1、 第七章 室内空气污染因素的暴露评价研究2CONTENTS目录第七章 室内空气污染因素的暴露评价研究7.1 暴露评价7.2 暴露评价内容7.3 内暴露的评价7.4 危险特征分析7.5 室内化学污染的控制对策7.6 室内空气污染物对健康影响的危险度评价7.7 城市人群VOCs的健康风险评价37.1 7.1 暴露评价 7.1.1 暴露评价的基本概念 暴露是指人体的边界部位在一个特定的时期内与某种化学试剂、生物试剂等相接触。暴露可分为外暴露和内暴露:外暴露是指人体直接接触的外环境污染物的水平，测定是通过空气、水、土壤或食品等环境样品的所得到的污染物的浓度，或采用模型预测等手段推算出人体接触的外环境污
2、染物的水平。内暴露是指这些污染物从外环境通过各界面被人体吸收后在体内的实际接触水平，可以通过检测人的血液、乳汁、头发、尿液、脂肪、汗液、指甲、脱落齿或活检材料等生物样品得到的污染物或其生物标志物的浓度。47.1.2 定量估算暴露量的方法（1）个体暴露量法 直接测量人体与环境交界面上某点的化学品浓度，得到浓度-时间曲线，从而定量估算暴露量。（2）方案评价法(Scenario Evaluation Approach)测量或选取化学品在介质中的浓度，结合个人或人群接触时间来评价暴露，对每一种暴露情况的假设即为1个暴露方案。（3）内部剂量反推法(Reconstruction Of Internal D
3、ose)过去某一段时间的平均暴露量也可以通过总剂量、摄入速率和吸收速率来估算。其中总剂量可用暴露、摄入、吸收后的体内指标(如生物标记物、人体负荷等)反推得到。暴露的生物标记物是指外来化学品或其代谢产物、或其与异型生物质化学品和某些靶分子靶细胞的反应产物。57.1.3 7.1.3 暴露与剂量的关系 暴露反映的是暴露浓度与时间乘积的加和，而潜在剂量还需要考虑呼吸速率。在不同的状态下人的呼吸速率相差可达8倍。而且，一般来说，人在室外活动时呼吸速率经常会高于在室内的呼吸速率。因此，一个人在室内、室外的暴露量大小顺序很可能与潜在剂量的大小顺序不同。在一些特殊的室内场所如健身房，由于做健身运动的人员的呼吸
4、速率明显大于在家庭中生活和在办公室工作时的呼吸速率，用潜在剂量代替暴露量更能反映和说明特殊场所的空气污染对健康的危害。这些特殊场所还包括重体力劳动和运动场所。对空气污染危害的评价，若仅仅研究空气中有害物质浓度与健康效应的关系而缺乏暴露量和潜在剂量的考虑，所得到的结果是不完整的。通过绘制暴露量和剂量曲线，可得到暴露浓度或剂量对时间的函数。浓度和时间表示暴露，吸入量与时间表示剂量。这两条曲线或两个图形可以用于分析暴露与剂量的关系。67.1.4 7.1.4 潜在剂量与呼吸速率 在测量和计算潜在剂量过程中，除暴露浓度和时间外，呼吸速率(m3/h或m3/d)也是必需的参数。如何确定呼吸速率是计算潜在剂量
5、的关键因素之一。呼吸速率受很多个体因素的影响，如年龄、性别、体重、健康状况、活动水平(如跑、走、漫步)等。表7-1 成人(儿童)在不同环境中的停留时间环境停留时间(h)占全天时间(%)家中办公室(学校)途中其他13.06.01.04.05425417 表7-2 成人(儿童)在各类环境中的呼吸速率(m3/h)成人居室家中0.5办公室1.0途中1.6其他1.6儿童家中0.4学校1.0途中1.2其他1.2 787.1.5 7.1.5 室内外空气中甲醛浓度的测定研究 居室空气中甲醛的卫生标准(GB/T16127-1995)为0.08mg/m3，居住区大气中有害物质的最高容许浓度(TJ36-79)为0.
