1、 第七章 室內空氣污染因素的暴露評價研究CONTENTS目錄第七章 室內空氣污染因素的暴露評價研究7.1 暴露評價7.2 暴露評價內容7.3 內暴露的評價7.4 危險特征分析7.5 室內化學污染的控制對策7.6 室內空氣污染物對健康影響的危險度評價7.7 城市人群VOCs的健康風險評價7.1 暴露評價 7.1.1 暴露評價的基本概念 暴露是指人體的邊界部位在一個特定的時期內與某種化學試劑、生物試劑等相接觸。 暴露可分為外暴露和內暴露: 外暴露是指人體直接接觸的外環境污染物的水平，測定是通過空氣、水、土壤或食品等環境樣品的所得到的污染物的濃度，或采用模型預測等手段推算出人體接觸的外環境污染物的水

2、平。 內暴露是指這些污染物從外環境通過各界面被人體吸收后在體內的實際接觸水平，可以通過檢測人的血液、乳汁、頭發、尿液、脂肪、汗液、指甲、脫落齒或活檢材料等生物樣品得到的污染物或其生物標志物的濃度。7.1.2 定量估算暴露量的方法（1）個體暴露量法 直接測量人體與環境交界面上某點的化學品濃度，得到濃度-時間曲線，從而定量估算暴露量。（2）方案評價法(Scenario Evaluation Approach) 測量或選取化學品在介質中的濃度，結合個人或人群接觸時間來評價暴露，對每一種暴露情況的假設即為1個暴露方案。（3）內部劑量反推法(Reconstruction Of Internal Dose

3、) 過去某一段時間的平均暴露量也可以通過總劑量、攝入速率和吸收速率來估算。其中總劑量可用暴露、攝入、吸收后的體內指標(如生物標記物、人體負荷等)反推得到。 暴露的生物標記物是指外來化學品或其代謝產物、或其與異型生物質化學品和某些靶分子靶細胞的反應產物。7.1.3 暴露與劑量的關系 暴露反映的是暴露濃度與時間乘積的加和，而潛在劑量還需要考慮呼吸速率。在不同的狀態下人的呼吸速率相差可達8倍。而且，一般來說，人在室外活動時呼吸速率經常會高于在室內的呼吸速率。因此，一個人在室內、室外的暴露量大小順序很可能與潛在劑量的大小順序不同。在一些特殊的室內場所如健身房，由于做健身運動的人員的呼吸速率明顯大于在家

4、庭中生活和在辦公室工作時的呼吸速率，用潛在劑量代替暴露量更能反映和說明特殊場所的空氣污染對健康的危害。這些特殊場所還包括重體力勞動和運動場所。對空氣污染危害的評價，若僅僅研究空氣中有害物質濃度與健康效應的關系而缺乏暴露量和潛在劑量的考慮，所得到的結果是不完整的。通過繪制暴露量和劑量曲線，可得到暴露濃度或劑量對時間的函數。濃度和時間表示暴露，吸入量與時間表示劑量。這兩條曲線或兩個圖形可以用于分析暴露與劑量的關系。 7.1.4 潛在劑量與呼吸速率 在測量和計算潛在劑量過程中，除暴露濃度和時間外，呼吸速率(m3/h或m3/d)也是必需的參數。如何確定呼吸速率是計算潛在劑量的關鍵因素之一。呼吸速率受很

5、多個體因素的影響，如年齡、性別、體重、健康狀況、活動水平(如跑、走、漫步)等。表7-1 成人(兒童)在不同環境中的停留時間環境停留時間(h)占全天時間(%)家中辦公室(學校)途中其他13.06.01.04.05425417 表7-2 成人(兒童)在各類環境中的呼吸速率(m3/h)成人居室家中0.5辦公室1.0途中1.6其他1.6兒童家中0.4學校1.0途中1.2其他1.2 7.1.5 室內外空氣中甲醛濃度的測定研究 居室空氣中甲醛的衛生標準(GB/T16127-1995)為0.08mg/m3，居住區大氣中有害物質的最高容許濃度(TJ36-79)為0.05mg/m3，衛生部2001年9月公布的室

6、內空氣質量衛生規范給出居室內甲醛濃度的標準值為0.08mg/m3。 7.1.6 室內外空氣中CO的暴露量和潛在劑量 我國公共場所衛生標準規定CO不超過510mg/m3(依場所而定)。室內空氣質量衛生規范規定，室內空氣中CO濃度限值為5mg/m3。成人(兒童)CO的暴露量和潛在劑量見表7-6。 7.2 暴露評價內容7.2.1 環境污染物的暴露情況污染物的來源。污染源的釋放特征（進入的主要介質、釋放速率）。污染物的主要理化特性。污染物的遷移和轉化：是否遷移（順氣流移動）、發生物理學轉變（溶解、吸收/解吸等）、化學轉化（光解、氧化、還原等）、生物學轉化（生物降解）、蓄積。污染物的分布：在環境介質中的

