外文文献风险评估计算公式

1、1. Yongli Li , Jingling Liu , Zhiguo Cao, et al. Spatial distribution and health risk of heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the water of the Luanhe River Basin, ChinaJ.Environ Monit Assess, 2021,163:163169Yong Lili等人对滦河流域地区重金属研究中提出，健康风险评估包括四个阶段：危害鉴定，毒性剂量-反响评估，暴露评估，风险表征。并指出人体

2、通过污染物接触对重金属的吸收量的估计依据长期每日摄入量CDI进行评估。CDI表示人体每千克重量每天经由皮肤通过摄入、吸入或吸收的污染物的量。C为介质中污染物浓度mg/L，IR为每天摄入水量(L/day)，EF为暴露频率(days/years)，ED为暴露时间(years)，BW为人体平均体重(kg)，AT为平均时间days，SA为人体外表接触面积(m2)，AF为粘附因子(L/m2·day)，ABS为吸收率。Table 1 Input parameters to characterize the CDI valueParamtersDescriptionUnitValueCContam

3、ination concentration in madiamg/LTRIngestion rate per unit time waterL/day2EFExposure frequencydays/years300EDExposure durationyears15BWBody weightkg60ATAverage timedays30/70×365SASurface aream2AFAdherence factorL/m2·dayABSAbsorption factorTable 2 Toxicity indicesof metal elementsElementS

4、F(mg/kg/day)-1RfD(mg/kg/day)OralDermalOralDermalAsHgNANACdNANAPbNANA-CuNANAZnNANAFeNANA非致癌物质的的潜在暴露风险通过吸收量CDI与每日允许摄入量(RfD)之比来计算，公式如下：。致癌风险是通过计算人体一生暴露于潜在致癌物质引起的致癌可能性。公式如下：Slope factor为致癌斜率因子。Table 4 Water quality standards limited values of basic items of environmental quality standards of heavy metal

5、s for surface water (mg L-1)ItemFirstlevel(1)Second level(2)Third level(3)Fourth level(4)Fifth level(5)AsCdCu1.00E+001.00E+001.00E+001.00E+00FeNANAHgPbZn1.00E+001.00E+002.00E+002.00E+00Data from the Ministry of Environmental Protection of the Peoples Republic of China (2002) NA not applicable.2C. M.

6、 Liao, M. P. Ling.Assessment of Human Health Risks for Arsenic Bioaccumulation in Tilapia (Oreochromis mossambicus) and Large-Scale Mullet (Liza macrolepis) from Blackfoot Disease Area in TaiwanJ.Arch. Environ. Contam. Toxicol，2003，45：264272 重金属易在水生生物中积累，一些重金属还会通过食物链扩大浓度。人类可通过饮食摄入重金属，并且一段时间后重金属能够通过积

7、累到达潜在的毒性浓度。Fengyan Liu等人对扬子江地区凤尾鱼中重金属Cr、Cd、Pb、Zn积累情况进行了研究，并引用US EPA 提出的非致癌风险的THQtarget hazard quotients计算方法，对人体食用凤尾鱼引起的健康风险进行了评估。EF-暴露频率365天/年，ED-暴露时间70年，FIR-食物摄入量g/person/day，C-食物重金属浓度mg/kg，RFD-参考摄入量mg/kg/day，WAB-平均成人体重，TA-对非致癌物质的平均暴露时间365days/year×70year。当RfD到达最大残留限量时，THQ的计算按如下公式：。其中C-食品中重金属浓

8、度，MRL-最高残留限量。并指出Pb是一种存在于所有环境介质中的便在性元素。成年人和年长一点的儿童对铅的主要暴露途径为食品摄入，然而，灰尘、土壤和食品全都会对年轻孩子们的铅的总暴露量作出奉献。Table8 MRL and RfD published by different organizations or regionsRfD(US EPA)mg/kg/dayMRL(European Union)mg/kgMRL(China National Standard)mg/kgCrCr();3.0×10-3Cr()-Cd1.0×10-35.0×10-21.0×

9、;10-1Pb-3.0×10-15.0×10-1Zn3.0×10-1-3. Brian L. Murphy, Amy P. Toole,Paul D. Bergstrom. Heath risk assessment for arsenic contaminated soilJ.Bergstrom Environmental Geochemistry and Health,1989,11:3-4Brian L. Murphy等人对砷污染土壤引起的人体健康风险进行了评价。描述了关于两种慢性暴露途径包括砷污染土壤，也就是一生对扬尘颗粒的吸入，及无意中对土壤及住所中灰尘

