第一章 暴露参数概述
第一节 暴露参数的定义
一、环境污染对人体健康的影响过程
人作为环境中的重要组成部分，生活在环境中，无时无刻不在与外界环境进行着物质和能量的交换。人们在改造和适应环境的过程中，也受着外界环境的影响。图1-1是环境污染对人体健康影响方式和评价方法示意图。可见，环境污染进入人体需要经过一个漫长而复杂的过程，每个过程的评价方式和理论体系也不同。
（一）污染物的排放和在环境中的分布过程
化学性、物理性和生物性的环境污染物由污染源排放后，进入到空气、水、土壤等环境介质；污染物在这些介质中以一定的浓度和状态存在，并发生迁移转化。评价污染排放对环境的影响是“环境影响评价”。从污染源到环境介质的有关理论方法是环境科学研究的范畴。
（二）人体暴露、摄入和吸收污染物的过程
当生活在环境中的人经过呼吸、饮食和皮肤接触等过程而接触到空气、水、食物、土壤中的这些环境污染物（这个过程叫“暴露”）后，经过人体的吸收和代谢过程，在体内以一定负荷存在（包括“摄入”和“吸收”两个阶段）。
（1）暴露（exposure），即人体可见边界（如皮肤、口和鼻腔等）与环境污染物接触的过程，主要取决于人与环境的接触途径和方式，以及接触的行为和特征。
（2）摄入（intake），即污染物穿透人体外暴露界面而到达靶器官的过程，主要指污染物通过机体可见界面通道的物理迁移（如呼吸、饮食和饮水）。
（3）吸收（uptake），即污染物穿越了吸收屏障而被人体所吸收的过程，或直接通过皮肤或其他暴露器官（如眼睛）而吸收污染物的过程。
评价环境污染物进入人体的途径、方式和剂量是“暴露评价”。从环境介质到人体暴露、摄入和吸收的有关理论方法是暴露科学研究的范畴。暴露科学是近些年来逐渐发展起来的一门新兴学科。
（三）污染物对人体健康产生影响的过程
当污染物进入到人体后，在与宿主因素（如年龄、性别、基因等）的共同作用下而对人体健康产生影响。评价污染物对人体健康的不良影响的过程是“健康影响评价”，包括定性评价和定量评价。定性评价是鉴定污染物到底对人体健康会产生什么样的不良影响（如是否致癌，是否具有神经毒性、发育毒性等）；定量评价即评价在一定暴露剂量下污染物产生不良健康效应的发生频率。研究污染物对健康影响的机制是环境健康学研究的范畴，主要研究手段是用环境流行病学和环境毒理学的方法，评价和预测人体暴露某类污染物后可能的风险水平，要用环境健康风险评价的方法。
二、环境健康风险评价
风险是危险因素产生危害的可能性及其严重程度。远古时期以打鱼捕捞为生的渔民们每次出海前都要祈求神灵保佑自己在出海时能够风平浪静，满载而归。他们深深体会到“风”给他们带来的无法预测无法确定的危险。“风”即意味着“险”，因此有了“风险”一词。随后，风险一词逐渐在各行各业中予以引用，如金融、保险、交通、企业管理、卫生、环保等领域，都存在风险。
美国环境保护署（USEPA）认为，环境风险是环境污染源（stressor）对人体健康和生态系统（receptor）产生危害的可能性，通常也定义为：环境风险是由人类活动引起的，或由人类活动与自然界的运动过程共同作用造成的，通过环境介质传播的，能对人类社会及其赖以生存、发展的环境产生破坏、损失乃至毁灭性作用等不利后果的事件的发生概率和不良后果。