7、濃度及其隨時間變化的特點。7.2.2 暴露人群特征的確定暴露人群的數量和特征，暴露人群的性別/年齡分布、人群地理位置（住址）、人群習俗（生活習慣、工作場所習慣等），并查明這些因素對污染物的接觸程度有無影響。確定高暴露人群和高敏感人群。確定暴露人群中每個成員的暴露濃度、暴露時間及其活動的資料。 7.2.3 外暴露量的計算 （l）環境監測 準確測定環境介質中的污染物濃度。通過記錄受試者所有活動的時間和地點以及飲食的種類和數量，結合環境監測資料，可以得出隨時間和地點變化的個體空氣接觸量的函數。（2）個體暴露量測量 個體暴露量的測量比環境監測更能確切反映出人體的暴露量，可以直接測量個體呼吸區域中污染物

8、的濃度，受試者攜帶的個體采樣器可以直接記錄濃度值或采集特定時間間隔內個體接觸污染物的時間累積樣品。污染物的個體暴露量監測過程分為三步：采樣、分離和檢測。 污染物的采樣是利用受試者攜帶的個體采樣器直接采集在特定的時間間隔內個體所接觸的污染物的時間累積樣品。采樣器可為主動式也可為被動式。主動式采樣器使用一個小泵抽取一定量的空氣使其通過采樣介質采集空氣中的污染物，或抽取一定量空氣使其通過一個直讀的檢測器。被動式采樣器利用擴散或滲透原理在采樣介質上濃縮污染物，被動式采樣器的主要優點是不需要采樣動力(泵)，避免了泵的噪音對受試者的影響，也不必要求采樣點靠近電源。7.3 內暴露的評價7.3.1 內暴露、吸

9、收量、生物有效劑量及其推算 內暴露是指外源性化學污染物實際進入機體中的劑量，一般包括機體吸收（內劑量）和靶器官暴露（生物有效劑量）兩個階段。所謂吸收通常指物質經過機體生物膜進入血液的過程，吸收量=攝入量吸收率。靶器官暴露即生物有效劑量一般是指外源性物質或其代謝產物與靶器官/組織相互作用的劑量。 7.3.1.1 吸收量的推算（1）經呼吸道吸收的外源性化學污染物主要有各種氣體、蒸汽、氣溶膠和顆粒物。吸收過程主要是通過肺泡中大面積的呼吸膜進行的，在收集有關動物實驗數據時，應考慮以下因素。（2）經胃腸道吸收是外源化學污染物進入機體的主要途徑，吸收部位主要在小腸，推算時應考慮不同吸收機理的影響。胃腸道吸

10、收過程有五種機理：單純擴散、濾過、特殊轉運、胞吞（飲）作用和淋巴管吸收。（3）皮膚是機體與外環境之間的一道屏障，具有明顯的防御作用。但當皮膚與外源性化學污染物接觸時，有許多化學污染物可透過皮膚而被吸收。皮膚吸收的機理主要是單純擴散。影響皮膚吸收的因素主要系脂水分配系數，在通過皮膚角質層時，脂溶性非極性化合物透過脂質間質的過程主要與其脂水分配系數大小有關，脂溶性較高的化合物較易透過皮膚而被吸收。血液流動速度快，皮膚吸收過程也較迅速。當皮膚角質層被擦破或祛除而受到損壞時，外源化學污染物經皮膚的吸收也將增加，而且多化學污染物受脂溶性和分子量等的影響也相對減弱。7.3.1.2 生物有效劑量的推算 以生

11、理學為基礎的藥代動力學模型，(Physiologcally Based Pharmacokinetic Model,PBPK)。該模型考慮到化學污染物染毒部位的解剖和生理特點、化學物質本身的理化特性，因染毒部位不同導致吸收過程的血液循環差異，組織臟器的血流和代謝酶的分布特征等，綜合分析影響化學物質在體內轉運和轉化的因素，預測該化學物質在靶組織或器官的生物有效劑量，闡明化學污染物在體內的動力學過程。通過綜合利用給藥劑量和哺乳動物的生理學特點及生化特征資料，推算出動物的生物有效劑量，再根據動物和人的種屬差異進行外推。7.3.1.3. 內暴露的測定 近年來隨著生物監測方法和分子生物學技術的迅速發展及

