劉蕊，張輝，勾昕，羅緒強(qiáng)，楊鴻雁

健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法在中國(guó)重金屬污染中的應(yīng)用及暴露評(píng)估模型的研究進(jìn)展

劉蕊*，張輝，勾昕，羅緒強(qiáng)，楊鴻雁

貴州師范學(xué)院地理與旅游學(xué)院，貴州 貴陽 550018

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展導(dǎo)致中國(guó)環(huán)境質(zhì)量日趨惡化。隨著健康意識(shí)的增強(qiáng)，人們?cè)絹碓街匾曃廴疚锉┞度巳旱慕】碉L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。與其他污染物相比，重金屬污染區(qū)域廣，重金屬暴露人群多且集中。為了研究重金屬暴露條件下人群的健康風(fēng)險(xiǎn)，USEPA模型、統(tǒng)計(jì)模型、地理信息系統(tǒng)、可給性研究的方法已被中國(guó)不同學(xué)者應(yīng)用。暴露評(píng)估模型作為污染物暴露人群健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要環(huán)節(jié)，國(guó)外的研究已經(jīng)比較成熟，但相關(guān)研究在中國(guó)還處于空白階段。對(duì)中國(guó)近年來在城市表層土壤（灰塵）、礦區(qū)土壤、膳食、地下水和飲用水、大氣顆粒物進(jìn)行重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中應(yīng)用的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，進(jìn)行了歸納和評(píng)述，并對(duì)歐美常用暴露評(píng)估模型：環(huán)境暴露評(píng)估模型、膳食暴露評(píng)估模型進(jìn)行了介紹。中國(guó)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作起步晚，在評(píng)估的各環(huán)節(jié)均存在很大缺陷。隨著新技術(shù)的發(fā)展以及人群對(duì)環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)的深化，健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估將成為中國(guó)熱門研究領(lǐng)域之一。污染的環(huán)境行為、劑量-效應(yīng)關(guān)系、模型、風(fēng)險(xiǎn)信息等方面，將是未來中國(guó)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究的重點(diǎn)。

健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；重金屬；暴露人群；暴露評(píng)估模型

自20世紀(jì)50年代日本水俁灣發(fā)生第一次汞中毒公害事件后，重金屬污染開始受到全球關(guān)注。工業(yè)污染、交通污染、生活污染是重金屬污染的主要來源。工業(yè)污染多通過廢渣、廢水、廢氣排入環(huán)境，在人體和動(dòng)植物中富集；交通污染主要通過汽車尾氣的排放進(jìn)入大氣降塵；生活污染主要通過生活垃圾進(jìn)入環(huán)境。過去30年以環(huán)境促經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式，導(dǎo)致中國(guó)大多數(shù)人群正以多途徑、長(zhǎng)時(shí)間暴露于重金屬污染環(huán)境為代價(jià)。關(guān)于不同來源重金屬污染狀況及暴露特征的研究，中國(guó)已進(jìn)行了較廣泛和系統(tǒng)的研究。史興民和王建輝（2009）、方鳳滿等（2011）對(duì)城市不同功能區(qū)土壤重金屬的來源、暴露特征進(jìn)行了研究；郭偉等（2011）、高軍俠等（2013）分別對(duì)中國(guó)典型礦區(qū)土壤和農(nóng)田土壤重金屬污染狀況和特征進(jìn)行了分析；楊衛(wèi)芬等（2010）、王玉秋等（2005）則以大氣顆粒物和PM2.5為研究對(duì)象，對(duì)中國(guó)大氣重金屬污染的特征進(jìn)行了研究。此外，中國(guó)學(xué)者對(duì)膳食重金屬污染和地下水、飲用水重金屬污染的研究也較全面（郭明暉等，2007；蔣燕松等，2013；王若師等，2012；溫海威等，2012）。

健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是指有毒有害物質(zhì)對(duì)人體健康安全的影響程度通過收集毒理學(xué)資料、人群流行病學(xué)資料、環(huán)境和暴露的因素等，直接以健康風(fēng)險(xiǎn)度為表征表示人體健康造成損害的可能性及其程度大小進(jìn)行概率估計(jì)（Sipter，2008；Wang等，2007）。20世紀(jì)60年代，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估處于萌芽時(shí)期，主要采用毒物鑒定方法進(jìn)行健康影響分析，以定性研究為主，嘗試性開展定量方法進(jìn)行低濃度暴露條件下的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（NRC，1994）。1976年美國(guó)國(guó)家環(huán)保局首先公布了可疑致癌物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估準(zhǔn)則，提出有毒化學(xué)品的致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。1983年美國(guó)國(guó)家科學(xué)院提出了健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的定義與框架，以及危害判斷、劑量-效應(yīng)關(guān)系評(píng)估、暴露評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)表征的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

