环境危险度评价1

1、环境危险度评价环境危险度评价Environmental Risk Assessment第一节 概述 危险度评价（risk assessment）即基于毒理学试验资料，化学物接触资料和人群流行病学资料等科学数据的分析，确定接触外源化学物后对公众健康危害的可能性，发生损害效应的性质、强度、概率，确定可接受危险度水平和相应的实际安全剂量，为管理部门制定和修正卫生标准，制定相应法规，确定污染治理的先后次序，评价治理效果提供科学依据的过程称为危险度评价。一、发展历史 1.占卜术（算命） 危险度研究在人类史上已有很长的历史，公元前3200年，Sumerians有一类特殊的神父Asipus，他们的职责是用简

2、单的方法来占卜吉凶（估计危险度）。 我国流传非常算命方法中也有一些危险度评价的内容。2.近代的发展 健康危险度评价(health-based risk assessment)，又称健康风险评价，是科学研究和政府决策之间的桥梁。美国国家科学委员会在20世纪80年代提出了科学研究-危险度评价-危险度管理之间的相互关系，并在1994年作了补充修改和肯定。这一框架已为国际学者和国际研究机构广泛接受。 。二、为什么要进行环境危险度评价？二、为什么要进行环境危险度评价？ 1.必要性 美国食品及药物管理局（Food and Drug Administration，FDA）、美国国家环保局（Environme

3、ntal Protection Agency，EPA）以及我国政府已对环境中的一些有害物质制定出卫生标准。但是，在这标准之下就安全吗？如果一般人群终生暴露在100种化合物下，每种化合物的安全标准为10-6，它们毒性相加的结果实际上并不象想象的那样安全。而进行环境危险度评价就是为了解决这一问题。2.成功的个案 英国医生Doll和Hill吸烟与肺癌之间的因果关系研究就是较早危险度评价的成功案例。 1996年加拿大联邦省饮水分委会应用混合物危险度评价的方法制订出第6版饮水质量指南，涉及60种化学物质的最大允许浓度（MACs）。三、危险度评价的局限性 目前采用的“危险因素评价”方法表现出了它的局限性，

4、正日益受到流行病学界内外的评议。例如针对一些病因学研究中相互矛盾的现象，Taubes认为“流行病学在病因推断上面临其自身的极限”。1.得出相互矛盾的结果 例如戴文灿认为被动吸烟是女性肺癌的重要危险因素，而徐肇翊等却作出了否定的回答。在室内的氡与肺癌、杀虫剂残留物与乳腺癌、高压线电磁场与脑癌、淋巴瘤、白血病等关联上也有许多结果矛盾的报道。2.难以区分低危险因素 低危险因素在慢性病中经常存在，它既可为高危险因素所掩盖，也可能为偏倚及混杂因素所干扰。这种偏倚及混杂可以来自多个方面，如询问偏倚、回答偏误、选择偏误、意愿偏误、错误分类偏误、回忆偏误、出版偏误等；也可以由不同因子之间、因子各个部分之间的相

5、互作用所造成。然而低危险因子的作用不可忽视，特别在高发病率疾病。例如一种发病率为12%的疾病，其RR为1.2，就可在10万人中增加2000个病人。3.危险因素得不到合理性的支持 吸烟主要诱发肺癌中的鳞癌，而被动吸烟能诱发肺癌的报道则多为腺癌。又如烧煤的空气污染在中国已存在几百年，而女性肺癌却是近30年才迅速增加;东西方国家室内空气污染情况大不相同，但女性肺癌的情况却极其相似。4.研究中重视阳性结果 研究中重视阳性结果，轻视阴性结果和低危险因素；重视导致疾病的危险因素，忽视阻抑疾病发生的保护因素；重视环境危险因素，忽视自身遗传因素，妨碍了对疾病病因的深入研究和合理解释。 近年来对肺癌病因的深入研

