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(duì)人體健康的影響過(guò)程

人作為環(huán)境中的重要組成部分，生活在環(huán)境中，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在與外界環(huán)境進(jìn)行著物質(zhì)和能量的交換。人們?cè)诟脑旌瓦m應(yīng)環(huán)境的過(guò)程中，也受著外界環(huán)境的影響。圖1-1是環(huán)境污染對(duì)人體健康影響方式和評(píng)價(jià)方法示意圖。可見(jiàn)，環(huán)境污染進(jìn)入人體需要經(jīng)過(guò)一個(gè)漫長(zhǎng)而復(fù)雜的過(guò)程，每個(gè)過(guò)程的評(píng)價(jià)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(guò)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(jìn)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(píng)價(jià)污染排放對(duì)環(huán)境的影響是“環(huán)境影響評(píng)價(jià)”。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(guò)程

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

（1）暴露（exposure），即人體可見(jiàn)邊界（如皮膚、口和鼻腔等）與環(huán)境污染物接觸的過(guò)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(dá)靶器官的過(guò)程，主要指污染物通過(guò)機(jī)體可見(jiàn)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(guò)程，或直接通過(guò)皮膚或其他暴露器官（如眼睛）而吸收污染物的過(guò)程。

評(píng)價(jià)環(huán)境污染物進(jìn)入人體的途徑、方式和劑量是“暴露評(píng)價(jià)”。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(lái)逐漸發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興學(xué)科。

（三）污染物對(duì)人體健康產(chǎn)生影響的過(guò)程

當(dāng)污染物進(jìn)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(duì)人體健康產(chǎn)生影響。評(píng)價(jià)污染物對(duì)人體健康的不良影響的過(guò)程是“健康影響評(píng)價(jià)”，包括定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)。定性評(píng)價(jià)是鑒定污染物到底對(duì)人體健康會(huì)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(píng)價(jià)即評(píng)價(jià)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(duì)健康影響的機(jī)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(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)人體暴露某類(lèi)污染物后可能的風(fēng)險(xiǎn)水平，要用環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法。

二、環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

風(fēng)險(xiǎn)是危險(xiǎn)因素產(chǎn)生危害的可能性及其嚴(yán)重程度。遠(yuǎn)古時(shí)期以打魚(yú)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(shí)能夠風(fēng)平浪靜，滿(mǎn)載而歸。他們深深體會(huì)到“風(fēng)”給他們帶來(lái)的無(wú)法預(yù)測(cè)無(wú)法確定的危險(xiǎn)�！帮L(fēng)”即意味著“險(xiǎn)”，因此有了“風(fēng)險(xiǎn)”一詞。隨后，風(fēng)險(xiǎn)一詞逐漸在各行各業(yè)中予以引用，如金融、保險(xiǎn)、交通、企業(yè)管理、衛(wèi)生、環(huán)保等領(lǐng)域，都存在風(fēng)險(xiǎn)。

美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（USEPA）認(rèn)為，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是環(huán)境污染源（stressor）對(duì)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(xiǎn)是由人類(lèi)活動(dòng)引起的，或由人類(lèi)活動(dòng)與自然界的運(yùn)動(dòng)過(guò)程共同作用造成的，通過(guò)環(huán)境介質(zhì)傳播的，能對(duì)人類(lèi)社會(huì)及其賴(lài)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(xiǎn)廣泛存在于人類(lèi)的各種活動(dòng)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(lèi)：根據(jù)承受風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)象，可分為人體健康風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源，可分為有毒有害化學(xué)品的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、核污染的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、危險(xiǎn)廢物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等；依據(jù)環(huán)境介質(zhì)，可分為空氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等；依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生時(shí)間，可分為突發(fā)性污染事故的環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)和慢性累積性的環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)，其中，突發(fā)性污染事故的環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)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(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)（如松花江水污染事故中硝基苯污染的健康風(fēng)險(xiǎn)）；而慢性累積性的環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)指長(zhǎng)期低劑量暴露于某環(huán)境污染而導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)（如室內(nèi)空氣中的多環(huán)芳烴污染對(duì)肺癌發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)等）；根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的效應(yīng)終點(diǎn)，如人體健康風(fēng)險(xiǎn)，以疾病類(lèi)別及病理過(guò)程作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，可分為致癌風(fēng)險(xiǎn)、致突變風(fēng)險(xiǎn)、生殖風(fēng)險(xiǎn)、發(fā)育風(fēng)險(xiǎn)等；按生命周期劃分，可分為胚胎孕育期健康風(fēng)險(xiǎn)、圍產(chǎn)期健康風(fēng)險(xiǎn)、嬰兒期健康風(fēng)險(xiǎn)、兒童期健康風(fēng)險(xiǎn)和成人健康風(fēng)險(xiǎn)。