环境风险广泛存在于人类的各种活动中，其性质和表现方式复杂多样，从不同角度可作不同分类：根据承受风险的对象，可分为人体健康风险和生态风险；依据风险来源，可分为有毒有害化学品的环境风险、核污染的环境风险、危险废物的环境风险等；依据环境介质，可分为空气环境风险、水环境风险、土壤环境风险等；依据风险发生时间，可分为突发性污染事故的环境健康风险和慢性累积性的环境健康风险，其中，突发性污染事故的环境健康风险是由于监管不利等引发的化学品泄漏、爆炸等事故而引起的环境污染对人体健康的风险（如松花江水污染事故中硝基苯污染的健康风险）；而慢性累积性的环境健康风险指长期低剂量暴露于某环境污染而导致的风险（如室内空气中的多环芳烃污染对肺癌发生的风险等）；根据风险的效应终点，如人体健康风险，以疾病类别及病理过程作为划分标准，可分为致癌风险、致突变风险、生殖风险、发育风险等；按生命周期划分，可分为胚胎孕育期健康风险、围产期健康风险、婴儿期健康风险、儿童期健康风险和成人健康风险。
引起环境风险的风险源可以是任何会导致不良影响的物理、化学或生物因素，其作用的对象可能包括自然资源或生态系统（包括人、动物、植物以及相互作用的环境）。环境健康风险特指作用对象为人体健康的环境风险类型。
USEPA认为，环境风险评价是对环境污染引起人体健康和生态危害的种类及程度的描述过程。1983年美国国家科学院出版的红皮书《联邦政府的风险评价：管理程序》提出风险评价“四步法”，即危害鉴定、剂量效应关系评价、暴露评价和风险表征，这成为环境风险评价的指导性文件，目前已被许多国家和国际组织所采用。随后，USEPA根据红皮书制定并颁布了一系列技术性文件、准则和指南，包括1986年发布的《致癌风险评价指南》、《致畸风险评价指南》、《化学混合物的健康风险评价指南》、《发育毒物的健康风险评价指南》、《暴露风险评价指南》和《超级基金场地健康评价手册》等。当前，USEPA的风险评价的科学体系基本形成，并处于不断发展和完善的阶段。
（一）环境健康风险评价的步骤
图1-1右侧框图中显示的是环境健康风险评价的步骤，包括四步。
（1）危害鉴定：是判定某种污染物对人体健康的危害种类的过程。
（2）剂量反应关系评价：是对污染物暴露水平与暴露人群出现不良效应发生率间的关系进行定量估算的过程，即污染物的致毒效应与剂量之间的定量关系。
（3）暴露评价：是测量、评价或预测人体暴露污染物的途径、方式和剂量的过程。暴露剂量一方面取决于环境中污染物的浓度，另一方面取决于人体暴露污染物的途径、频率和持续时间等暴露行为，即暴露参数。暴露评价有四个关键技术环节，即暴露测量、暴露参数、暴露模型和暴露评价技术规范。
（4）风险表征：是风险评价的最后一个环节，它把前面的资料和分析结果加以综合，以确定有害结果发生的概率、可接受的风险水平及评价结果的不确定性等。风险表征也是连接风险评价和风险管理的桥梁，为风险管理者提供详细而准确的风险评价结果，为风险决策和对风险采取必要的防范及减缓其发生的措施提供科学依据。
环境风险管理是决策者同时考虑风险评价结果、社会经济条件、法律等因素来决策的过程。环境健康风险评价是风险管理的科学基础（信号）。
（二）环境健康风险的计算过程
一般而言，环境健康风险评价可分为致癌物风险评价（无阈污染物健康风险评价）和非致癌物风险评价（有阈污染物健康风险评价）两类。致癌物的剂量反应关系没有阈值，使用线性多阶段模型；非致癌物的剂量反应关系是有阈值的（图1-2）。通常在开展健康风险评价之前，先通过污染物的毒理学数据资料确定其阈别［即有阈或（和）无阈］，然后再进行评价。
1.有阈环境污染物的健康风险评价
有阈污染物的健康风险评价是对污染物的人体暴露剂量进行准确定量后，再与污染物的参考剂量进行比较的过程，其计算见式（1-1）。其中，RfD为环境污染物在某种暴露途径下，当人群健康风险为10-6时的参考剂量。R＝ARDfDD×10-6（1-1）式中，R为人体暴露某污染物的健康风险；RfD为污染物在某种暴露途径下的参（a）无阈污染物的剂量反应关系；（b）有阈污染物的剂量反应关系考剂量［mg/（kg?d）］；10-6为与RfD相对应的假设可接受的风险水平；ADD为污染物的日均暴露剂量，见式（1-7）。