6、究就发现多食用新鲜蔬菜和水果对肺癌有保护作用。而高脂肪饮食特别食物富含饱和脂肪酸为肺癌的危险因素，在不吸烟妇女其OR值可高达11。徐肇翊等通过在辽宁省7个城市进行有关肺癌的病因研究后认为:吸烟只能解释2/3的男性肺癌和1/3的女性肺癌的发病归因。关于肺癌的“遗传” 在美国进行的一项人群为背景的多因素研究中发现:肺癌病人的一级亲属患呼吸道癌症的危险性增加30%（95%CL0.91.8），肺癌病人的女性亲属患肺癌的危险性增加3倍，而且这种危险性的增加不受吸烟史的影响。导致局限性的原因 1）病因理论的不完善 现有的病因理论在群体病因与个体病因的关系，病因、危险因素与决定因素的关系，病因的作用模式与疾

7、病预防的关系方面存在缺陷。它将人群看作是个体的简单叠加，妨碍病因学研究进入宏观（群体）水平。病因、危险因素、决定因素的概念也是交互不清的，是不同学者从不同需要的角度提出的，应该重新界定。2）慢性病病因的多因素 慢性病的病因是多因素的、多层次的，其作用是长期、交叉、复杂的，使慢性病因的危险因素评价增加了难度。传染病简单的病因链作用模式已不适合慢性病复杂的病因网作用模式。3）缺乏长期定量测定暴露的方法 缺乏长期定量测定暴露的方法，难以正确计算和评价危险度。环境暴露量的测定是病因研究不可缺少的重要环节，方法有问卷法、固定点采样法、个人采样器法和生物学监测法，目前常用的问卷法会导致暴露描述的重要偏差。

8、最有意义的是将个人监测与生物标记监测结合的方法，但目前真正能用于病因研究的生物标记物还非常少，长期的个人监测也难以坚持实施。四、环境危险度评价的用途四、环境危险度评价的用途 预计可能产生的健康效应类型的特征。预计可能产生的健康效应类型的特征。 估计这些健康效应发生的概率。估计这些健康效应发生的概率。 估计具有这些健康效应的人数。估计具有这些健康效应的人数。 提出空气、水、食品中某种有害物质的提出空气、水、食品中某种有害物质的可接受浓度的建议值。可接受浓度的建议值。 有针对性地提出预防保健的重点。有针对性地提出预防保健的重点。五、危险强度的确定 危险度评价是分析和评估暴露于环境危害因子与健康和安

9、全性关系的过程，包括相对危险度评价、危险度权衡分析、危险度信息交流、投资效益分析、决策分析、生命周期分析等一套正式或非正式的分析。 危险强度的确定是非常重要的内容。 常用RR或OR及其95%可信区间与P值来评价危险因素与疾病的联系强度。当RR或OR值0.91.1时为无联系，0.70.8或1.21.4为弱联系，0.40.6或1.52.9为中等度联系，0.10.3或3.09.9为强联系，10为极强联系。也可简单地根据RR（OR）的值的大小危险度高（10）、中（29）和低（2）三等级。六、环境危险度评价的基本组成六、环境危险度评价的基本组成 （一）危害鉴定 （hazard identificatio

10、n） 危害鉴定属于定性评价阶段。目的是确定化学物质是否对健康有有害效应。一般将有害效应分为四类；致癌性、致生殖细胞突变、发育毒性、器官细胞病理学损伤。（二）暴露评价 （exposure assessment） 没有人群的暴露也就不会有危害。可通过环境监测的方法来获得这方面的资料。 （三）剂量-反应关系的评定（dose-response assessment） 剂量-反应可定量评价暴露与健康之间的关系。可通过流行病学的调查和动物实验来获得剂量-反应关系曲线。这适用于有阈化学物。 某些遗传毒物、致癌物是无阈的。要对其进行评价可查美国综合危险度信息库（infegrated risk informat

11、ion system， IRIS）。或用美国环保局推荐线性多阶段模型来外推计算。 （四）危险度特征分析 根据上述三个阶段所得的结果，进行危险度综合评价。第二节大气污染健康危险度评价的方法一、评价的主要内容 国内外大量研究和报道已证实城市大气污染对居民健康的不良影响。但是如何在一个城市范围内定量评价大气污染对居民健康的危害，并以此作为政府部门决策的依据，尚无成熟和规范的方法。 目前较为公认的危险度评价-危险度管理路线图（见下图）。科学研究大气污染物健康影响的实验和现场研究外延方法的信息：高剂量打低剂量，或低剂量到高剂量，动物到人现场调查和测定：估计暴露量，人群特征健康危险度评价大气污染物暴露的危