引起環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)源可以是任何會(huì)導(dǎo)致不良影響的物理、化學(xué)或生物因素，其作用的對(duì)象可能包括自然資源或生態(tài)系統(tǒng)（包括人、動(dòng)物、植物以及相互作用的環(huán)境）。環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)特指作用對(duì)象為人體健康的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)型。

USEPA認(rèn)為，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是對(duì)環(huán)境污染引起人體健康和生態(tài)危害的種類(lèi)及程度的描述過(guò)程。1983年美國(guó)國(guó)家科學(xué)院出版的紅皮書(shū)《聯(lián)邦政府的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)：管理程序》提出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)“四步法”，即危害鑒定、劑量效應(yīng)關(guān)系評(píng)價(jià)、暴露評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)表征，這成為環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的指導(dǎo)性文件，目前已被許多國(guó)家和國(guó)際組織所采用。隨后，USEPA根據(jù)紅皮書(shū)制定并頒布了一系列技術(shù)性文件、準(zhǔn)則和指南，包括1986年發(fā)布的《致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南》、《致畸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南》、《化學(xué)混合物的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南》、《發(fā)育毒物的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南》、《暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南》和《超級(jí)基金場(chǎng)地健康評(píng)價(jià)手冊(cè)》等。當(dāng)前，USEPA的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(xiǎn)評(píng)價(jià)的步驟

圖1-1右側(cè)框圖中顯示的是環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的步驟，包括四步。

（1）危害鑒定：是判定某種污染物對(duì)人體健康的危害種類(lèi)的過(guò)程。

（2）劑量反應(yīng)關(guān)系評(píng)價(jià)：是對(duì)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(jìn)行定量估算的過(guò)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(píng)價(jià)：是測(cè)量、評(píng)價(jià)或預(yù)測(cè)人體暴露污染物的途徑、方式和劑量的過(guò)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(shí)間等暴露行為，即暴露參數(shù)。暴露評(píng)價(jià)有四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，即暴露測(cè)量、暴露參數(shù)、暴露模型和暴露評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范。

（4）風(fēng)險(xiǎn)表征：是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的最后一個(gè)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(xiǎn)水平及評(píng)價(jià)結(jié)果的不確定性等。風(fēng)險(xiǎn)表征也是連接風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)管理的橋梁，為風(fēng)險(xiǎn)管理者提供詳細(xì)而準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，為風(fēng)險(xiǎn)決策和對(duì)風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)管理是決策者同時(shí)考慮風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、法律等因素來(lái)決策的過(guò)程。環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是風(fēng)險(xiǎn)管理的科學(xué)基礎(chǔ)（信號(hào)）。

（二）環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算過(guò)程

一般而言，環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可分為致癌物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（無(wú)閾污染物健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)）和非致癌物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（有閾污染物健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)）兩類(lèi)。致癌物的劑量反應(yīng)關(guān)系沒(méi)有閾值，使用線(xiàn)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(kāi)展健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)之前，先通過(guò)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(wú)閾］，然后再進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.有閾環(huán)境污染物的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

