有機污染化學南京大學有機污染物的風險評價

1、有機污染化學專題之二,有機污染物的風險評價,南京大學 環(huán)境學院,目錄,概述: 基本概念 風險評價與風險管理過程 暴露評價 效應評價 風險表征與不確定性分析,一.概述,據(jù)美國化學文摘登記的化學品已達千萬種之多，估計已有數(shù)十萬種化學品進入了環(huán)境，其中近十萬種具有很大的生產(chǎn)量和使用量（HPV）。這些物質(zhì)哪些有毒？哪些無毒？哪些對人類和生物會帶來危害？迫切需要對其進行風險評價。 近年來，風險評價這一領域相當活躍，這主要與一些國際組織的活動分不開，如經(jīng)濟合作和發(fā)展組織(OECD)，世界衛(wèi)生組織(WHO)，歐洲化學品毒理學和生態(tài)毒理學研究中心(ECTOC)等。美國、日本、加拿大、歐盟(EC)等推出的種種法

2、規(guī)等，在這些法律法規(guī)中風險評價是一個極為重要的部分。這些成就的取得還與科學家的努力也分不開。,1.評價的需要,風險評價是化學品控制的核心計劃，涉及到有毒化學品管理的許多方面。 例如有毒化學品種類繁多、性質(zhì)各異，如何確定需要優(yōu)先管理和控制的化學品，需要風險評價； 新的化學品是否允許使用，必須借助于風險評價來說明其在環(huán)境中的暴露過程、生態(tài)效應和健康效應。 有毒化學品的泄露等事故的影響后果以及需要采取何種措施進行控制和補救，需要借助于風險評價來進行分析和進行輔助決策。,進入環(huán)境的污染物，在環(huán)境中會發(fā)生什么樣的變化，對人類和生態(tài)造成什么樣的影響，需要風險評價來回答這些問題； 選擇有毒化學品處理和處置最

3、佳方式、地點以及方案，以最大可能地減輕環(huán)境危害并盡可能地減少經(jīng)濟壓力，需要風險評價； 國家關于環(huán)境保護的許多法規(guī)、標準的制定往往基于人體健康、生態(tài)環(huán)境的安全、經(jīng)濟技術的可接受程度，確定這樣的界限需要風險評價。,2.基本概念,風險 風險是指一種可能性，主要指不利事件或不希望事件發(fā)生的可能性。 風險與危險是一對容易混淆的概念，在有機污染物的風險評價與管理領域，危險是指化學品或其混合物在暴露情況下對人或環(huán)境產(chǎn)生不利影響的固有性質(zhì)，而風險是化學品或混合物在特定的暴露狀態(tài)下對人或環(huán)境產(chǎn)生不利影響的可能性。風險又不簡單地與概率統(tǒng)計相等同。風險具有預測的性質(zhì)，不是對已經(jīng)發(fā)生了的事件或結(jié)果的概率分析，而是要預

4、測不利事件可能發(fā)生的概率，或可能性有多大。,風險評價 風險評價可以定義為對人類活動或自然災害的不利影響的大小和可能性的評價。有機化學品的風險評價是指對化學品或其混合物在特定的暴露狀況下對人或環(huán)境產(chǎn)生不利影響的可能性進行的評價，它包含以下一個或全部要素：危害性鑒定、暴露評價、效應評價及風險描述。,3.生態(tài)風險評價與健康風險評價,生態(tài)風險評價：確定環(huán)境危害(指環(huán)境中出現(xiàn)的物理的、化學的、或生物的媒介)對非人群生物系不利影響的概率和大小，以及這些風險可接受程度的評價過程，對有機污染物而言就是確定進人生態(tài)系統(tǒng)的有機污染物的可見或期望效應的性質(zhì)、數(shù)量和變化或持續(xù)時間。生態(tài)風險評價的主要對象是生態(tài)系統(tǒng)或生

5、態(tài)系統(tǒng)中不同生態(tài)水平的組分。 健康風險評價主要側(cè)重于人群的健康風險，其研究對象為人類或人群。也有人把人群看成生態(tài)系統(tǒng)中特殊的種群，把人體健康風險評價看成個體或種群水平的生態(tài)風險評價。,4. 應用范圍,農(nóng)藥的安全評審與登記； 優(yōu)先分析和控制的化學品篩選與確定； 環(huán)境質(zhì)量指標體系和標準的制定； 有害廢物的處理、處置場管理； 污染事故的分析、評價與處理方案的制定； 大型建設項目、區(qū)域性開發(fā)項目的生態(tài)影響評價與風險分析。,5. 預測性風險評價與回顧性風險評價,預測性風險評價指事件或行動尚未發(fā)生，預測事件發(fā)生后或行動實施后可能出現(xiàn)的風險的評價過程。 回顧性風險評價指對那些在過去已經(jīng)發(fā)生或目前正在發(fā)生的污