12、害认定及剂量-暴露反应关系健康危险度评价过程中提出进一步研究方向和要求大气污染源排放特征，大气污染的时空分布，大气污染的暴露评价危险度特征分析健康损益的货币化危险度管理提出管理方案进行决策和付诸实施执行法规和实施效果的评价；环境质量，公众健康，经济，社会，政治等方面搜集和分析背景材料 1 城市大气污染的类型和演变 煤是我国的主要燃料，在今后相当长的一段时间里，仍将是我国的主要燃料之一。2000年煤占我国燃料总量的69，估计到2010、2020和2030年将分别占66、62和60。因此，我国大部分城市的大气污染为煤烟型污染。随着汽车数量的迅速增加，我国燃油污染的比重也随之增加，城市大气污染类型逐

13、渐由燃煤型向燃煤汽车污染混合型转化2 城市发展和产业结构 城市经济的发展必然伴随着能源消耗的增加和大气污染物排放的增加。能源结构的改变和能源效率的提高、产业结构和工业布局的改变等综合因素的结果可使能源消耗与经济发展不同步增长。换句话说，城市发展可使大气质量恶化；但如措施得当，可以在发展经济的同时，保持甚至改善大气质量。例如，上海的人均GDP从1990年的720美元增加到2000年的4 180美元，同期大气TSP浓度却从360 ugm3 降至156 ugm3。3 城市化和人口特征 1975年亚洲的城市人口占总人口的25% ，农村人口占75%；2000年城市人口占37%；而到2030年城市人口将占

14、53%。我国城市人口在1952年占总人口12.5 %1970、1980、1990、1998 分别为17.4% 、19.4%、26.4%和30.4%。城市人口的增加意味暴露于城市大气污染人数的增加远高于全国人口的净增长。 近年来，我国城市流动人口的大量增加是大气污染流行病学研究的危险度评价面临的新问题之一。 人口的年龄构成和城市老龄人口比例的迅速增加是重要的城市人口特征之一。2000年我国0-4岁组人口占24.8，65岁以上人口组占6.9，估计到2050年，0-4岁人口将降至16.3，而65岁以上人口则将增至22.7。4 疾病谱（疾病流行病学的转型） 在新世纪中，亚洲低收入国家正经历着疾病谱和死

15、亡谱的流行病学转型。我国主要的疾病负担为慢性非传染性疾病，其中的心脑血管疾病、呼吸系统疾病(如COPD)和大气污染相关。预测到2020年，我国的II型疾病所占疾病负担仍将有所上升（I型疾病为传染性疾病；II型疾病为慢性非传染性疾病；III型疾病为意外伤害）。5 室内空气污染及人体总暴露量估计 这是国内外迄今尚未能很好解决的难题。人群活动模式的确立，个体采样器的测定，主要大气污染物的相应暴露生物标志物(biomarker of exposure)的建立将有助于逐步解决这一难题。我国大气污染健康危险度评价的框架二、大气污染物的危害认定 大气污染物危害认定是一个定性的过程，其目的在于确定某种污染物暴

16、露后所产生的健康结局。然后进一步建立各种健康结局的暴露剂量一反应关系，结合暴露评价，最终作出大气污染的健康危险度评价（健康风险评价）。1.污染物种类的确定 在进行大气污染的危害认定时，首先必须确定污染物的种类和名称。煤是我国的主要燃料，约占我国燃料构成的6070。我国城市大气污染主要为燃煤型和燃煤机动车废气混合型污染。因此，在进行大气污染的健康危险度评价时，应包括以下主要污染物：颗粒物（TSP、PM10和PM2.5）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、臭氧和其他光化学氧化物。世界卫生组织（WHO）大气质量限值中规定的大气主要污染物（“经典”污染物，“classical” air poll

17、utants)除以上4项外，还包括铅和一氧化碳。2.危害的研究方法 1）以往资料的收集 近年来环境流行病学、环境毒理学和生物统计学方法的发展，在有关大气污染的健康影响方面积累了大量文献，数据库比较完整，为进行大气污染物的危害认定和其后的危险度评价提供了丰富的资源。2）大气污染物危害认定 进行大气污染物危害认定的资料来源为志愿者暴露试验、人群流行病学研究和动物毒理学研究。应以人的资料为主，辅以动物毒理学研究结果阐明其可能作用机制，支持因果关系的建立。 志愿者暴露试验是在大型大气动式中毒室中志愿受试者(包括健康受试者和高危人群受试者如哮喘患者)暴露于人工控制的相对稳定的不同浓度大气污染物后，测定其

