴露三鹵甲烷之風險 ...................................................... 82 表 4-11 本研究暴露三鹵甲烷之健康風險評估與相關研究比較(10-6) ..... 85 表 4-12 不同暴露途徑之終身致癌風險 ...................................................... 88 表 4-13 暴露三鹵甲烷之主要途徑 .............................................................. 89 表 4-14 非致癌風險值................................................................................... 90 表 4-15 敏感度分析之參數說明 .................................................................. 95. . - XII -.
(14) . 表 4-15 各游泳池三鹵甲烷之濃度比例及關係所產生之總三鹵甲烷濃度 ................................................................................................... 98 表 4-16 游泳過程暴露單位濃度三鹵甲烷造成之健康風險 ...................... 99 表 5-1 環境因子與水中三鹵甲烷濃度相關性之實証結果彙總表 .......... 102. . - XIII -.
(15) . 圖目錄 圖 3-1 研究架構圖.......................................................................................... 35 圖 4-1 空氣中三鹵甲烷濃度推估模式驗證 ................................................. 60 圖 4-2 各游泳池三鹵甲烷濃度 ..................................................................... 62 圖 4-3 各游泳池三鹵甲烷組成百分比 ......................................................... 62 圖 4-4 不同採樣時段水中三鹵甲烷濃度盒型圖 ......................................... 69 圖 4-5 游泳人數與三鹵甲烷濃度改變的相關性 ......................................... 69 圖 4-6 游泳池 D2 總三鹵甲烷一天變化 ...................................................... 71 圖 4-7 水中三鹵甲烷濃度與自有餘氯的相關性 ......................................... 75 圖 4-8 水中三鹵甲烷濃度與 TOC 的相關性 ............................................... 76 圖 4-9 游泳池水溫與總三鹵甲烷濃度相關性(1)......................................... 77 圖 4-10 游泳池水溫與總三鹵甲烷濃度相關性(2)....................................... 79 圖 4-11 男性致癌風險(總三鹵甲烷)............................................................. 81 圖 4-12 女性致癌風險(總三鹵甲烷)............................................................. 81 圖 4-13 男性各物種之致癌風險貢獻量 ....................................................... 83 圖 4-14 女性各物種之致癌風險貢獻量 ....................................................... 83 圖 4-15 男性各暴露途徑之致癌風險貢獻量 ............................................... 88 圖 4-16 女性各暴露途徑之致癌風險貢獻量 ............................................... 88 圖 4-17 男性游泳暴露三鹵甲烷終身致癌風險敏感度分析 ....................... 94 圖 4-18 女性游泳暴露三鹵甲烷終身致癌風險敏感度分析 ....................... 94. . - XIV -.
(16) . 第一章 緒論 隨著生活水準的提昇，國人越來越注重正當的休閒活動，所以游泳亦 成為民眾經常從事的活動。特別是行政院正大力推動「挑戰二ΟΟ八國家 發展重點計畫」，建立 E 世代終身學習社會環境-推展國民學習運動，研 擬「運動人口倍增，推廣國人體育休閒活動計畫」 ，其目標是要六年新增 300 萬的運動人口，其中游泳人口則是以新增 60 萬人為目標，來推展全 民運動。這個過程將會促使更多的國人走進游泳池中，從事游泳的運動。 本章節將闡述研究背景、研究動機、研究目的及重要性。. 1-1. 研究背景及研究動機 游泳的過程中，最重要的主體就是游泳池中的水體。而游泳池中的感. 染風險主要與由游泳者帶來的排泄物或水源中致病性的微生物有關，造 成感染事件的發生常是因為消毒工作不徹底或根本未進行消毒工作，所 以在泳池的管理上，水體的乾淨度與殺菌消毒的工作乃為不可或缺的一 環。而游泳池的消毒模式與一般的飲用水之處理模式相類似，即利用加 氯消毒的方法對水中的微生物去活性來控制致病性微生物之濃度。由於 氯消毒劑之強氧化力與殺菌特性，加上經濟成本低廉，成為普遍的消毒 方式(Bull et a., 1995; Hsu et al., 2001; Uyak, 2006)。於 1970 年代發現氯消 毒劑與有機物質會產生反應，而生成消毒副產物(Disinfection by-products, -1-.
(17) . DBPs)，其中三鹵甲烷(Trihalomethanes, THMs)為最主要的消毒副產物， 且可能造成膀胱癌、大腸直腸癌及損害中樞神經系統等不良健康效應 (Bull et al. 1995)。 過去公共衛生或健康風險評估對人體暴露於三鹵甲烷的研究都著重 在飲用水，在各國的飲用水水質管理辦法中三鹵甲烷已列為管制對象， 美國依據 USA Stage1 Disinfectant/Disinfection By-Products(D/DBP) rule 將飲用水中總三鹵甲烷(Total trihalomethanes, TTHMs)濃度標準由 100 μg/L 修改為 80 μg/L，未來以 40 μg/L 為管制目標(USEPA, 1998)。台灣則 以民國八十七年公佈之「飲用水水質標準」的 100 μg/L 為管制標準。許 多相關研究的結果顯示飲用水中的三鹵甲烷符合法規標準，但進行健康 風險評估所推估的風險，仍超過美國環保署建議之百萬分之一的可接受 風險(20×10-6~118×10-6)( Lee et al., 2004; Uyak, 2006; Wang et al., 2007)。既 然游泳池的消毒方式與飲用水相同，所面臨的健康危害理應類似，可是 國內外目前尚未針對游泳池環境中的三鹵甲烷進行管制。 生活環境中暴露於危害物質所造成的健康風險具有加乘效應，除飲用 水的使用造成的風險之外，游泳活動暴露於三鹵甲烷的環境中所造成的 健康風險有多少，是需要關切的，此為本研究動機之一。 此外，在游泳的過程中游泳者乃全身浸泡在游泳池中，與三鹵甲烷接 觸的模式，除了換氣過程中不經意的誤食入游泳池的水之外，幾乎全身. -2-.
(18) . 的皮膚會與游泳池的水產生接觸，且三鹵甲烷為揮發性有機物質，因此 呼吸作用亦可能將三鹵甲烷吸入體內。故人體可經由誤食、呼吸、皮膚 接觸等途徑接觸到游泳池水中的三鹵甲烷(WHO, 2006)，在多暴露途徑的 模式下，游泳者暴露三鹵甲烷的主要途徑為何？各暴露途徑所對健康風 險的貢獻為何？為本研究的動機之二。 游泳池擁有相當大的體積，游泳池不同位置的三鹵甲烷濃度可能具有 差異，但相關的研究中，在游泳池採樣時，大多是在游泳池不同的三個 點各採集一個樣品，即代表游泳池水中三鹵甲烷的濃度(Aggazzotti et al., 1990; 1993; 1995; 1998; Fantuzzi et al., 2001)，雖然亦有研究在多個採樣點 重複採集三個樣品，但並未對於游泳池各採樣點之間三鹵甲烷的濃度進 行探討。以國際標準的游泳池為例 50m×25m×1.8m(高雄市立體育場， http://www.khms.gov.tw/webplace/r2.htm)如此大的體積中，水中三鹵甲烷 是否為均質？或是在游泳池不同的區域三鹵甲烷的濃度是否具有差異？ 此為本研究的動機之三。 環境中三鹵甲烷的濃度受到有機物質的濃度、餘氯量、溫度、溴離子 濃度等諸多因素影響(Kim et al., 2002; Singer, 1999)，在游泳池中有機物的 來源除原水中的有機物之外，游泳者的汗水、尿液、唾液、毛髮及防晒 乳等是游泳池中最主要的有機物來源(Judd and Black, 2000)，故游泳人數 亦為影響游泳池中三鹵甲烷生成的因素之一，上述影響因子在游泳池中. -3-.
(19) . 的情況為何？對於三鹵甲烷濃度分佈的影響性又是如何？此為本研究動 機之四。. -4-.
