第一章　暴露參數(shù)概述

第一節(jié)　暴露參數(shù)的定義

一、環(huán)境污染對人體健康的影響過程

人作為環(huán)境中的重要組成部分，生活在環(huán)境中，無時無刻不在與外界環(huán)境進行著物質(zhì)和能量的交換。人們在改造和適應(yīng)環(huán)境的過程中，也受著外界環(huán)境的影響。圖1-1是環(huán)境污染對人體健康影響方式和評價方法示意圖�？梢姡�環(huán)境污染進入人體需要經(jīng)過一個漫長而復(fù)雜的過程，每個過程的評價方式和理論體系也不同。

（一）污染物的排放和在環(huán)境中的分布過程

化學(xué)性、物理性和生物性的環(huán)境污染物由污染源排放后，進入到空氣、水、土壤等環(huán)境介質(zhì)；污染物在這些介質(zhì)中以一定的濃度和狀態(tài)存在，并發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化。評價污染排放對環(huán)境的影響是“環(huán)境影響評價”。從污染源到環(huán)境介質(zhì)的有關(guān)理論方法是環(huán)境科學(xué)研究的范疇。

（二）人體暴露、攝入和吸收污染物的過程

當生活在環(huán)境中的人經(jīng)過呼吸、飲食和皮膚接觸等過程而接觸到空氣、水、食物、土壤中的這些環(huán)境污染物（這個過程叫“暴露”）后，經(jīng)過人體的吸收和代謝過程，在體內(nèi)以一定負荷存在（包括“攝入”和“吸收”兩個階段）。

（1）暴露（exposure），即人體可見邊界（如皮膚、口和鼻腔等）與環(huán)境污染物接觸的過程，主要取決于人與環(huán)境的接觸途徑和方式，以及接觸的行為和特征。

（2）攝入（intake），即污染物穿透人體外暴露界面而到達靶器官的過程，主要指污染物通過機體可見界面通道的物理遷移（如呼吸、飲食和飲水）。

（3）吸收（uptake），即污染物穿越了吸收屏障而被人體所吸收的過程，或直接通過皮膚或其他暴露器官（如眼睛）而吸收污染物的過程。

評價環(huán)境污染物進入人體的途徑、方式和劑量是“暴露評價”。從環(huán)境介質(zhì)到人體暴露、攝入和吸收的有關(guān)理論方法是暴露科學(xué)研究的范疇。暴露科學(xué)是近些年來逐漸發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。

（三）污染物對人體健康產(chǎn)生影響的過程

當污染物進入到人體后，在與宿主因素（如年齡、性別、基因等）的共同作用下而對人體健康產(chǎn)生影響。評價污染物對人體健康的不良影響的過程是“健康影響評價”，包括定性評價和定量評價。定性評價是鑒定污染物到底對人體健康會產(chǎn)生什么樣的不良影響（如是否致癌，是否具有神經(jīng)毒性、發(fā)育毒性等）；定量評價即評價在一定暴露劑量下污染物產(chǎn)生不良健康效應(yīng)的發(fā)生頻率。研究污染物對健康影響的機制是環(huán)境健康學(xué)研究的范疇，主要研究手段是用環(huán)境流行病學(xué)和環(huán)境毒理學(xué)的方法，評價和預(yù)測人體暴露某類污染物后可能的風(fēng)險水平，要用環(huán)境健康風(fēng)險評價的方法。

二、環(huán)境健康風(fēng)險評價

風(fēng)險是危險因素產(chǎn)生危害的可能性及其嚴重程度。遠古時期以打魚捕撈為生的漁民們每次出海前都要祈求神靈保佑自己在出海時能夠風(fēng)平浪靜，滿載而歸。他們深深體會到“風(fēng)”給他們帶來的無法預(yù)測無法確定的危險。“風(fēng)”即意味著“險”，因此有了“風(fēng)險”一詞。隨后，風(fēng)險一詞逐漸在各行各業(yè)中予以引用，如金融、保險、交通、企業(yè)管理、衛(wèi)生、環(huán)保等領(lǐng)域，都存在風(fēng)險。