6、染所產(chǎn)生的影響的評價。,二. 風險評價與風險管理過程,風險評價和風險管理是相互聯(lián)系而不相同的過程。風險管理決策的特性經(jīng)常會影響一個風險評價的廣度和深度。 風險評價通常被認為是客觀性過程，而風險管理則是主觀的。,1.風險評價和風險管理領域常用名詞,2.風險評價與風險管理的關系, 實際工作中，風險評價者經(jīng)常會問“風險有多大？” 而風險管理者則會問“我們能接受什么樣的狀況?” “應該采取怎樣的措施？” 實際情況表明，這兩者就像“陰陽”關系一樣相 互依賴。,3.風險評價與風險管理的過程,風險評價與管理包括八個步驟（如圖）。一至四屬于風險評價 階段，五至八屬于風險管理階段。,危害確定（步驟1）, 危險和

7、由危險而產(chǎn)生風險，兩者是有區(qū)別的。例如某種化學品對人體健康存在危險性，但它不一定會構成風險，除非人暴露于其中。一旦確立了這種潛在的危害，才開始進行其它步驟。, 危害確定是對負面影響的確定，這種影響是由某種物質(zhì)本身所固有的能力引起的，它包括對某種化學品帶來的健康影響或疾病的類型及它對環(huán)境造成破壞時暴露數(shù)據(jù)的收集和評估。, 在確定有毒化學品的毒害前必須 要回答下列問題：,要保護的生物種群和生態(tài)系統(tǒng)是什么？,可以接受多大程度的不確定性？,是否有足夠的毒性參數(shù)？,有哪些相關的暴露途徑？,暴露的時間范圍如何？,暴露的空間范圍如何？,有毒化學品對生物影響的時間因素,有毒化學品影響的時間、空間因素,效應評價

8、（步驟2）,效應評價是指對暴露到污染物中的劑量以及危害發(fā)生的幾率和劇烈程度之間關系的評價，即對某種物質(zhì)的劑量與效應關系的評價。如果某種物質(zhì)發(fā)生不同毒性影響，那么就會有不同的劑量效應關系。例如短期暴露于高濃度的硝基苯會產(chǎn)生致死效應(急性毒性效應)，長期暴露于相對低濃度的硝基苯會引起癌癥（慢性致癌效應）。,在效應評價過程中，必須注意物質(zhì)物種系統(tǒng)之間的交互作用。,效應評價中3S研究,該系統(tǒng)包括由化學物質(zhì)引起的生物體發(fā)生狀態(tài)和功能的改變?；谙到y(tǒng)的復雜性，需要建立模型來描述物質(zhì)和生物種（毒理學）、物質(zhì)和系統(tǒng)（化學）、生物體和系統(tǒng)（生態(tài)學）之間的關系，以便從整體上考慮上述交互作用。,復雜系統(tǒng)中物質(zhì)對非人

9、類物種的毒害影響,人類暴露評價中公認的暴露途徑,暴露評價（步驟3）, 對進入環(huán)境的化學品，其暴露評價可由測量它的暴露濃度來進行（PEC）。對于新的化學品的暴露評價，可以通過預測化學品的排放量、排放途徑和遷移轉(zhuǎn)化速率，得到它在人群或環(huán)境要素中實際或可能的濃度或劑量。, 由于缺少化學品在生產(chǎn)過程中的排放（點污染源）以及在使用過程中(擴散污染源)釋放信息，暴露評價在整個風險評價中可能是最不準確的一部分；另外，地理條件的差異，包括氣候、水文、地質(zhì)和生物條件，都會增加暴露評價的不確定性；化學品的暴露隨時間而變化，并取決于工藝過程和采取的安全措施，所以實測的濃度在量上會有很大的差異。,風險描述（步驟4）,

10、風險描述是對某一種物質(zhì)在一定的實際或預測劑量下對人體或環(huán)境可能造成的不利影響及其嚴重性的估計。風險描述通常包括3個步驟： 危害確定； 效應評價，即確定PNEC(E代表Effect)； 暴露評價，即確定PEC(E代表Exposure)； 在許多國際管理框架中，通常用風險商，即PEC/PNEC的比值表示風險。,風險分類（步驟5）,風險分類，即對風險進行評估，以確定是否需要風險削減。通常只定義兩個風險水平，即： 上限，即最大允許水平（MPL）； 下限，即可忽略水平（NL）。,這兩個風險限定產(chǎn)生了三個區(qū)(如圖)：黑色區(qū)（高風險），灰色區(qū)（中度風險），白色區(qū)（低風險）。在黑色區(qū)，實際風險高于MPL，是不

11、可接受的，原則上應用法律嚴格控制；在白色區(qū)，實際風險低于NL，可忽略不計，在法律上不必嚴格規(guī)定。在上限和下限的灰色區(qū)域中，應采取風險削減措施，這一原則是一個有力的管理工具。,風險效益分析（步驟6）,風險分類一旦完成，并且認為有必要削減風險，那么就要考慮風險控制方法的選擇。常采用風險效益分析法，這是風險管理中最困難的一步，風險管理者不僅僅要考慮風險評價的結(jié)論，而且還要考慮其它重要的因素（如圖）。,風險削減（步驟7）,風險削減就是采取措施保護人類或環(huán)境免受危害。措施是否有效公正 管理是否簡單 公眾的接受程度 行為的連貫性 時間以及法律權力的特征,廢物資源化；,產(chǎn)品替代物；,技術改進。,風險削減應采