四步法（NRC，1983）。1999年歐洲環(huán)境署（EEA）也頒布了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的技術(shù)性文件，系統(tǒng)介紹了健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法和內(nèi)容（EEA，1999）。2006年和2007年韓國(guó)（Kim等，2006）和日本（http://unit.aist.go.jp/riss/crm/ exposurefactors/english_summary.html）參考USEPA的暴露參數(shù)手冊(cè)，同時(shí)根據(jù)本國(guó)居民的特點(diǎn)分布編制《韓國(guó)暴露參數(shù)手冊(cè)》和《日本暴露參數(shù)手冊(cè)》，并在此基礎(chǔ)上建立起適用于本國(guó)的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系。

與國(guó)外相比，中國(guó)的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估起步晚，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的研究比較缺乏。近年來，中國(guó)對(duì)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究逐漸重視。中國(guó)國(guó)家基金委從2003年開始對(duì)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)研究進(jìn)行資助，從每年資助1～2項(xiàng)，資助金額每項(xiàng)25萬元左右，到2013年每年資助近20項(xiàng)，資助金額最高達(dá)400萬元（http://nsfc.biomart.cn/）。盡管中國(guó)利用風(fēng)險(xiǎn)概念分析方法對(duì)環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估的應(yīng)用研究已經(jīng)取得較大進(jìn)展，但根據(jù)中國(guó)居民特征的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法仍然沒有建立。目前中國(guó)的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估仍然多借用國(guó)外模型，而由于人種和地區(qū)的差異，國(guó)外的暴露參數(shù)并不能準(zhǔn)確反映中國(guó)人群的暴露特征，因此簡(jiǎn)單套用國(guó)外模型可能導(dǎo)致健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的失真。

中國(guó)重金屬污染形勢(shì)嚴(yán)峻，人們對(duì)重金屬污染帶來的健康效應(yīng)越來越關(guān)注。因此，評(píng)述健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法在中國(guó)重金屬污染中的應(yīng)用進(jìn)展，總結(jié)國(guó)外常用暴露評(píng)估模型并探究其優(yōu)缺點(diǎn)，展望其發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于推動(dòng)建立適用于中國(guó)的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法具有重要意義。

1 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法在中國(guó)重金屬污染中的應(yīng)用

中國(guó)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究起步晚，因此進(jìn)行評(píng)估的污染物種類和評(píng)估區(qū)域有限。目前主要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重金屬污染物有Pb、Cu、Zn、Cd、Cr、As、Ni、Hg，評(píng)估區(qū)域涉及到受重金屬污染的城市表層土壤（灰塵）和礦區(qū)土壤、膳食、地下水和飲用水、大氣顆粒物。

1.1USEPA模型在中國(guó)重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的應(yīng)用

污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法主要分2類：一類是以定量模型為主的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，一類是以不確定性模型為主的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。定量模型由于計(jì)算簡(jiǎn)單，使用方便，輸出結(jié)果基本能代表研究區(qū)的基本水平。因此，在世界健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中被廣泛應(yīng)用，其中美國(guó)國(guó)家環(huán)保署（USEPA）提出的人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型應(yīng)用最多。中國(guó)利用該模型對(duì)重金屬污染暴露人群的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究較多，從城市表層土壤（灰塵）、礦區(qū)土壤、膳食、居民飲用水及大氣PM10均有相關(guān)研究（王若師等，2012；溫海威等，2012；李法云等，2012；方鳳滿等，2010；Du等，2013；Dong等，2011；牛小麗，2012；于云江等，2013）。這種定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型雖然優(yōu)點(diǎn)顯著，但由于直接引入國(guó)外的模型在原理、適用條件、算法、考慮介質(zhì)和過程等方面可能與中國(guó)實(shí)際情況存在較大差異，而且美國(guó)歐盟等國(guó)家在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面制定和頒布了許多技術(shù)性文件，中國(guó)在此方面仍屬空白。這些技術(shù)文件的程序和參數(shù)是否適用于中國(guó)國(guó)民體質(zhì)仍有待商榷。目前，中國(guó)已有一些學(xué)者和機(jī)構(gòu)開展了針對(duì)本國(guó)人群的暴露參數(shù)調(diào)查（王喆等，2008；段小麗等，2009；王宗爽等，2009；中華人民衛(wèi)生部，2007），同時(shí)李靜等（2008）、李奔等（2012）和胡子梅等（2013）學(xué)者將暴露參數(shù)根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行了調(diào)整，然后應(yīng)用USEPA模型分別對(duì)重金屬污染的鉛鋅礦區(qū)土壤和上海市大氣PM2.5進(jìn)行了健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1.2統(tǒng)計(jì)模型在中國(guó)重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的應(yīng)用