18、健康效应。这类试验可获取大气污染物的不良健康反应，能阐明两者的因果关系。美国曾在动式大气中毒室中对主要大气污染物(如SO2、NO2和O3等)对健康志愿受试者和哮喘患者志愿受试者的健康影响进行了测试，获得了极为宝贵的人的资料。但这些试验耗资巨大，动式中毒室的设计、浓度控制要求很高，需要经过医学伦理学方面的论证和认可，以及受试者的预先知情同意。出于医学伦理学的考虑，暴露时间不能过长，浓度不能过高，实验预期获取的不良健康效应必须控制在亚临床和功能变化的范围内。美国在大型动式中毒室有关大气污染物的志愿者实验结果为认定大气污染物的亚临床和功能效应提供了十分可靠的证据。这些结果在美国制订大气污染物的参考剂

19、量时被作为重要证据，其他国家也经常引用这一结果。世界卫生组织在制订大气质量限值时也都引用了这些资料。3.主要污染物的危害 主要大气污染物中，多数污染物(如颗粒物、SO2 、NOx )没有特异的暴露生物标志(biomarker of exposure)或效应生物标志(biomarker of effect)。因此，在大量人群流行病学研究获取相关关系的基础上，如有志愿者暴露实验和(或)动物毒理学研究的结果将更有助于因果关系的确认。颗粒物(PM) 颗粒物对健康的影响取决于颗粒物的大小和浓度。各种健康效应也随大气PM10和PM2.5日平均浓度的波动而波动。大量的流行病学资料一致表明，短期颗粒物暴露对人

20、群健康有不良影响，即使在发达国家目前大气中较低颗粒物暴露水平也是如此。已有的研究结果表明，细颗粒物的健康效应大于粗颗粒。二氧化硫 二氧化硫对健康的影响与暴露时间和个体健康状况有关，在燃煤型大气污染中尤其如此。二氧化硫暴露一般和颗粒物的暴露同时存在。志愿受试者在动式中毒室短期暴露(数分钟到1 h时)于SO2可引起肺功能改变(包括1秒用力呼气量FEV )、气道阻力增加和呼吸道症状的发生。即使在较低浓度时，SO2 日平均浓度的变化对死亡率(总死亡率、心血管疾病和呼吸系统疾病死亡率)、呼吸系统疾病和慢性阻塞性肺部疾病(COPD)急诊住院和门诊数的增加也有影响。二氧化氮 正常健康受试者短期暴露于高浓度N

21、O2 可使肺功能降低。哮喘患者对NO2暴露最敏感。短期高浓度NO2暴露可使支气管反应性增加。动物实验表明，长期暴露于高浓度NO2不仅对肺，而且对脾、肝和血液都有不良影响。NO2可使动物肺部对细菌和病毒的易感性增加。对512岁儿童的流行病学研究表明，家庭使用煤气灶的儿童与家庭使用电炉的儿童比较，呼吸系统症状和疾病增加，肺功能降低。臭氧 人短期暴露于O3的健康影响包括肺功能改变、气道阻力反应性增加、呼吸道炎症反应增加、呼吸道症状增加、呼吸系统疾病人院数增加、哮喘患者的症状和功能恶化。哮喘病人是对O3的敏感人群。动物(大鼠和猴)实验结果显示O3暴露使肺对细菌感染的可能性增加，肺部出现炎症反应和形态变

22、化，肺部有关防御氧化损伤的酶活性增加，以及胶原含量增加等。长期O3暴露可造成动物肺上皮细胞和间质细胞的形态学变化，包括肺纤维化。一氧化碳 CO能迅速通过肺泡、毛细血管和胎盘，已吸收的CO约有80一90和血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白(COHb)，这是特异的CO暴露生物标志。CO对血红蛋白的亲和力为O2和血红蛋白亲和力的200250倍。COHb降低血液的输氧能力，造成组织缺氧，形成可逆的、短期神经损害或严重的乃至迟发的神经损害。COHb的增加可诱发冠心病人心绞痛发作、心电图改变等。流行病学研究表明CO暴露可使心血管疾病死亡率增加。目前的研究结果认为，发达国家当前一般情况下大气环境CO的浓度水平不致