6、05mg/m3，卫生部2001年9月公布的室内空气质量卫生规范给出居室内甲醛浓度的标准值为0.08mg/m3。9107.1.6 7.1.6 室内外空气中COCO的暴露量和潜在剂量 我国公共场所卫生标准规定CO不超过510mg/m3(依场所而定)。室内空气质量卫生规范规定，室内空气中CO浓度限值为5mg/m3。成人(儿童)CO的暴露量和潜在剂量见表7-6。117.2 7.2 暴露评价内容7.2.1 环境污染物的暴露情况污染物的来源。污染源的释放特征（进入的主要介质、释放速率）。污染物的主要理化特性。污染物的迁移和转化：是否迁移（顺气流移动）、发生物理学转变（溶解、吸收/解吸等）、化学转化（光解、
7、氧化、还原等）、生物学转化（生物降解）、蓄积。污染物的分布：在环境介质中的浓度及其随时间变化的特点。7.2.2 暴露人群特征的确定暴露人群的数量和特征，暴露人群的性别/年龄分布、人群地理位置（住址）、人群习俗（生活习惯、工作场所习惯等），并查明这些因素对污染物的接触程度有无影响。确定高暴露人群和高敏感人群。确定暴露人群中每个成员的暴露浓度、暴露时间及其活动的资料。127.2.3 7.2.3 外暴露量的计算 （l）环境监测 准确测定环境介质中的污染物浓度。通过记录受试者所有活动的时间和地点以及饮食的种类和数量，结合环境监测资料，可以得出随时间和地点变化的个体空气接触量的函数。（2）个体暴露量测量
8、 个体暴露量的测量比环境监测更能确切反映出人体的暴露量，可以直接测量个体呼吸区域中污染物的浓度，受试者携带的个体采样器可以直接记录浓度值或采集特定时间间隔内个体接触污染物的时间累积样品。污染物的个体暴露量监测过程分为三步：采样、分离和检测。污染物的采样是利用受试者携带的个体采样器直接采集在特定的时间间隔内个体所接触的污染物的时间累积样品。采样器可为主动式也可为被动式。主动式采样器使用一个小泵抽取一定量的空气使其通过采样介质采集空气中的污染物，或抽取一定量空气使其通过一个直读的检测器。被动式采样器利用扩散或渗透原理在采样介质上浓缩污染物，被动式采样器的主要优点是不需要采样动力(泵)，避免了泵的噪
9、音对受试者的影响，也不必要求采样点靠近电源。137.3 7.3 内暴露的评价7.3.1 内暴露、吸收量、生物有效剂量及其推算 内暴露是指外源性化学污染物实际进入机体中的剂量，一般包括机体吸收（内剂量）和靶器官暴露（生物有效剂量）两个阶段。所谓吸收通常指物质经过机体生物膜进入血液的过程，吸收量=摄入量吸收率。靶器官暴露即生物有效剂量一般是指外源性物质或其代谢产物与靶器官/组织相互作用的剂量。7.3.1.1 吸收量的推算（1）经呼吸道吸收的外源性化学污染物主要有各种气体、蒸汽、气溶胶和颗粒物。吸收过程主要是通过肺泡中大面积的呼吸膜进行的，在收集有关动物实验数据时，应考虑以下因素。（2）经胃肠道吸收
10、是外源化学污染物进入机体的主要途径，吸收部位主要在小肠，推算时应考虑不同吸收机理的影响。胃肠道吸收过程有五种机理：单纯扩散、滤过、特殊转运、胞吞（饮）作用和淋巴管吸收。（3）皮肤是机体与外环境之间的一道屏障，具有明显的防御作用。但当皮肤与外源性化学污染物接触时，有许多化学污染物可透过皮肤而被吸收。皮肤吸收的机理主要是单纯扩散。影响皮肤吸收的因素主要系脂水分配系数，在通过皮肤角质层时，脂溶性非极性化合物透过脂质间质的过程主要与其脂水分配系数大小有关，脂溶性较高的化合物较易透过皮肤而被吸收。血液流动速度快，皮肤吸收过程也较迅速。当皮肤角质层被擦破或祛除而受到损坏时，外源化学污染物经皮肤的吸收也将增