由于環(huán)境系統(tǒng)中的不確定因素，確定性評(píng)價(jià)模型，如USEPA模型在一定程度上難以反映重金屬污染的客觀情況，而不確定性模型可以通過模擬一系列隨即選擇的條件而評(píng)價(jià)每一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)，比確定性評(píng)價(jià)模型表現(xiàn)出更多的優(yōu)勢(shì)。蒙特卡洛模型（Monte Carlo）是近幾年國(guó)外常采用的不確定性健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型并取得了大量成果。如Thomas（1994）采用蒙特卡洛模型分析了食用自產(chǎn)的污染土壤的農(nóng)產(chǎn)品對(duì)農(nóng)民身體健康的影響，并分析了模型中各參數(shù)的不確定問題對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響。Teresa等（1994）采用該模型結(jié)合其他模型對(duì)土壤Pb元素風(fēng)險(xiǎn)閥值的確定方法進(jìn)行了研究。中國(guó)利用該模型開展的重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究較少，只有劉發(fā)欣（2007）、葉文慧和張東杰（2008）、Li等（2014）利用蒙特卡洛模型對(duì)中國(guó)水稻、蔬菜、水果等農(nóng)產(chǎn)品和礦區(qū)土壤中重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估。此外，RBCA模型、Csoil模型、EPACMTP模型、盲數(shù)模型也陸續(xù)被中國(guó)學(xué)者應(yīng)用到地下水、城市土壤（灰塵）重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中（武曉峰等，2012；季文佳等，2010；陳婧，2013）。

1.3地理信息系統(tǒng)（GIS）在中國(guó)重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的應(yīng)用

隨著健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估越來越復(fù)雜，準(zhǔn)確性要求越來越高，發(fā)展和完善各種數(shù)學(xué)模型是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

研究的重要方面。中國(guó)的GIS和地理統(tǒng)計(jì)技術(shù)發(fā)展使模擬技術(shù)有了很大提高。這些技術(shù)是在已有檢查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上通過運(yùn)用距離加權(quán)法、克里格空間內(nèi)插發(fā)、回歸分析等方法模擬區(qū)域的污染狀況，估算缺乏實(shí)際檢查數(shù)據(jù)地區(qū)的污染物濃度。中國(guó)利用GIS技術(shù)對(duì)污染物健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究較少。在重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面，目前只有于云江和楊彥（2013）、李如忠等（2012）采用USEPA模型與克里格內(nèi)插法結(jié)合對(duì)松花江地下水和城市表層土壤（灰塵）健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究。

1.4可給性研究在中國(guó)重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的應(yīng)用

不論采用確定性風(fēng)險(xiǎn)模型、不確定性風(fēng)險(xiǎn)模型還是GIS技術(shù)，研究者通常利用攝入重金屬總量進(jìn)行計(jì)算，而人體消化系統(tǒng)不可能100%吸收存在于結(jié)合物中的污染物（Freeman等，1994，1996）。利用生物可給性研究重金屬對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)，已經(jīng)成為重金屬對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要方法之一（Abrahams等，2006；Brandon等，2006）。歐美一些國(guó)家已經(jīng)對(duì)此方法的應(yīng)用進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。美國(guó)已經(jīng)把重金屬對(duì)人體的生物可給性的體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作，并且美國(guó)環(huán)保局(USEPA)還頒布了體外消化法研究土壤中Pb的生物可給性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（UKEA，2005）。中國(guó)生物可給性研究起步較晚，利用重金屬的生物可給性結(jié)果進(jìn)行人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究屈指可數(shù)，目前只有陳曉晨等（2010）、Luo等（2012）和Hu等（2012，2011）在研究城市表層土壤重金屬、公園土壤重金屬和大氣總懸浮顆粒物及PM2.5中重金屬時(shí)，將生物可給性研究用于健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中。