23、于对人群产生动脉粥样硬化的不良健康效应。主要大气污染物的健康效应终点 健康效应终点急性效应：每日死亡率(总死亡率、疾病别死亡率)， 每日住院人数，门、急诊人数，呼吸道症状，支气管扩张药使用量，肺功能慢性效应：死亡率(总死亡率、疾病别死亡率)，预期寿命，支气管炎发病率，肺功能死亡率(总死亡率，心血管疾病和呼吸系统疾病死亡率)，呼吸系统疾病和COPD急诊住院数，门诊人数，肺功能，呼吸道症状呼吸系统疾病和症状，肺功能，死亡率 呼吸道症状及炎性反应，呼吸系统疾病入院数，肺功能，哮喘患者症状和肺功能恶化，支气管扩张药使用量血COHb含量。心血管疾病死亡率污染物PMSO2NO2O3CO三、暴露反应关系分析

24、 暴露一反应关系分析把大气质量的变化和人群健康效应终点的变化相关联，是定量评价大气污染健康危害的关键之一。在确定各项大气污染相关健康结局暴露一反应关系的基础上，结合暴露评价，就可以定量估计大气污染对居民健康危害。目前，应用于大气污染健康危险度评价的暴露一反应关系，主要来源于人群流行病学研究，而非志愿者暴露实验和动物毒理学实验。（一） 暴露-反应关系的流行病学设计1 大气污染对健康影响的急性作用 观察大气污染物浓度短期波动对居民健康影响的急性作用，一般多采用时间序列(timeseries)研究和病例交叉(casecrossover)研究的方法进行。时间序列设计 时间序列方法对同一研究人群反复观察

25、暴露条件改变后的健康效应，因此与时间变化相关的一些变量，如年龄改变、吸烟、社会经济因素等，就不再成为研究大气污染健康效应的混杂因素。这是时间序列方法的一个关键优点。近年来，一些复杂的统计模型，如广义相加模型(generalized additive model，GAM)，也被引入时间序列研究中以调整死亡的长期和季节趋势、气象因素等潜在的混杂因素。病例交叉设计 1991年，美国Maclure提出病例交叉设计的概念以研究短期暴露对急性健康效应的影响；近年来，病例交叉设计已被用于研究大气污染的短期健康效应。与被广泛采用的时间序列研究相比，病例交叉设计的巧妙之处在于它是靠新颖合理的设计、而不是统计学模

26、型来控制许多潜在的混杂因素。病例交叉设计可以看作是改良的病例对照设计，每个病例就是自己的对照；其基本思想就是比较同一研究对象在事件发生时(前)的暴露情况和未发生事件的某段时间内的暴露情况。由于病例和对照是同一个体，这种方法可以有效控制个体特异性的混杂因素，如年龄、遗传、社会经济因素等。病例交又设计的其他优点还包括由于不需要寻找对照组，减少了病例和对照特征上不一致性，可避免许多伦理学问题等。然而，病例交叉设计的一个重要缺点在于其统计效率较其他方法(如时间序列的广义相加模型等)为低。此外，一个重要的影响因素是病例交叉设计可以在任何支持“条件Logistic回归”的统计软件包上进行，而广义相加模型则

27、需要更高级的统计软件包如S-Plus或高版本的SAS才可运行。2 大气污染对健康影响的慢性作用 大气污染的慢性效应研究一般采用横断面研究和队列研究的方法。横断面研究(crosssectional study) 横断面研究(crosssectional study)本质上是一种生态学的研究方法，它通过比较不同污染浓度地区人群的健康状况来获得其对人群健康影响的资料。生态学研究常可利用常规资料或现成资料进行，因而节省时间、人力和物力，可以很快得到结果。但由于这种生态学研究方法的局限性(生态性谬误)，其对混杂因素如吸烟、职业接触史等较难控制，因此对这些资料得出的暴露反应关系的评价需慎重。队列研究(co

