累積性風險評估

環境風險管理是我國“十二五”環境保護的重要任務，其研究內容不僅包括突發性事故的環境風險影響，也包含低濃度有毒有害物質長期排放累積效應的風險，而後者也是研究和關注的重點。累積性環境風險涉及環境科學、環境化學、生態學、毒理學、經濟學等多個學科，是環境風險評價的重要方面，也是環境管理和決策的科學基礎。

基本介紹

• 中文名：累積性風險評估
• 外文名：Cumulative risk assessment
• 國外：美國開始最早
• 國內：尚無明確定義
• 程式：三個階段
• 食品：食品中化學物質的累積暴露

研究背景

環境風險管理是我國“十二五”環境保護的重要任務，其研究內容不僅包括突發性事故的環境風險影響，也包含低濃度有毒有害物質長期排放累積效應的風險，而後者也是研究和關注的重點。累積性環境風險涉及環境科學、環境化學、生態學、毒理學、經濟學等多個學科，是環境風險評價的重要方面，也是環境管理和決策的科學基礎。

美國是最早開始累積性環境風險評估研究的國家，美國國家環境保護局(USEPA)將累積風險(cumulativerisk)定義為來源於包括物理、化學、生物多個壓力源的綜合暴露的組合風險，累積性環境風險評估則是分析、表征和量化那些由於多種原因及來自多個壓力源的對人類和環境造成的危害，其特徵體現為多來源、多暴露方式、多傳播途徑、多影響、持續時間長、人口集中的組合風險的綜合評估。按照該定義，USEPA的累積性風險主要指組合風險和疊加風險，其涵蓋寬泛，是綜合風險評估。

國內對累積性環境風險尚未明確定義，也缺乏對累積性環境風險評估流程與內容的技術指導。開展的研究主要考慮人類健康和生態兩方面，側重於單一污染物或化學品進入環境後潛在的健康危害和生態效應。王炳權等認為累積性環境風險指自然及人類活動中潛在的對人類健康和生態環境產生危害的行為，主要強調風險源的潛在累積影響。也有學者將藍藻水華歸為累積性環境風險的研究範疇。筆者通過梳理現有的國內外研究成果，重點從累積性環境風險評估的發展歷史、評價流程、國內外研究進展與實踐案例等進行闡述，對其存在的問題進行分析與展望，以期為進一步開展累積性環境風險評估研究提供參考。

發展歷史

20世紀70年代，美國首先提出了累積效應的概念，累積性環境風險評估則興起於20世紀90年代。1989年，美國超級基金會首次提出了環境風險對人類健康的重要性。1996年，美國頒布了《食品質量保護法(FQPA)》，提出為保護兒童健康和食品安全的農藥殘留的標準，引入“綜合風險”(來自多個壓力源)、“累積暴露”(具有相同毒性機制農藥)的概念，並要求USEPA開展累積性環境風險評估的研究，累積性環境風險評估開始正式發展起來。1997年，USEPA提出了“累積性環境風險評估指南第一部分:規劃和範圍”，闡明了累積性環境風險的評估重點由單個壓力源、單一傳播途徑、單一評估端點轉向多來源、多傳播途徑、多評估受體的評估，從而為風險管理者提供一個清晰、透明、合理的評估基礎。1998年，USEPA首次提出了農藥的共同毒性作用機制，並於1999年頒布了該類農藥的識別方法，經多次修訂，於2002年正式頒布具有相同毒性作用機制的農藥物質的累積性環境風險評估的指導檔案，提出了進行累積性環境風險評估的基本原則和對該類物質評估的10步評估程式，首次將不確定性因素作為風險評估中的重要考慮因素。在此基礎上，2002年，USEPA對39種有機磷農藥開始了初步的累積性環境風險評估。2003年，USEPA頒布了累積性環境風險評估框架，對框架的3個主要階段進行了詳細的闡述，旨在確定累積性環境風險評估過程中的基本元素，這是USEPA在長期努力下制定累積性環境風險評估指南的第一步，是處理累積性環境風險和風險決策關係的一個重要的里程碑，為後續研究奠定了重要的理論基礎。2004年，國際環境司法委員會(EnvironmentJustice)研討了環境司法決策和累積性風險關係，指出累積性環境風險評估在風險決策中發揮著重要作用，同時風險評估也轉向以社區為基礎，考慮人類、動物、植物及生態系統的綜合的累積性環境風險評估。2010年，K．Sexton等提出應更多地將風險決策和累積性環境風險評估聯繫起來，並從公眾健康的角度探討了累積性環境風險評估在風險決策中的重要作用。累積性環境風險評估向著更全面、更科學、更人性的方向發展。儘管在科學理論方面，累積性環境風險評估已經取得了相當大的進展，但在實踐上卻相對落後，缺乏可用來支持理論分析的具體實踐方法和工具。為解決這一問題，2007年，USEPA開發了一個關於污染場地的累積性環境風險評估工具，提供了累積性環境風險評估應用程式線上訪問工具箱。隨著累積性環境風險評估研究的不斷發展，USEPA陸續頒布了一系列指導性檔案(圖1)，包括相關的評估指南、政策和特定的分析方法、數據處理方法等，為累積性環境風險評估的發展提供了重要的指引。