(20) . 1-2 研究目的及重要性 根據上述的研究背景與動機，本研究欲了解游泳池環境中三鹵甲烷的 濃度分佈，以及三鹵甲烷在游泳池不同空間與時間上的差異，並探討影 響三鹵甲烷濃度分佈的因素。除此之外，針對從事游泳活動的族群進行 健康風險評估，了解游泳池環境中的三鹵甲烷對於從事游泳活動的民眾 影響的程度，並了解攝食、呼吸、皮膚接觸等暴露途徑對於健康風險的 貢獻。本研究希望達到以下目的： 一、 建立國內從事游泳運動者，暴露在游泳池三鹵甲烷的資料。 國人愈來愈重視健康的休閒活動，且政府大力提暢全民運動，游泳 運動已蔚為風潮。但國內針對加氯消毒所產生之三鹵甲烷的研究多著重 於飲用水，對於游泳活動暴露三鹵甲烷的相關研究非常有限，所以極需 要建立國內游池三鹵甲烷的環境檢測資料，以了解游泳池環境中三鹵甲 烷的濃度分布，將有助於進一步對於游泳池的水質管理，提供決策之參 考。 二、 了解環境因子對三鹵甲烷濃度的影響性。 游泳池的消毒普遍為加氯消毒，加氯消毒過程所產生之三鹵甲烷的 流佈受到諸多因素的影響，所以本研究欲了解水溫、自由餘氯及游泳人 數等環境因子對環境中三鹵甲烷的關係，了解這些因素對三鹵甲烷濃度 的影響性。管理的考量上，控制哪個因素才能有效的控制游泳池中的三. -5-.
(21) . 鹵甲烷，以確實保護游泳者的健康。 三、探討三鹵甲烷於時間與空間上的差異 目前已有許多游泳池環境監測的研究，但未對如何進行採樣包括三鹵 甲烷在時間及空間上的差異進行探討，甚至有研究只取一個樣本即代表 整個游泳池水中三鹵甲烷的濃度，此作法是否可合理的反應游泳池水中 三鹵甲烷的實際狀況？所以本研究欲了解游泳池水中三鹵甲烷的濃度在 時間及空間上是否為均質，並探討影響三鹵甲烷濃度差異的素因。 四、 建立游泳池多暴露途徑模式。 從事游泳的過程中，風險來源為多途徑的，透過誤食、呼吸、皮膚 接觸等途徑，泳客會暴露吸收三鹵甲烷，而各個暴露途徑的風險貢獻度 到底為多少？哪種途徑為游泳過程最主要的暴露途徑？為了能夠評估 人體經由這些途徑與三鹵甲烷接觸暴露，需要建立一個可以針對不同途 徑進行評估的模式，亦作為後續風險評估的基礎。 五、進行游泳者暴露三鹵甲烷的健康風險評估。 我們已知三鹵甲烷中的氯仿及二氯一溴甲烷已被國際癌症研究署歸 類為疑似人類致癌物質(2B)，且暴露飲用水中三鹵甲烷之健康風險評估結 果顯示，健康風險超過美國環保署建議之可接受風險(10-6)，而相關的研 究指出，游泳池水中三鹵甲烷濃度比飲用水高，對於從事游泳的族群而 言，游泳所造成的健康風險到底多大？是否可以接受？本研究將結合前. -6-.
(22) . 述的環境檢測資料及多暴露途徑模式，進行致癌及非致癌風險評估，了 解國人因游泳而暴露三鹵甲烷的風險大小，並與美國環保署所建議的可 接受之風險 10-6(致癌風險)和 1.0(非致癌風險)比較，以了解國人進行游水 活動時所暴露三鹵甲烷之終身致癌風險是否符合可接受之風險。. -7-.
(23) . 第二章 文獻回顧 本章將針對游泳池加氯消毒與人體暴露消毒性副產物的健康影響進 行綜合性的文獻回顧與探討。共分為六節，第一節為加氯消毒的原理與 機制；第二節回顧游泳池中三鹵甲烷生成的影響因子；第三節描敘游泳 池加氯消毒與三鹵甲烷的形成與濃度分布；第四節探討游泳者暴露三鹵 甲烷的多重暴露途徑；第五節為人體暴露於三鹵甲烷的健康風險評估， 整理三鹵甲烷相關的毒理學資料及流行病學調查，定義可接受風險，並 回顧三鹵甲烷相關之健康風險評估研究；第六節討論游泳池相關研究的 採樣方法。. 2-1 加氯消毒的原理與機制 水的消毒方式有非常多的種類如利用臭氧、紫外線、氯氣等，而加氯 消毒是使用最廣泛的方法，此法廣泛受到應用的主要原因為下列四點 (Nazir and Khan 2006)： 1. 其對細菌、病毒及原生動物等多種病原體的殺菌成效均佳； 2. 相對於其他的滅菌方而言，加氯消毒法的操作較簡易，且適用於 各型大小的處理設施； 3. 在相同的消毒效果下，其成本是相對較低的； 4. 餘氯的消毒持久性佳。. -8-.
(24) . 常見的加氯形式是以氯氣(Cl2)、次氯酸鈉(NaOCl)或次氯酸鈣(CaOCl) 消毒藥劑，以氯氣說明加氯處理後之化學反應，將 Cl2 加入水中，其主要 的反應如下： Cl2+H2OÆHOCl+H++Cl所形成的次氯酸(HOCl)是最初的消毒劑，其解離情形依 pH 值而定，在微 酸性的環境下(pH<7.5)主要是以 HOCl 的形式存在，pH 高時則次氯酸根 (OCl-)的產生量較多： HOClÆH++OClHOCl 及 OCl-稱為自由有效氯(free available chlorine)。 在一般水處理的 pH 值(6~7)下， HOCl 為最主要的消毒物種，是破壞 細菌生理反應的重要化合物(Kim et al. 2002)。對於細菌而言，加氯消毒 可移除胞子外膜蛋白質，使其通透性增加，而 dipicolinic acid、Ca2+、RNA 及 DNA 等流失，致使細菌被殺滅(余，2000)。. -9-.
(25) . 2-2 消毒副產物的種類 加氯消毒的過程中，氯離子與水中的有機物質反應產生消毒副產物， 消毒副產物主要為鹵化有機物。消毒副產物包括下列 9 大類(Vahala, 1999)： 1. 三鹵甲烷(THMs)； 2. 鹵化乙酸(HAAs)； 3. HANs； 4. 鹵化酮類(HKs)； 5. 氯酚類(Chlorophenols)； 6. 氯氰類(Cyanogen chloride)； 7. MS； 8. 氯化醛類(Chloral hydrate)； 9. Halopicrin。 根據 Shin 等(1999)針對韓國飲用水質的調查結果顯示，在消毒副產物 中，三鹵甲烷佔 60%、鹵化乙酸佔 20%、HANs 佔 12%、鹵化酮類佔 5%、 氯酚類佔 3%。其中三鹵甲烷為揮發性消毒副產物代表物種，而非揮發性 消毒副產物則為鹵乙酸較為重要。 陳緯豪(2006)針對高雄地區的游泳池採樣分析水中三鹵甲烷和鹵化乙 酸，分析結果顯示水中總三鹵甲烷濃度範圍為 5.84-58.93μg/L，鹵化乙酸. - 10 -.
(26) . 為 35.18-95.47μg/L。利用檢測的濃度值及相關暴露參數推估高雄地區游 泳池泳客暴露消毒副產物的健康風險，結果顯示，暴露三鹵甲烷的健康 風險為 3.92×10-5-5.35×10-4，暴露鹵化乙酸僅求二氯乙酸之風險，健康風 險介於 2.40×10-8-5.14×10-8。 由於三鹵甲烷為最主要的消毒副產物，且三鹵甲烷造成的健康風險較 鹵化乙酸高，所以本研究針對游泳池中三鹵甲烷暴露進行評估。. - 11 -.