28、hort study) 队列研究(cohort study)是公认的评价大气污染长期暴露对人群健康影响较为理想的方法。它首先选定一个人群，根据个体暴露于大气污染的程度将人群分组，然后测量和比较这些人群组的疾病发病率和死亡率。队列设计研究周期长，人力物力投入巨大。迄今为止，得到公认的研究大气污染长期暴露与人群死亡率关系的队列研究只有2个，即美国哈佛大学6城市研究和美国癌症协会队列研究。美国环保局(EPA)和欧盟关于大气污染的健康危险度评价也基于此两个队列研究。3 大气污染急、慢性作用的关系 急性作用研究(如时间序列研究和病例交叉研究)研究的是短时间大气污染急性暴露与暴露后数天健康终点的关系，往往

29、反映的是大气污染对已有心肺疾患等敏感弱势人群的影响，不能反映大气污染引起的全部人群效应。慢性效应研究如队列研究得出的结果，不仅包含了上述的急性效应，还包括大气污染对人群长期慢性积累的影响，如增加了人群慢性疾病的易感性和患病率等，因此可以较全面地反映大气污染对人群的健康效应。同时，队列研究的自身特点也决定了只有其可以计算大气污染引起的损失人年数。四、危险度特征分析 我国刚刚开展大气污染对居民健康危害的定量评价工作，上海、北京等城市已开始一些初步的探索。我们发现我国与欧美发达国家相比，一些重要的人群健康效应终点尚未见报道；同时对一些国内外均有报道的终点效应，国内外人群暴露-反应关系存在较大差异，直

30、接引用国外的资料往往并不合适。1相关流行病学文献资料的搜集 文献资料入选标准：(1)考虑到我国过去数十年来大气污染物浓度水平和成分变化极大，选择文献的发表年代不宜过于久远，这样才可应用于我国现在的大气污染健康危险度评价工作。(2)如可能，尽量采用我国的研究资料。只有当某些效应终点无国内文献记载，才选用国际上经专家评审过的文献的研究结果。(3)文献的研究结果是以定量的暴露反应关系(如斜率、相对危险度等)表达，而不是仅仅进行定性描述。(4)文献描述的健康效应终点，可以应用于相应的大气污染健康危险度评价工作。2文献资料的质量控制 包括：(1)根据文献选人标准有针对性地收集相关资料；(2)对重复报告、

31、质量较差、报道信息太少的文献给予剔除；(3)文献资料输入计算机，建立数据库，采用两次输入进行数据校对和数据分析。3 meta分析过程 对某一特定健康效应终点，如果有数篇文献加以阐述，可对各研究暴露反应关系进行meta综合分析，得到其均数和95可信限。meta分析方法是1976年由Glass首先正式提出的，它是对具有相同研究目的的多个独立研究结果进行系统的、定量的统计学综合分析的一种研究方法，是对文献资料的再分析。meta分析过程大体分3步：文献收集评价、数据定量合并和结果评价解释。将相应文献暴露反应关系输入计算机，建立数据库，并进行数据核校及齐性检验，最后进行统计合并。 meta分析的最终结果

32、，可以大气污染物浓度每升高一定单位(如10 ugm3 )人群不良健康效应发生的相对危险度表示。第三节 室内空气甲醛危险度评价 一、室内空气甲醛简介 （一）污染来源 1.家庭装修：粘合剂、涂料等。 2.家具：粘合剂。 3.服装：定型剂。 4.用品：人造陶瓷。 5.食品：一些小商贩用甲醛处理水产品以达到防腐的目的。 吸烟也是暴露途径之一。（二）对健康的危害 1.一般毒性 室内低浓度接触甲醛出现失眠、疲劳、月经不调等。甲醛还对肝脏、免疫系统有损害作用。 2.刺激作用 低浓度甲醛对鼻、眼、咽喉有轻度刺激。甲醛的浓度再升高，可以出现鼻、咽喉严重灼伤、流涕、呼吸困难等症状。3.致敏作用 甲醛是致敏原，可以引起过敏反应。 4.致癌作用 甲醛是已经被确定的致癌物，可以引起恶性肿瘤的高发。案例 据报道一对夫妇，本打算在新装修的家中迎接新生儿