我国环境健康风险评价研究进展

【点击上方 蓝色字体--关注我们！】

农环格格有话说：

        10月13日周四（农历九月十三），大家早安！！

今天文章讲述：

环境污染所导致的健康效应日趋复杂，环境健康风险评价是一种评价由环境污染引起的人体健康危害程度的方法，目前我国开展的相关研究多采用国外成熟的评价模型，尚未建立适合我国人群的评价模型。

作者就近年来我国环境健康风险评价研究进展进行综述。

来源：《环境与健康杂志》2014年第4期。

...................................................

...............................................................

文章从环境健康风险评价的概念、研究历史、现状以及评价方法的研究进展、现状及存在的问题和发展趋势等几个方面对我国环境健康风险评价研究进行了回顾和展望：

环境风险评价是对环境污染引起的人体健康和生态危害的种类及程度的描述过程。环境健康风险评价是狭义环境风险评价的重点，是把环境污染与人体健康联系起来，定量描述污染对人体健康产生危害的风险，是收集、整理和解释各种健康相关资料的过程，其目的在于估计特定暴露剂量的有害因子对人体不良影响的概率，以评价人体健康所受到损害的可能性及其程度大小。

“十五”期间，原国家环保总局组织实施了“环境污染对人体健康损害及补偿机制研究”科技攻关项目，开展环境污染对人群健康损害医学诊断标准、健康损害补偿机制与法律框架研究。

2007 年，科技部将环境污染的健康风险评估与技术研究列入“十一五”科技支撑计划重点研究项目，区域环境污染健康风险评价研究正式启动。同年 11 18 个部委联合发布《国家环境与健康行动计划（2007—2015 年）》，明确将“开展环境污染健康危害评价技术研究”作为行动策略之一。国家环境保护部发布的“十二五”环境与健康工作规划中也将“环境与健康调查和风险评价技术与方法”的研究作为主要任务。

于云江课题组于 2010 年建立了环境污染的健康损害调查方法与技术规范，提出区域环境污染健康风险评估研究的“六步走”：区域环境污染源调查、区域环境特征污染物识别、特征污染因子危害鉴定、剂量-反应评估、区域多暴露途径环境暴露风险评价、综合区域健康风险表征，此后区域环境健康领域的研究多遵循此步骤。

应用研究的进展

早期的健康风险评价主要应用在人体长期低剂量暴露于有毒化学物质所引起的慢性健康损害，其评价方法主要采用 US EPA 推荐的“四步法”，多用于对水体、土壤、大气、动植物等单环境介质中化学物质污染引起的健康风险进行评价。

从时间上看早期的研究更多的是针对单一受体和风险源，而在实际研究中发现，任何环境介质的污染不仅仅从单一途径进入人体，而多以复合污染存在，且其受体和生命周期均以多样的形式存在。从 20 世纪 90 年代末开始，科学家们尝试进行不同受体的多暴露途径的复合污染健康风险评价研究，近几年有研究人员通过对我国人群的暴露状况进行调查，优化评估模型，以降低评估的不确定性。

除化学因子健康风险研究外，我国对电离辐射污染的暴露剂量评价，及其慢性致癌和非致癌的健康风险也开展了研究。突发性污染事故的健康风险评价主要包括化学物质泄漏事故、火灾和爆炸事故的风险评价。对于化学物质泄漏事故，有研究人员通过 CAMEO模型对造成的人群健康风险进行模拟计算，利用伴随方法，结合研究区地理特征和人口密度等条件，计算毒气泄漏的风险值。表 1 为近年我国部分环境污染健康风险评价应用研究成果。

评价方法

国际上的环境健康评价模式大多以美国国家科学院（NAS）提出的四步法为范式，其他国家如加拿大、英国等提出的一些其他健康风险评价模式与四步法基本相似。在该法的基础上，我国环境健康风险评价研究在应用风险概念和分析方法对环境与健康风险进行全面、系统评价方面取得了进展。