12、應用，生物標志物在人群流行病學研究中的應用越來越廣泛，生物標志的研究和應用為疾病的早期發現和早期診斷提供了一個有效的途徑。由于生物標志物可作為內暴露水平的測定指標，它的應用可明顯提高環境暴露測定的精確性和劑量反應關系推斷的合理性，在健康危險度評價中得到越來越廣泛的應用。7.3.1.4 生物標志物（Biomarker）的概念和分類 物標志物是指機體內出現的細胞學、生物化學或分子水平的變化，這種變化在生物介質如人體組織、細胞或體液中可定量測定。生物標志物可在相應外源性污染物的靶細胞（組織）中測定，也可在非靶細胞（組織）中測定。 7.3.2 劑量反應關系評定 內空氣中的化學污染物可分為有閾化學污染物

13、和無閾化學污染物兩種。有閾化學污染物即已知或假設在一定暴露濃度下，對動物或人不發生有害作用的化學污染物。無閾化學污染物是已知或假設其作用是無閾的，即大于零的任何劑量都可誘導出致癌反應的化學污染物。化學污染物暴露與人群健康效應間的定量關系，可以用該污染物的參考劑量（Reference Dose，RfD）或參考濃度（Reference Concentration，RfC）表示。（1）參考劑量（RfD）或參考濃度（RfC） （2）未觀察到效應的劑量水平（No Observed Effect Level，NOEL） （3）未觀察到有害效應的劑量水平（no observed adverse effect

14、 level，NOAEL） (4）可觀察到效應的最低劑量或可觀察到有害效應的最低劑量（Lowest Observed Effect Level，LOEL或Lowest Observed Adverse Effect Level，LOAEL） （5）不確定性系數（Uncertainty Factor，UF） （6）關鍵效應（Critical Effect） （7）關鍵研究（Critical Study） 7.3.3 關鍵研究和關鍵效應的選擇 優先順序為：暴露途徑適當，且為終身暴露；暴露途徑適當，暴露時間不是終身，但觀察期是終身；暴露途徑適當，但暴露時間和觀察期均不是終身。選擇和確定關鍵效應時必需

15、判斷所檢出的效應是否為有害效應。NOAEL或LOAEL是多種參數如樣本大小、組間距、暴露期限、首次暴露時間、檢查方法的靈敏度等的函數。對于某種有害效應類型而言，一般選用最高的NOEL或NOAEL，但如果樣本量小，則應用下一個較低的NOEL和NOAEL。如室內空氣化學污染物具有多種健康效應，根據情況可選擇最敏感效應的NOAEL，如無NOAEL，可用LOAEL代替。當多個有害效應的NOAEL在同一數量級時，可將這些有害效應均暫定為關鍵效應，并推導其RfD，將RfD的最低值定為最終選取的關鍵效應及其NOAEL。7.3.4 用NOAEL（LOAEL）和UF推導參考劑量確定一個有閾化學物質的參考劑量，需

16、要在充分收集現有的動物實驗研究、人群流行病學研究，以及毒物代謝動力學和毒物效應動力學研究資料的基礎上，選擇關鍵研究，從中確定NOAEL（LOAEL）以及相應的不確定性系數，然后用下式計算：RfD=NOAEL or LOAEL/UFMF式中 RfD為某有閾化學物質的參考劑量（mg/kg.d）；NOAEL，LOAEL為未觀察到有害效應的劑量水平或可觀察到有害效應的最低劑量（mg/kg.d）；UF為不確定性系數；MF（修正系數）為大于0、小于或等于10、缺省值是1。當個體暴露劑量等于或低于RfD時，引起健康危害的可能性較小；當個體的暴露劑量高于RfD時，有害效應的發生率會增加。但我們不能肯定地說所有

17、低于RfD的劑量都是可接受的，或者高于RfD的劑量是不可接受的。RfD的精確度(precision)依賴于不確定性系數和修正系數的大小。 7.3.5 不確定性系數的選擇 7.4 危險特征分析 危險特征分析是定量危險度評價的最后步驟，它是聯系危險度評價及危險度管理的重要紐帶。目的是將上述定性、定量的評價綜合起來，通過危害鑒定、暴露評價和劑量反應關系評價的結果，分析判斷人群發生有害效應的可能性，并對其可信程度和不確定性加以闡述，以簡單易懂的方式表達室內空氣化學污染物的危險特征。 4.1 對前三階段結果的綜合分析 （1)判斷的綜合分析 危險度評價者在前三個階段作了許多的判斷，在對這些判斷進行綜合評價

