（水文学及水资源专业论文）污染场地健康与生态风险评价研究.pdf

1 j h e a l t h b a s e da n de c o l o g i c a lr i s ka s s e s s m e n to f c o n t a m i n a t e ds i t e s b y z h a n gd e w u b e ( c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e & t e c h n o l o g y ) 2 0 0 8 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e e o f m a s t e ro f e n g i n e e r i n g i n h y d r o l o g ya n d w a t e rr e s o u r c e s c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e & t e c h n o l o g y s u p e r v i s o r a s s o c i a t ep r o f e s s o rc h e n h o n g w e i a p r i l ，2 0 1 1 r m i 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：聿蜮吼加哗r 月杉日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时 授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到中国学位论文全文数据库，并 通过网络向社会公众提供信息服务。 本学位论文属于 l 、保密1 3 ，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密q 。 ( 请在以上相应方框内打“寸，) 作者签名：审噻甙日期：护，年r 月哆日 翩躲够中眺护俾f 月心日 3 - j ， - ， 摘要 污染场地广泛存在于世界各地，并容易造成严重的环境问题。综合风险评价是结合 了人体健康风险评价和生态风险评价的评价方法，它是综合考虑人和生态所受到的危 害。综合风险评价在实际的运用当中比只考虑人或生态的风险评价更具有实用性。 本文以风险评价的基本框架为基础，综合人体健康风险评价和生态风险评价中的方 法。给出了综合风险评价的基本思路、方法及计算式。本文主要的研究内容和研究成果 为： ( 1 ) 在综合风险评价的问题形成阶段，分析了信息收集的内容，给出了风险受体 及评价终点选取的原则及方法。 ( 2 ) 在暴露评估阶段，分析了污染物质在环境中的迁移途径，分析了人体及生态 受体暴露于污染物下的方式及给出了暴露剂量计算公式。 ( 3 ) 在剂量效应评估阶段，给出了效应剂量曲线建立的方法，受试物的选取原则， 及外推模型的分析。 ( 4 ) 在风险表征阶段，综合前面所分析的结果，给出了定量风险表征的公式及定 性表征的方式，提出了风险描述的范围，对评价过程中产生的不确定性进行了深入的分 析。 关键词：风险评价；风险表征；健康；生态；不确定性 a b s t r a c t c o n t a m i n a t e ds i t e se x i s ti na l lo f t h ew o r l d , a n di t so f t e nc a u s es e r i o u se n v i r o n m e n t a l p r o b l e m s i n t e g r a t e dr i s ka s s e s s m e n ti sa c o m b i n a t i o no fh u m a nh e a l t hr i s ka s s e s s m e n ta n d e c o l o g i c a lr i s ka s s e s s m e n t , w h i c hi sc o n s i d e r i n gt h eh a r m o fh u m a na n de c o l o g ys u f f e r e d i n t e g r a t e dr i s ka s s e s s m e n ti su s e f u lt h a nh u m a n h e a l t hr i s ka s s e s s m e n ta n