(27) . 2-3 游泳池中 THMs 生成的影響因子 影響三鹵甲烷生成的因素包括有機物質的濃度、餘氯量、溫度、溴離 子濃度、反應時間、游泳人數等(Judd and Black, 2000; Kim et al., 2002; Singer, 1999)。 2-3-1 有機物質 游泳池水中的有機性物質，除水源中原有的腐植酸，最主要的來源為 游泳者使用的防晒乳，汗水、尿液、唾液及毛髮(Judd and Black, 2000)。 Singer(1999)萃取不同水源中的腐植酸，在 pH=7, 20 ℃, 加氯量 20 mg/L 的條件下，經三天的反應後，發現三鹵甲烷及其他消毒副產物的生成與 TOC 及 Cl2 的消秏有關。另外，相關的研究發現 TOC 的消秏速率約等於 三鹵甲烷的生成速率(Molit et al., 2000)。. 2-3-2 餘氯量 氯加入水中之後，會解離成 HOCl 與 OCl- 並與有機物反物產生三鹵 甲烷，所以若水中的有機物質充足，三鹵甲烷的生成量將隨加氯劑量增 加而增加(Batterman et al.,2000)。相關的研究亦指出 HOCl 的消秏與三鹵 甲烷的生成具相關(White et al., 1992)。. - 12 -.
(28) . 2-3-3 溫度 理論上，溫度的升高，化學物質的反應速率就愈快，所以在相同的加 氯量下，高溫會比低溫時產生更多的三鹵甲烷。Knocke(1986)的實驗發現 2 ℃三鹵甲烷生成的量約為 22 ℃時的 60~70%，証實溫度確實會影響三鹵 甲烷的生成速率；土耳其學者分析伊斯坦堡淨水廠資料，發現溫度與三 鹵甲烷生成呈現良好的正相關(γ = 0.921)(Uyak et al., 2006). 2-3-4 溴離子濃度 當次氯酸或氯加入含有溴離子的水中時，次溴酸 HOBr 會快速生成： Br- + HOCl Æ HOBr + Cl次溴酸為一種親電子試劑，且反應速率比次氯酸快，因此溴酸較次氯酸 更易於形成含溴三鹵甲烷(鄧，2003)。消毒副產物的物種分佈是由水中氯 離子對溴離子濃度之比例(Br-/Cl-)及溴離子對 TOC 濃度(Br-/TOC)之比例 決定，當(Br-/Cl-)或(Br-/TOC)增加時，消毒副產物物種會有利於含溴物種 之生成(Singer, 1999; 鄧, 2003)。此外，溴離子進行取代作用生成含溴之 三鹵甲烷的速度是氯的 25 倍，所以當溴離子與氯離子同時存在水體中 時，含溴物種的生成會比較快(Ichihashi et al., 1999)。. 2-3-5 反應時間 Kim(2002)以游泳池模型進行實驗，分別在地下水及地表水加入人體 - 13 -.
(29) . 的有機物(頭髮、尿、皮膚、唾液)，反應 24 及 72 小時，生成的三鹵甲烷 利用配對 t 檢定進行統計分析，發現不論地下水或地表水，反應 72 小時 所生成的三鹵甲烷皆明顯比反應 24 小時多，証實反應時間會影響消毒副 產物的生成。Batterman(2000)等進行之相關研究亦發現反應時間與消毒副 產物形成濃度呈正相關的趨勢。. 2-3-6 游泳人數 游泳者持續帶入汗、尿液、毛髮、乳液、皮膚角質等有機物質，提供 加氯消毒後產生消毒副產物的前趨物質，特別是汗與皮膚角質容易與自 由餘氯產生氯仿(Kim et al., 2002)，而游泳者活動所造成的擾動及紊流會 增加水體的表面積，促使三鹵烷由水中揮發至空氣中(Aggazzotti et al., 1990)，故游泳的人數會影響游泳池三鹵甲烷的濃度。. - 14 -.
(30) . 2-4 游泳池加氯消毒與三鹵甲烷的形成與濃度分布 由於游泳池中的水是長時間不斷的循環，隨著游泳者進入水中有機物 質及微生物亦隨之增加，所以泳池的水需要不斷的消毒降低傳染病及感 染的風險(Erdinger et al. 2004; Fantuzzi et al. 2001)。而游泳池的消毒方式 與一般飲用水的處理方法類似，加氯消毒是使用最廣泛的方法(Fantuzzi et al., 2001; Judd and Black, 2000)。 表 2-1 整理相關研究所分析之飲用水及游泳池中三鹵甲烷的濃度(單 位：μg/L)，從表中可以明顯看出，絕大多數國外的游泳池所分析而得之 氯仿的濃度資料，相對的高於國內自來水氯仿的濃度。例如，Hsu 等人研 究國內北中南等三處的自來水廠之氯仿的濃度分別為 14.2、14.4 與 27.6 μg/L；而游泳池水中氯仿的濃度範圍為 4.97∼172.3 μg/L (Aggazzotti et al., 1990; 1993; 1995; 1998; Cammann et al., 1995; Caro et al., 2007; Fantuzzi et al., 2001; Lindstrom et al., 1997; 陳緯豪，2006)，與國內自來水中的三氯 甲烷比較，高出 2.9∼29.2 倍之多。國內游泳池的氯仿濃度是否亦是具有 同樣的趨勢，具有高於飲用水中氯仿濃度的現象呢？非常值得進行研究 與分析，以建立國人游泳暴露的相關資訊。. - 15 -.
(31) . 表 2-1 國外游泳池中三鹵甲烷的濃度與國內自來水中三鹵甲烷的比較 (μg/L) 水源. chloroform. BDCM. DBCM. bromoform. 參考文獻. 游泳池. 4.97-13.79. -. -. -. Aggazzotti et al., 1990. 游泳池. 5.57-27.55. -. -. -. Aggazzotti et al., 1993. 游泳池. 19.5-114.5. -. -. -. Aggazzotti et al., 1995. 游泳池. 33.70. 2.30. 0.80. 0.10. Aggazzotti et al., 1998. 游泳池. 9.56-23.60. 1.18-4.16. 0.03-4.61. 游泳池. 78.2-172.3. 2.0-2.4. -. -. 游泳池. 33.20. 4.20. 1.90. 0.40. 游泳池. 68.00-73.00. -. -. -. 游泳池. 2.97-55.64. 0.87-16.97. 0.01-6.52. ND. 陳緯豪，2006. 自來水(台北). 17.55. -. -. -. Kuo et al., 1997. 自來水(台中). 18.83. -. -. -. Kuo et al., 1997. 自來水(高雄). 60.19. -. -. -. Kuo et al., 1997. 自來水(北台灣). 14.2. 5.1. 4.2. 0.2. Hsu et al., 2001. 自來水(中台灣). 14.4. 3.2. 0.63. 0.08. Hsu et al., 2001. 自來水(南台灣). 27.6. 6.3. 3.9. 0.7. Hsu et al., 2001. 自來水(台北). 5.9. 4.3. 2.8. 1.9. Wang et al., 2007. 自來水(台中). 13.6. 3.7. 2. 1.4. Wang et al., 2007. 自來水(高雄). 23.9. 10.1. 7.4. 5.2. Wang et al., 2007. 自來水(金門). 15.5. 15.4. 16.5. 20.1. Wang et al., 2007. - 16 -. 0.08-1.58 Cammann et al., 1995 Caro et al., 2007 Fantuzzi et al., 2001 Lindstrom et al., 1997.
