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)境進行著物質和能量的交換。人們在改造和適應環(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。可見，環(huán)境污染進入人體需要經過一個漫長而復雜的過程，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；污染物在這些介質中以一定的濃度和狀態(tài)存在，并發(fā)生遷移轉化。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)境介質的有關理論方法是環(huán)境科學研究的范疇。

（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，經過人體的吸收和代謝過程，在體內以一定負荷存在（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)境介質到人體暴露、攝入和吸收的有關理論方法是暴露科學研究的范疇。暴露科學是近些年來逐漸發(fā)展起來的一門新興學科。

（三）污染物對人體健康產生影響的過程

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生什么樣的不良影響（如是否致癌，是否具有神經毒性、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生不良健康效應的發(fā)生頻率。研究污染物對健康影響的機制是環(huán)境健康學研究的范疇，主要研究手段是用環(huán)境流行病學和環(huán)境毒理學的方法，評價和預測人體暴露某類污染物后可能的風險水平，要用環(huán)境健康風險評價的方法。

二、環(huán)境健康風險評價

風險是危險因素產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平浪靜，滿載而歸。他們深深體會到“風”給他們帶來的無法預測無法確定的危險�！帮L”即意味著“險”，因此有了“風險”一詞。隨后，風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)保等領域，都存在風險。

美國環(huán)境保護署（USEPA）認為，環(huán)境風險是環(huán)境污染源（stressor）對人體健康和生態(tài)系統(tǒng)（receptor）產生危害的可能性，通常也定義為：環(huán)境風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)境介質傳播的，能對人類社會及其賴以生存、發(fā)展的環(huán)境產生破壞、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)境風險廣泛存在于人類的各種活動中，其性質和表現(xiàn)方式復雜多樣，從不同角度可作不同分類：根據(jù)承受風險的對象，可分為人體健康風險和生態(tài)風險；依據(jù)風險來源，可分為有毒有害化學品的環(huán)境風險、核污染的環(huán)境風險、危險廢物的環(huán)境風險等；依據(jù)環(huán)境介質，可分為空氣環(huán)境風險、水環(huán)境風險、土壤環(huán)境風險等；依據(jù)風險發(fā)生時間，可分為突發(fā)性污染事故的環(huán)境健康風險和慢性累積性的環(huán)境健康風險，其中，突發(fā)性污染事故的環(huán)境健康風險是由于監(jiān)管不利等引發(fā)的化學品泄漏、爆炸等事故而引起的環(huán)境污染對人體健康的風險（如松花江水污染事故中硝基苯污染的健康風險）；而慢性累積性的環(huán)境健康風險指長期低劑量暴露于某環(huán)境污染而導致的風險（如室內空氣中的多環(huán)芳烴污染對肺癌發(fā)生的風險等）；根據(jù)風險的效應終點，如人體健康風險，以疾病類別及病理過程作為劃分標準，可分為致癌風險、致突變風險、生殖風險、發(fā)育風險等；按生命周期劃分，可分為胚胎孕育期健康風險、圍產期健康風險、嬰兒期健康風險、兒童期健康風險和成人健康風險。

引起環(huán)境風險的風險源可以是任何會導致不良影響的物理、化學或生物因素，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)境健康風險特指作用對象為人體健康的環(huán)境風險類型。

USEPA認為，環(huán)境風險評價是對環(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年美國國家科學院出版的紅皮書《聯(lián)邦政府的風險評價：管理程序》提出風險評價“四步法”，即危害鑒定、劑量效應關系評價、暴露評價和風險表征，這成為環(huán)境風險評價的指導性文件，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性文件、準則和指南，包括1986年發(fā)布的《致癌風險評價指南》、《致畸風險評價指南》、《化學混合物的健康風險評價指南》、《發(fā)育毒物的健康風險評價指南》、《暴露風險評價指南》和《超級基金場地健康評價手冊》等。當前，USEPA的風險評價的科學體系基本形成，并處于不斷發(fā)展和完善的階段。

（一）環(huán)境健康風險評價的步驟

圖1-1右側框圖中顯示的是環(huán)境健康風險評價的步驟，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）劑量反應關系評價：是對污染物暴露水平與暴露人群出現(xiàn)不良效應發(fā)生率間的關系進行定量估算的過程，即污染物的致毒效應與劑量之間的定量關系。

（3）暴露評價：是測量、評價或預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)。暴露評價有四個關鍵技術環(huán)節(jié)，即暴露測量、暴露參數(shù)、暴露模型和暴露評價技術規(guī)范。

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

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

（二）環(huán)境健康風險的計算過程

一般而言，環(huán)境健康風險評價可分為致癌物風險評價（無閾污染物健康風險評價）和非致癌物風險評價（有閾污染物健康風險評價）兩類。致癌物的劑量反應關系沒有閾值，使用線性多階段模型；非致癌物的劑量反應關系是有閾值的（圖1-2）。通常在開展健康風險評價之前，先通過污染物的毒理學數(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)境污染物的健康風險評價

有閾污染物的健康風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關系；（b）有閾污染物的劑量反應關系考劑量［mg/（kg?d）］；10-6為與RfD相對應的假設可接受的風險水平；ADD為污染物的日均暴露劑量，見式（1-7）。多種有閾污染物經同一暴露途徑的綜合健康風險可以用危害指數(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，綜合的健康風險度可以采用式（1-3）計算。式中，Rij為有閾污染物i，經暴露途徑j引起的健康危害的終生風險；ADDij為有閾污染物i，經過暴露途徑j的日均暴露劑量［mg/（kg?d）］；RfDij為有閾污染物i，經過暴露途徑j的參考劑量［mg/（kg?d）］。

2.無閾污染物健康風險評價

無閾污染物是已知或假設其作用是無閾的，即大于零的任何劑量都可以誘導出致癌反應的污染物。環(huán)境中致癌污染物的濃度較低，通常低于實驗室毒理學試驗劑量，因此這里計算致癌性化學物質風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。

在上述計算健康風險的基礎上，可以計算暴露致癌污染物的人均年超額風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為人均超額風險；R為70年暴露的終生超額致癌風險；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上，如式（1-1）～（1-4）中的ADD即暴露劑量。測量、評價或預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)境流行病學調查的重要組成部分，也是預測和評價環(huán)境質量變化趨勢的方法之一。

關于暴露評價的有關理論和方法的科學叫做暴露科學。暴露科學作為一門獨立學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的概念（Lioy，2005）；2006年，《暴露分析和環(huán)境流行病學》期刊（JournalofExposureAnalysisandEnvironmentalEpidemiology，JESEE）更名為《暴露科學和環(huán)境流行病學》期刊（JournalofExposureScienceandEnvironmentalEpidemiology，JESEE）；2007年，全球第一本關于人體暴露科學的書籍由斯坦福大學的WayneR.Ott組織全美20多名暴露評價方面的專家編寫完成；2008年，國際暴露評價學會（ISEA）經過了近20年的發(fā)展正式更名為國際暴露科學學會（ISES）。暴露科學作為一門單獨學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。關于暴露科學學科體系也正在國際范圍內進一步探討和完善中，有關專業(yè)術語見附錄1。

（一）暴露評價的步驟

暴露評價包括四個關鍵技術環(huán)節(jié)，即暴露測量、暴露參數(shù)、暴露模型和暴露評價技術規(guī)范。暴露評價是遵照一定的技術規(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上，應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，