18、時，應判斷各階段的實驗動物資料與人有無關聯；各階段是否協調一致，有無矛盾之處。（2)主要假設和不確定性的總結和討論 應總結和討論在計算NOAEL、LOAEL、RfD或BMD、計算暴露劑量估計值(Estimated Exposure Dose，EED)中的假設。還應對整個危險度評價過程中的不確定因素，如主要的假設以及估計值的保守程度等進行討論。此外，除討論各個階段的不確定性外，還應討論總不確定性來源及其對最終結果的影響。（3)危險度評價中總質量和可信度的評價及資料局限性的說明 危險度評價的可信度是各個階段評定結果可信度的函數，因此，應盡可能說明前三階段的可信水平，其中包括評價所依據的與健康有關資

19、料的充足性，在描述有關資料和數據時，哪些方面是有充分依據的，哪些方面由于可利用資料的有限存在不足。當評價者對評價的重要方面有一種以上意見而難于從中選擇其一時，應將不同意見都表達出來；如果只選擇一種意見則應說明理由。 7.4.2 危險度分析定量危險度分析可以針對一種或多種化學物質進行，有時還需要對暴露人群總的危險作出評估。（1）有閾化學污染物的危險度分析一般以RfD值為衡量標準。暴露水平高于RfD為可能有危險者，暴露水平等于或低于RfD為不大可能有危險者，特別是在采取改善措施后，可用危險者減少的人數作為改善措施的效果指標。提出特定的暴露情況，有助于危險度管理者從多方面考慮問題，尤其是在制定標準或

20、耐受限量情況下。描述出人群中暴露分布的上界，從而估計出暴露于相當高水平的實際人數。（2）無閾化學污染物的危險度分析 包括計算超額危險度（Excess Risk）和預期超額病例數（Number Of Excess Cases），并討論各種誤差來源對結果的影響。 7.5 室內化學污染的控制對策 制定空氣質量標準是空氣質量管理過程的基石。世界各國均根據本國的情況，針對不同的化學污染物（如一氧化碳、二氧化碳、可吸入顆粒物、甲醛等）制定室內空氣質量標準或指導限值。WHO為歐洲制定的空氣質量指南（第二次修訂）見表7-9。 7.6 室內空氣污染物對健康影響的危險度評價7.6.1 危險度評價的內容健康危險度評

21、價包括四個部分：危害鑒定、劑量反應（效應）關系評定、暴露評價和危險特征分析。危害鑒定(Hazard Identification)，屬于定性危險度評價，目的是找出關心的污染物及其對接觸人群產生的健康效應，從而確定對該污染物進行危險度評價的必要性和可能性。 暴露評價（Exposure Assessment）為危險度評價提供可靠的暴露數據或估計值以及暴露情況。通過暴露評價，可以測量或估計人群對某一化學物質暴露的強度、頻率和持續時間，暴露途徑等。 劑量-反應關系評價（Doseresponse Assessment）通過人群研究或動物實驗的資料確定適合于人的劑量反應曲線，并由此求得為評價危險人群在給定

22、暴露劑量下的危險度的基準值。 7.6.2 危害鑒定危害鑒定是進行室內空氣中某種化學物質對健康影響的危險度評價的第一步，如果危害鑒定認為該物質對暴露人群確有危害性，則可按照規定的評價程序逐步進行評價。如果發現其危害性，整個評價工作就沒有必要繼續進行。在進行危害鑒定時首先應掌握足夠的科學資料作依據，根據流行病學研究、動物實驗、體外實驗、化學物質的主要理化性狀、分子結構及構效關系資料，進行綜合分析。（1）流行病學 （2）動物實驗 （3）體外實驗 7.6.3 污染物理化特性和構效關系資料化學污染物分為五組：人類致癌物（流行病學證據充分）；2A很可能的人類致癌物（動物實驗證據充分而流行病學證據有限）；2

23、B可能的人類致癌物（動物實驗證據充分而流行病學證據不足或流行病學證據有限但動物實驗證據不足）；難以分級（致癌性的證據不足）；無致癌性（無致癌證據）。 7.7 城市人群VOCs的健康風險評價7.7.1 監測方法 VOCs的環境濃度及個體暴露濃度與環境溫度及濕度密切相關，由于夏季的溫度和濕度均較高，揮發性有機物揮發性強，因此各種環境中的VOCs濃度較高，從而導致人體對于VOCs暴露水平及暴露劑量。通過問卷調查得到參與者的時間-活動模式，以及所在家庭和辦公室的潛在室內外空氣污染源等信息。采用裝有TENAX和CARBOPACK X組成的混合吸附劑填料的被動采樣管采集參與者所在各種微環境以及個體所暴露的