de c o l o g i c a lr i s k a s s e s s m e n t i nt h i sp a p e r , t h ef r a m e w o r ko fi n t e g r a t e dr i s ka s s e s s m e n tb a s e do nc o m p r e h e n s i v e h u m a nh e a l t hr i s ka s s e s s m e n t sm e t h o d sa n de c o l o g i c a lr i s ka s s e s s m e n t sm e t h o d s i n t e g r a t e d r i s ka s s e s s m e n tg i v e nt h eb a s i ci d e a s ，m e t h o d s ，a n dc a l c u l a t i o nf o r m u l a i nt h i sp a p e r , i nt h i s p a p e r , t h er e s e a r c hc o n t e n t sa n dr e s u l t si s ： ( 1 ) i nt h ep r o b l e mf o r m u l a t i o np h a s eo fi n t e g r a t e dr i s ka s s e s s m e n t , i tc o n t a i n i n t e g r a t i o n o fa v a i l a b l ei n f o r m a t i o na n ds e l e c t i n ga s s e s s m e n te n d p o i n t sa n dc o n c e p t u a l m o d e l s i nt h es e l e c t i n ga s s e s s m e n te n d p o i n t sp h a s e ，w ep r o v i d ec r i t e r i af o rs e l e c t i o n ( 2 ) i nt h ee x p o s u r ea s s e s s m e n tp h a s e ，i tc o n t a i nc o n t a m h 僦o n sa n a l y s i sa n de x p o s u r e a r l a l y s i sa n de x p o s u r ec a l c u l a t i o nf o r m u l a s i nt h ec o n t a m i n a t i o n sa n a l y s i s ，i ta n a l y s i st h e m i g r a t i o np a t ho ft h ec o n t a m i n a t i o n s ，a n dt h ee x p o s u r em a n n e r so fh u m a na n de c o l o g i c a l i n t h ee x p o s u r ea n a l y s i sp h a s e ，i ta n a l y s i st h ee x p o s u r et i m ea n de x p o s u r em a n n e r ( 3 ) i nt h ed o s e - e f f e c ta n a l y s i sp h a s e ，g i v e nt h ee f f e c t d o s ec u r v e se s t a b l i s h e dm e t h o d , a n dt h ec r i t e r i af o rs e l e c t i o no ft e s ts u b s t a n c e sa n de x t r a p o l a t i o nm o d e l s ； ( 4 ) i nr i s kc h a r a c t e r i z a t i o np h a s e ，i ti st h ec u l m i n a t i o no ft h ep r o b l e mf o r m u l a t i o n , a n a l y s i se n d p o i n t s ，e x p o s u r ea n a l y s i s ，d o