2 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的暴露評(píng)估模型

健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估四步法中危害識(shí)別和危害特征，描述是由FAO/WHO下的幾個(gè)國(guó)際權(quán)威性的從事危險(xiǎn)評(píng)估的專家組織完成。他們的研究結(jié)果被各成員國(guó)直接采用（錢永忠和李耘，2007）。而暴露評(píng)估則因各國(guó)、各地區(qū)食品生產(chǎn)、消費(fèi)習(xí)慣、污染物性質(zhì)及水平的客觀差異而常各自進(jìn)行（Kroes等，2002）。由此可見，在對(duì)一國(guó)污染物暴露人群健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，暴露評(píng)估環(huán)節(jié)至關(guān)重要。

評(píng)估人體對(duì)環(huán)境中風(fēng)險(xiǎn)因子暴露情況可以采用不同的方法，最理想的方法是直接計(jì)算人體一生中對(duì)某中風(fēng)險(xiǎn)因子吸收的精確劑量，這需要掌握該污染物通過不同環(huán)境媒介和暴露途徑進(jìn)入人體的數(shù)據(jù)，但在大多數(shù)情況下直接監(jiān)測(cè)人體數(shù)據(jù)比較困難，因此不得不采用一些間接方法。目前數(shù)學(xué)模擬、概率模型、劑量重建分析、GIS等技術(shù)已廣泛應(yīng)用于暴露評(píng)估中，其中利用暴露評(píng)估模型為基礎(chǔ)進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估已成為研究熱門。中國(guó)該方面研究還處于空白，但國(guó)外對(duì)暴露風(fēng)險(xiǎn)模型的研究已經(jīng)比較成熟，目前常用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的暴露模型包括環(huán)境暴露評(píng)估模型、膳食暴露評(píng)估模型（Fryer等，2006）。

2.1環(huán)境暴露評(píng)估模型

環(huán)境暴露評(píng)估模型是為了對(duì)自然環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)在暴露人群中的量化而建立起來的模型。根據(jù)提供參數(shù)的不同，環(huán)境暴露評(píng)估模型被分為2類：環(huán)境濃度模型和人群吸入模型。環(huán)境濃度模型包括污染物淋溶模型ConSim和LandSim、空氣擴(kuò)散模型UKADMS和AERMOD、污染物排放模型SIMCAT（Fryer等，2006）。其中，ConSim和LandSim主要應(yīng)用于確定地下水污染物的暴露水平；UKADMS和AERMOD主要用于量化大氣污染物暴露水平；SIMCAT主要應(yīng)用于地表水污染物的暴露量化。利用環(huán)境濃度模型可以對(duì)個(gè)人或人群平均時(shí)間的活動(dòng)模式及污染物，在時(shí)間和空間的變異進(jìn)行有效模擬，然后再根據(jù)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境指導(dǎo)值對(duì)污染物在暴露人群的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。該模型的缺陷是不能完全模擬污染源-污染暴露途徑-污染物最終受體這一整體過程，因此，應(yīng)用該模型進(jìn)行暴露評(píng)估時(shí)還需要加入一個(gè)額外暴露組成。

人體吸入模型是為了量化人群在接觸相關(guān)環(huán)境媒介時(shí)吸入的化學(xué)污染物而建立起來的。CLEA模型是人體吸入模型常用模型（Fryer等，2006）。該模型主要應(yīng)用于處理污染土壤的直接或間接暴露。它的缺點(diǎn)是目前構(gòu)建的CLEA模型，只能用在實(shí)驗(yàn)室獲得土壤參考值，不能用于具體場(chǎng)地的暴露模擬。在應(yīng)用人體吸入模型進(jìn)行暴露評(píng)估時(shí)，除了要求獲得與污染物和環(huán)境相關(guān)的參數(shù)，也要獲得暴露人群活動(dòng)參數(shù)及暴露人群生理參數(shù)。