美國環(huán)境保護署（USEPA）認為，環(huán)境風(fēng)險是環(huán)境污染源（stressor）對人體健康和生態(tài)系統(tǒng)（receptor）產(chǎn)生危害的可能性，通常也定義為：環(huán)境風(fēng)險是由人類活動引起的，或由人類活動與自然界的運動過程共同作用造成的，通過環(huán)境介質(zhì)傳播的，能對人類社會及其賴以生存、發(fā)展的環(huán)境產(chǎn)生破壞、損失乃至毀滅性作用等不利后果的事件的發(fā)生概率和不良后果。

環(huán)境風(fēng)險廣泛存在于人類的各種活動中，其性質(zhì)和表現(xiàn)方式復(fù)雜多樣，從不同角度可作不同分類：根據(jù)承受風(fēng)險的對象，可分為人體健康風(fēng)險和生態(tài)風(fēng)險；依據(jù)風(fēng)險來源，可分為有毒有害化學(xué)品的環(huán)境風(fēng)險、核污染的環(huán)境風(fēng)險、危險廢物的環(huán)境風(fēng)險等；依據(jù)環(huán)境介質(zhì)，可分為空氣環(huán)境風(fēng)險、水環(huán)境風(fēng)險、土壤環(huán)境風(fēng)險等；依據(jù)風(fēng)險發(fā)生時間，可分為突發(fā)性污染事故的環(huán)境健康風(fēng)險和慢性累積性的環(huán)境健康風(fēng)險，其中，突發(fā)性污染事故的環(huán)境健康風(fēng)險是由于監(jiān)管不利等引發(fā)的化學(xué)品泄漏、爆炸等事故而引起的環(huán)境污染對人體健康的風(fēng)險（如松花江水污染事故中硝基苯污染的健康風(fēng)險）；而慢性累積性的環(huán)境健康風(fēng)險指長期低劑量暴露于某環(huán)境污染而導(dǎo)致的風(fēng)險（如室內(nèi)空氣中的多環(huán)芳烴污染對肺癌發(fā)生的風(fēng)險等）；根據(jù)風(fēng)險的效應(yīng)終點，如人體健康風(fēng)險，以疾病類別及病理過程作為劃分標準，可分為致癌風(fēng)險、致突變風(fēng)險、生殖風(fēng)險、發(fā)育風(fēng)險等；按生命周期劃分，可分為胚胎孕育期健康風(fēng)險、圍產(chǎn)期健康風(fēng)險、嬰兒期健康風(fēng)險、兒童期健康風(fēng)險和成人健康風(fēng)險。

引起環(huán)境風(fēng)險的風(fēng)險源可以是任何會導(dǎo)致不良影響的物理、化學(xué)或生物因素，其作用的對象可能包括自然資源或生態(tài)系統(tǒng)（包括人、動物、植物以及相互作用的環(huán)境）。環(huán)境健康風(fēng)險特指作用對象為人體健康的環(huán)境風(fēng)險類型。

USEPA認為，環(huán)境風(fēng)險評價是對環(huán)境污染引起人體健康和生態(tài)危害的種類及程度的描述過程。1983年美國國家科學(xué)院出版的紅皮書《聯(lián)邦政府的風(fēng)險評價：管理程序》提出風(fēng)險評價“四步法”，即危害鑒定、劑量效應(yīng)關(guān)系評價、暴露評價和風(fēng)險表征，這成為環(huán)境風(fēng)險評價的指導(dǎo)性文件，目前已被許多國家和國際組織所采用。隨后，USEPA根據(jù)紅皮書制定并頒布了一系列技術(shù)性文件、準則和指南，包括1986年發(fā)布的《致癌風(fēng)險評價指南》、《致畸風(fēng)險評價指南》、《化學(xué)混合物的健康風(fēng)險評價指南》、《發(fā)育毒物的健康風(fēng)險評價指南》、《暴露風(fēng)險評價指南》和《超級基金場地健康評價手冊》等。當前，USEPA的風(fēng)險評價的科學(xué)體系基本形成，并處于不斷發(fā)展和完善的階段。