s e - e f f e c ta n a l y s i s i tg i v e nf o r m u l a so fq u a n t i t a t i v e a n dq u a l i t a t i v er i s kc h a r a c t e r i z a t i o na n dr i s kd e s c r i p t i o n a l s oa n a l y s i su n c e r t a i n t yi nt h e p r o b l e mf o r m u l a t i o n , e x p o s u r ea n a l y s i s ，d o s e - e f f e c ta n a l y s i s i t c a n h e l p a d e q u a t e l y c h a r a c t e r i z i n gv a r i a b i l i t y k e y w o r d ：r i s ka s s e s s m e n t ；r i s kc h a r a c t e r i z a t i o n ；h e a l t h ；e c o l o g y ；u n c e r t a i n t y u v 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章概述 1 1 研究背景1 1 2 研究意义2 1 3 国内外研究进展。3 1 4 研究方法及内容7 1 5 ，j 、l 砉：j 7 第二章问题形成 2 1 信息收集及分析8 2 2 风险源分析。9 2 3 受体及终点选择9 2 4 建立概念模型1l 2 5 小结一1 2 第三章暴露表征 3 1 污染物分析1 4 3 2 暴露途径分析1 5 3 2 1 暴露类型1 5 3 2 2 暴露途径分析1 5 3 3 暴露强度分析1 5 3 3 1 环境浓度监测1 6 3 3 2 人体暴露评估1 7 3 3 3 生态受体暴露评估1 8 3 4 小结1 9 第四章剂量效应表征 4 1 毒性评估2 0 6 1 1 场地概况。3 l 6 1 2 场地污染现状3l 6 1 3 评价污染物及受体的确定3 2 6 1 4 概念模型建立。3 3 6 2 暴露表征3 4 6 2 1 暴露途径分析3 4 6 2 2 暴露点污染物浓度。3 5 6 2 3 风险受体对评价污染物吸收量。3 5 6 3 剂量一效应表征3 6 6 3 1 毒性评估3 6 6 3 2 评价指标的确定3 7 6 4 风险表征3 7 6 4 1 风险计算3 7 6 4 2 综合风险描述。3 9 6 4 3 不确定性描述。3 9 第七章结论与展望 7 1 结论。4 0 7 2 展望。4 0 参考文献。 ，4 2 致 射4 5 附录攻读学位期间发表论文目录4 6 1 1 研究背景 第一章概述 污染场地是一类重要的环境污染源，它包括矿山、工厂、加油站、地下储油罐、垃 圾填埋场和废物堆放场等【1 1 。美国环保局认为，包括受污染的物和土地统称为污染场地。 其他一些西方国家的环保机构也对污染场地进行了定义，例如有以场地背景值作为参考 来定义的，还有主要关注其对人体健康和生态环境的危害。各国对污染场地的定义大多 是大同小异，对污染场地可以总结概括如下几个特点：1 ) 污染范围，指在受污染的一 个特定的区域，如土壤、空气，水等多介质；2 ) 污染物浓度是否超过场地背景值；3 ) 污染物的危害性，指是否对人类健康与生态环境造成危害及潜在危害；概括的说，就是 由于特定区域的污染是否对人体健康及生态环境可能对造成损害口3 1 。 据有关统计，大量的污染场地存在于我们的生活环境中，尤其是随着近年来我国经 济社会的高速发展，大量开采的矿山、工厂搬迁遗留下来的场地、人类活动产生的垃圾 等，这些污染场地都严重的威胁着人类的健康和生态环境的稳定。目前，污染场地显现 出以下特点： 1 ) 数量多。据2 0 0 1 年统计资料，美国仅地下贮油罐就达3 0 0 万个，其中发生泄漏 的约为5 0 万个；荷兰种类污染场地超过3 0 万个【l 】；我国没有相关的统计数据，但受污 染的场地在我国也是十分普遍的。 2 ) 种类多。污染场地包括的范围非常广，垃圾填埋场、废弃矿场、泄漏的储油罐、 搬迁后的工厂等都可能成为污染场地。 3 ) 危害性大。有些污染场地造成的污染影响广，持续时间长，对人类健康和生态 环境危害严重。著名的事例有：美国l o v e 运河污染事件、日本水误事件和日本骨痛病 事件。 