2.2 膳食暴露評(píng)估模型

膳食暴露評(píng)估模型分為確定性模型和概率模型2類（FAO/WHO，2009，2006）。確定性模型可用于評(píng)估某時(shí)期或某時(shí)刻人群暴露于污染物下的風(fēng)險(xiǎn)，模型中數(shù)據(jù)的輸入為單一的數(shù)字。該模型應(yīng)用簡(jiǎn)單，節(jié)省時(shí)間，但是對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)情況缺乏全面、深入的理解，通常忽略評(píng)估信息的“變異性”和“不確定性”

概率模型中，數(shù)據(jù)輸入為一個(gè)可能的取值范圍，該范圍內(nèi)所用值的概率組成一個(gè)概率分布。概率模型的結(jié)果中尤其強(qiáng)調(diào)了數(shù)據(jù)的“變異性”和“不確定性”，考慮了幾乎所用的可能性及其可能的

發(fā)生方式。由于概率模型的分析和計(jì)算相對(duì)復(fù)雜，經(jīng)常需要應(yīng)用相關(guān)的工具和計(jì)算軟件。美國(guó)和歐盟在這方面的研究一直處于前沿，目前相繼建立了評(píng)估美國(guó)人群和歐洲人群的膳食暴露評(píng)估模型。

2.2.1 美國(guó)膳食暴露評(píng)估模型

USEPA目前使用的膳食暴露評(píng)估模型包括DEEM、Calendex和LifeLine（Kroes等，2002；USEPA，2000；USEPA，1999）。DEEM（Dietary Exposure Evaluation Model）的目的是利用蒙特卡洛方法評(píng)估毒物、營(yíng)養(yǎng)素、農(nóng)藥、食品添加劑和某些天然成分的攝入水平，該模型有估計(jì)急性和慢性模塊并且能急性確定性評(píng)估和概率評(píng)估。該模型中還含有美國(guó)農(nóng)業(yè)部的食物消費(fèi)調(diào)查數(shù)據(jù)和農(nóng)藥數(shù)據(jù)，可以根據(jù)食物中污染物濃度分布數(shù)據(jù)，結(jié)合膳食消費(fèi)數(shù)據(jù)庫信息，展開模擬，得到膳食所用個(gè)體、所有天數(shù)暴露量的頻率分布，進(jìn)而繪出膳食暴露情況的各百分位數(shù)分布圖。此外，該模型還可以分析各種食物、污染物對(duì)總暴露的貢獻(xiàn)率。DEEM模型被USEPA農(nóng)業(yè)計(jì)劃辦公室廣泛用于農(nóng)業(yè)最大殘留限量的建立，因此得到美國(guó)農(nóng)藥公司的廣泛使用。

Calendex是美國(guó)第一個(gè)為蓄積性和累積性農(nóng)藥暴露評(píng)估特別設(shè)計(jì)的模型。該模型將1年內(nèi)個(gè)體的膳食消費(fèi)信息、農(nóng)藥使用情況及人群在劇中環(huán)境中與農(nóng)藥的接觸情況等信息，編制成時(shí)間表，利用蒙特卡洛方法計(jì)算得到某人在1 d、1周或1年內(nèi)可能的蓄積性和累積性暴露風(fēng)險(xiǎn)。Calendex模型還可以與DEEM模型一起進(jìn)行膳食暴露評(píng)估，稱為DEEM/Calendex模型。

LifeLine模型基于個(gè)體的特定特征，計(jì)算個(gè)體每日經(jīng)由特定途徑的污染物攝入量，再完成多個(gè)個(gè)體的模擬后，生成整個(gè)人群攝入量的分布。LifeLine模型最初設(shè)計(jì)是用于評(píng)估來自居住環(huán)境、膳食和自來水的農(nóng)業(yè)暴露。該模型通過模擬人群每個(gè)個(gè)體一生中各暴露情況，對(duì)環(huán)境污染物的蓄積性暴露風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。

2.2.2 歐盟膳食暴露評(píng)估模型

目前，歐洲用于膳食暴露評(píng)估的模型主要有Consumer（Consumer Exposure Model）模型和POCER（the Pesticide Occupational and Environmental Risk Indicator）模型（Ferriera等，2000；Vercruysse和Steurbant，2002）。

Consumer模型包括慢性和急性評(píng)估模型。前者涉及水果、蔬菜、谷類和肉類等共計(jì)14大類125小類的初級(jí)及其加工日用品；后者則共涉及16大類125小類。其消費(fèi)數(shù)據(jù)由英國(guó)食品安全局1986、1992—1993、1994—1995、1997和2001年的國(guó)家膳食和營(yíng)養(yǎng)調(diào)查提供。模型涉及了嬰兒、學(xué)步的孩子、4～6歲的兒童、7～10的兒童11～14歲的兒童、15～18歲的青少年、成人、素食者和年長(zhǎng)者，共10個(gè)暴露人群。