10、的吸入的风险评估方法。最终暴露后果首先是会引起肺癌，其次是皮肤癌。为了进行暴露评估，对不同年龄人群的吸入率和土壤灰尘的摄入量进行了估算；对不同年龄人群的室内室外时间分配进行了研究计算；还有依据室外浓度测量方法进行的室内表层灰尘和空气的砷浓度的估算。记录了不同类型社区的室内室外比率和灰尘颗粒大小，及生物利用率和灰尘颗粒大小的可能性关系。应用美国环境保护署公布的潜在致癌因子计算其风险，及毒性评估的不确定性基于：砷可能既不是致癌的引发剂也不是催进剂但是可能是后期的致癌物质的证据；由于无机砷的甲基化作用的增强，砷的剂量反响关系在低剂量时可能是非线性的证据。采矿区土壤受尾矿和废石污染，冶炼厂区受携带冶炼

11、厂排放物的风影响。风险计算公式是在风险是由于暴露和毒性引起的假设前提之下。这种评估方法的重点是所有暴露途径和毒性是等效的保守假设。在评估过程中值得注意的是采矿区和冶炼区的砷的传输特性不同，室内和室外的暴露途径不同。采石场和冶炼厂的不同操作产生的灰尘颗粒的物理化学特性也不同。由于冶炼厂所产生的灰尘颗粒的外表特性及水分含量使它们比其他物质更容易吸附在鞋子衣服和宠物身上，因此更容易带入室内。据他人研究，室内灰尘Si为室内房屋灰尘中砷的浓度，So为室外土壤中砷的浓度，为转移系数。4.5表示对室内砷浓度的一小局部奉献，这局部不是由于室外转移造成的，如烟草烟雾、燃气灶的排放物等都可能会含有少量砷。Stee

12、l等人研究得到铅的室内浓度计算公式为：Si=0.15So+500mg/kg。说明大约有500mglead/kg室内灰尘的奉献值，主要来源于含铅的油漆画图片。美国环境保护署在1986年通过对冶炼厂和城市居民区的铅污染中就总结得出了灰尘和土壤中铅浓度的关系。EPA通过对土壤铅浓度和室内灰尘中的铅浓度的观察数据得出，室内室外浓度比率根本为1:1。其他一些学者关于铅冶炼厂的研究，如Roberts和Diemel等人，也曾得出室内灰尘铅浓度接近于土壤中铅浓度。另外，ankel等人对爱达荷州一所冶炼厂的生产期间和倒闭后的周围空气土壤和灰尘中的铅浓度水平比照研究发现，与工厂倒闭前相比，工厂倒闭后空气中的铅浓度

13、降低到五分之二，但是土壤中浓度根本保持不变。室内灰尘的铅平均浓度仍然和土壤中铅浓度相近，尽管比以前更凌乱分布了。经由手进入口中的这一途径被认为是最重要的土壤摄入途径，尤其对于幼儿。不同年龄群对土壤或灰尘的摄入量不同，随着年龄增长，土壤摄入量减少的原因是手口接触行为的减少。这些估计都是针对无意的土壤摄入行为而言，不包括土壤异食癖的孩子们。计算公式：C0为室外空气中砷浓度g/m3，Cp室内悬浮颗粒浓度g/m3，Si为室内灰尘中砷浓度(mg/kg)。10-6为转换因子。室内空气砷浓度主要有两个来源：侵入室内的室外含砷空气，室内含砷灰尘。4. B. Wu，D. Y. Zhao，H. Y. Jia，Y.

14、 Zhang. Preliminary Risk Assessment of Trace Metal Pollution in SurfaceWater from Yangtze River in Nanjing Section, ChinaJ. Bull Environ Contam Toxicol,2021,82:405409、D. Y. Zhao等人对南京扬子江地表水体中重金属污染引起的健康风险进行评估，并指出人体主要暴露途径有三个：直接摄食、经由嘴和口吸入、皮肤吸收。对于水环境中的重金属来说，摄食和皮肤吸收是人体最重要的暴露途径。污染物暴露剂量的计算公式如下：CDIingestion通

15、过摄食水的暴露剂量g/kg/day，CDIdermal通过皮肤吸收的暴露剂量g/kg/day。CW水中重金属平均浓度g/L，IR摄食率本研究引用/day，SA皮肤暴露面积本研究引用2800cm2Kp皮肤吸附因子cm/h，ABSg胃肠吸收因子，ET暴露时间本研究引用0.6h/day，EF暴露频率本研究引用365days/year，暴露持续时间70years，CF单位转换，对水来说为1L/1000m3，BW人体平均体重60kg，AT非致癌物和致癌物的时间2，5550days。重金属健康风险评估通过风险系数来表征，非致癌物质的风险系数用如下公式计算：致癌物质As和Cd的风险系数计算公式为：RfD引用