由于发达国家工业化早，人们的环境意识较高，西方发达国家对污染场地的危害认 识的比较早。目前，发达国家已经逐步形成了包括污染场地管理在内的环境管理体系。 2 0 世纪8 0 年代，美国就已经通过项旨在防治全美危险废物处理场危害的综合环境 反应、赔偿和责任法( c e r c l a ) 2 1 。跟发达国家污染场地管理水平相比，我国还处于 低水平阶段，相关的法律不健全，技术也不完善，现阶段主要是以引进发达国家管理经 验为主。随着污染场地的问题日益突出，人们环境健康意识不断增强，为保护人们的健 l 康与生态的安全，我国急需建立一套适合我国国情的污染场地管理体系【4 】。 在污染场地管理体系中，风险评价是一项重要工作，风险评价能为污染场地管理提 供科学的决策依据。目前，人体健康风险评价与生态风险评价作为两个并存的独立的风 险评价，为环境风险管理提供了技术支持。但人体健康风险评价主要关注人类健康安全， 生态风险评价主要针对生态安全，由于关注的对象和目标不尽相同，往往两者提供的结 论及建议措施可能引起决策者管理困惑。如果二者能够统一起来，建立成一个统一的框 架，统筹考虑人体健康与生态安全，为环境风险管理提供一个统一的技术支持。 1 2 研究意义 论文以生态风险评价框架为主体，结合人体健康风险评价，提出了综合性风险评价 方法，为污染场地风险管理提供科学的依据。本文回答了污染场地是否对人类健康和生 态安全构成现实或潜在的危险，危害性有多大，如何综合性的描述出对人体健康和生态 安全的危害，对评价结果的可靠性进行分析，也就是评价过程不确定性进行分析。通过 本文的研究，能够对综合进行人体健康与生态安全风险评价具有很强的理论意义和现实 意义。对比单个风险评价，综合风险评价具有以下几个优点： ( 1 ) 评价更高效。在人体健康风险评价与生态风险评价过程中，同一污染场地同 时对人体健康及生态安全造成危害，所以，在对风险源风险过程中，两者可以合并进行。 还有在暴露风险评价过程中，污染物质在环境介质中的传播途径是大致相同，所以，在 预测环境污染物浓度时，可以合并高效进行。其它方面例如在受体选择及生物标志物时， 都可以更高效。 ( 2 ) 协调一致的评价结果。在人体健康风险评价的过程中，评价对象是人，评价 的目的是保护人体健康，所以评价的结果容易忽略对生态安全的考虑，在提出建议措施 时不能够充分考虑对生态安全造成的危害，单独的生态风险评价也是如此。然而，在综 合风险评价的过程中，是以人体健康及生态安全为整体考虑，帮提出的评价结果及建议 措施更能综合全面人及生态，为环境风险管理者提供可靠的一致的评价结果。 ( 3 ) 评价结果更可靠。在综合风险评价过程中，收集信息更加全面，分析的手段 也更加多样，对评价的结果也更加的可靠。在风险评价过程对，对各方面的知识了解的 越宽广，评价的结果也就更全面准确。 2 1 3 国内外研究进展 环境风险评价发展至今已经历过四个阶段，即：萌芽阶段、健康风险评价阶段、生 态风险评价阶段到健康与生态风险综合评价阶段。随着环境风险评价相关学科的发展， 环境风险评价能够为环境风险管理和决策提供科学的依据【5 1 。下面从风险评价的基本概 念、发展历程、主要内容和总结展望。 1 、综合风险评价的基本概念 风险一般指遭受损失、损伤或毁坏的可能性，或者说发生人们不希望出现的后果的 可能性【5 1 。由风险的概念可以看出，风险是描述一种可能性，是对未来的损害一种描述。 风险在现在社会中无处不在，如自然灾害风险有山洪风险、地质风险等；人为风险有矿 场的开采引起的环境破坏风险、化学危险品的泄漏风险、化石燃烧引起的大气污染风险 等。目前，普遍接受的一种描述风险的公式是风险度= 风险度风险后果，其中，风险 度表示风险发生的频率，风险后果代表造成的危害程度。 风险评价是指风险因子对风险受体造成危害程度的估算。本文主要考虑的是对有污 染物质( 化学污染物) 对人体健康和生态系统造成危险程度的评价。目前风险一般通过 分析各种暴露途径下，污染物质与受体之间的接触剂量与效应参考剂量对比来进行对比 分析风险的大小。生态风险就是生态系统及其组分所承受的风险。它指在一定区域内， 具有不确定性的事故或灾害对生态系统及其组分可能产生的不利作用，包括生态系统结 构和功能的损害，从而危及生态系统的安全和健康 6 1 。污染场地健康与生态综合风险评 价就是评估污染场地对人体健康和生态环境可能造成的损害，它不是两个独立的评价， 而是一个有机的整体评价，人体健康和生态风险是两个相互联系的风险受体。 