有閾污染物的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是對(duì)污染物的人體暴露劑量進(jìn)行準(zhǔn)確定量后，再與污染物的參考劑量進(jìn)行比較的過(guò)程，其計(jì)算見(jiàn)式（1-1）。其中，RfD為環(huán)境污染物在某種暴露途徑下，當(dāng)人群健康風(fēng)險(xiǎn)為10-6時(shí)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(xiǎn)；RfD為污染物在某種暴露途徑下的參（a）無(wú)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(duì)應(yīng)的假設(shè)可接受的風(fēng)險(xiǎn)水平；ADD為污染物的日均暴露劑量，見(jiàn)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(xiǎn)可以用危害指數(shù)法（HI）定量，采用式（1-2）計(jì)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(jiàn)式（1-7）。當(dāng)考慮多種有閾污染物的多種暴露途徑時(shí)，綜合的健康風(fēng)險(xiǎn)度可以采用式（1-3）計(jì)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(xiǎn)；ADDij為有閾污染物i，經(jīng)過(guò)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(guò)暴露途徑j(luò)的參考劑量［mg/（kg?d）］。

2.無(wú)閾污染物健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

無(wú)閾污染物是已知或假設(shè)其作用是無(wú)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(shí)驗(yàn)室毒理學(xué)試驗(yàn)劑量，因此這里計(jì)算致癌性化學(xué)物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)采用線(xiàn)性多階段外推模型，見(jiàn)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(xiǎn)；ADD為污染物的日均暴露劑量［mg/（kg?d）］，見(jiàn)式（1-7）；q（人）為由動(dòng)物推算出來(lái)人的致癌強(qiáng)度系數(shù)［mg/（kg?d）］-1；Q為以人群資料估算人的致癌強(qiáng)度系數(shù)［mg/（kg?d）］-1。

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

人均年超額風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)；R為70年暴露的終生超額致癌風(fēng)險(xiǎn)；EC為人群超額病例數(shù)；AG為標(biāo)準(zhǔn)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(píng)價(jià)

由上可見(jiàn)，無(wú)論是有閾還是無(wú)閾污染物的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，都建立在對(duì)污染物的人體暴露劑量進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，如式（1-1）～（1-4）中的ADD即暴露劑量。測(cè)量、評(píng)價(jià)或預(yù)測(cè)人體暴露污染物的途徑、方式和劑量的過(guò)程，即稱(chēng)為暴露評(píng)價(jià)。

暴露評(píng)價(jià)是環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。同時(shí)，暴露評(píng)價(jià)是環(huán)境流行病學(xué)調(diào)查的重要組成部分，也是預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量變化趨勢(shì)的方法之一。

關(guān)于暴露評(píng)價(jià)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(mén)獨(dú)立學(xué)科的地位在國(guó)際上也是于近年來(lái)才剛剛得到認(rèn)可。2005年，美國(guó)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(shū)籍由斯坦福大學(xué)的WayneR.Ott組織全美20多名暴露評(píng)價(jià)方面的專(zhuān)家編寫(xiě)完成；2008年，國(guó)際暴露評(píng)價(jià)學(xué)會(huì)（ISEA）經(jīng)過(guò)了近20年的發(fā)展正式更名為國(guó)際暴露科學(xué)學(xué)會(huì)（ISES）。暴露科學(xué)作為一門(mén)單獨(dú)學(xué)科的地位開(kāi)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(rèn)同。關(guān)于暴露科學(xué)學(xué)科體系也正在國(guó)際范圍內(nèi)進(jìn)一步探討和完善中，有關(guān)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)見(jiàn)附錄1。

（一）暴露評(píng)價(jià)的步驟

暴露評(píng)價(jià)包括四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，即暴露測(cè)量、暴露參數(shù)、暴露模型和暴露評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范。暴露評(píng)價(jià)是遵照一定的技術(shù)規(guī)程，在對(duì)暴露濃度準(zhǔn)確測(cè)量、對(duì)暴露行為方式準(zhǔn)確評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用一定的模型對(duì)暴露劑量進(jìn)行定量的過(guò)程，見(jiàn)圖1-3。

暴露測(cè)量（exposuremeasurement）指對(duì)人體暴露污染物濃度的測(cè)量過(guò)程，