12、取的補救措施：,風險管理措施,分類和登記：在已知化學品內(nèi)在特性的基礎上，化學品的生產(chǎn)者需要預先將危險品進行分類和登記。這種分類和登記以一系列標準為基礎，這些標準又以標準實驗室的實驗結(jié)果為基礎，分類和登記包括設置象征符號，危險用語和安全用語，它是化學品風險管理第一部分的工具。 ALARA （as low as reasonably available）： ALARA原則認為生產(chǎn)者、管理者和使用者都有責任將污染的危害程度盡可能的降低到一個合理水平。實際上這個管理工具的影響完全依賴于對“責任”一詞的解釋 。,安全標準：準則、指標、目標及標準等術語使用很頻繁。標準的特征由建議勸告轉(zhuǎn)變?yōu)榉傻膹娭萍s束

13、準則是以科學數(shù)據(jù)的評價為基礎的質(zhì)量指標。 指標是指閾值數(shù)據(jù)和對存在狀況的描述，用來支撐和維護環(huán)境的固有用途和保護人類健康。 目標也是指閾值數(shù)據(jù)和存在狀況的描述，它已經(jīng)在某一特定場所建立起來，并用來保護人類健康或維持環(huán)境固有用途。 標準是指某一化學品的風險上限，政府部門以法律形式強制實行，可分為一個或幾個不同水平上的標準。 例如大氣、水質(zhì)量標準，廢水排放標準等,風險管理措施,監(jiān)測（步驟8）,監(jiān)測是風險管理的最后一個階段，它指在一定的時間和空間內(nèi)，運用具有可行性、可比性的標準方法，對一個或多個化學、生物要素進行重復性的觀察。監(jiān)測起著一個監(jiān)督執(zhí)行和檢驗的重要功能。,監(jiān)測的功能：,檢驗作用：檢驗風險削

14、減的有效性和實施情況； 信號或警報作用：能夠辨別人體健康和環(huán)境的突然變化。,趨勢功能：在連續(xù)分析的基礎上，能對未來的 發(fā)展進行預測；,監(jiān)督功能：監(jiān)督風險削減措施的實施。,4.風險表達,風險值可表示為從0（無危害）到1危害一定發(fā)生之間的一個值。,對于沒有閾值水平的化學品，如致癌物，暴露（劑量）和效應（癌癥發(fā)生率）之間呈線性關系，這就是說，只要有暴露，就有效應；在這種情況下，風險值代表著額外的癌癥病例發(fā)生的可能性。例如，化學品X的風險估計值為1106（百萬分之一），意思是一百萬人在整個生命過程中暴露于一定化學品X之中，會發(fā)生一例額外的癌癥。,風險表達存在的問題,風險的定性和定量兩方面一樣重要。基礎

15、研究得到的數(shù)據(jù)究竟多大程度地支持定量工作？它是否既包括實驗數(shù)據(jù)，又包括對人類流行病學調(diào)查得到的數(shù)據(jù)？實驗室得到的數(shù)據(jù)是否是從一個以上的物種得到的，有沒有進行交互物種實驗？,不確定因素是什么？基于那些不確定因素作了哪些假設，作了什么決策，風險評價置信水平是什么？,所有這些相關信息對于確定潛在的風險和風險數(shù)值是至關重要的。,5.風險意識,風險意識在不同的個體、公眾、商業(yè)團體、勞動團體和其它人群中間各不相同，“天然”污染物和食品中毒素可能被認為是可以接受的，即使它們能導致疾病；而用于保存食品的添加劑可能被認為是不可接受的。,人們可能遇到的各種風險，這里面有些是可克服的風險（如吸煙），有些是不可克服的

16、風險（如閃電擊中），盡管抽煙、騎車之類的風險相對大些，但它們都被廣泛的接受了。相反食物中即使只有微量的致癌物，對大眾來說，卻是不可接受的。,6.風險評價中的不確定因素,風險評價講的是可能而不是一定。需要估計它的誤差，在一個中心值以外還要加上它的變化范圍，這對于風險評價和形成合理的分析基礎是必要的，它可以檢驗評價結(jié)果的普遍性有多大，風險評價在實際操作中與理想值還有很大的差別，它受到四種不確定因素的影響。,信息缺乏,兩千種化學品可獲得的毒性數(shù)據(jù)（%）,測量上的不確定因素,包括缺乏足夠的觀察而造成的統(tǒng)計學上的低可信度、測量困難、測量方法不適用以及人為誤差（錯誤的估計、錯誤的判斷、記錄和計算出錯等）。

17、,觀測條件,模型的缺陷,與觀測條件有關的不確定因素，包括氣候、土壤類型、敏感性，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構的空間變化，自然條件和實驗室條件的差別以及物種之間的差別等。,模型的缺陷包括關于內(nèi)在機理知識的缺乏，沒有考慮到交互效應，所有物種的反應和參數(shù)估計的不確定等。,7. 模型修正,模型越精確，所需的數(shù)據(jù)就越多，并且越難得到。,模型有個可信度，得到這個可信度的過程便是模型的有效性評估。,修正過程必須被看作是一個反復迭代的過程，在此過程中，預測被檢驗，模型被改進，進而新的預測又被檢驗。,8.風險削減的三個層面,風險削減可以分為三個檢驗/信息層面,制訂風險管理決策時，與其通過了解有關化學品更多的信息，采取保護性的措