2 、人体健康与生态综合生态风险评价的发展史 人体健康风险评价与生态风险评价都是环境风险评价衍生出来的重要分支，环境风 险评价主要经历了下几个过程： ( 1 ) 环境风险评价的萌发阶段 上世纪六十年代前，由于人类社会过度的对自然界索取，特别是近代工业的发 展，把环境问题逐渐引入公众的视野，这个阶段是人们环境保护意识建立的时期。大 量的工业企业带来了经济的繁荣，同时也带来了许多环境污染事件。如当时日本水误 事件和日本四日市事件都是典型的代表。经历了惨痛的教训之后，人们开始思索建立 一套事先预防的手段。由此，环境风险评价诞生。 3 4 图1 1 美国环保局生态风险评价 ( 4 ) 综合风险评价跃升阶段 生态风险评价与人体健康风险评价的区别在于：生态风险评价面对的是一个系统， 而人体健康风险评价面对的是人类，即生态风险评价中的风险受体多。还有就是生态多 风险评价中由于生物与生物之间的相互关系，增加了污染在生态系统中的作用复杂性。 5 生态系统强调的是生态系统的多样性、功能性和完整性。而人体健康风险评价仅仅只是 关注于人体健康【1 5 1 。所以在人体健康与生态多风险评价相互独立的情况下，可能给出的 报告结果差异很大，并不且有连贯和整体性，也就是为风险管理者提供了一个不统一的 评价结果。常常由于独立风险评价给出的措施建议没有完全考虑人体健康或生态安全， 从而易造成结果冲突，即人体健康风险评价给出的措施可能会损害生态安全，同理，生 态风险评价给出建议措施可能又会伤害到人体健康。所以，1 9 9 8 年以世界卫生组织牵头， 联合美国环保局、世界经济合作组织提出要将人体健康风险与生态风险评价合关成为一 种综合性的评价1 6 j 7 】。这样既然提高风险评价的有效性和效率，又能为风险管理者提供 一个清楚明确的报告，为环境管理和决策提供有力的支持。 3 、国内外风险评价的进展 我国学者许学工等【1 8 1 在黄河三角洲湿地区域生态风险评价中，评价步骤分为研究区 域的界定与分析、受体分析、风险源分析、暴露与危害分析以及风险综合评价等几个部 分。其通过对生态风险源的识别确定洪涝、干旱、风暴潮、油田污染事故和黄河断流为 主要生态风险源，以生态系统作为风险受体，然后分别分析计算各受体生态系统的生态 损失度，经权重分析得出综合生态风险值。殷浩文等【1 9 】在进行水环境生态风险评价时， 把评价步骤分为5 部分：源分析、受体评价、暴露评价、危害评价和风险表征。其中， 危害评价是水环境生态风险评价的核心，重点是建立污染物浓度与生物效应之间的关 联，目前常用的研究方法包括急性毒性试验、慢性毒性试验、全废水监测、群落及系统 毒性试验等。马晔【2 0 】在外来植物的入侵机制及其生态风险评价中，将评价程序分为风险 源分析、风险受体评价、暴露与危害评价、风险综合评价和风险管理对策5 部分，初步 建立了风险源评价指标体系，以及度量生态损失和生态风险的指标和公式，进而得出外 来植物入侵综合生态风险评价的方法。李海霞、胡振琪1 2 1 】在淮南某废弃矿区污染场的土 壤重金属污染风险评价中，通过实地调查与室内分析，采用潜在因子法，利用危害系数 霹和风险指数足等定量诊断工具对淮南某重金属污染典型矿区进行了潜在生态风险评 价。高继军等田】在进行北京市饮用水源水重金属污染物健康风险的初步评价中分析a s 、 c a 、h g 等有毒重金属对北京饮用水源地影响采用美国环保局饮用水中重金属污染物对 人体健康暴露风险评价方法，暴露途径仅考虑了平均饮水摄入，没有考虑其它有毒物质 和暴露途径，实际上低估了重金属暴露的风险。臧淑英等因】在基于g i s 的大庆市土地利 用生态风险分析中以大庆市为研究区域，根据其土地利用结构特征，构造了综合性生态 6 风险指数，同时利用空间分析方法对生态风险指数进行了变量空间化，通过对生态风险 指数采样结果进行半变异函数分析和空间插值，编制成大庆市生态风险程度分布图，以 分析解释研究区的生态风险空间分布特征和形成机理。 1 4 研究方法及内容 污染场地风险综合评价涉及化学、毒理学、生态学、和数学等多学科交叉的新兴学 科。化学为鉴别风险源提供依据；毒理学主要内容是分析有毒有害物质在环境中的转移 和对人体及环境造成的危害效应。生态学为综合风险生态安全提供理论基础，通过对生 态的分析，选定合适的风险受体。数学是定量分析风险大小的重要工具，能提供对风险 直观易懂的描述。论文以生态风险评价理论为主体，结合人体健康风险评价理论，形成 能够综合描述污染场地风险的综合风险评价体系。主要研究方法有： 1 ) 从生态学的角度来整体思考整个生态及人体的安全，构造选定风险受体的框架。 2 ) 结合生态毒理学与环境毒理学，分析污染场地对人体健康与生态安全的毒理效 应。 3 ) 利用数学相关知识，给也定量描述风险大小的方法及对不确定性进行描述。 