POCER模型是以歐洲法令91/414/EC為基礎(chǔ)，以經(jīng)濟(jì)合作和發(fā)展組織對(duì)農(nóng)藥風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的設(shè)定為原則制定的。該模型既可以發(fā)音農(nóng)藥噴施對(duì)人體職業(yè)、非膳食和膳食暴露造成的風(fēng)險(xiǎn)，也可以反映農(nóng)藥的使用對(duì)環(huán)境造成的風(fēng)險(xiǎn)。POCER模型共分POCERⅠ和POCERⅡ 2類。其中POCERⅠ包括10個(gè)子模型，3個(gè)模型是針對(duì)農(nóng)藥的職業(yè)和非膳食暴露建立的，主要涉及的人群有農(nóng)藥施用者、農(nóng)場(chǎng)工人及路人；7個(gè)模型針對(duì)農(nóng)藥環(huán)境造成的風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)估對(duì)對(duì)象為鳥類、蜜蜂、有益動(dòng)物、水生生物、蚯蚓、土壤和地下水。POCERⅡ在POCERⅠ基礎(chǔ)上又新增了4個(gè)模型，其中3個(gè)是針對(duì)農(nóng)藥對(duì)環(huán)境造成的風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)估對(duì)象為空氣、抗病性誘導(dǎo)效應(yīng)和農(nóng)場(chǎng)開銷；最后一個(gè)是針對(duì)農(nóng)藥對(duì)消費(fèi)者風(fēng)險(xiǎn)開展的人體膳食暴露評(píng)估。

3 總結(jié)與展望

3.1總結(jié)

健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估作為交叉研究項(xiàng)目，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在標(biāo)準(zhǔn)制定、模型建立、毒理資料研究、風(fēng)險(xiǎn)管理等方面已發(fā)展較為成熟。近年來雖然USEPA模型、蒙特卡洛模型、地理信息系統(tǒng)等健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法已用來對(duì)中國(guó)重金屬污染人群進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，但由于中國(guó)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作起步晚，在評(píng)估的各環(huán)節(jié)均存在很大缺陷。隨著新技術(shù)的發(fā)展以及人群對(duì)環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)的深化，健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估將成為中國(guó)熱門研究領(lǐng)域之一。污染的環(huán)境行為、劑量-效應(yīng)關(guān)系、模型、風(fēng)險(xiǎn)信息等方面，將是未來中國(guó)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究的重點(diǎn)。

3.2展望

3.2.1 污染物環(huán)境行為

隨著監(jiān)測(cè)手段和技術(shù)的不斷發(fā)展，污染物在人體內(nèi)的轉(zhuǎn)化行為應(yīng)該是未來健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究重點(diǎn)。這包括污染物在人體胃腸到的消化行為和在小腸的吸收行為。除了利用模擬人體胃腸消化液的生物可給性研究，應(yīng)該繼續(xù)應(yīng)用到健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，考慮到小腸對(duì)污染物的吸收作用，因此，將Caco-2細(xì)胞模型應(yīng)用到生物可給性研究，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估將是未來研究的趨勢(shì)。

3.2.2 劑量-效應(yīng)關(guān)系

劑量-效應(yīng)是健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。因此，應(yīng)用機(jī)理模型和數(shù)據(jù)來減少危害識(shí)別和劑量-效應(yīng)評(píng)估中的不確定性，將是今后健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究中迫切要解決的問題。這要求準(zhǔn)確計(jì)算目標(biāo)器官暴露劑量，建立目標(biāo)器官暴露劑量的定量預(yù)測(cè)模型。通過發(fā)展和評(píng)估新的毒理學(xué)測(cè)試方法來識(shí)別表征污染物的危害與毒理機(jī)制，形成機(jī)理模型來取代致癌與非致癌評(píng)估中的默認(rèn)值方法。對(duì)于中國(guó)而言，盡快利用毒理學(xué)方法完成各污染物在不同介質(zhì)中的基準(zhǔn)研究，編寫中國(guó)的環(huán)境基準(zhǔn)手冊(cè)，是建立適用于中國(guó)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的基礎(chǔ)。