18、施來保證其風險的可接受性，還不如尋找一種無害的替代品，這時有第一層的信息便足夠了。例如用一個易生物降解的化合物代替一個具有持久性的有毒化合物，這時只要有第一層的信息便足夠了。,風險評價過程流程圖,9.風險評價的學科貢獻,風險評價與化學品生產(chǎn)、使用和處置相關聯(lián)，沒有足夠的化學知識、毒理學和生物學知識是無法完成的。同時，它還需要其它學科的支撐，如：數(shù)學、統(tǒng)計學、信息學、水文學和流行病學等?？偠灾L險評價是多學科的工作。,有毒化學品風險評價涉及的主要學科,數(shù) 據(jù)（單詞）,方 法（語法）,措 施（語言）,二. 暴露評價,暴露評價是風險評價的重要組成部分。 暴露評價是有毒有機物從污染源排放進入環(huán)境到

19、被生物所吸收，或?qū)ι锸荏w發(fā)生作用的過程的評價。 它所研究的內(nèi)容包括：在確定了所評價的暴露受體的基礎上，分析化學污染物從污染源到達暴露受體的可能途徑；根據(jù)化學污染物的環(huán)境轉(zhuǎn)歸分析的結(jié)果，確定受體接觸化學污染物的暴露頻率、持續(xù)時間和數(shù)量。,1.暴露評價的內(nèi)容,污染源分析，包括分析有害物質(zhì)的種類、數(shù)量，進入環(huán)境的空間位置，進入環(huán)境的方式、強度等。 遷移過程分析，有害物質(zhì)進入環(huán)境的什么介質(zhì)，在介質(zhì)中怎樣傳輸，在介質(zhì)之間怎樣交換，最后的分配結(jié)果如何，包括分析流體輸送、混合、擴散、沉降、懸浮、揮發(fā)、吸附、解吸等作用。 轉(zhuǎn)化歸宿分析，指對有害物質(zhì)在環(huán)境遷移過程中伴隨的改變有害物質(zhì)形態(tài)和濃度的各種化學、生物

20、轉(zhuǎn)化作用的分析，這些作用有水解、光解、化學分解、氧化還原、絡合、螯合、生物氧化、富集、放大等。 暴露途徑分析，包括大氣、水、土壤、生物、食物等與有害物質(zhì)相接觸的途徑。 暴露方式分析，受體暴露于有害廢物的方式，如皮膚接觸，呼吸吸人，經(jīng)口攝人等。 暴露程度分析，分析為受體所接收并發(fā)生有效作用的有害物質(zhì)的數(shù)量。,2.有機污染物的環(huán)境過程,有機污染物從污染源排放進入環(huán)境，中間要經(jīng)過一系列的過程，這些過程使有機污染物在生態(tài)環(huán)境中的數(shù)量、濃度的時空分布發(fā)生變化，并被生物攝取、吸入、吸收，最終造成一定的生物和生態(tài)系統(tǒng)損害。這些過程稱為環(huán)境過程，包括物理過程、化學過程、生物過程、生化過程等。每一種過程都具有其

21、獨特的作用機制，對環(huán)境污染物造成不同程度、不同性質(zhì)的作用和影響，結(jié)果形成環(huán)境有機物的不同時空分布，構成一定的暴露場。因此有機污染物的環(huán)境過程分析是連接污染物排放與暴露的重要環(huán)節(jié)。,主要的環(huán)境過程,形態(tài)變化過程：酸堿平衡 遷移過程 ：吸附過程 、沉淀與溶解 、平流 、揮發(fā)、沉積 化學轉(zhuǎn)化過程 ：生物降解 、光降解、水解 、氧化還原 生物積累過程 ：生物濃縮和生物放大,環(huán)境過程分析就是用動態(tài)動力學和各種平衡的方法，研究污染物在環(huán)境中各過程的反應速率常數(shù)和各種平衡的平衡常數(shù)，由此推導各種污染物在環(huán)境中衰減的半衰期和各過程的相對重要性。,有機污染物在環(huán)境中的一系列過程以及最終在各環(huán)境介質(zhì)中的分布情況統(tǒng)

22、稱為有機污染物的遷移、轉(zhuǎn)化與歸宿。 遷移過程可以分為兩類：第一類是平流過程，包括空氣和水的平流、大氣干、濕沉降、地下水滲漏、沉積物沉降、懸浮、地表徑流等；另一類是擴散過程，是不平衡狀態(tài)下化學物質(zhì)在介質(zhì)間的遷移，是由于濃度梯度造成分子擴散導致物質(zhì)傳播。污染物的遷移過程主要取決于流體對污染物的對流、輸送與污染物混合，以及污染物在運動過程中發(fā)生的擴散、沉降、懸浮、揮發(fā)和吸附等作用。 在遷移過程中，伴隨發(fā)生一系列物理化學、生物作用，例如分配、水解、光解、生物降解、氧化還原、絡合反應等。,3.有機污染物遷移、轉(zhuǎn)化與歸宿分析,典型的遷移、轉(zhuǎn)化和歸宿過程的模式圖,污染物源分析：污染物從污染源進入環(huán)境的分析，