4 ) 通过构建的综合风险评价框架，进行实例分析。 1 5 小结 本章主要介绍了本研究的背景、意义、国内外研究进展及研究方法及内容。在明晰 目的，明确方法的情况下展开研究。 7 第二章问题形成 参照美国环保局的分析评价问题形成阶段的基本框架见图2 1 ，其中分析计划中要 根据实际情况来制定相应的分析计划。所以，在本文讨论中省略相关内容，但实际评价 中必须要有相关的计划，以利于风险评价顺利进行。 数 据 获 i 酝卜 曩一 取 迭 i ( 风险评价者k 代 过 i 管理者对话) 监 蝓 测 结 果 2 1 信息收集及分析 图2 1 问题形成 收集有效信息是场地综合风险评价的开始，关系到综合风险评价结果的准确性及有 效性。收集信息的过程也是对整个风险评价范围、程度、方法及步骤的认识过程，是达 到理想评价结果的必要条件。合理准确的风险评价报告需要综合分析大量和高质量的有 效信息。在综合风险评价中，有效的数据是风险评价的必要条件。如果没有足够的有效 信息，可能使评价结果模糊不清，无法提供清晰合理的评价结果用于指导场地风险管理。 但在综合风险评价过程中，数据往往不是很全面，故在信息收集阶段应该列出哪些数据 需要补充收集，并提出获取相关数据的方式方法。 信息的收集是所有工作的开端，筛选出良好的信息，能够减少评价过程中不必要的 反复，为评价节省时间和费用。信息的收集应结合后面的评价进行，起到连贯性的作用。 信息的收集不仅仅是数据的量，而更应注意数据的质。在对污染场地进行综合风险评价 前，应收集的相关信息有凹： ( 1 ) 污染场地基本情况。例如：所处的地理位置，水文地质情况、气象气候等； ( 2 ) 污染场地的设施分布、生产工艺、生产流程、主要产品等的了解； ( 3 ) 污染场地背景及污染现状。例如：场地的污染背景值调查、排污的方式、污 8 对人类健康与生态安全造成损害的有毒有害化学品分析。例如：对于化工厂风险源分析 时，调查化工厂生产流程、厂址布设、防护措施、当地生态物种和人类活动情况等，根 据故障树法分析可能对人体健康与生态安全造成危害的泄漏及影响的范围。 2 3 受体及终点选择 生态受体是指暴露于压力之下的生态实体。它可以指生物体的组织、器官，也可以 指种群、群落、生态系统等不同生命组建层次陶。生态终点是指在具有不确定性的风险 源作用下，风险受体可能受到的损害，以及由此而发生的区域生态系统结构和功能的损 9 伤【l 引。美国环保局对评价终点的定义为“对环境保护目标的表征 。从以上定义可以看 出，终点可以理解为是风险受体的生态属性，是对风险受体受到危害的表征。但在综合 风险评价过程中，风险受体和评价终点往往是相通的，没有明确的界限。 在综合风险评价中，风险受体的选择主要包括人类及生态环境中各组建。但对于一 项风险评价来说，如果考虑整个生态系统中的各个组建，一是没有那么多时间和经费； 二是选择过多的风险受体，影响风险的综合表征，容易对评价结果造成混乱。所以，风 险评价中关键是选择具有代表性的几种风险受体，尤其是那些受危害的情况能够体现整 个生态系统安全和人体健康状况。选择合理的风险受体能够对人体健康和敏感的生态系 统进行综合展现。风险表征中对风险受体所受风险大小的表征是支持环境风险管理决策 的重要依据，风险受体的选取充分体现了环境管理目标。在综合风险评价中，风险受体 的选择要以环境管理目标为出发点，也就是以保护人体健康和生态安全为目标。目前生 态风险评价中风险受体大多是建立在种群基础上。 风险受体的选择是建立在对生态系统和风险源污染物特性的了解之上的，在对生态 系统的结构、稳定性和多样性有充分的了解之后，风险受体才能选择的更合理更贴合风 险评价的目标。风险受体的选择的应遵循三原则，即风险受体与生态系统相关性、风险 受体对有关压力的敏感性、风险受体代表了环境管理目标。以下就分别对这三个原则进 行描述【2 刀。 1 ) 风险受体与生态系统相关性。风险受体的生态相关性指它反映系统的重要特征， 以及与其他终点在功能上的关联，如维持自然系统的结构和功能、多样性。生态相关终 点的改变可导致不可预测的大范围效应。在选择风险受体后就更加注重选择评价终点， 终点的选择关系到风险的可测量性和可观测性。选择合适的评价终点能够充分反应受体 的健康状况及整个生态环境的健康状况。在选择风险评价受体时，要选择合适数量的风 险受体来代表整个人群及生态系统的健康及稳定性。 2 ) 风险受体对有关压力的敏感性。风险受体对污染物的敏感性取决于污染物质本 身特性和风险受体本身的状况，同时也与风险受体暴露于污染物质的途径也有关系。在 风险受体整个生长周期里，不同时期对同一污染物的敏感性可能不同。如生物往往在幼 年时期对污染物比较敏感。