歐洲也逐漸重視累積性環境風險評估研究，歐盟第六框架計畫(FP6)將多壓力源的累積性環境風險評估新方法(NoMiracle)作為重要研究項目之一，自2004年起，來自17個歐盟成員國的100餘位科學家參加了該項目，研究了化學、生物和物理等綜合風險源作用下的環境風險評估方法，包括難降解化學物質的累積性環境風險，低劑量有毒物質的長期累積效應，對特殊人群尤其是兒童的健康風險以及風險管理等。

累積性環境風險評估程式

開展累積性環境風險評估的3個主要階段可概括如下:(1)規劃、審定和問題構建階段。在該階段，風險管理者、風險評估者和其他利益相關者的團隊首先確定評估對象的來源、目標、範圍、深度、關注點和方法，形成資料庫，進而構建一個概念模型和一個分析計畫。(2)風險分析階段。該階段主要是專家套用風險評估方法開展工作的過程，包括形成暴露的途徑、考慮壓力源間的相互作用，進行受體的脆弱性分析，開展風險的識別、劑量效應分析、用定性或者定量的方法進行暴露評估等。(3)風險表征階段。即對風險進行定性或者定量的表述，對風險水平與發展趨勢進行預測，得出危害最大、優先考慮的風險源，預測評估人口或亞種群的風險。對風險的不確定性進行分析，明確不確定性的來源和可能造成的額外風險，並進行敏感性分析。

估方法套用

食品中化學物質的累積性環境風險評估

美國國家研究委員會(NRC)於1993年首次提出食品中化學物質的累積暴露概念。世界衛生組織(WHO)也在1997年強調，應重視具有共同毒性作用機制的化學品的聯合暴露問題。此後，英國食品標準局(FSA)、荷蘭健康委員會、USEPA和歐洲食品安全局(EFSA)等機構先後提出了食品中化學物質(如食品添加劑、農藥殘留、化學污染物)的累積暴露風險評估方法，為制定新的、更加科學的化學物質限量標準提供了科學手段。1996年，美國的《食品質量保護法(FQPA)》正式出台，旨在保障農產品安全、保護兒童權益和解決法律體系的不一致性問題。食品農藥殘留研究主要包括有機磷類和氨基甲酸酯類農藥兩方面。A．F．Jensen等、以具有共同毒性機制的農藥為風險源，研究了丹麥飲食中攝入的有機磷和氨基甲酸酯農藥的累積性環境風險評估，基於1996—2001年的監測數據，評估了35種有機磷農藥和氨基甲酸酯農藥的環境風險，結果表明，該地區並沒有暴露在有機磷農藥和氨基甲酸酯農藥的長期累積性風險中。2002年，USEPA華盛頓辦公室發布了具有共同毒性機理的農藥化學物質的累積性環境風險評估指南，並詳細提出了對於殺蟲劑累積性環境風險評估的10個步驟，用劑量效應分析和相對效能因子法來量化其累積性環境風險。同年，USEPA按照FQPA的要求首次開展了食品中有機磷農藥的累積性環境風險評估，並於2005年公布了滅多威、甲萘威、克百威、抗蚜威等11種氨基甲酸酯類農藥的累積性環境風險評估結果。P．E．Boon等基於2003—2005年對荷蘭人群和1～6歲兒童飲食中的農藥殘餘量的數據統計，採用了乙醯甲胺磷和氨基乙二醯指數等效因子法來量化風險源，開展了對蘋果、香蕉、白菜、蘿蔔等食用農產品中26種有機磷和8種氨基甲酸酯類農藥的累積性環境風險評估。結果表明，對於兒童，只有少部分有機磷農藥殘餘超過了健康標準。2006年11月EFSA組織農藥暴露評估和毒理學方面的專家召開了農藥累積性暴露評估研討會，對具有相同作用機制的農藥累積性環境風險評估所需要的數據來源和方法論進行了廣泛討論，在累積性環境風險評估的需求和重要意義等方面達成一致意見，認為在人類進行農藥殘留暴露和累積性環境風險評估中，有機磷類和氨基甲酸酯類農藥具有優先性，但方法還需進一步的研究和發展。2012年，S．C．Wason等整合化學和非化學壓力源對農藥暴露進行累積性環境風險評估，套用已有的生理學的藥代動力學模型(PBPKPD模型)研究城市中低收入人群、兒童暴露在有機磷農藥和其他農藥的累積性環境風險，分析表明，化學和非化學因素都會影響有機磷農藥的暴露，對於一個給定劑量有機磷農藥值，通過不同壓力源的組合累積性環境風險可變性高達5倍。