23、必須說明污染物的種類、排放量、排放強度、排放方式、時間等。 遷移轉(zhuǎn)化和規(guī)律分析研究：包括污染物重要遷移途徑的確定，污染物通過哪些途徑（介質(zhì)）遷移？關鍵途徑和環(huán)境介質(zhì)中暴露濃度的評估等，遷移過程中涉及的主要轉(zhuǎn)化作用等。 污染物的歸宿分析：說明污染物最終在地表水、地下水、大氣和生物中的分布情況，亦即污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的時空分布。,遷移、轉(zhuǎn)化與歸宿分析的內(nèi)容,遷移、轉(zhuǎn)化與歸宿分析方法,實測法就是根據(jù)風險評價的要求、可能受影響的生態(tài)環(huán)境，經(jīng)過設計，確定布點位置、監(jiān)測方法、監(jiān)測內(nèi)容，進行實際測定，以反映有害物質(zhì)的時間分布及其變化規(guī)律。 模擬試驗又稱物理模擬。在實驗室或室外小的空間，根據(jù)研究的生態(tài)環(huán)境特征

24、，人工構成某種生態(tài)系統(tǒng)，合理控制物理、化學和生物條件，研究有害物質(zhì)在此小系統(tǒng)中的運動和變化過程，研究生物與生物、生物與環(huán)境之間的關系，研究生物或生態(tài)系統(tǒng)對外部干擾的反映。 數(shù)學模擬建立在充分了解污染物質(zhì)在環(huán)境運動的一般過程和規(guī)律的基礎上，應用數(shù)學模型，研究具體的、特定的生態(tài)系統(tǒng)。當今數(shù)學模擬預測方法是有害物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化、歸趨分析的主要手段。,4.暴露途徑分析,暴露途徑是指污染物達到受體的可能路線。 大氣：因廢物場地的顆粒物或氣態(tài)化合物造成的吸入暴露。 地下水：隨地下水遷移的化合物的食入暴露或地下水中可揮發(fā)性有機化合物的吸入暴露。 地表水：受體對地表水中有害化學物質(zhì)的食入暴露、皮膚接觸或地表水中

25、可揮發(fā)性有機化合物的吸入暴露。 土壤：受體直接接觸或偶爾食入污染土壤。土壤中含有可揮發(fā)性有機化合物可通過釋放到大氣造成受體的吸入暴露。 食物鏈：由于有害物質(zhì)進入食物鏈中發(fā)生生物蓄積，造成受體的食入暴露。,暴露途徑確定,暴露途徑確定是通過釋放出的污染物的特性、現(xiàn)場環(huán)境特征與暴露受體所處地理位置以及它們的生活習性的資料結(jié)合起來綜合分析的結(jié)果。一般來說，一個完整的暴露途徑涉及到以下幾個內(nèi)容： 污染源中化學物質(zhì)的種類 污染物的傳輸方式和遷移介質(zhì) 受體與環(huán)境介質(zhì)中化學物質(zhì)的接觸方式。,暴露途徑的確定方法圖解方法,暴露途徑的確定方法程序樹分析,5.影響暴露的因素,化學污染物環(huán)境行為特性：物理狀態(tài)、水溶性、

26、擴散和分散、揮發(fā)、蒸氣壓、沸點、亨利常數(shù)、正辛醇/水分配系數(shù)、有機碳吸附系數(shù)、土壤-水分配系數(shù)、生物濃縮因子、降解半衰期、生物降解、光解、化學降解(水解和氧化還原)等 生物受體類型、行為特征：包括物種、生境特性，生活習性，對污染物的行為反應 有害廢物不同的處理處置方式：例如對于安全填埋場，有害物質(zhì)主要以瀝濾液通過滲漏進入土壤和地下水或地表水等途徑與生物受體接觸，而焚燒處置過程中主要以氣態(tài)或顆粒物通過大氣途徑與生物受體接觸。,6.暴露計算,用于人體暴露的有關公式 吸入暴露,式中：GLC水中的化學物質(zhì)濃度，mg/L；WIR水的消耗速率，L/d； GI 體內(nèi)吸收因子； BW生物體重量，kg,CW水中

27、的化學物質(zhì)濃度，mg/L；WIR水的消耗速率，L/d； CS 土壤中化學物質(zhì)含量，mg/kg； SIR土壤消耗速率，kg d； RUF 根部吸收因子； CIR作物消耗速率，kg d CD食物中化學物質(zhì)濃度，mg/kg； FIR食物消耗量，kg d； GI 體內(nèi)吸收因子； BW生物體重量，kg,吸收暴露,SS表皮的灰塵，mg/(cm2 d)；CS土壤中化學物質(zhì)的濃度，mg/kg UF轉(zhuǎn)換系數(shù)（=110-6kg/mg）； WS接觸表皮水量，L/ （cm2 d）； CW 水中化學物的含量，mg/L； SA暴露的表皮面積，cm2；,表皮接觸暴露,受體的暴露量計算 其中：EXP受體劑量或暴露量，mg/(