16、USA的污染物参考剂量g/kg/day，其中Pb的参考剂量引自WHO；SFslope factor of a carcinogen为致癌斜率因子g/kg/day引自US EPA 2006。Table 2 Reference dose for each elementElementRfDingestion(g/kg/day)RfDdermal(g/kg/day)AsCdCr3Cu4012Fe30045PbNi20Zn30060结语：值得注意的是本研究所用的方法在一定程度上存在一定的不确定性。重金属摄入参考剂量及致癌物质的比降因子来自于US EPA和WHO，不一定适合中国居民。计算当地居民的风险水

17、平时用的是每种重金属的平均浓度。年龄和暴露途径的差异会导致不同的风险。另外，污染物的影响可能会通过它们之间的生物化学作用被扩大。因此，本研究只是提供了初步的判断结果，为了准确评估当地居民的健康风险，建立合理的指导方针，应进行更深入细致的调查。5. Ju-Yong Kim，Kyoung-Woong Kim，Joo Sung Ahn，Ilwon Ko，Cheol-Hyo Lee. Investigation and risk assessment modeling of As and other heavy metals contamination around five abandoned me

18、tal mines in KoreaJ. Environmental Geochemistry and Health,2005,27:193203Ju-Yong Kim 等人对韩国某处遗弃的金属采矿区的重金属进行了调查分析，并评估了砷对周围居民的致癌风险。土壤环境中的砷和重金属污染的评估总是依据于其土壤中的总浓度，而没有把其暴露风险值计算出来。近来，很多科学家进行了提取试验以评估土壤重金属的生物利用性，从而确定污染水平和人类健康的数量关系。风险评估采用以模拟人类胃消化系统为根底的简单的生物利用性提取试验来计算土壤中重金属的引起的风险。目前大局部污染评价都采用由国家科学研究委员会和美国科学院的研

19、究的风险评估模型。风险评估可分为四个阶段：危害鉴定，暴露评估，剂量-效应评估，风险表征。目前最重要的毒性判断指标有SF致癌斜率因子和参考剂量。ADD为平均每日摄入量，计算公式如下：C为环境样品土壤、水、空气中中污染物浓度，IR摄食率kg/day，L/day，ED暴露时间years，EF暴露频率days/year，BW接受者的平均体重kg，AT平均时间years。模型参数如下表所示：Table 1 Exposure factors and input paramenters of Korean farmerFactor/parameterSymbolUnitsResidential/Agricu

20、lturalData sourceExposure durationEDyears30US EPA(1997)Exposure frequencyEFSoil(days/year)210US EPA(1997)water(days/year)350US EPA(1997)Averaging timeCarcinogensATcyearsKNSO(2001)Non-carcinogensATncyears30US EPA(1997)Body weightBWkg60MOCIE(1997)Ingestion ratesoilIRskg/day100×10-6US EPA(1997)Dri

21、nking waterIRwL/dayKOWACO(2001)风险表征可以分为两局部：致癌风险和非致癌风险。致癌风险的计算公式为：上式估算值是指一生暴露于致癌性危害的产生任何一种癌症的可能性。可以被接受或容许的风险值范围为：10-610-4。为了定量化描述非致癌物质的风险，通过平均摄入量与相应的参考摄入量相比计算其风险系数HQ。风险率the hazard index为各风险系数之和。如果风险率超过1.0 ，那么显示污染物存在毒性危害。Table 2 Reference doses and slope factors of As and Zn obtained from US-EPA IRIS

22、databaseElementRfD(mg/kg/day)SF(mg/kg/day)-1As3×10-4Zn3×10-1na6. Human risk assessment for heavy metals and As contamination in the abandoned metal mine AREAS, KOREA方法同上Environmental Monitoring and Assessment (2006) 119: 233244 SANG-WOO LEE , BYUNG-TAE LEE , JU-YONG KIM 摘要:污染地区的治理要以风险评估为根底

23、，依赖于所关心化学物质的评估毒性。毒性的评估以引起人类有害健康的生物利用性为根底。尾矿和废石中的有毒污染物可通过溪流进入农田区域，并在矿区的农作物中积累。最终它可能对人体健康产生一定的威胁。通过用生物有效利用浓度代替总浓度，风险计算更为现实，因此，使污染源补救措施的改良的本钱效益分析更有效。不幸的是，通过总元素浓度测量的日常毒性估计不能够提供详尽的信息。最近，许多科学家已经进行了一项提取试验来估计土壤重金属的生物有效性，以呈现污染水平和人类健康的数量关系。风险评估利用以模拟人类胃消化系统为根底的最简单的生物利用性抽样试验计算土壤重金属的风险。由美国研究委员会和美国科学院研究的风险评估模型被广泛