3.2.3 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

數(shù)學(xué)模型在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的作用越來越重要，歐美國(guó)家的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型在不斷改進(jìn)中趨于完善。隨著GIS技術(shù)在模型中的廣泛應(yīng)用，未來健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的發(fā)展趨勢(shì)將是：簡(jiǎn)單化、推廣能力強(qiáng)、能適應(yīng)不同時(shí)空尺度、可信度高。建立的模型具有多模塊模擬功能，能夠?qū)⒈O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、人群的行為方式數(shù)據(jù)、人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、污染物釋放-傳輸-轉(zhuǎn)化過程于一體，并兼?zhèn)漕A(yù)測(cè)與預(yù)警功能。從中國(guó)污染物暴露情況、人群特征、生活習(xí)慣等方面為入手點(diǎn)，盡快建立適用于中國(guó)暴露人群的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型及針對(duì)不同污染物和介質(zhì)的暴露評(píng)估模型是今后的研究重點(diǎn)。

3.2.4 數(shù)據(jù)的收集與監(jiān)測(cè)

定量評(píng)估污染物的健康風(fēng)險(xiǎn)需要收集和應(yīng)用大量的數(shù)據(jù)。這不僅包括環(huán)境污染數(shù)據(jù)，也包括污染物劑量效應(yīng)、人群的生活行為等數(shù)據(jù)。因此今后一方面要加強(qiáng)對(duì)環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)，建立區(qū)域尺度的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，例如歐洲土壤監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)；另一方面要加強(qiáng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)信息資料的收集與積累，建立為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供支持的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。盡管USEPA已經(jīng)建立了綜合風(fēng)險(xiǎn)信息系統(tǒng)，但人類的生活方式及人群特征很大程度對(duì)污染物的暴露于效應(yīng)有影響，因此，建立一個(gè)全國(guó)尺度的人類活動(dòng)模型數(shù)據(jù)庫，也是未來發(fā)展趨勢(shì)。

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Approaches of Health Risk Assessment for Heavy Metals Applied in China and Advance in Exposure Assessment Models: A Review

LIU Rui, ZHANG Hui, GOU Xin, LUO Xueqiang, YANG Hongyan
School of Geography and Tourism, Guizhou Normal College, Guiyang 550018, China

With the increasingly development of economy, the environmental quality in China is becoming severely worse and worse. Much more attention to health risk assessment for human exposed by contaminations is paid due to the increasing healthy awareness. Compared to other contaminations, larger area and more people are contaminated by heavy metals. In order to research the health risk for human exposed by heavy metals, USEPA model, statistical models, GIS and bioavailability have been applied in China. Although exposure assessment model, as a key part of health risk assessment, has been widely studied in other countries, the relevant report is limited in China. This paper summarize both the approaches of health risk assessment for heavy metals applied in urban soil (dust), mining areas, diet, ground water, table water, atmospheric particulates, and some classical exposure assessment models applied in USA and Europe: environmental exposure assessment models and diet exposure assessment models. Due to the late start in the study on the health risk assessment, there are lots of shortcomings in every aspects of the health risk assessment in China. Along with the development of new technologies, the health risk assessment will be one of the most popular research fields. The study on the contaminated environmental behavior, the relationship between dose and response, models and risk information will be extensively conducted in the future in China.

health risk assessment; heavy metals; exposure human; exposure assessment models

X820.4

A

1674-5906（2014）07-1239-06

貴州省科學(xué)技術(shù)基金（黔科合J字[2014]2141號(hào)）；貴州師范學(xué)院自然科學(xué)研究基金（13BS022）

劉蕊（1984年生），女，副教授，博士研究生，主要從事污染控制原理與生態(tài)修復(fù)及環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)研究。E-mail: martinaluu@sina.com

*通訊聯(lián)系人，E-mail：martinaluu@sina.com

2014-04-24

劉蕊，張輝，勾昕，羅緒強(qiáng)，楊鴻雁. 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法在中國(guó)重金屬污染中的應(yīng)用及暴露評(píng)估模型的研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2014, 23(7): 1239-1244.

LIU Rui，ZHANG Hui, GOU Xin, LUO Xueqiang, YANG Hongyan. Approaches of Health Risk Assessment for Heavy Metals Applied in China and Advance in Exposure Assessment Models: A Review [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(7): 1239-1244.