在生态风险评价受体的选择时，低繁殖力的生物对死亡更加 敏感。 3 ) 管理目标的表达。综合风险评价的目的是为了能够为风险管理提供一个可靠全 1 0 面的技术支持，这个支持的程度取决于评价过程对管理目标的把握。在充分了解环境风 险管理目标的基础和结合场地周边经济社会发展和人们的认识程度进行一个合理的风 险评价。在风险管理目标决定时，往往不是单一的决定因素，既要保护当地的环境，评 价结果又被公众认同，同时还关系到人类的审美价值等基本情况。所以一份合格的风险 评价是能够充分反应风险管理者的意图，故在风险受体选择时应慎重考虑。 选择评价终点时，尽量选择那些能够直接测量的终点。这样能够更直接有效的显示 评价终点的变化。但如果不能直接测量时，一般是采用间接测量的方式进行测量。目前 常用的测定终点有生物人体的死亡率、繁殖力损伤、组织病理学异常，群体水平的物种 数量，群落水平的物种等几个指标 6 1 。评价终点是管理目标和具体评价措施和方法之间 的纽带。它是风险评价者定量化和预测可能风险的载体，以及管理目标是否已经或可能 实现。在风险评价受体选择完之后，要进行评价终点定义，明晰风险评价终点的基本属 性，以便进行风险评价。定义评价终点有两个要素：一是要有价值性，在对风险受体的 表述时，评价终点应反应评价受体的基本生态价值等情况，可以从结构和功能等方面进 行描述，或是对景观有重大影响等方面。二是要能够明确表述的特征，同时也要与风险 管理目标一致，能够做好充分的反应风险评价的目的。明确的评价终点不能够仅仅只是 概述性的表达，清楚明白的风险评价终点能够有利风险表征，使风险评价结果能够对风 险管理决策提供可靠的支持。 2 4 建立概念模型 概念模型是要为了保护的生态完整性和人体健康对所暴露的污染物质途径和方式 的文字描述和图表示意表示。模型包括各风险受体之间的关系及污染物质的暴露途径， 及风险受体接触污染物的方式，在对相关问题进行描述时，可以进行分层分级描述。如 果可能还可以通过食物链、物质流等方式进行风险受体之间关系分析。 在综合风险评价过程中，概念模型的建立是以一定信息为基础的情况下建立的，在 信息不是很充分的情况下，只能进行一个大致的描述，然后再接下来补充相关信息，再 进行细化描述。概念模型有两个基本组成：一个是描述污染物和风险受体之间关系的风 险假定：另一个是对各种风险关系描述的框架。在对建立风险概念模型之后要进行模型 不确定性分析。 1 ) 风险假定 假定是为了研究某一问题而做出的合理假设。风险假定是建立风险模型模型的基 础，也是对相关问题的概化，以便能够进行相关问题的推导。综合风险假定可以非常简 单也可以相对复杂，如果只考虑污染物质对风险受体的危害效应可以比较简单。但如果 要进行风险评价受体之间关系及污染物质对风险受体之间的协同和拮抗作用时，那就相 对复杂。复杂的程度主要是与相关信息的多少来进行把握，同时这在风险评价过程中也 是一个反复细化的过程。 2 ) 概念模型框架 综合风险评价模型的框架是理顺各评价要素之间关系的重要步骤，也是一次风险评 价过程的认识过程。这样才能更好更清晰的进行风险评价接下来的工作，框架的建立是 由大体到再细化的过程，是随着相关数据及理论知识增长而更加完善的过程。框架应该 是一个调整和添加的模型，它是评价要素之间关系的综合表述。 3 ) 概念模型中的不确定性 在综合风险评价过程中，概念模型的建立是在比较模糊的基础上进行的。在对模型 的建立时，评价者对生态及人体的了解和程度是关系到模型概化的准确性的一个重要因 素，同时有效信息的掌握也很重要，是明晰各关系之间的重要依据。 在概念模型中存在这许多的不确定性，一是相关概念的含糊，二是评价各要素之间 关系的不明确，三是暴露途径和强度的关系等有关方面。 2 5 小结 本章通过分析问题形成的几个阶段，综合了人体健康风险评价与生态风险评价的特 点，提出建立综合风险评价的信息收集及分析、风险源分析、风险受体及评价终点的选 择和概念模型的建立。 1 2 第三章暴露表征 暴露评价是指分析从污染物从风险源到风险受体与之接触的途径及剂量。在综合风 险评价中，暴露评价评价毒有害物质与人体与生态系统的接触途径，也就是有毒有害物 质在环境中扩散的路径和方式；同时根据不同人类及生态系统暴露于多种环境介质中的 暴露量、暴露频率、暴露持续时间及暴露的时期。暴露评价可概述为3 步：描述暴露背 景、识别暴露途径和暴露量化【2 4 】。暴露背景是从已经收集的场地资料中分析，主要分析 的污染原分布、调查所得到的场地污染背景值及场地的生态环境健康状况等基本情况的 分析了解。