11、加，而且多化学污染物受脂溶性和分子量等的影响也相对减弱。147.3.1.2 生物有效剂量的推算 以生理学为基础的药代动力学模型，(Physiologcally Based Pharmacokinetic Model,PBPK)。该模型考虑到化学污染物染毒部位的解剖和生理特点、化学物质本身的理化特性，因染毒部位不同导致吸收过程的血液循环差异，组织脏器的血流和代谢酶的分布特征等，综合分析影响化学物质在体内转运和转化的因素，预测该化学物质在靶组织或器官的生物有效剂量，阐明化学污染物在体内的动力学过程。通过综合利用给药剂量和哺乳动物的生理学特点及生化特征资料，推算出动物的生物有效剂量，再根据动物和人的
12、种属差异进行外推。7.3.1.3.内暴露的测定 近年来随着生物监测方法和分子生物学技术的迅速发展及应用，生物标志物在人群流行病学研究中的应用越来越广泛，生物标志的研究和应用为疾病的早期发现和早期诊断提供了一个有效的途径。由于生物标志物可作为内暴露水平的测定指标，它的应用可明显提高环境暴露测定的精确性和剂量反应关系推断的合理性，在健康危险度评价中得到越来越广泛的应用。7.3.1.4 生物标志物（Biomarker）的概念和分类 物标志物是指机体内出现的细胞学、生物化学或分子水平的变化，这种变化在生物介质如人体组织、细胞或体液中可定量测定。生物标志物可在相应外源性污染物的靶细胞（组织）中测定，也可
13、在非靶细胞（组织）中测定。157.3.2 7.3.2 剂量反应关系评定 内空气中的化学污染物可分为有阈化学污染物和无阈化学污染物两种。有阈化学污染物即已知或假设在一定暴露浓度下，对动物或人不发生有害作用的化学污染物。无阈化学污染物是已知或假设其作用是无阈的，即大于零的任何剂量都可诱导出致癌反应的化学污染物。化学污染物暴露与人群健康效应间的定量关系，可以用该污染物的参考剂量（Reference Dose，RfD）或参考浓度（Reference Concentration，RfC）表示。（1）参考剂量（RfD）或参考浓度（RfC）（2）未观察到效应的剂量水平（No Observed Effect
14、Level，NOEL）（3）未观察到有害效应的剂量水平（no observed adverse effect level，NOAEL）(4）可观察到效应的最低剂量或可观察到有害效应的最低剂量（Lowest Observed Effect Level，LOEL或Lowest Observed Adverse Effect Level，LOAEL）（5）不确定性系数（Uncertainty Factor，UF）（6）关键效应（Critical Effect）（7）关键研究（Critical Study）167.3.3 7.3.3 关键研究和关键效应的选择 优先顺序为：暴露途径适当，且为终身暴露；暴
15、露途径适当，暴露时间不是终身，但观察期是终身；暴露途径适当，但暴露时间和观察期均不是终身。选择和确定关键效应时必需判断所检出的效应是否为有害效应。NOAEL或LOAEL是多种参数如样本大小、组间距、暴露期限、首次暴露时间、检查方法的灵敏度等的函数。对于某种有害效应类型而言，一般选用最高的NOEL或NOAEL，但如果样本量小，则应用下一个较低的NOEL和NOAEL。如室内空气化学污染物具有多种健康效应，根据情况可选择最敏感效应的NOAEL，如无NOAEL，可用LOAEL代替。当多个有害效应的NOAEL在同一数量级时，可将这些有害效应均暂定为关键效应，并推导其RfD，将RfD的最低值定为最终选取的
16、关键效应及其NOAEL。177.3.4 7.3.4 用NOAELNOAEL（LOAELLOAEL）和UFUF推导参考剂量确定一个有阈化学物质的参考剂量，需要在充分收集现有的动物实验研究、人群流行病学研究，以及毒物代谢动力学和毒物效应动力学研究资料的基础上，选择关键研究，从中确定NOAEL（LOAEL）以及相应的不确定性系数，然后用下式计算：RfD=NOAEL or LOAEL/UFMF式中 RfD为某有阈化学物质的参考剂量（mg/kg.d）；NOAEL，LOAEL为未观察到有害效应的剂量水平或可观察到有害效应的最低剂量（mg/kg.d）；UF为不确定性系数；MF（修正系数）为大于0、小于或等于