多种有阈污染物经同一暴露途径的综合健康风险可以用危害指数法（HI）定量，采用式（1-2）计算。式中，HI为非致癌污染物的危害指数；RfDn为各污染物的参考剂量［mg/（kg?d）］；ADDn为各污染物的日均暴露剂量［mg/（kg?d）］，见式（1-7）。当考虑多种有阈污染物的多种暴露途径时，综合的健康风险度可以采用式（1-3）计算。式中，Rij为有阈污染物i，经暴露途径j引起的健康危害的终生风险；ADDij为有阈污染物i，经过暴露途径j的日均暴露剂量［mg/（kg?d）］；RfDij为有阈污染物i，经过暴露途径j的参考剂量［mg/（kg?d）］。
2.无阈污染物健康风险评价
无阈污染物是已知或假设其作用是无阈的，即大于零的任何剂量都可以诱导出致癌反应的污染物。环境中致癌污染物的浓度较低，通常低于实验室毒理学试验剂量，因此这里计算致癌性化学物质风险采用线性多阶段外推模型，见式（1-4）。R＝q（人）×ADD或R＝Q×ADD（1-4）式中，R为70年暴露的终生超额致癌风险；ADD为污染物的日均暴露剂量［mg/（kg?d）］，见式（1-7）；q（人）为由动物推算出来人的致癌强度系数［mg/（kg?d）］-1；Q为以人群资料估算人的致癌强度系数［mg/（kg?d）］-1。
在上述计算健康风险的基础上，可以计算暴露致癌污染物的人均年超额风险水平和人群超额病例数，分别见式（1-5）和式（1-6）。
人均年超额风险Rpy＝R/70（1-5）
人群超额病例数EC＝Rpy×AG/70×ΣPn（1-6）式中，Rpy为人均超额风险；R为70年暴露的终生超额致癌风险；EC为人群超额病例数；AG为标准人群的平均年龄；Pn为平均年龄n的年龄组人数。
三、暴露评价
由上可见，无论是有阈还是无阈污染物的健康风险评价，都建立在对污染物的人体暴露剂量进行准确评价的基础上，如式（1-1）～（1-4）中的ADD即暴露剂量。测量、评价或预测人体暴露污染物的途径、方式和剂量的过程，即称为暴露评价。
暴露评价是环境健康风险评价的一个重要环节。同时，暴露评价是环境流行病学调查的重要组成部分，也是预测和评价环境质量变化趋势的方法之一。
关于暴露评价的有关理论和方法的科学叫做暴露科学。暴露科学作为一门独立学科的地位在国际上也是于近年来才刚刚得到认可。2005年，美国新泽西的PaulLioy教授首次提出暴露科学的概念（Lioy，2005）；2006年，《暴露分析和环境流行病学》期刊（JournalofExposureAnalysisandEnvironmentalEpidemiology，JESEE）更名为《暴露科学和环境流行病学》期刊（JournalofExposureScienceandEnvironmentalEpidemiology，JESEE）；2007年，全球第一本关于人体暴露科学的书籍由斯坦福大学的WayneR.Ott组织全美20多名暴露评价方面的专家编写完成；2008年，国际暴露评价学会（ISEA）经过了近20年的发展正式更名为国际暴露科学学会（ISES）。暴露科学作为一门单独学科的地位开始逐渐得到了广大环境与健康科研工作者和管理人员的普遍认同。关于暴露科学学科体系也正在国际范围内进一步探讨和完善中，有关专业术语见附录1。
（一）暴露评价的步骤
暴露评价包括四个关键技术环节，即暴露测量、暴露参数、暴露模型和暴露评价技术规范。暴露评价是遵照一定的技术规程，在对暴露浓度准确测量、对暴露行为方式准确评价的基础上，应用一定的模型对暴露剂量进行定量的过程，见图1-3。
暴露测量（exposuremeasurement）指对人体暴露污染物浓度的测量过程，
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