化学物质的危害识别主要通过收集和评估该物质的毒理学和流行病学资料，确定其是否对人群健康造成损害。目前，国际上关于权重分类的方法有两种：国际癌症研究中心（IARC）化学物质致癌性分类和 US EPA 综合风险信息系统（IRIS）化学物质致癌分类。2008 年中国环境科学学会、北京大学医学部公共卫生学院联合发布的《环境影响评价技术导则人体健康（征求意见稿）》中也将 IRIS 数据库推荐为主要参考资料。我国环境保护部发布的《污染场地风险评估技术导则（报批稿）》公布了部分污染物不同暴露途径的毒性参数值 。除此以外，我国尚未建立较为完整的污染物毒性数据库。建立我国的污染物毒性数据库可为健康风险评价中污染物质的毒性鉴定提供主要的、重要的参考依据。

健康风险评价中，化学物剂量-反应关系是在各种调查和实验数据的基础上估算出的，故人类的流行病学资料为首选，另外，敏感动物的长期致癌实验资料也极为重要。对于有阈化合物，未观测到有害效应剂量水平（NOAEL）是对无遗传毒性物质进行风险评估时常使用的一个参考点，通常采用人类终生每日摄入该外来化学物而不引起任何可见损害作用的剂量（ADI）作为指标。

由于现有的数据库中的实验参数并不是为建立 ADI 而设计，因此在剂量-反应评估的过程中要在毒理学数据库中找出既有合适观察终点又有恰当染毒时间的实验结果较为困难，在此情况下需建立新的实验确定 ADI，或者通过实际摄入量和临时建立的 ADI 数值来判断是否需要进行新实验。孟丽苹等 对全国范围内自来水厂中的9 种卤乙酸进行监测，结合小鼠饮水暴露的毒性数据评估后提出新的水厂出水二氯乙酸（TCAA）的健康指导值。郑丙辉等通过对 2000—2010 年我国突发性水污染事件的统计分析，建立水污染事件污染物安全阈值计算方法，并提出以 GB 3838—2002《地表水环境质量标准》这一慢性暴露标准作为水污染事故应急处理依据可能夸大了时间危害性。隋海霞等应用毒理学关注阈值（TTC）对我国人群膳食中低暴露量化学物邻苯二甲酸（2-乙基己基）酯（DEHP）进行风险评估并以传统评估方法进行验证，结果发现差异不明显。

在剂量-效应评估中，基准剂量方法（BMD）扩展了动物实验或者观察流行病学研究获得的剂量-效应数据的适用范围，更好地描述潜在风险的特征并量化。田琳等对慢性铅接触引起肾损伤的生物接触限值进行估算，选择 135 名蓄电池厂工人作为铅接触者，对其血铅浓度与尿总蛋白（TP）、尿 β 2 -微球蛋白（β 2 -MG）、尿 N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶（NAG）关系进行分析，并分别以尿 TP、尿 β 2 -MG、尿 NAG 为指标计算引起肾损害的血铅基准剂量（BMD）和基准剂量下限值（BMDL）。江兰对广东某厂锰接触工人尿锰剂量及其心电图异常率的剂量-反应关系估算出其尿锰含量的 BMD 和 BMDL。赵焕虎等将基准剂量在镉性肾损伤健康风险评价的相对敏感指标的确定应用中发现，对于肾早期损伤的判断，尿镉优于血镉。顾刘金等应用 BMD 分析咪鲜胺锰盐对 SD 大鼠的亚慢性毒性，估算其基准剂量，且高于 NOAEL。王烁等对汕头市氟病区儿童尿氟（UF）含量与血清碱性磷酸酶（AKP）活力的相关性进行分析，并以血清碱性磷酸酶活力为指标计算尿氟 BMD 和 BMDL 值。不难发现NOAEL 和 BMD 方法是依赖于某个实验，因此其误差和不确定性较大。

在人群的健康风险评价中，靶器官放射性测试和毒性作用方式是污染物质基准剂量推导和健康风险评价的基础。对无阈化合物多采用毒理学传统的剂量-反应关系外推模型，即通过动物实验数据外推到人体的剂量-反应关系，通常采用体重、体表面积外推法或安全系数法。利用模型外推到实验剂量范围以下时，正常所得到的预测值与反应值之间的差别可达几个数量级，因此需要根据无阈化合物的特性及收集到的有关资料谨慎选择模型。黄德寅、张倩等先后用 ERDEM软件构建苯的生理药代动力学模型，结合数据库进行新 PBPK 模型的建立，结合数据库流行病学资料、哺乳动物实验结果、人体毒理学研究建立了暴露时间-剂量-效应关系。