17、10、缺省值是1。当个体暴露剂量等于或低于RfD时，引起健康危害的可能性较小；当个体的暴露剂量高于RfD时，有害效应的发生率会增加。但我们不能肯定地说所有低于RfD的剂量都是可接受的，或者高于RfD的剂量是不可接受的。RfD的精确度(precision)依赖于不确定性系数和修正系数的大小。187.3.5 7.3.5 不确定性系数的选择 197.4 7.4 危险特征分析 危险特征分析是定量危险度评价的最后步骤，它是联系危险度评价及危险度管理的重要纽带。目的是将上述定性、定量的评价综合起来，通过危害鉴定、暴露评价和剂量反应关系评价的结果，分析判断人群发生有害效应的可能性，并对其可信程度和不确定性加
18、以阐述，以简单易懂的方式表达室内空气化学污染物的危险特征。204.1 对前三阶段结果的综合分析（1)判断的综合分析 危险度评价者在前三个阶段作了许多的判断，在对这些判断进行综合评价时，应判断各阶段的实验动物资料与人有无关联；各阶段是否协调一致，有无矛盾之处。（2)主要假设和不确定性的总结和讨论 应总结和讨论在计算NOAEL、LOAEL、RfD或BMD、计算暴露剂量估计值(Estimated Exposure Dose，EED)中的假设。还应对整个危险度评价过程中的不确定因素，如主要的假设以及估计值的保守程度等进行讨论。此外，除讨论各个阶段的不确定性外，还应讨论总不确定性来源及其对最终结果的影响
19、。（3)危险度评价中总质量和可信度的评价及资料局限性的说明 危险度评价的可信度是各个阶段评定结果可信度的函数，因此，应尽可能说明前三阶段的可信水平，其中包括评价所依据的与健康有关资料的充足性，在描述有关资料和数据时，哪些方面是有充分依据的，哪些方面由于可利用资料的有限存在不足。当评价者对评价的重要方面有一种以上意见而难于从中选择其一时，应将不同意见都表达出来；如果只选择一种意见则应说明理由。21 7.4.2 危险度分析 定量危险度分析可以针对一种或多种化学物质进行，有时还需要对暴露人群总的危险作出评估。（1）有阈化学污染物的危险度分析 一般以RfD值为衡量标准。暴露水平高于RfD为可能有危险者
20、，暴露水平等于或低于RfD为不大可能有危险者，特别是在采取改善措施后，可用危险者减少的人数作为改善措施的效果指标。提出特定的暴露情况，有助于危险度管理者从多方面考虑问题，尤其是在制定标准或耐受限量情况下。描述出人群中暴露分布的上界，从而估计出暴露于相当高水平的实际人数。（2）无阈化学污染物的危险度分析 包括计算超额危险度（Excess Risk）和预期超额病例数（Number Of Excess Cases），并讨论各种误差来源对结果的影响。227.5 7.5 室内化学污染的控制对策 制定空气质量标准是空气质量管理过程的基石。世界各国均根据本国的情况，针对不同的化学污染物（如一氧化碳、二氧化碳
21、、可吸入颗粒物、甲醛等）制定室内空气质量标准或指导限值。WHO为欧洲制定的空气质量指南（第二次修订）见表7-9。237.6 7.6 室内空气污染物对健康影响的危险度评价7.6.1 危险度评价的内容健康危险度评价包括四个部分：危害鉴定、剂量反应（效应）关系评定、暴露评价和危险特征分析。危害鉴定(Hazard Identification)，属于定性危险度评价，目的是找出关心的污染物及其对接触人群产生的健康效应，从而确定对该污染物进行危险度评价的必要性和可能性。暴露评价（Exposure Assessment）为危险度评价提供可靠的暴露数据或估计值以及暴露情况。通过暴露评价，可以测量或估计人群对某