(32) . 2-5 游泳者暴露三鹵甲烷的多重暴露途徑 從游泳者的活動模式觀察，游泳者乃全身浸泡在游泳池中，其與三鹵 甲烷之接觸暴露的模式，除了游泳換氣過程中不經意的誤食入游泳池的 水外，幾乎全身的皮膚會與游泳池的水產生接觸，而三鹵甲烷乃揮發性 的有機物質，因此呼吸作用亦可能將三鹵甲烷吸入體內。根據世界衛生 組織的休閑遊憩用水安全指引之第二卷—游泳池與相關用水環境報告指 出，在游泳池游泳的過程中，可以歸納出三個主要的暴露途徑使得人體 接觸到池水中的化學物質(WHO, 2006)： 1. 從口中攝入； 2. 透過呼吸的方式吸入揮發性的物質或微粒； 3. 經由皮膚接觸後透過吸收作用吸入。 許多研究利用生物偵測的方式去鑑別游泳的暴露途徑(Aggazzotti et al., 1990, 1993, 1995, 1998; Cammann et al., 1995; Levesque et al., 1994; Lindstrom et al., 1997)，常用的生物檢體包括血液、呼出氣體及尿液，結 果顯示呼吸、皮膚接觸、攝食為主要的暴露途徑。 Caro 等(2007)以西班牙 Rabanales 大學裡的室內溫水游泳池的工作人員 及泳客為研究對象，採取參加者暴露前及暴露 0、15、30、60、120、180 分鐘之後的尿液，分析尿中三鹵甲烷，結果顯示尿液中僅能偵測到氯仿 及二氯一溴甲烷，且發現游泳一小時的吸收量比工作人員在池邊工作四. - 17 -.
(33) . 小時高，原因是工作人員只有呼吸暴露，而游泳主要是大面積的皮膚接 觸、呼吸水面的空氣及意外攝食，所以該研究認為游泳者所暴露的途徑 較多，故吸收量會較高。 Lindstrom 等（1997）採集大學游泳選手在例行訓練過程中第 2、4、6、 8、10、15、20、30、45、60、90、120 分鐘的呼氣樣本，並採集第 2、 60、120 分鐘時的空氣樣本，分析後發現訓練開始 2 分鐘呼氣中氯仿的濃 度為 71.2 μg/m3，8 分鐘時為 160 μg/m3 (已超過第 120 分鐘時空氣中的濃 度 148 μg/m3)，至訓練 90 分鐘呼氣中的氯仿濃度快速增加(371 μg/m3)， 比空氣中濃度高兩倍多，故作者認為氯仿可由皮膚途徑快速被吸收，推 斷游泳者血液中 80 %之 THMs 係經由皮膚吸入，重要性更甚於呼吸吸入。 Erdinger 等(2004)於德國海得堡附近的一座游泳池進行研究，將游泳者 及游泳池員工分成三組，”W/O” 未配戴呼吸瓶的游泳者，所以暴露途徑 包含皮膚接觸及呼吸；”W” 配戴呼吸瓶的游泳者，暴露途徑僅有皮膚接 觸；”P” 沒有游泳只在池邊行走，暴露途徑僅有呼吸，經過一個小時的 游泳及活動，受測者血液中氯仿的濃度：W/O (1.02 μg/L) > P (0.24 μg/L) > W (0.03 μg/L)，結果顯示呼吸為三鹵甲烷最主要的暴露途徑。Weisel 等利 用呼出氣體評估游泳者的暴露，結果指出呼吸是游泳過程中比皮膚接觸 更重要的暴露途徑(Weisel et al., 1994)，根據 Fantuzzi 等(2001)測定以氯氣 消毒之游泳池池水，總三鹵甲烷濃度為 17.8-70.8 μg/L，而空氣中的總三. - 18 -.
(34) . 鹵甲烷濃度亦高達 25.6 μg/m3，亦指出呼吸為一不可忽略的途徑。 由上述相關研究的結果發現，三鹵甲烷經由呼吸道及皮膚進入人體， 是極為重要的暴露途徑，而在過去針對飲用水中三鹵甲烷的暴露研究， 針對飲用水中只考慮每日飲水 2 公升、攝食單一途徑，如此一來，生活 環境中的暴露可能會被低估，且游泳活動的暴露很明顯是透過呼吸、皮 膚接觸、及攝食(誤食)等多暴露途徑，故游泳者的暴露評估應同時考慮此 三種暴露途徑。. - 19 -.
(35) . 2-6 人體暴露於三鹵甲烷的健康風險評估 2-6-1 毒理學資料及相關的流行病學調查 氯仿(CHCl3, Chloroform)在國際癌症研究署(International Agency for Research on Cancer, IARC)及美國環保署(U.S. Environmental Protection Agency, USEPA)的癌症分類分別為 2B 與 B2，雖然有充分的動物實驗， 但由於流行病學研究不足，所以分類等級為可能人類致癌物。在高劑量 的動物實驗中發現在老鼠會產生肝腫瘤、兔子和老鼠產生腎腫瘤，因為 氯仿在這些器官中會產生基因毒性和細胞增生的現象(U.S.EPA, 1994, 1998c)。目前現有的流行病學資料只呈現飲用水氯仿的暴露和膀胱癌與大 腸、直腸癌為弱相關(McGeehin et al., 1993; Morris et al. 1992) ，這些已有 的流行病學調查資料中以膀胱癌的相關性最高，美國環保署計算出族群 可歸因百分比(population attributable risk)為 2-17%，表示膀光癌有 2-17% 可歸因於暴露加氯消毒的飲用水(U.S.EPA, 1998c)。 一溴二氯甲烷(CHCl2Br, bromodichloromethane, BDCM) 在 IARC 及 U.S.EPA 的癌症分類分別為 2B 與 B2，為可能人類致癌物，在動物實驗 中發現在兔子和雄鼠身上可產生腎及大腸腫瘤，另外在雌鼠則可發現肝 腫瘤(NTP, 1987)。目前尚無單獨研究一溴二氯甲烷的流行病學調查，但 在其他加氯消毒副產物的相關研究指出，人類用水的暴露和膀胱癌、大 腸直腸癌呈現正相關(Cantor et al., 1987)。. - 20 -.
(36) . 二溴一氯甲烷(CHClBr2, Dibromochloromethane, DBCM)在 U.S.EPA 的 癌症分類為 C，由於不充分的流行病學資料和有限的動物實驗資料，分 類為也許人類致癌物。在高劑量的動物實驗中，發現雌鼠有明顯的肝腫 瘤和肝癌的發生(NTP, 1985)。而流行病學資料的結果與一溴二氯甲烷一 樣。 溴仿(CHBr3, Bromoform) 在 IARC 及 U.S.EPA 的癌症分類分別為 3 與 B2，動物實驗顯示，會造成兔子產生大腸直腸癌(NTP, 1998)也在老鼠 肺部發現腫瘤(Theiss et al., 1997)。在一些地區性的流行病學調查發現三 鹵甲烷中的溴仿和膀胱癌、大腸直腸癌和胰臟癌呈正相關(Cotruvo, 1981; Crump, 1983)。 氯仿及溴仿為麻痺氣體，非致癌的不良健康效應包括傷害中樞神經、 造成心肺衰竭和肝腎的損害等(物質安全資料表，2000). - 21 -.
(37) . 表 2-2 三鹵甲烷致癌分類及不良健康效應 . 癌症分類. 1, 2. 致癌效應. Chloroform. BDCM. DBCM. Bromoform. 2B. 2B. no data. 3. B2. B2. C. B2. IARC group* IRIS group. #. 流行病學調查. 膀胱癌、大腸直腸癌、腦癌. 動物實驗. 肝腫瘤、腎腫瘤、大腸腫瘤. 1. 吸入. 皮膚接觸 非致癌效應 3. 心肺衰竭 肝腎衰竭 心肺衰竭 肝腎衰竭. ---. ---. ---. ---. ---. ---. 中樞神經系統 食入. 機能減低 肝和腎的損害. 1. IRIS, 2001; 1993; 1992. 2. IARC, 2006. 3. 物質安全資料表, 2000. 抑制中樞神經系統 肝損害 抑制中樞神經系統 肝損害 反射機能喪失 呼吸衰竭. *. IARC 癌症分類. (1) 類別 1：人類致癌因子；具有充分的流行病學證據。 (2) 類別 2A：可能人類致癌因子；有限或不足的流行病學證據，加上足 夠的動物實驗證據。 (3) 類別 2B：疑似人類致癌因子；具有有限的流行病學證據及不足的動 物實驗證據。 (4) 類別 3：無法分類；不充分的流行病學證據及不充分的動物實驗證據。 (5) 類別 4：可能非人類致癌因子；對人類或動物都不會致癌。或不充分 的流行病學證據，加上動物實驗顯示無癌症之發生。. - 22 -.