28、kg d)； IF吸收因子； Cm 介質(zhì)中的濃度； EDF暴露持續(xù)因子； CF轉(zhuǎn)換系數(shù)。,野生動物對化學物質(zhì)攝入量計算 野生動物每日化學物質(zhì)暴露和體重負荷量,E暴露值，g/（kg d）； C暴露周期介質(zhì)中化學物質(zhì)濃度 F食物消耗量； Ddi食物中組分i； Dci組分i的消耗因子； Dui組分i生物累積或吸收系數(shù)； BAF生物有效性因子； BW體重。,三. 效應評價,效應評價是風險評價的重要組成部分之一，是指用各種定性和定量的方法來評估有機污染物對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響（效應）以及這種影響的幾率和劇烈程度與暴露劑量之間定量關系。 生態(tài)效應評價 毒理學效應評價 劑量-效應關系評價 流行病學評價,1.

29、生態(tài)效應評價,分子水平：例如受體結(jié)合、DNA加合物的形成 細胞和亞細胞水平：例如染色體損傷、微核形成 器官和組織水平：例如三致效應、內(nèi)分泌干擾、酶活性抑制等 生物個體水平：急性致死、慢性毒性等 種群水平：種群生長抑制、繁殖力下降等 生態(tài)系統(tǒng)水平：生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構變化、物種多樣性等,生物個體水平效應,生物個體是生態(tài)毒理學的主要研究對象，有許多有關生物水平的試驗方法，有些試驗方法已經(jīng)標準化，有些尚未標準化。常見的生物個體水平的效應試驗選用供試生物有：水生藻類、水生脈管植物、水生無脊椎動物、陸生植物、陸生無脊椎動物、陸生脊椎動物等,種群水平效應,一般認為，種群和生態(tài)系統(tǒng)水平的效應在生態(tài)風險評價中是極其重

30、要的，風險評價中所關心的問題是對種群和生態(tài)系統(tǒng)的豐度、生產(chǎn)量和持久性的影響，而單靠生物個體的毒性試驗是難以觀測這些“較高”水平的影響，但受控室內(nèi)研究將繼續(xù)作為提供有害化學物質(zhì)生態(tài)效應的主要資料的來源。 種群試驗為風險評價提供了各種各樣的終點，常用的有：種群密度或數(shù)量、生物量、年齡結(jié)構與分布等。在過去幾十年里，已經(jīng)發(fā)展出各種各樣種群分析的方法，例如繁殖力分析方法、預測矩陣方法、基于個體的方法等。,生態(tài)系統(tǒng)水平效應,生態(tài)系統(tǒng)水平的指標：能量、物質(zhì)循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性 生態(tài)系統(tǒng)水平效應的試驗 物種間相互作用影響的試驗：包括捕食作用、食草作用、寄生現(xiàn)象和競爭性，反映種群動態(tài)學和生態(tài)系統(tǒng)過程間的功能關系

31、。 微宇宙：微宇宙是對生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)系統(tǒng)中主要子系統(tǒng)進行物理模擬的實驗室系統(tǒng)。在微宇宙中，對化學物質(zhì)重要的或敏感的參數(shù)大部分都能被測定，微宇宙中測定的效應比個體或種群水平試驗要多得多?？煞譃樗拇箢悾簜€體水平參數(shù)；組成物種，較高分類或功能團的組成生物的豐度；群落參數(shù)，如物種數(shù)量、多樣性指數(shù)；生態(tài)系統(tǒng)功能參數(shù)。 中宇宙：中宇宙是室外實際系統(tǒng)，系統(tǒng)被劃定在某一范圍內(nèi)，比微宇宙更真實，例如人工池塘和室外人工河流 野外試驗,2. 毒理學效應評價,生物毒性研究是生態(tài)效應研究的基礎，是有機污染物生態(tài)風險評價的重要組成部分。,（1）毒性實驗指標,急性毒性實驗：例如半致死劑量LD50，半致死濃度LC50，半效應

32、濃度EC50等； 蓄積毒性實驗：蓄積系數(shù)，生物濃縮系數(shù)等； 慢性毒性實驗：無可見效應濃度（NOAEL）、最低可見效應濃度（LOAEL）、最大允許毒物濃度（MATC）等； 三致毒性實驗：實驗結(jié)果陰性或陽性等。,（2）生態(tài)毒性實驗,藻類毒性實驗：一般采用月牙藻、柵列藻、小球藻等綠藻為測試物種，毒性終點主要是生長抑制（細胞數(shù)或生物量）。 發(fā)光菌毒性實驗：采用海洋發(fā)光菌為測試物種，毒性終點為生物發(fā)光抑制。 四膜蟲毒性實驗：測試物種為四膜蟲，毒性終點為種群生長抑制。 水蚤毒性實驗：測試物種為大型蚤，毒性終點為急性致死性以及繁殖實驗等。 魚類毒性實驗：常用物種為斑馬魚、鯽魚、虹鱒、黑頭呆魚等，測試終點一般