目前我国许多学者开始使用分类回归法综合多组实验数据，构建以暴露时间和浓度为变量的剂量-效应关系，生理药代动力学模型能够模拟提供靶位的暴露剂量，由高剂量作用推导到低剂量作用，可由体外测试推导到体内测试，还可进行物种间的推导，是健康风险评价的发展目标，也是风险评价研究中的重要发展方向之一 。熊成香也利用 PBPK模型对二甲苯进行种间类推，并制定了参考剂量。

然而无论是有阈、无阈化合物，或者何种剂量-效应评价方法，均是在流行病学调查与实验数据的基础上通过模型估算出来的。US EPA 的 IRIS 毒性数据库包含了 540 余种化学物质的致癌效应与非致癌效应毒理学数据。美国加州环保局环境健康危害评估办公室（OEHHA）构建了毒性标准数据库，包含了 400 余种化学物质的毒性资料。我国在此类基础数据的收集和毒理学数据库的建立上尚有欠缺。

暴露评价方法 

暴露评价是确定或者估算暴露量的大小、暴露频率、暴露的持续时间和暴露途径。

关于暴露情况的收集主要分为直接法和间接法。直接法包括个体监测和生物监测。个体监测是测量一定时间内个人身体接触污染物平均浓度的方法。如吉田和Coulta 等利用个体监测法对汞作业人员和暴露于烟雾环境中的工人进行 24 h 采样监测，但是此种方法受采样器材、样本数量的限制性较大，使用随机抽样监测不确定性也较大，我国并未广泛使用。

监测法即生物标志物法，是一种直接监测生物介质中污染物内暴露的重要方法。通过皮肤、血液、唾液、头发、指甲、母乳等人体生物样本的取样监测，反映出多暴露途径进入人体的暴露剂量。对于急性毒性，目前国际上普遍认为生物标志物法暴露评价结果比较精准，可以反映暴露早期的生物学或生理学改变。段小丽等对多环芳烃的生物标志物展开研究发现尿中的 1-羟基芘（1-OH-Pyr）、3-OH-BaP 的比值可以定量评价人体暴露PAHs 致肺癌的风险。Wang 等、杨彦等用 8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG）反映 DNA 氧化应激水平作为电子废弃物拆解人群的 Pb、Cu 等重金属污染物暴露的生物标志物，建立其剂量-效应关系。

然而尽管生物标志物在健康风险评价中起着关键性的指示作用，但是由于其测定困难、花费高、特异性不够显著、灵敏度不够高等缺陷暂时还无法取代其他方法。

间接法通过对污染物浓度的监测、对不同人口学特征人群在不同环境介质中的暴露时间和频率进行调查、统计，估算人群的实际暴露浓度，以评估健康风险。我国学者使用该法对各种环境介质中的污染物通过不同的暴露途径进入人体的健康风险进行科学评估。随着近年来对健康风险评价研究的不断深入，污染物生物有效性也被用于健康风险评价。崔岩山等通过多种体外实验研究土壤中重金属的生物有效性，评估重金属对人体健康的影响。

除了上述方法之外，国际上越来越多的研究尝试将地理信息系统（GIS） 技术应用于暴露评价的研究中，发展了许多将暴露模型和 GIS 技术相结合的方法和手段。我国也有关于 GIS 技术相结合的研究，如《基于环境风险分区的布局优化调整决策支持方法》（申请号 201110194180.8，公开号102314549A），但是将GIS 技术与健康风险暴露模型结合的研究和报道较为鲜见。

暴露评价模型 

近年来，发达国家在暴露评价模型方面发展较快，国外许多国家和研究机构开发了多种评价模型，其中，美国的 RBCA 模型、CLEA 模型和荷兰的 CSOIL 模型使用最为广泛 。我国在《污染场地风险评估技术导则（报批稿）》中也提出了基于多介质的暴露模型，但由于起步晚，在暴露模型方面，多是引用国外较为成熟的模型，建立多暴露途径、复合污染的暴露评价模型也成为我国健康风险评价工作需要解决的关键问题。