(38) #. IRIS 癌症分類. (1) A 類：人類的致癌物質(human carcinogen)；從人類的流行病學研究中， 找到足夠的證據証實化學物質與癌症之發生的關聯性。 (2) B 類：人類可能致癌物質(probable human cancinogen)；從動物的毒性 試驗得到充足的証據證實該化學物質會導致受測動物致癌，但 人體流行病學研究之資料有限(B1 類)；或完全缺乏人體的相關 資料(B2 類)。 (3) C 類：人類也許致癌物質(possible human carcinogen)：缺乏人體致癌 的相關資料，且動物毒性試驗的証據亦有限。 (4) D 類：無法分類是否致癌(unclassifiable)；無足夠的人體與動物實驗資 料，以證明是否對人類產生致癌的致應。 (5) E 類：非人類致癌物質；至少在兩個完整的動物毒性實驗，且包括兩 種類的實驗動物的測試上，均呈現陰性的反應(無癌症)，且流 行病學研究亦無發現顯著性之疾病的盛行率。. - 23 -.
(39) . 2-6-2 可接受之風險 世界上並沒有絕對的「零風險」(zero risk)，日常生活中充滿了各式各 樣的風險，若要達到「零風險」的理想，社會亦將付出龐大的成本，並 由全體民眾共同買單，因此「零風險」的認知早已超出理性範圍。根據 科學原理及成本效益原則推演出的「可接受的風險」(acceptable risk)才符 合實際(蕭美玲，2006)。 美國食品及藥物管制局(Food and Drug Administration, FDA)是第一個 正式將風險運用在法規標準訂定的機關(Graham et al., 1995; Rodricks et al., 1987; 1989) 。1973 年 FDA 根據 Mantel 和 Bryan 的建議(Mantel and Bryan, 1961)，以 10-8 的終身致癌風險為基準，推估實務上的安全劑量 (virtually safe dose)，定訂化學物質殘留於食物中最大可接受濃度。 美國環保署(Environmental Protection Agency, EPA)於 1981 年始將風 險評估運用於勞工幅射線保護規則，設定 3/1000 的死亡率為可接受風險 (Rodricks et a., 1987)。美國環保署在不同法案所設定的可接受風險會有所 不同，針對具有致癌性的農藥制定之聯邦殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑法案 (Federal Insecticide, Fungicide, and Rodenticide Act, FIFRA)，以終身致癌風 險 10-6 為基本準則，但也有例外的狀況，當考慮成本效益時，為了得到 較大的效益，EPA 可接受較大的風險(Rodricks et al., 1987)。可接受風險 運用在致癌空氣污染物，當族群風險未超過每年一個癌症案例時，是將. - 24 -.
(40) . 可接受風險訂為 10-5(Percival et al., 1996; Rodricks et al., 1989)。另外，在 1990 年之前，未修訂國家災害應變計畫(National Contingency Plan， NCP)，EPA 在決定超級基金污染場址(Superfund sites)的整治目標時，是 以一般可以接受的風險 10-6~10-4 為基準，設定整治的目標，在 1990 年修 訂之後，NCP 指出以 10-6 為分隔點(point of departure)，必須將污染場址 整治至暴露風險小於 10-6。 本研究針對游泳池以氯為殺菌劑所產生的三鹵甲烷進行風險評估，故 可接受風險以 FIFRA 建議之 10-6 為基本準則，檢視健康風險評估的結果。. 2-6-3 相關健康風險評估研究 回顧暴露三鹵甲烷的風險評估，大多針對飲用水加氯消毒的水進行評 估。Lee 等(2004)根據香港 19 個行政區自來水的三鹵甲烷濃度，分別計 算呼吸、皮膚接觸、攝食等不同途徑及四種三鹵甲烷的風險。氯仿、一 溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷及溴仿的濃度範圍分別為 5.71-75.1 μg/L、 5.04-17.2 μg/L、0.83-5.56 μg/L 及 ND-0.92 μg/L。風險評估的結果，攝食 是對總風險貢獻最大的暴露途徑，對於致癌風險而言，一溴二氯甲烷的 貢獻百分比最高(59%)，其次為氯仿(24%)。此外這 19 個行政區暴露三鹵 甲烷的終身致癌風險皆高於美國環保署建議可接受的風險(10-6)。土耳其 的 Uyak(2006)，其研究的方法與目的和 Lee 等(2004)相同，主要在評估位. - 25 -.
(41) . 於伊斯坦堡境內的 15 個供水區的三鹵甲烷濃度，並根據檢測所得之濃 度，利用多暴露途徑模式分析各區域之致癌和非致癌風險，結果顯示致 癌風險為 1.1×10-4，亦超出美國環保署建之可接受風險的範圍。 Kavcar 等(2006)調查 Izmir 地區飲用水中三鹵甲烷及其他揮發性有機物 質的濃度，根據各行政區的人口比例分配水樣的樣本數(n=100)，採樣單 位為家戶，水樣的收集為每家戶主要的飲用水來源(自來水、井水、瓶裝 水等)，並分析三鹵甲烷及其他揮發性有機物質的濃度，各三鹵甲烷的濃 度介於 ND-35 μg/L，其中氯仿的檢出率為 74%、二氯一溴甲烷及二溴一 氯甲烷分別為 46 及 47%。此外利用蒙地卡羅分析(Monte Carlo Simulation) 計算族群的機率風險，結果顯示各物質的第 95 百分位的風險皆超出可接 受的範圍，為不可接受的風險。Kavcar 等(2006)指出縱使污染物已符合法 規標(WHO:100 μg/L; USEPA: 80 μg/L )，暴露所造成的風險仍超出可接受 的範圍，且此研究僅評估攝食單一途徑，若將呼吸及皮膚接觸評估，風 險值將更高，必須從法規面改善此問題。 台灣針對飲用水中的三鹵甲烷亦有類似的研究，Hsu 等(2001)則利用 台灣環保署監測資料，評估北、中南三地區的終身致癌風險，其研究結 果發現總三鹵甲烷濃度在北、中、南三地區分別為 23.8、18.4 及 38.5 μg/L， 氯仿為最主要的三鹵甲烷成份，約占總三鹵甲烷之 90%。考量呼吸及每 日飲水 2 公升而進行致癌風險評估，結果亦是南部的風險最高(190×10-6，. - 26 -.
(42) . 每日飲水 2 公升)。葉怡巖等(2004)依據台灣省自來水公司提供全台 12 個 分區 137 個處理廠自 1998 年至 2002 年之水質監測數據，利用統計方法 計算出各縣市用戶端三鹵甲烷各衍生物的平均濃度。結果顯示，台灣自 來水中三鹵甲烷濃度普遍都低於法規標準值 100 μg/L。北部、中部、南 部及外島地區三鹵甲烷濃平均濃度分別為 12.11、9.59、17.28 及 48.39 μg/L；南部地區佔有較高濃度之氯仿比例，外島地區則是溴仿佔優勢。 他們考量每日飲水 2 公升、及洗澡過程經呼吸及皮膚接觸等暴露途徑， 估算出來的國人承受的風險，以南部地區最高，平均值介於 1.14×10-4~4.07×10-4。暴露途徑的評估顯示，以吸入為主要的暴露途徑。 整體而言，其評估所得結果，國人所承受的風險約略高於美國環保署所 建議 1×10-6 之基準值。作者們建議應將國內自來水中的三鹵甲烷再降至 目前濃度 75~95%，將會使整體健康風險降至更安全的範圍。 評估飲水之外其他用水活動的研究，在 1999 年 Jo 等人的研究中選取 6 名試者，採集其洗澡前與洗澡後的呼出氣體，同時採集洗澡的水，分別 分析氯仿的濃度，進行皮膚接觸及呼吸等暴露途徑的風險評估並與每人 飲水 0.15 升及 2 升的風險比較，結果顯示平均水中氯仿的濃度為 24.5 μg/L，且發現呼出氣體中氯仿的濃度與水中氯仿的濃度具有良好的相關 (R2=0.85)。而洗澡 10 分鐘經由呼吸及皮膚接觸的風險分別為 62×10-6 與 60×10-6 總合為 122×10-6，是每日飲水 0.15 升(13×10-6)及 2 升(180×10-6)的. - 27 -.