33、為致死性、生物生化指標以及繁殖力實驗等。 鳥類毒性實驗：常用的實驗鳥類有鴿子、鵪鶉、野鴨等，毒性實驗類型包括急性致死性毒性、蓄積毒性、慢性毒性等。,（3）健康效應實驗,急性毒性實驗：大白鼠、小白鼠、兔子、中國倉鼠等，包括口服、皮膚吸收以及呼吸道吸入等基本途徑，毒性指標為LD50等。 眼睛和皮膚刺激性實驗：家兔等，毒性終點為皮膚及眼睛的刺激與腐蝕性等。 變態(tài)性的過敏性實驗：常用的實驗方法主要有Draize實驗、Fround完全輔助實驗、豚鼠極限實驗、分裂輔助技術、Buehler實驗、暴露表皮實驗、Mauer最佳條件實驗等。 致畸性實驗：胎兒畸形實驗方法，主要在母體懷孕期間進行實驗。 致突變性實驗

34、：包括鼠傷寒沙門氏菌致突變性實驗（即Ames實驗）、人體外周血淋巴細胞微核試驗、染色體交換實驗等。 致癌性實驗：采用嚙齒類動物如大鼠、小鼠等，測試有機污染物對測試物種的癌變和腫瘤發(fā)展情況。,（4）有機物毒理學評價程序急性毒性實驗階段,有機物毒理學評價程序蓄積毒性實驗階段,有機物毒理學評價程序亞慢性毒性實驗階段,有機物毒理學評價程序慢性毒性實驗階段,（5）毒性影響因素,有機物的分子結(jié)構與理化性質(zhì) 暴露劑量、暴露方式與暴露時間 生物物種敏感性 環(huán)境因素：例如溫度、光和輻射、季節(jié)差異、相對濕度、水的pH值和硬度等,化學物質(zhì),分子結(jié)構,理化性質(zhì),生物活性,毒性效應,物種敏感性,環(huán)境因素,劑 量,（6）

35、混合有機物的毒性效應,在環(huán)境介質(zhì)中，往往是多種化學物質(zhì)(包括生物活性物質(zhì))同時存在，并對生物體同時產(chǎn)生生物學作用，此種作用稱為聯(lián)合作用。聯(lián)合作用的類型包括： 獨立作用(independent effect) 相加作用(additive effect) 協(xié)同作用(synergistic effect) 增效作用(potentiation) 拮抗作用(antagonism，antagonistic effect),聯(lián)合作用機理,總的來說是由于一種化合物引起另一種化合物原有絡合作用、電離作用、與蛋白質(zhì)結(jié)合、對酶的誘導和抑制以及化合物在體內(nèi)的排泄和代謝轉(zhuǎn)化發(fā)生變化。 協(xié)同作用中可能是由于一種化合物促進

36、了另一化合物的吸收、阻止了另一化合物的代謝解毒或排泄或者使代謝轉(zhuǎn)化趨向于形成毒性較高的物質(zhì)。 拮抗作用 功能拮抗：生物學功能相反而抵消； 化學拮抗：發(fā)生化學反應形成低毒或無毒產(chǎn)物； 受體拮抗：受體競爭或受體阻斷； 干擾拮抗：相互干擾，造成減弱。,結(jié)構-活性關系,有機污染物的結(jié)構、水溶解度、穩(wěn)定性、pH敏感性、親電性、揮發(fā)性和化學反應性對危害識別來說是非常重要的信息?；衔锏哪承╆P鍵分子結(jié)構特征能夠向管理者提供一些最現(xiàn)成的重要信息，根據(jù)這些信息可以評價化合物的潛在危害。 美國EPA有毒物質(zhì)辦公室根據(jù)有毒物質(zhì)控制法案依靠結(jié)構-活性關系來作為獲得基本數(shù)據(jù)的手段之一。 結(jié)構-活性關系不僅用來對單一污染

37、物進行評價，而且還可以用來評價混合物，例如TEFs方法。 定量結(jié)構-活性關系在水生生物系統(tǒng)的生態(tài)毒性測試中得到了大量成功的應用，然而在在人類健康評價中的毒性效應終點如致癌性等的應用還很有限。,3.劑量-效應關系評價,劑量-效應關系評價評價有機污染物的暴露劑量與效應劇烈程度之間的定量關系的過程，劑量-效應關系是目前生態(tài)風險評價的主要組成部分，是效應評價的核心。 劑量-效應關系評價為了獲得安全劑量（Safe Dose）RfD/ RfC 、ADI、TDI、MRL(最小風險水平，Minimal risk level)等.,(1)劑量-效應關系曲線,劑量-效應關系可以曲線表示，一般以劑量為橫座標，效應(