22、一化学物质暴露的强度、频率和持续时间，暴露途径等。剂量-反应关系评价（Doseresponse Assessment）通过人群研究或动物实验的资料确定适合于人的剂量反应曲线，并由此求得为评价危险人群在给定暴露剂量下的危险度的基准值。247.6.2 危害鉴定危害鉴定是进行室内空气中某种化学物质对健康影响的危险度评价的第一步，如果危害鉴定认为该物质对暴露人群确有危害性，则可按照规定的评价程序逐步进行评价。如果发现其危害性，整个评价工作就没有必要继续进行。在进行危害鉴定时首先应掌握足够的科学资料作依据，根据流行病学研究、动物实验、体外实验、化学物质的主要理化性状、分子结构及构效关系资料，进行综合分析
23、。（1）流行病学 （2）动物实验 （3）体外实验 257.6.3 7.6.3 污染物理化特性和构效关系资料化学污染物分为五组：人类致癌物（流行病学证据充分）；2A很可能的人类致癌物（动物实验证据充分而流行病学证据有限）；2B可能的人类致癌物（动物实验证据充分而流行病学证据不足或流行病学证据有限但动物实验证据不足）；难以分级（致癌性的证据不足）；无致癌性（无致癌证据）。267.7 7.7 城市人群VOCsVOCs的健康风险评价7.7.1 监测方法 VOCs的环境浓度及个体暴露浓度与环境温度及湿度密切相关，由于夏季的温度和湿度均较高，挥发性有机物挥发性强，因此各种环境中的VOCs浓度较高，从而导致
24、人体对于VOCs暴露水平及暴露剂量。通过问卷调查得到参与者的时间-活动模式，以及所在家庭和办公室的潜在室内外空气污染源等信息。采用装有TENAX和CARBOPACK X组成的混合吸附剂填料的被动采样管采集参与者所在各种微环境以及个体所暴露的挥发性有机污染物，连续采样45天。采集得到的样品经热解析-吹扫捕集浓缩-GC/MS得到定性和定量结果。27 采样管的使用环境条件为：（1）温度范围 正常的工作温度范围是0-40，随温度上升摄取率会有轻微的降低，对于苯，其影响值约为2%/。（2）环境湿度 Tenax,Carbopack 均为疏水性吸附剂，相对不受环境湿度的影响，工作湿度0-95%。（3）风速
25、用于被动采样时，扩散盖提供了一个固定长度的扩散路径，扩散盖前端具有不锈钢网，可抵抗紊流(turbulence)的影响。吸附管具有较小扩散面积，且扩散路径大于扩散面积，有较高的侧边比(aspect ratio)，比较不受表面风速(face velocity)的影响。287.7.2 分析仪器气/质联用技术（GC/MS）充分发挥了色谱优良的分离能力和质谱准确的定性特点，通过联用，再加上采用合适的样品预处理方法和定量手段，可对环境样品中所含的挥发性和半挥发性有机化合物进行准确地定性、定量分析和检测，因而在环境样品如水样、大气、土壤等分析和研究中得到了广泛的应用。（1）试剂 TO14和TO15两种标准气
26、体由ENTECH公司出产，浓度为1ppm。（2）分析仪器分析时所使用的QP-2010型号气质联用仪由日本岛津公司生产；所用色谱柱为DB-624型号，60m0.25mm1.4m；STD1000型号热解吸浓缩进样装置由DANI公司生产；挥发性有机物自动进样装置为ENTECH公司的7016型号；预浓缩系统为ENTECH公司的7100A型号；动态稀释仪为ENTECH公司的4600A型号；自动清罐仪为ENTECH公司的3100A型号。（3）仪器条件 297.7.3 标准曲线的制作大气预浓缩校准曲线各点的浓度为1ppb、2.5ppb、5ppb，进样体积为800ml热解吸校准曲线各点浓度为吸附管对10ppb
27、标准气体分别以0.5L/min的流量吸附1min、2min、4min。7.7.3.1 标气的气相色谱图TO14标气标准色谱图见图7-2，TO15标气标准色谱图见图7-3。307.7.4 具体采样方案具体采样方案如下：（1）每个对照组家庭采样需同时进行，每个家庭至少选择一名成年参与者；其中2户为男性、女性各一名，2户为父母、子女3人；（2）参与者的家庭居室内、外和所在办公室及所乘坐私家车内的微环境采样和个体采样同时进行，连续采样五天；（3）个体被动式采样器佩带在参与者的衣领处（尽量靠近其呼吸区域）跟随其全天活动，睡觉时放置于枕边；（4）室内采样器放置于居室的卧室、客厅及办公室各放置一台，分别放置