(43) . 9.4 倍和 0.67 倍。而在台灣最早針對人體暴露於三鹵甲烷的環境中進行健 康風險評估研究者為國內的學者 Kuo 等人(Kuo et al., 1998)。他們在台灣 的北部(台北)、中部(台中)、南部(高雄)三區分別在 26 個地點，採集了 137 個自來水的水樣，然後利用美國環保署所公告的分析方法 (US EPA Method 524)，分析其中的 VOCs 濃度。結果顯示，高雄的水樣具有最高 的氯仿濃度(60.19 μg/L)，台北次之(18.83 μg/L)，台中的自來水中氯仿濃 度最低(17.55 μg/L)。然後，他們利用雙膜理論，估算淋浴過程中，皮膚 吸收和呼吸所貢獻的氯仿暴露量。結果顯示，在 10 分鐘的淋浴狀態下， 誤食、呼吸和皮膚吸收對於暴露量的貢獻比例分別為 30%、43%和 27%。 不過，如果淋浴時間增加至 20 分鐘，則三者的比例將會變成 12%、67%、 和 21%。而台北、台中和高雄淋浴過程暴露於氯仿的致癌風險則分別為 1.33×10-5、1.15×10-5 和 6.48×10-5。暴露三鹵甲烷相關之風險評估的結果 整理於表 2-3。 由上述的研究中發現，暴露飲用水中三鹵甲烷包括飲水、洗澡等 活動的健康風險已超過美國環保署建議可接受風險(10-6)。有關游泳過程 暴露三鹵甲烷的風險評估，文獻上並未發現有人進行過。但是，游泳池 的暴露濃度明顯高於飲用水，且游泳的暴露是全身浸泡在水環境中，同 時透過呼吸及攝入等多途徑的暴露，合理的推測，如果長期從事游泳運 動，其所導致的健康風險應該會較飲用水的暴露程度高，因此我們認為. - 28 -.
(44) . 非常必要實際進行評估，加以釐清。. 表 2-3 暴露三鹵甲烷之健康風險評估(×10-6) 國家/城市. 樣本來源 CHCl3 CHCl2Br CHClBr2 CHBr3 TTHM. 參考文獻. 備註. 土耳其/伊斯坦堡 飲用水. -. -. -. -. 113.0. Uyak, 2006. 男性. 土耳其/伊斯坦堡 飲用水. -. -. -. -. 118.0. Uyak, 2006. 女性. 香港. 飲用水. -. -. -. -. 97.6. Lee et al., 2004. 男性. 香港. 飲用水. -. -. -. -. 96.0. Lee et al., 2004. 女性. 韓國/首爾. 飲用水. 19.2. 28.0. 9.0. 0.4. -. Chung et al., 1997. 土耳其/Izmir. 飲用水. 7.41. 6.81. 0.15. 台灣/台北. 飲用水. 6.4. -. -. -. -. Kuo et al., 1998 洗澡 10 分鐘. 台灣/台中. 飲用水. 5.0. -. -. -. -. Kuo et al., 1998 洗澡 10 分鐘. 台灣/高雄. 飲用水. 17.6. -. -. -. -. Kuo et al., 1998 洗澡 10 分鐘. 台灣/台北. 飲用水. 11.5. -. -. -. -. Kuo et al., 1998 洗澡 20 分鐘. 台灣/台中. 飲用水. 13.3. -. -. -. -. Kuo et al., 1998 洗澡 20 分鐘. 台灣/高雄. 飲用水. 64.8. -. -. -. -. Kuo et al., 1998 洗澡 20 分鐘. 台灣/台北. 飲用水. -. -. -. -. 20.0. Wang et al., 2007. 台灣/台中. 飲用水. -. -. -. -. 26.5. Wang et al., 2007. 台灣/高雄. 飲用水. -. -. -. -. 63.6. Wang et al., 2007. 台灣/金門. 飲用水. -. -. -. -. 78.3. Wang et al., 2007. - 29 -. Kavcar et al., 2006.
(45) . 2-7 游泳池相關研究的採樣方法 游泳池擁有相當大的體積，比賽用的標準游泳池長 50 公尺、寬 25 公 尺、深 1.8 公尺，常見較小的游泳池亦有 25 公尺長的水道，如此大的體 積，水中三鹵甲烷是否為均質？或是在游泳池不同的區域三鹵甲烷的濃 度會有差異？ Aggazzotti 和 Fantuzzi 等(1990，1993，1995，1998，2001)在義大利 進行一系列游泳池暴露三鹵甲烷的相關研究，除了針對泳客採集呼氣、 血液等檢體進行生物偵測外，同時採集游泳池水或空氣分析三鹵甲烷濃 度，探討生物檢體中三鹵甲烷濃度與水中或空氣中三鹵甲烷濃度的關 係，以了解游泳活動暴露三鹵甲烷的情況。這些研究採集水樣時，是在 游泳池不同的三個點各採一個樣品，以三個樣品的分析結果代表游泳池 水中三鹵甲烷的濃度，但游泳池體積這麼大，不同採樣點之間三鹵甲烷 的濃度是否有具有差異，以及造成差異的原因，在這些研究中並未有充 分的探討及評估。 Caro 等(2007) 採集游泳池員工及泳客的尿液，利用動力學推估游泳 者暴露三鹵甲烷後最大吸收的劑量及三鹵甲烷進入人體後的半衰期，同 時採集水樣，分析水中三鹵甲烷濃度，建立尿中三鹵甲烷與水中三鹵甲 烷的相關。此實驗中水樣的採集是在游泳池九個不同點，分別於水面下 0.25、1、1.75 公尺深各取一個水樣，總共採集 27 個樣品進行分析，可惜. - 30 -.
(46) . 此研究並未針對不同採樣點或不同深度濃度的差異進行探討。 相關的研究並未討探三鹵甲烷在游泳池空間上的變異，也未考量時間 經過游泳池中三鹵甲烷可能揮發或再反應生成等時間上的變異，本研究 認為需要了解游泳池水中三鹵甲烷於空間與時間上的變異。. - 31 -.
(47) . 第三章 研究方法 根據研究動機與研究目的，藉由文獻回顧，歸納出本研究欲討論的研 究問題及研究方法。本研究的重點即是在建立國內游泳池的消毒副產物 的濃度分佈概況資料，以作為國人游泳暴露於三鹵甲烷健康風險評估的 基礎。以室內游泳池為研究對象，檢測游泳池水中及空氣中三鹵甲烷的 濃度，同時根據文獻中游泳者的暴露參數資料，綜合上述資料進行游泳 者暴露三鹵甲烷之暴露評估及風險特性化分析。. 3-1 研究問題 1. 游泳池的水通常為循環使用，導致加氯消毒後產生的三鹵甲烷累積於 游泳池水中，此為自來水不可能發生的現象，文獻回顧過程發現游泳 池中三鹵甲烷濃度通常比飲用水高。故本研究採集游泳池水樣分析三 鹵甲烷濃度，以驗証游泳池水中三鹵甲烷濃度是否確實比飲用水中 高？ 2. 在游泳池不同位置、不同時間重複採集樣品，了解游泳池中的三鹵甲 烷是否為均質？ 3. 根據檢測之水中三鹵甲烷濃度，以暴露評估模式推估各暴露途徑(攝 食、呼吸、皮膚接觸)之暴露劑量，了解游泳過程中最主要的暴露途徑 為何？. - 32 -.