暴露参数 

人体的暴露参数是环境健康风险评价中的主要因子，暴露参数选择的准确性是决定健康风险评价准确性和科学性的关键因素之一。

美国、欧盟、日本、韩国等均发布了适用于本国的人群暴露参数手册或数据库。，均未发布一套标准或者手册供参考。在进行人体暴露和健康风险研究中主要是引用国外的一些资料。因此国家环境保护部发布的“十二五”环境与健康工作规划中将“发布《中国人群暴露参数手册》”作为主要任务。 1959 年、1982 年和1992 年开展了 3 次全国范围的营养调查工作，又于2002 年在全国开展“中国居民营养与健康状况的调查”。中国疾病预防控制中心于 1989—2004 年与美国北卡罗莱纳大学合作开展“中国健康与营养调查项目”，对 9 省 2 万人的膳食和营养状况进行了调查。

此外，近年来一些国内的科学家积极开展了暴露参数的研究工作，王宗爽等采用呼吸速率的能量估算方法，对我国居民呼吸速率进行研究；向明灯等通过实测的方法对太湖某饮用水源地附近居民经口暴露参数进行研究，并与美国、日本人群暴露参数进行比较。

近年来杨彦等针对太湖流域（苏南地区）和浙江沿海温岭地区人群，采用问卷调查及实测两者结合的方法对调查对象的基本参数（身高、体重），皮肤、呼吸、饮食饮水、活动行为模式等暴露参数进行细致的调查分析。然而在暴露参数优化方式上，国内多使用 USEPA 推荐的计算模型方法或者仅使用其推荐的方法。如皮肤暴露参数中最为主要的皮肤体表面积计算形式上，许文生于 1928 年提出了计算体表面积的Stevenson 模型，此后国内生理学大多采用这一模型，1999 年胡咏梅等对该模型进行了模型系数优化。在环境与健康领域，也有研究人员运用该模型优化皮肤暴露参数。万素贞等于 1928 年发表论文，认为非线性的 DuBois 模型更适用于我国人群，但未提出优化模型。杨彦等在近期研究中采用覆盖法对我国 1008 名男性成人进行体表面积实测，分别建立了最新的我国男性体表面积估算的非线性 DuBois 模型和 Stevenson 模型，比较两者发现新建的 DuBois 模型更加适合我国人群。

风险表征是健康风险评价中在总结前期结论的同时，综合进行风险的定量和定性表达，这也是风险评价和风险管理的桥梁，是最后决策中最关键的步骤。由于致癌物和非致癌物的化学毒性不同，在评价时应分别考虑致癌效应和非致癌效应。若表征潜在非致癌效应，应进行摄入量与毒性之间的比较；若表征潜在的致癌效应，应根据摄入量和特定化学剂量反应资料评估个体终身暴露产生癌症的概率。

风险计算方法 

暴露剂量-外推法有 2 种表征和评价方法：个人最大超额风险和人群超额病例数。

个人最大超额风险评估法指在一定期间内以一定暴露水平连续暴露于某有害因子时，该有害因子对暴露个体造成的最大超额风险。该模型也是近年来使用最多、应用领域最为广泛的风险计算模型。人群超额病例数风险评价法是以一定暴露水平暴露于某有害因子时，该有害因子对暴露人群造成的超额病例数。范春等采用该法对 S 江水中有机毒物对特定人群年平均患肝癌超额病例数进行风险估算。张晶等对干洗剂四氯乙烯（TCE）的直接暴露人群的超额病例数进行计算，但该方法需要使用个体终生患癌超额危险度及个体年平均患癌超额危险度等多个参数，增加了其不确定性，近年来我国在健康风险评价的过程中鲜见使用。

可接受暴露限值 

可接受风险水平是综合考虑社会、经济、技术等诸多因素得到的评判环境污染所致人体健康风险是否可接受的标准。

国际上一些国家、地区和机构规定了健康风险评价中的最大可接受风险水平，但其可接受暴露限值各有差异。我国尚未制定此类限值，在使用时大多使用国外限值，主要为瑞典环保局、荷兰建设环保部和英国皇家协会推荐的可接受健康风险水平 1×10 -6 /年，US EPA 推荐的健康风险水平 1×10 -4 /年，以及国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受风险 5×10 -5 /年。

不确定性分析 

在环境风险评价中，由于对所研究系统目前和将来的状态认识不完全，对危害的程度或表征方式认识不充分，评价结果往往存在较大的不确定性。在暴露评估中，由于暴露参数的调查过程存在的测量误差、取样误差和系统误差，因此评价结果存在不确定性。