24、应用于污染物的风险评估中。风险评估可分为四个阶段：危害鉴定，暴露评估，剂量反响评估，风险特征描述。两个最根本的毒性指数为致癌比率因子SF，参考剂量RfD。通过简单的生物有效性提取试验计算了由土壤摄入途径的污染物的吸收量。暴露评估：暴露因素及途径。在暴露评估中，平均日剂量ADD通过计算多个途径如土壤和水的重金属的摄入量而得到。计算ADD的暴露因素及输入参数见表1：毒性重金属摄入的主要暴露途径归因于把受污染的水作为饮用水及农业活动和坏习惯引起的土壤摄入。韩国环境部门规定的饮用水质量为：1.0Cu mg/l，0.05Pb mg/l，1.0Zn mg/l。7. S. Rapant，J. Kord

25、80;k. An environmental risk assessment map of the Slovak Republic: application of data from geochemical atlasesJ. Environmental Geology,2003,44:400-407S. Rapant等人应用地球化学图集中的数据对斯洛伐克共和国进行环境风险评价，并绘制了环境风险评价分类图。为了进行多元素评价，许多学者计算出了各种各样的环境指数和污染系数，其中最具有关注价值的是积累因子，污染程度和污染系数。环境风险被定义为环境发生负面变化的可能性大小。被计算为环境中物质的浓度与

26、对生物群和生态系统无有害作用的浓度值的比值，计算公式为： 其中PEC为predicted environmental concentrationPNEC为predicted no effect concentrations在斯洛伐克共和国，环境和健康风险评估和管理的执行，依据于环境政府部门的方法规章No.623/98-2。由欧洲联盟管理委员会公布的指导方针No.1488/94/ES中指出了存在物质对人类和环境造成风险的评估原那么。因此，生态或环境风险评估主要针对环境中个体的污染水平评价。PEC/PNEC的比率代表环境风险系数IER。根据当前的认知，如果比率小于1那么说明无风险，反之，如果大于1

27、那么存在环境风险。生态毒理学监控是一种理想的，对环境无潜在危害的，功能最好的定义PNEC值的方法。但是在实际中，很难指定PNEC值或其它毒性浓度，例如NOAEL (no observed adverse effect level), LOAEL (lowest observed adverse effect level), RfD (reference dose)。多种元素的超标浓度的总影响可表示为每种元素的风险值的和，计算忽略其之间的协同作用。分析浓度低于风险限制浓度时不进行计算。地下水，土壤和河流沉积物的环境风险系数IER的计算可分为两步：首先，计算每一种超过风险限制值的元素的环境风险系数

28、IERi。其次，计算个体风险值之和。计算公式如下：其中：IERi - index of environmental risk of the ith element exceeding limit - risk concentrationACi-analytical concentration of the ith elementRCi -limit _ risk concentration of the ith elementIER- overall index of environmental risk of evaluated sample环境风险评估水平如下：IER = 0 no ris

29、k0 < IER 1 low risk1 < IER 3 mediumrisk3 < IER 5 high riskIER > 5 very high riskTable 2 Evaluated parametersSoil and stream sediments("A"referenced values;Anon 1994b)parameterAsCdCrHgNiPbZnLimit(mg/kg)2913035851408. Health Risk of Consuming Heavy Metals in Farmed Tilapia in Cen

30、tral Taiwan Bull Environ Contam Toxicol (2021) 83:558564Min-Pei Ling Hui-Tsung Hsu Ruei-Hao Shie评估方法同下9. Assessment of Human Health Risks for Arsenic Bioaccumulation in Tilapia (Oreochromis mossambicus) and Large-Scale Mullet (Liza macrolepis) from Blackfoot Disease Area in Taiwan Arch. Environ. Con

31、tam. Toxicol. 45, 264272 (2003) C. M. Liao, M. P. LingHuman Health Exposure and Risk model引自USEPA，1996The target cancer risk to adults is defined as shown in Equation3:TR指个体一生的致癌风险，CSFIRIS指由USEPA的IRIS提供的口头的致癌物质的斜率因子1.50 (mg/kg/d)-1，IRf是年鱼摄食率g/d，Cf是鱼体中As浓度g/g，EF是暴露频率day/year，ED是暴露时间year，ATc是致癌物质的平均时间

32、365×70d，BW是人体平均体重kg65kg，103是单位换算因子。非致癌风险用风险商HQ来计算，如公式：HQ为毒性风险商，RfDIRIS是来自IRIS数据库的参考剂量mg/kg/d无机砷3×10-4mg/kg/d，ATnc是非致癌物质的平均时间day365×30d，103为单位换算因子。地区土壤背景值CrCuPbZnAsCdHg北京天津81.4河北2110. Ecological risk of heavy metals in sediments of the Luan River source water Ecotoxicology (2021)18:748758 Jingling Liu