(48) . 4. 了解水溫、餘氯量、游泳人數、總有機碳濃度對水中三鹵甲烷濃度之 影響性及相關性。 5. 利用檢測之水中三鹵甲烷濃度及模式推估之空氣中濃度，結合相關之 暴露參數，進行健康風險評估，了解國人游泳暴露三鹵甲烷之健康風 險有多少？. - 33 -.
(49) . 3-2 研究內容及執行架構 根據研究目的，本研究的工作內容如下，研究架構如圖 3-1： (1) 文獻蒐集； (2) 採集游泳池的水樣，並分析其三鹵甲烷的濃度； (3) 記錄游泳池中游泳人數、水溫、室溫、餘氯量等環境參數； (4) 利用統計方法檢定三鹵甲烷度與環境參數間的相關性； (5) 建立空氣中三鹵甲烷濃度推估模式； (6) 建立游泳暴露劑量之評估模型； (7) 進行國人游泳過程暴露三鹵甲烷之致癌風評估； (8) 進行國人游泳過程暴露三鹵甲烷之非致癌風險評估； (9) 進行參數不確定性分析。. - 34 -.
(50) . 游泳池環境三鹵甲烷多暴露途徑之健康風險評估. 建立國內游泳池三鹵甲烷 的濃度資料. 暴露評估. 多暴露途徑劑量 評估模型建立. 攝食. 呼吸. 游泳者暴露參數蒐集 環境監測. 皮膚接觸. 空氣中三鹵甲 烷推估模式. 水中 三鹵甲烷. 環境參數 游泳人數 水溫. 游泳池環境暴露三鹵甲烷健康風險評估. 總有機碳 總氯. 健康風險評估之不確定分析 圖 3-1 研究架構圖 研究成果. 圖 3-1 研究架構圖. - 35 -. 自由餘氯.
(51) . 3-3 研究對象 由文獻回顧中了解溫度會影響三鹵甲烷的生成，溫度愈高三鹵甲烷愈 易生成，故推測溫水游泳池中具有較高之三鹵甲烷濃度，此外游泳池的 型式分為室內與室外，室外為完全開放的空間，所以環境中的三鹵甲烷 容易揮發消散至大氣中，而室內游泳池則為密閉或半密閉的空間，三鹵 甲烷易留存在游泳池環境中，故合理假設室內溫水游泳池中會有較高之 三鹵甲烷濃度，泳客的暴露量比室外游泳池或冷水泳池高。因此本研究 認定以室內溫水游泳池為研究的對象，我們在 2007 年 11 月至 2008 年 4 月於國內的五座室內游泳池，進行共七次的採樣工作。. - 36 -.
(52) . 3-4 游泳池水中與空氣中三鹵甲烷採樣與實驗分析 對於游泳池水中三鹵甲烷的採樣與分析方法，本研究進行的方式為： 3-4-1 水樣採樣 觀察游泳者的活動，游泳時水面下 20 公分為游泳者接觸水體的主要 區域，並參考 Fantuzzi(2001)的採樣方式在水面下 20 公分處採取水樣採。 採樣點是在游泳池的對角線兩端及游泳池中心點三個位置，於每個採樣 點各採集三個樣品。採樣時間為游泳池營業前與傍晚，分別代表游泳池 休息一晚之後的背景值及游泳池中游泳人數較多的情況。採樣的樣本 數、採樣點、採樣時間及游泳池尺寸如表 3-1 所示，本研究採樣的游泳池 有 25 公尺、30 公尺及 50 公尺長不同的尺寸，其中 25 公尺及 50 公尺是 一般學校、比賽用或民營游泳池常見的尺寸。. - 37 -.
(53) . 表 3-1 游泳池的樣本數、採樣點、採樣時間及游泳池尺寸表 游泳池. 體積(m3). A. 20×20×1.2. B. 30×20×1.4. C. 25×20×1.4. D1. D2. 50×21.8×1.35. 50×21.8×1.35. E1. 50×25×1.5. E2. 50×25×1.5. 5 座， 7 次採樣 註：體積=長×寬×高. 採樣時間 樣本數 06:00. 9. 08:00. 9. 06:00. 9. 08:30. 9. 05:50. 9. 08:35. 9. 07:00. 3. 09:00. 4. 17:10. 4. 18:45. 4. 16:35. 12. 19:00. 12. 07:45. 4. 17:05. 9. 18:35. 9. 16:40. 9. 17:45. 9. 17. 133. - 38 -. 採樣點(水面下 20 cm).
(54) . 本研究採樣及實驗分析方法參考環保署公告「水中揮發性有機化合物 檢測方法-吹氣捕捉/氣相層析質譜儀法」(NIEA W785.54B)。 採樣前預先在含鐵氟龍墊片的棕色採樣瓶中加入 25mg 抗壞血酸，避 免水中餘氯繼續反應生成三鹵甲烷。採樣時須採樣瓶內水樣略溢流，但 需注意避免瓶內產生氣泡或將抗壞血酸沖出，另外每 40ml 樣品需添加 2 滴 3M 硫酸，使 pH 值小於 2。之後將有孔蓋旋緊，並將採樣瓶倒置檢查 瓶內是否有氣泡殘留。採樣完成後，樣品運送過程及實驗室保存皆需避 光、冰存於 4℃，於 14 天內分析完畢。. 3-4-1-1 實驗分析 1. 實驗藥品 (1) 溶劑：甲醇，試藥級。 (2) 標準品：三鹵甲烷(含氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、溴仿， Trihalomethanes Calibration Mix 2000 μg/ml in methanol)。 (3) 內標準品：Flurorbenzene(2500 μg/ml in methanol) (4) 擬似標準品：4-Bromofluorobenzene(2000 μg/ml in methanol) 1,2-Dichlorobenzene-d4(2500 μg/ml in methanol) (5) 抗壞血酸，顆粒狀，試藥級 (6) 濃硫酸. - 39 -.
(55) . (7) 氦氣：純度 99.99% (8) 氮氣：純度 99.99%. 2. 實驗設備 (1) 吹氣捕捉設備：SOLATek72 (with Velocity XPT Concentrator) 表 3-1 吹氣捕捉設備之分析條件 參數. 設定值. Purge ready temp.. 40℃. Purge time. 11.00min. Purge flow. 35ml/min(N2). Desorb time. 4.00min. Desorb temp.. 270℃. Bake time. 10.00min. Bake temp.. 180℃. - 40 -.
(56) . (2) 氣相層析儀：Agilent 6890N 表 3-2 氣相層析儀分析條件 參數. 設定值. Column:DB-624 Length. 60 m. Inner diameter. 0.32 mm. Film thickness. 0.25 μm. Carrier gas flow. He, 1.5 ml/min. Temperature program 初溫. 40 ℃. 初溫保持時間. 2 min. 升溫速率. 20 ℃/min. 末溫. 220 ℃. 末溫保持時間. 4 min. - 41 -.
(57) . (3) 質譜儀：Agilent 5973 Network Scan mode: range from 35 to 300 aum 離子源溫度：230 ℃. 表 3-3 三鹵甲烷之特徵離子與定量離子 化學物質. 特徵離子(m/z) 定量離子 備註. Chloroform. 83.00. 85.00. Bromodichloromethane(BDCM). 83.00. 128.00. Dibromochloromethane(DBCM). 128.90. 126.90. Bromoform. 172.80. 170.80. Fluorbenzene. 96.00. 77.00. 內標準品. 4-Brmoflouorobenzene. 95.00. 173.90. 擬似標準品. 1,2-Dichlorobenzene-d4. 152.00. 115.1. 擬似標準品. 3-4-2 總有機碳 採用環保署公告「水中總有機碳檢測方法-過氧焦硫酸鹽加熱氧化/紅 外線測定法」(NIEA W532.51C)進行分析。採樣位置與水樣相同，為游泳 池對角線兩點及中心三點，樣品採集並保存於 250 ml 附鐵氟龍內襯瓶蓋 的棕色玻璃瓶，加入硫酸以保持樣品的穩定。樣品採集完成後需 4℃冰 存、避光且減少空氣的接觸，然後送至實驗室，進行分析。 - 42 -.