（一）環(huán)境健康風(fēng)險評價的步驟

圖1-1右側(cè)框圖中顯示的是環(huán)境健康風(fēng)險評價的步驟，包括四步。

（1）危害鑒定：是判定某種污染物對人體健康的危害種類的過程。

（2）劑量反應(yīng)關(guān)系評價：是對污染物暴露水平與暴露人群出現(xiàn)不良效應(yīng)發(fā)生率間的關(guān)系進行定量估算的過程，即污染物的致毒效應(yīng)與劑量之間的定量關(guān)系。

（3）暴露評價：是測量、評價或預(yù)測人體暴露污染物的途徑、方式和劑量的過程。暴露劑量一方面取決于環(huán)境中污染物的濃度，另一方面取決于人體暴露污染物的途徑、頻率和持續(xù)時間等暴露行為，即暴露參數(shù)。暴露評價有四個關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，即暴露測量、暴露參數(shù)、暴露模型和暴露評價技術(shù)規(guī)范。

（4）風(fēng)險表征：是風(fēng)險評價的最后一個環(huán)節(jié)，它把前面的資料和分析結(jié)果加以綜合，以確定有害結(jié)果發(fā)生的概率、可接受的風(fēng)險水平及評價結(jié)果的不確定性等。風(fēng)險表征也是連接風(fēng)險評價和風(fēng)險管理的橋梁，為風(fēng)險管理者提供詳細而準確的風(fēng)險評價結(jié)果，為風(fēng)險決策和對風(fēng)險采取必要的防范及減緩其發(fā)生的措施提供科學(xué)依據(jù)。

環(huán)境風(fēng)險管理是決策者同時考慮風(fēng)險評價結(jié)果、社會經(jīng)濟條件、法律等因素來決策的過程。環(huán)境健康風(fēng)險評價是風(fēng)險管理的科學(xué)基礎(chǔ)（信號）。

（二）環(huán)境健康風(fēng)險的計算過程

一般而言，環(huán)境健康風(fēng)險評價可分為致癌物風(fēng)險評價（無閾污染物健康風(fēng)險評價）和非致癌物風(fēng)險評價（有閾污染物健康風(fēng)險評價）兩類。致癌物的劑量反應(yīng)關(guān)系沒有閾值，使用線性多階段模型；非致癌物的劑量反應(yīng)關(guān)系是有閾值的（圖1-2）。通常在開展健康風(fēng)險評價之前，先通過污染物的毒理學(xué)數(shù)據(jù)資料確定其閾別［即有閾或（和）無閾］，然后再進行評價。

1.有閾環(huán)境污染物的健康風(fēng)險評價

有閾污染物的健康風(fēng)險評價是對污染物的人體暴露劑量進行準確定量后，再與污染物的參考劑量進行比較的過程，其計算見式（1-1）。其中，RfD為環(huán)境污染物在某種暴露途徑下，當人群健康風(fēng)險為10-6時的參考劑量。R＝ARDfDD×10-6（1-1）式中，R為人體暴露某污染物的健康風(fēng)險；RfD為污染物在某種暴露途徑下的參（a）無閾污染物的劑量反應(yīng)關(guān)系；（b）有閾污染物的劑量反應(yīng)關(guān)系考劑量［mg/（kg?d）］；10-6為與RfD相對應(yīng)的假設(shè)可接受的風(fēng)險水平；ADD為污染物的日均暴露劑量，見式（1-7）。多種有閾污染物經(jīng)同一暴露途徑的綜合健康風(fēng)險可以用危害指數(shù)法（HI）定量，采用式（1-2）計算。式中，HI為非致癌污染物的危害指數(shù)；RfDn為各污染物的參考劑量［mg/（kg?d）］；ADDn為各污染物的日均暴露劑量［mg/（kg?d）］，見式（1-7）。當考慮多種有閾污染物的多種暴露途徑時，綜合的健康風(fēng)險度可以采用式（1-3）計算。式中，Rij為有閾污染物i，經(jīng)暴露途徑j(luò)引起的健康危害的終生風(fēng)險；ADDij為有閾污染物i，經(jīng)過暴露途徑j(luò)的日均暴露劑量［mg/（kg?d）］；RfDij為有閾污染物i，經(jīng)過暴露途徑j(luò)的參考劑量［mg/（kg?d）］。