国内研究者开展了健康风险评价中暴露参数不确定性的研究，段小丽等根据蒙特卡洛原理，采用 crystal ball 软件对河南泌阳县人群饮用水重金属健康风险评价暴露参数进行敏感性分析；杨彦等在对电子垃圾拆解区人群多氯联苯健康风险进行评价时，对各种暴露参数的敏感性进行分析，以评估各种暴露参数对健康风险评价结果的影响。

健康风险评价模型的不确定性是指由于对真实过程的简化，使得错误说明模型结构、模型误用、使用不当的替代变量，即不合适的模型表达等。近年来，国内研究者对不确定性评价模型开展了一些研究。张应华等基于可传递参数差异的蒙特卡罗技术方法，分析了呼吸和饮水暴露途径的人群健康风险不确定性，量化了健康风险不确定性因素影响的人群健康风险。传统评价过程中直接用污染物的平均浓度来进行评价，忽略了浓度变化的特性，从而导致评价结果有一定的不确定性。

国内研究者近年来开展了利用模糊理论进行健康风险评价的方法。徐水太应用区间数理论建立了基于不确定性分析的矿区重金属健康风险评价模型，对人群重金属健康风险进行评价，并分析了确定性模型和不确定性模型评价结果的差异。丁昊天在人群健康风险评价中，采用区间数表示污染物“浓度”，并采用模糊化理论制定了模糊化的风险评价标准体系，建立了基于区间数的水环境健康风险模糊综合评价模型，并用以对人群地下水重金属健康风险进行评价。

我国环境健康风险评价的发展趋势

世界卫生组织（WHO）在 US EPA 和世界经济合作与发展组织的协助下，于 2001 年制定了健康和生态综合评价框架。相对于生态风险评价，人体健康风险评价的方法已基本定型，我国环境健康风险评价研究的主要发展趋势有：

（1）由单一污染物的风险进一步考虑复合污染的健康风险，由单环境介质行为向多介质作用过程的方向发展。尽管国际上对于复合污染的环境表征研究已经开展了较长的时间，然而对于其健康效应的相应机制尚缺乏系统研究。

近年来国际上已经有研究致力于不同环境介质中两种以上复合污染物的拮抗、协同和加和等作用，但对于其对应的剂量-效应关系或毒理学效应的研究仍然薄弱。

（2）人体环境污染的暴露途径多样，生物放大效应较复杂，而目前我国的环境健康风险评价研究尚未见考虑食物链生物放大作用。

（3）化合物总是以不同的形态存在于环境中，国际上已有诸多报道发现并不是化合物的所有形态都会对生物体产生影响或危害，在对其健康风险评估时应考虑污染物不同形态对人体健康的影响。

近年来我国已经开展了基于化合物生物有效性的暴露评价研究，诸多研究在离体培养技术的基础上，仍需要开展体外到体内、高剂量到低剂量以及物种间的推导。

（4）将健康风险评价的范围扩大到生物层面，提出行为生态毒理学的概念，并对多种生物的不同条件（包括自然条件变化和人为影响等） 下的生活习性及行为变化进行研究，国际上有科学家通过代谢组学的方法对生态环境中一些胁迫因素（温度、饥饿等）对生物体的影响开展了一系列研究，但我国关于此类研究工作的报道较为鲜见 。

（5）目前国际上进行环境健康风险的评价多是对有毒有害化学物的研究，而环境污染非化学因子对人体健康的不利影响研究较为鲜见，我国科学家对非化学因子的健康风险研究仅限于放射性物质及肠道病毒，但样本量较低并未进行受体健康损害程度的分析。应深入考虑非化学因子污染

对生物健康效应的影响。

（6）环境健康风险评估过程中的 3 类不确定性研究中，我国对参数的不确定性研究开展较多，并在全国多区域开展暴露参数调查。对于人群及其活动、时空信息、局部环境、暴露途径等，我国科学家制定的环境污染的健康损害调查方法与技术规范中进行了规范的质量控制，降低了情景的不确定性；而评估模型的不确定性将是我国环境健康风险评估研究的下一步研究重点。

（7）环境健康风险评价与生态风险评价的统一。在健康风险评价中，靶器官的暴露浓度和毒性作用是其评价的基础，将造成生物健康效应的暴露剂量与靶器官暴露浓度联系起来，可为生态风险评价提供基础数据，也是目前国际上环境健康风险评价研究中的重要发展方向之一。

---END ---