38、用計量單位表示)為縱座標，繪成相應的曲線；,各種化學物質(zhì)在不同情況下，可以引起不同類型的效應，因此具有不同的劑量-效應關系；,劑量-效應關系曲線類型,直線型 拋物線型 S型,（2）劑量-效應關系評價方法閾值方法,閾值方法 ：由于生物體本身通過代謝與排泄等進行脫毒作用，并且生物體本身具有一定的保護與修復作用，因此當污染物的劑量低于一定的水平，不會對生物體本身造成不利的效應。 存在一個濃度的閾值，當濃度高于閾值，就會產(chǎn)生效應，并且在一定的劑量范圍內(nèi)表現(xiàn)出一定的劑量-效應關系，低于閾值，則不會造成效應。,非致癌效應,閾值方法不是為了計算低劑量暴露情況下的風險水平，而是為了得到對人類種群或者某動物明顯

39、沒有效應的劑量無可見效應水平（NOAELs），然后采用一個系數(shù)來得到一個安全劑量。,安全劑量,安全劑量：很可能不會發(fā)生效應的預測暴露水平。 參考劑量或參考濃度（RfD /RfC ， reference dose/ concentration）：指每天暴露于某污染物但是卻不會造成不利影響的最大估計量。 每天最大攝取量(ADI，acceptable daily intake)：是世界衛(wèi)生組織為評價農(nóng)藥和食品添加劑的風險而提出的概念，其定義為在整個生命期間，攝入某化學品而沒有造成風險的每日攝取量。,閾值方法,外推不確定性,種間差異（從動物向人類進行外推） 種內(nèi)差異（個體間的敏感性差異） 效應的嚴重程

40、度 科學數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量等,UF外推不確定性系數(shù),美國EPA一個額外的10倍的食品質(zhì)量和保護法規(guī)（FQPA）系數(shù)，以確保嬰兒和兒童得到足夠的保護。,MF校正系數(shù),用來考慮評價中所涉及的科學研究本身的不確定性，例如統(tǒng)計質(zhì)量差、關于毒性實驗本身的機理、藥物代謝動力學以及動物響應與人類健康風險的相關性等數(shù)據(jù)不足等。 校正系數(shù)用來校正不確定性系數(shù)。例如，如果動力學信息表明大鼠和人類對某一污染物的代謝非常相似，產(chǎn)生相同的活性目標代謝物，在這種情況下，就不是采用10作為不確定性系數(shù)來除NOAEL，以從動物毒性研究得到人類的RfD，而是采用3作為不確定性系數(shù)。,閾值方法的優(yōu)缺點,優(yōu)點：NOAEL容易確定、過

41、程操作簡單、容易理解等； 缺點： NOAEL不是所測試的實驗劑量之一； 一旦確定了NOAEL，劑量效應曲線的其余部就被忽略了 ； 在實驗過程中，采用數(shù)量較少的實驗動物將導致比較大的NOAEL，從而得到較大的參考劑量； NOAEL方法并不能夠得到在NOAEL時的真實效應，并且有賴于實驗設計，因此使確定管理限值面臨著不同水平的風險。,應用數(shù)學模型對劑量-響應關系進行擬合，計算一個特定響應水平（基準響應水平，BMR）上劑量的置信區(qū)間下限，即基準劑量（ BMD ）。 基準響應通常設為1%，5%或10%。 應用基準劑量（BMDx，x代表基準響應的百分數(shù)）代替NOAEL值來計算參考劑量。,（2）劑量-效應

42、關系評價方法基準劑量方法 （Benchmark Dose Approach, BMD）,基準劑量方法的優(yōu)點,克服了閾值方法只考慮到測試劑量范圍的缺點，它能夠考慮到所有的劑量-響應曲線； 包含了實驗測定本身的變異性（置信限） 所采用的響應水平在實驗測定的范圍之內(nèi)，而不是從實驗測定范圍之內(nèi)向范圍之外進行外推； 采用比較恒定的基準響應水平，來進行RfD的計算。,非閾值方法,對于一些具有遺傳毒性的致癌物質(zhì)，其劑量-響應曲線并不存在一個閾值效應 ； 非閾值模型假設在最低實驗劑量與零劑量之間的劑量-響應關系曲線為線性 無論劑量多小，理論上都存在著一個產(chǎn)生效應（風險）的概率或可能性 US EPA和WHO 癌

43、風險評價,非閾值方法的優(yōu)缺點,優(yōu)點： 能夠計算在實驗劑量范圍以下劑量的比較風險，這是風險管理中的一個很有用的工具； 能夠在特定風險水平下對不同化學品進行比較，并且估算超過特定劑量時所增加的風險。 缺點： 沒有考慮到對污染物的暴露以及癌癥或腫瘤發(fā)生之間的復雜過程 不能提供關于風險水平不確定性的信息,基于機理的模型方法,前述的劑量效應曲線為統(tǒng)計擬合而成，沒有考慮到響應的機理。 這種模型方法設計一個數(shù)學方程來描述劑量-響應關系，此劑量-效應關系與此響應的生物學機理相一致。 基本思想：某特定生物單元（動物、人類、種群等）的響應（毒性效應）是一個或多個生物學事件（隨機事件）隨機發(fā)生的結(jié)果。,主要的機理模型,機理模型 一次打擊模型 多次打擊模型 多階段模型 線性多階段模型 隨機雙階段模型(Moolgavkar-Venson-Knudson) 高級機理模型 基于生理作用的毒物動力學模型 (PBTK模型) 基于生物學作用的劑量效應關系模型（BBDR模