環境中污染物的累積性環境風險評估

累積性環境風險評估首先要識別風險來源，由於多種風險源及其在不同環境條件的相互作用和風險特徵不同，因此，多風險源的識別與表征是評估的重點。M．Holmstrup等研究並總結了化學品風險源與環境條件的相互作用，包括環境中重金屬類(鎘、銅、汞、鉛、鋅、鎳)、農藥類(阿特拉津、毒死蜱、敵百蟲、對硫磷等)、多環芳烴類、表面活性劑類風險源在高溫、低溫、乾旱缺水、溶解氧減少、病菌存在等條件下的生態毒性效應，其在不同研究條件下表現為協同促進效應、反效應、無作用效應及免疫效應。研究表明，開展累積性環境風險評估應將極端的自然條件要素作為考慮因素。1999年，USEPA農藥項目組(OPP)啟動了一項美國地質勘探(USGS)工程，旨在通過依據現有監測點位獲得的數據來評估飲用水水源處24種有機磷農藥污染物殘留的分布。美國地質勘探局第一次嘗試用回歸方程的方法來預測服務6000萬人飲用水的567條河流中的總氮，其數據和輸出結果可以用在基於全國範圍內暴露人口上的評估，並且可識別出值得特別關注的區域，這種方法對由監測數據推斷其地表水中農藥殘留濃度的研究具有很好的指導作用。2008年，S．Shrestha等充分利用統計、空間和水文等資源以及多元回歸模型，計算了日本富士河流域有機物、營養物的輸出係數，結果表明，大多數污染物輸出係數回歸效果顯著，在多元回歸模型中利用土地類別解釋了超過85%的負荷變化的現象，並提出了需進一步調查的水質監測站的數量、採樣頻率和採樣時間，從而提高方法的穩定性和實用性，這些結果可用於確定合適的實踐管理以改善流域水體質量。2012年，B．D．Crawford等構建了一個評估模型，將累積性環境風險用殘疾調整生命年(DALYs)來統一度量，並且協調癌症和非癌症、發病率和死亡率的影響，利用半定量化方法評估了假定的飲用水中50種化學品組成的複雜混合物的風險，得出了複雜混合物的累積性環境風險由其中幾種主要的組分所主導的結論。A．M．J．Ragas等套用DALYs方法評估了城市環境中苯、甲苯、萘和幾種典型農藥的累積性環境風險。飲用水消毒副產物(DBPs)可以通過人的口腔、皮膚被人體吸收，一些流行病學和毒理學研究表明，生殖、發育影響和癌症與含氯飲用水相關。2013年，L．K．Teuschler等將暴露模型和藥物代謝動力學模型組合發展了一種累積性環境風險評估新方法———累積相對效能因子法(CRPF)，並且評估了13種主要DBPs3個暴露途徑下的劑量效應和不同行為模式的影響。該方法遵循了劑量疊加和反應疊加原則，可以為不同種類的DBPs混合物導致的累積性環境風險提供更為科學的評估。此外，累積性環境風險評估也可用於評價突發環境事件急性暴露後對健康的長期效應，K．M．Wollin等研究了德國北部一起環氧氯丙烷泄漏污染事故後人群暴露的長期健康風險，評估結果表明，周邊居民暴露濃度較低，致癌風險極低。

國內開展的累積性環境風險評估研究

國內累積性環境風險評估研究起步較晚，相對滯後。研究工作主要是從生態風險和健康風險兩方面進行的。在生態風險評價方面，吳健等闡述了累積效應、流域累積效應和累積效應評估的概念，並從技術、哲學和社會價值體系三方面著重論述了累積效應評估存在的問題，通過對流域累積效應評估的研究和展望，提出了更加完善合理的流域生態管理思路。許妍等梳理現有研究成果，對流域生態風險評價進行了概念界定與特徵分析，按照風險源、生態受體、生態終點的分類標準對流域生態風險評價進行了類型劃分，並嘗試構建反映流域時空尺度變化規律的生態風險評價概念模型。馮承蓮等對中國主要河流中多環芳烴(PAHs)生態風險進行了初步評價，結合毒性資料庫對蒽、芘、苯並[a]蒽、苯並[a]芘等7種PAHs進行了機率風險分析，並得到了它們的風險大小排序。劉衛國等對博斯騰湖流域進行生態風險評價，採用遙感技術確定生態風險受體，通過生態風險的綜合計算和GIS分析疊加，得到博斯騰湖區域綜合生態風險評價結果。盧宏瑋等以洞庭湖地區東、南、西三部分為研究區域，根據其特殊的背景，將工業源、農業源作為其污染類風險源，對洞庭湖流域生態風險進行了評價，建立了由氮毒性污染指數、磷毒性污染指數、重金屬類毒性污染指數共同組成的毒性污染指數，並與自然災害指數和系統本身的生態指數構成了綜合評估指標體系，計算了洞庭湖流域的綜合生態風險。