24、揮發性有機污染物，連續采樣45天。采集得到的樣品經熱解析-吹掃捕集濃縮-GC/MS得到定性和定量結果。 采樣管的使用環境條件為：（1）溫度范圍 正常的工作溫度范圍是0-40，隨溫度上升攝取率會有輕微的降低，對于苯，其影響值約為2%/。（2）環境濕度 Tenax, Carbopack 均為疏水性吸附劑，相對不受環境濕度的影響，工作濕度0-95% 。（3）風速 用于被動采樣時，擴散蓋提供了一個固定長度的擴散路徑，擴散蓋前端具有不銹鋼網，可抵抗紊流(turbulence)的影響。吸附管具有較小擴散面積，且擴散路徑大于擴散面積，有較高的側邊比(aspect ratio)，比較不受表面風速 (face

25、velocity) 的影響。 7.7.2 分析儀器氣/質聯用技術（GC/MS）充分發揮了色譜優良的分離能力和質譜準確的定性特點，通過聯用，再加上采用合適的樣品預處理方法和定量手段，可對環境樣品中所含的揮發性和半揮發性有機化合物進行準確地定性、定量分析和檢測，因而在環境樣品如水樣、大氣、土壤等分析和研究中得到了廣泛的應用。（1）試劑 TO14和TO15兩種標準氣體由ENTECH公司出產，濃度為1ppm。（2）分析儀器分析時所使用的QP-2010型號氣質聯用儀由日本島津公司生產；所用色譜柱為DB-624型號， 60m0.25mm1.4m；STD1000型號熱解吸濃縮進樣裝置由DANI公司生產；揮發

26、性有機物自動進樣裝置為ENTECH公司的7016型號；預濃縮系統為ENTECH公司的7100A型號；動態稀釋儀為ENTECH公司的4600A型號；自動清罐儀為ENTECH公司的3100A型號。（3）儀器條件 7.7.3 標準曲線的制作大氣預濃縮校準曲線各點的濃度為1ppb、2.5ppb、5ppb，進樣體積為800ml熱解吸校準曲線各點濃度為吸附管對10ppb標準氣體分別以0.5L/min的流量吸附1min、2min、4min。 7.7.3.1 標氣的氣相色譜圖TO14標氣標準色譜圖見圖7-2 ， TO15標氣標準色譜圖見圖7-3。 7.7.4 具體采樣方案具體采樣方案如下：（1）每個對照組家庭

27、采樣需同時進行，每個家庭至少選擇一名成年參與者；其中2戶為男性、女性各一名，2戶為父母、子女3人；（2）參與者的家庭居室內、外和所在辦公室及所乘坐私家車內的微環境采樣和個體采樣同時進行，連續采樣五天；（3）個體被動式采樣器佩帶在參與者的衣領處（盡量靠近其呼吸區域）跟隨其全天活動，睡覺時放置于枕邊；（4）室內采樣器放置于居室的臥室、客廳及辦公室各放置一臺，分別放置于房屋中央（距墻、窗至少1m），且高于地面至少約1.5米處；部分參與者的私家車內的采樣管固定在車前端頂部（所有的采樣點均需要位于一個開放的空間，允許空氣在吸附管的四周自由的流通）；（5）室外采樣器（外置鋁制避雨罩）可放于居室外背向公路一

28、側的陽臺上，并遠離油煙排放口等明顯污染源；（6）采樣期間同時進行了城市中心點的大氣環境采樣。7.7.5 問卷調查社會和人口統計學的因素已被證實在對人群的暴露研究中扮演著重要角色。因為隨著個體在不同微環境中的移動，其暴露的環境隨之發生了變化；而即使個體停留在同一環境中，由于人為（包括自己和他人）活動的影響，而造成環境的變化，也會改變個體的暴露水平。因此必須了解個體暴露環境的相關信息（如暴露源的情況以及暴露源強、暴露時間等）以及對人為活動情況的記錄，來解釋暴露測量和暴露源解析的結果（如暴露水平、暴露的物種組成和每種物質的濃度）。7.7.5.1 設計內容調查問卷可分為3個部分：（1）“每日跟蹤調查問卷”的主要內容包括：過去24小時內，采樣個體的吸煙、烹調、出行情況的記錄，采樣居室內的通風、空氣加濕及空氣凈化情況的記錄以及居室內的清掃和日用化學品的使用情況的記錄。（2）“時間活動模式”的主要內容為：上午（6：0012：00）、下午（12：0018：00）、晚上（18：000：00）和夜間（0：006：00）四個時間段內，采樣個體分別在“居室、辦公場所、交通途中和其