2.無閾污染物健康風(fēng)險評價

無閾污染物是已知或假設(shè)其作用是無閾的，即大于零的任何劑量都可以誘導(dǎo)出致癌反應(yīng)的污染物。環(huán)境中致癌污染物的濃度較低，通常低于實驗室毒理學(xué)試驗劑量，因此這里計算致癌性化學(xué)物質(zhì)風(fēng)險采用線性多階段外推模型，見式（1-4）。R＝q（人）×ADD或R＝Q×ADD（1-4）式中，R為70年暴露的終生超額致癌風(fēng)險；ADD為污染物的日均暴露劑量［mg/（kg?d）］，見式（1-7）；q（人）為由動物推算出來人的致癌強度系數(shù)［mg/（kg?d）］-1；Q為以人群資料估算人的致癌強度系數(shù)［mg/（kg?d）］-1。

在上述計算健康風(fēng)險的基礎(chǔ)上，可以計算暴露致癌污染物的人均年超額風(fēng)險水平和人群超額病例數(shù)，分別見式（1-5）和式（1-6）。

人均年超額風(fēng)險Rpy＝R/70（1-5）

人群超額病例數(shù)EC＝Rpy×AG/70×ΣPn（1-6）式中，Rpy為人均超額風(fēng)險；R為70年暴露的終生超額致癌風(fēng)險；EC為人群超額病例數(shù)；AG為標準人群的平均年齡；Pn為平均年齡n的年齡組人數(shù)。

三、暴露評價

由上可見，無論是有閾還是無閾污染物的健康風(fēng)險評價，都建立在對污染物的人體暴露劑量進行準確評價的基礎(chǔ)上，如式（1-1）～（1-4）中的ADD即暴露劑量。測量、評價或預(yù)測人體暴露污染物的途徑、方式和劑量的過程，即稱為暴露評價。

暴露評價是環(huán)境健康風(fēng)險評價的一個重要環(huán)節(jié)。同時，暴露評價是環(huán)境流行病學(xué)調(diào)查的重要組成部分，也是預(yù)測和評價環(huán)境質(zhì)量變化趨勢的方法之一。

關(guān)于暴露評價的有關(guān)理論和方法的科學(xué)叫做暴露科學(xué)。暴露科學(xué)作為一門獨立學(xué)科的地位在國際上也是于近年來才剛剛得到認可。2005年，美國新澤西的PaulLioy教授首次提出暴露科學(xué)的概念（Lioy，2005）；2006年，《暴露分析和環(huán)境流行病學(xué)》期刊（JournalofExposureAnalysisandEnvironmentalEpidemiology，JESEE）更名為《暴露科學(xué)和環(huán)境流行病學(xué)》期刊（JournalofExposureScienceandEnvironmentalEpidemiology，JESEE）；2007年，全球第一本關(guān)于人體暴露科學(xué)的書籍由斯坦福大學(xué)的WayneR.Ott組織全美20多名暴露評價方面的專家編寫完成；2008年，國際暴露評價學(xué)會（ISEA）經(jīng)過了近20年的發(fā)展正式更名為國際暴露科學(xué)學(xué)會（ISES）。暴露科學(xué)作為一門單獨學(xué)科的地位開始逐漸得到了廣大環(huán)境與健康科研工作者和管理人員的普遍認同。關(guān)于暴露科學(xué)學(xué)科體系也正在國際范圍內(nèi)進一步探討和完善中，有關(guān)專業(yè)術(shù)語見附錄1。

（一）暴露評價的步驟

暴露評價包括四個關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，即暴露測量、暴露參數(shù)、暴露模型和暴露評價技術(shù)規(guī)范。暴露評價是遵照一定的技術(shù)規(guī)程，在對暴露濃度準確測量、對暴露行為方式準確評價的基礎(chǔ)上，應(yīng)用一定的模型對暴露劑量進行定量的過程，見圖1-3。

暴露測量（exposuremeasurement）指對人體暴露污染物濃度的測量過程，