28、于房屋中央（距墙、窗至少1m），且高于地面至少约1.5米处；部分参与者的私家车内的采样管固定在车前端顶部（所有的采样点均需要位于一个开放的空间，允许空气在吸附管的四周自由的流通）；（5）室外采样器（外置铝制避雨罩）可放于居室外背向公路一侧的阳台上，并远离油烟排放口等明显污染源；（6）采样期间同时进行了城市中心点的大气环境采样。317.7.5 问卷调查社会和人口统计学的因素已被证实在对人群的暴露研究中扮演着重要角色。因为随着个体在不同微环境中的移动，其暴露的环境随之发生了变化；而即使个体停留在同一环境中，由于人为（包括自己和他人）活动的影响，而造成环境的变化，也会改变个体的暴露水平。因此必须了解
29、个体暴露环境的相关信息（如暴露源的情况以及暴露源强、暴露时间等）以及对人为活动情况的记录，来解释暴露测量和暴露源解析的结果（如暴露水平、暴露的物种组成和每种物质的浓度）。7.7.5.1 设计内容调查问卷可分为3个部分：（1）“每日跟踪调查问卷”的主要内容包括：过去24小时内，采样个体的吸烟、烹调、出行情况的记录，采样居室内的通风、空气加湿及空气净化情况的记录以及居室内的清扫和日用化学品的使用情况的记录。（2）“时间活动模式”的主要内容为：上午（6：0012：00）、下午（12：0018：00）、晚上（18：000：00）和夜间（0：006：00）四个时间段内，采样个体分别在“居室、办公场所、交
30、通途中和其他室外”这4类微环境中的停留时间（分）。（3）“由技术人员填写的调查问卷”具体包括以下四个部分：“参与者基本信息调查”的主要内容包括：调查对象的性别、年龄、身高、体重、受教育程度、职业类型、吸烟情况、交通方式等；“住宅调查”的主要内容包括：房屋特征（面积、距道路和停车场的距离及车流情况），取暖、制冷及通风特征（设施的类型和使用时间），烹调习惯（次数、时间、所用热源和油品的类型、如何削减油烟）和装修情况（主要使用的装修材料）；“住宅周围污染源调查”的主要内容包括：污染源的类型，污染源与居室的方位、距离；“参与者工作场所室内污染状况的调查”的主要内容包括：工作场所人员的吸烟情况，装修情况
31、，主要办公设备的使用情况及通风情况，工作中接触的污染源的主观认识。327.7.5.2 调查方式（1）采样期间，请参与者每天根据回忆填写“每日跟踪调查问卷”和“时间活动记录”；（2）采样期开始的第一天，由工作人员入户采访参与者并填写“由技术人员填写的调查问卷”；（3）采样结束后，由工作人员统一收回。7.7.6 数据的分析与统计7.7.7 室内外空气污染的个体暴露和潜在剂量的计算 为研究各微环境浓度与个体暴露水平的关系，以时间加权模型为基础，建立时间加权回归模型，即下面公式对个体暴露量进行估算。33 7.7.8 VOCs健康风险评估 健康风险是因人类暴露到各种物理性、化学性及生物性等有害因子而导致
32、伤害、疾病或死亡的可能性。健康风险预测是对暴露于有害因子的人群在各种条件下不良健康反应发生机率的估算过程。一般来说风险评定主要包括两个方面内容，一是健康风险的定量估算与表达；二是对评定结果的解释与对评价过程的讨论，特别是对评价过程中各个环节不确定性的分析。对天津市个体和微环境VOCs监测结果进行健康风险的评估，以了解VOCs中的各种关键成分的对人体的健康风险和进行防治的必要性。对于各种挥发性有机物，可用人群终身健康危险度来进行预测其健康风险，可按照公式进行计算：34思 考 题1、室内空气污染的暴露评价是什么？2、室内空气污染的暴露评价内容是什么？3、室内空气污染的暴露评价方法是什么？4、影响室内空气污染的暴露评价因素是什么？5、如何进行室内空气污染的暴露评价剂量-反应关系评定？6、室内空气污染的暴露评价的优缺点有哪些？