(58) . 3-4-3 相關參數的收集 為了瞭解游泳池中三鹵甲烷的濃度與其他因素間的關係，本研究收集 其他的參數：游泳池游泳的人數、餘氯濃度、水溫。游泳人數是以一小 時為單位時間，計數單位時間內游泳池中的游泳人次，以釐清游泳池中 泳客的人數，對游泳池中三鹵甲烷的影響。餘氯濃度是利用手提式餘氯 偵測器(HACH pocket colorimeter II)，分別量測總氯濃度及自由餘氯濃 度。. - 43 -.
(59) . 3-5 研究假設及統計分析 根據研究目的與相關文獻之探討後，針對各研究變項提出本研究之虛無假設及對應之分析方法： 虛無假設 H0：游泳池中不同位置水中三鹵甲烷濃度無顯著差異。. 統計檢定方法 目的 變 異 數 分 析 分析游泳池中不同採樣點間水中三 (ANOVA) 鹵甲烷的濃度，以了解三鹵甲烷濃度 在游泳池空間上的差異 H0：游泳池水中三鹵甲烷濃度不會隨時間改變而有差異。 t 檢定 分析每一次採樣兩個時段三鹵甲烷 的濃度，以了解水中三鹵甲烷濃度在 時間上的差異 Pearson 相關、 分析三鹵甲烷濃度與其他環境因子 H0a：游泳池水中三鹵甲烷濃度與水溫無顯著相關。 間的相關性，以利於了解環境因子對 H0b：游泳池水中三鹵甲烷濃度與自由餘氯濃度無顯著相關。 迴歸 三鹵甲烷濃度分佈的影響 H0c：游泳池水中三鹵甲烷濃度與總有機碳濃度無顯著相關。 H0d：游泳池水中三鹵甲烷濃度與游泳人數無顯著相關。 卡方檢定 檢定水中及空氣中三鹵甲烷濃度最 適分佈，提供後續健康風險評估不確 ---定性分析之用. - 44 -.
(60) . 3-6 游泳池三鹵甲烷多暴露途徑之健康風險評估 3-6-1 暴露評估 參考世界衛生組織的休閒遊憩用水安全指引之第二卷－游泳池與相 關用水環境報告，游泳的過程，游泳者會透過三種不同的途徑與三鹵甲 烷產生接觸暴露(WHO, 2006)： z 從口中攝入； z 透過呼吸的方式吸入揮發性的物質或微粒； z 經由皮膚接觸後透過吸收作用吸入。 因此，評估游泳者透過此三個途徑與三鹵甲烷產生接觸暴露進入人體 的劑量，可經由下最的模式評估，計算各途徑的暴露劑量。 (1) 攝入劑量(CDIoral) 游泳時換氣的過程會不經意的誤食游泳池的水，此為造成攝入暴露主 要的原因。. CDI oral =. C w × IRing × ED × EF × ET BW × AT (1). 其中 Cw = 水中 THMs 的濃度，(μg/L)； IRing = 攝入速率，(ml/hr)；. - 45 -.
(61) . ED = 暴露期間，(years)； ET = 暴露時間，(hr/day)； EF = 暴露頻率，(day/week)； BW = 體重，(kg)； AT = 平均餘命，70 years×365 day/year = 25500 days。. (2) 皮膚吸收劑量(CDIdermal). CDI dermal =. Cw × SA × K p× ED × EF × ET BW × AT. (2). 其中 SA = 皮膚暴露表面積，(m2)； Kp = 化合物的滲透係數，(m/hr)。 於此模式中，假設經由皮膚暴露的吸收率為 100%，化合物的滲透係 數，參考美國環保署的游泳者暴露評估模式(2003)，整理如下表 3-4。. - 46 -.
(62) . 表 3-4 三鹵甲烷的滲透係數(Kp) 化學物質. Kp (m/hr). CHCl3. 1.40×10-3. CHBrCl2. 6.00×10-3. CHBr2Cl. 3.00×10-3. CHBr3. 1.00×10-3. (3) 呼吸吸收劑量(CDIinhalation). CDI inhalation =. Cair × IRinh × ED × EF × ET BW × AT. (3). 其中 Cair= 游泳池空氣中三鹵甲烷的濃度，(μg/m3)； IRinh = 呼吸速率，(m3/hr)。. 游泳池空氣中三鹵甲烷的濃度推估，本研究參考 Little 與 Chiu(1998) 推導揮發性有機物自完全均勻混合的水體中揮發至室內空氣中的模式， 此模式假設接觸表面積的水體是充份混合的，適合使用於不流動的用水 型態，如使用裝滿水的浴缸。游泳池的型態與浴缸類似，故本研究引用 此模式推估空氣中三鹵甲烷的濃度，如公式(4)：. - 47 -.
(63) . ⎛ ⎛C S = K OL A⎜⎜ C water − ⎜ air ⎝ H ⎝. ⎞⎞ ⎟ ⎟⎟ ⎠⎠. (4). 其中 S：揮發性有機物質自水中揮發至空氣中的揮發速率，(μg/hr)； KOL：總物質傳輸系數，(m/hr)； A：空氣與水體介面之面積，(m2)； Cwater：三鹵甲烷在水中之濃度，(μg/L)； Cair：三鹵甲烷在空氣中之濃度，(μg/m3)； H：三鹵甲烷之亨利常數，無單位。 公式(4)中，空氣與水體界面之面積(A)，由於水花、氣泡等情形，非 常不易量測，故將水與空氣介面的面積和總質量傳輸係數(KOL)合併為一 新係數 KOLA (USEPA, 2003a)。根據 Corsi 和 Howard(1998)的建議，三鹵 甲烷的 KOLA 可以用下式評估： ⎧ ⎪ q p ( K OL A) i ⎛ DLi ⎞ ⎛ DGi ⎞ ⎛ H i ⎞⎪ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎨ =⎜ ( K OL A) r ⎜⎝ DLr ⎟⎠ ⎜⎝ DGr ⎟⎠ ⎜⎝ H r ⎟⎠⎪ ⎛ D Li ⎪ ⎜⎜ D ⎩ ⎝ Lr. 其中 (KOLA)i：化學物質 i 之 KOLA； - 48 -. ⎛K 1 + ⎜⎜ Gr ⎝ K Lr p. ⎞ ⎟⎟ H r ⎠. ⎛D ⎞ ⎞ ⎟⎟ + ⎜⎜ Gi ⎟⎟ ⎠ ⎝ DGr ⎠. q. ⎛ K Gr ⎜⎜ ⎝ K Lr. ⎫ ⎪ ⎪ ⎬ ⎞ ⎪ ⎟⎟ H r ⎪ ⎠ ⎭. (5).
(64) . (KOLA)r：參考物質之 KOLA； DLi：化學物質 i 在液相擴散係數，(cm2/sec)； DLr：參考物質在液相擴散係數，(cm2/sec)； DGi：化學物質 i 在氣相擴散係數，(cm2/sec)； DGr：參考物質在氣相擴散係數，(cm2/sec)； Hi：化學物質 i 之亨利常數，無單位； Hr：參考物質之亨利常數，無單位； p、q：經驗常數 KLr：參考物質之液相質量傳輸係數 KGr：參考物質之氣相質量傳輸系數. 根據 U.S.EPA(2003a)之建議，評估三鹵甲烷的 KOLA 過程中，所使用 的參考物質為甲苯(toluene)。甲苯之 KOLA 值為 9.4 L/min，其(KG/KL)之比 值為 156(Moya et al., 1998)。另外，p 與 q 則為 2/3(Sherwood et al., 1975; Little, 1992)。利用公式(5)所估算可得各三鹵甲烷的 KOLA 值。 重新整理公式(4)，空氣中三鹵甲烷的濃度可以根據有機物自水體中揮 發至空氣中的揮發速率(S)、三鹵甲烷之 KOLA、其在水中的濃度(Cwater)和. - 49 -.
數據
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