识别暴露途径的过程是整个暴露评价的重要过程，通过分析污染物通过怎么 的媒介及方法传播开来，及传播过程中的迁移、转化及归趋过程。人体及生态环境是怎 么接触到污染物? 各种传播媒介对人体及生态环境构成的威胁大小排序，筛选也对人体 健康及生态安全的最不利几种暴露途径，进行分析暴露频率及暴露时间分析。暴露量化 是指通过选择合适数学模型，按暴露途径进行量化人类及生态系统暴露于污染物下的剂 量。 在单独的风险评价中，人体健康风险评价中的暴露评价主要关注的是人体接触有害 物质的途径及方式，考虑的是单一风险受体人体；而在生态风险评价的暴露评价，由于 生态系统的复杂性与多样性，评价生态暴露风险不仅仅只是单一的风险受体，并且风险 受体可能是不同组建水平。同时，在生态风险评价中也不仅仅是单一的风险源和风险途 径，以及生态系统中各组建之间的相互关系。综合风险评价中就是分析污染物的暴露途 径，减少单个暴露评价中的重复工作。 暴露评价与剂量评价在生态风险评价中是相互渗透的，其结构图见图3 1 1 3 3 1 污染物分析 3 1 生态风险评价分析阶段 本文污染场地的污染物的污染物主要为危险化学品。目前，世界上已有1 0 0 0 万种 化学品问世，常用的化学品有7 8 万种【拥。化学污染物主要可分为：重金属污染物、有 机污染物、无机气体污染物和放射性污染物。它们都有着各自的特性，了解各类污染物 质是暴露途径各种污染物对生态系统和人体健康产生毒害作用机理，有助于更为有针对 性的进行暴露评价。 重金属对人体健康和生态安全的危害早已被价位所知，其中，在环境污染物中典型 的重金属污染物有砷、镉、铅和铜等，过量的重金属都会对环境和人体千百万伤害。砷 ( 舡) 及其化合物是剧毒污染物。在生态系统中的a s 可在土壤大气水体生物不同界 面迁移，导致对生命系统暴露方式的多样性。环境中铜( c u ) 的污染暴露则是有害的， 其来源与途径主要有：含( c u ) 等有色金属开采、冶炼，企业排出的三废，化石燃料特 别是煤的燃烧，城市垃圾污泥及含( c u ) 农药、化肥的使用等网。 目前环境中主要存在的有机污染物可以分为农药、环境激素、多环芳烃、多氯联苯 ( p c b s ) 和酞酸酯类等。农药是指用于防治危害农作物及农林产品的害虫、病菌、杂草、 螨类、线虫、鼠类等和调节植物生长的药剂，还包括提高这些药剂效力的辅助剂、增效 剂。对于控制有机污染物中的持久性有机污染物，国际上已经制定了关于持久性有机 污染物的斯德哥尔摩公约。该公约中首批控制物质中有9 种属于有机氯农药，它们是 艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、滴滴涕、氯丹、六氯苯、灭蚁灵、毒杀芬、七氯 3 0 1 。持久 性有机污染物( p e r s i s t e n to r g a n i cp o l l u t a n t s ，p o p s ) 一般指可长期存在于环境中，通过食 物网积聚，对人类健康及环境造成不利影响的有机化学物质。p o p s 的基本特性：在环 境中降解缓慢、滞留时间长，有半挥发性和较强的亲脂憎水性，可沿食物链逐级放大并 可在环境中远距离迁移，使存在于大气、水、土壤内的低浓度p o p s 物质通过食物链对 处于高营养级的生物或人类健康造成损害【3 l 】。 3 2 暴露途径分析 3 2 1 暴露类型 污染暴露是指有毒有害物质通过特定的途径或模式直接作用于受体的行为。对于污 染场地而言，有毒有害物质的来源主要是外来的，不是生态系统自身的。对于污染物质 的定义大多是以超出环境自净能力而对环境造成伤害来而言。 污染暴露类型根据不同的分类标准可进行不同的划分。例如，按污染暴露的作用方 式可以分为直接暴露和间接暴露；接受体接触污染物的时间长短可分为长期暴露和短期 暴露；接受体暴露在污染物下的强度可以分为高剂量暴露和低剂量暴露。同时，暴露分 类的方式不是绝对了，要根据不同的需要进行相应的选择。 3 2 2 暴露途径分析 在自然环境中各风险受体暴露于污染物下的大概暴露途径可分为几类，一是污染物 质通过空气传播，然后受体呼吸所暴露于污染物下；二是污染物通过地表水传播，而风 险受体通过饮用或是吸收水分，从而暴露于污染物下；三是污染物在土壤中，受体通过 暴露于受污染的土地或生活在土壤里面而产生危害；四是污染物通过各种途径进行地下 水传播，人类及风险受体可能通过饮用地下水等方式暴露于污染物下。 3 3 暴露强度分析 暴露量可分为潜在暴露量( p o t e n t i a ld o s e ) 、可应用暴露量( a p p l i e dd o s e ) 和内部暴 露量( i n t e r n a ld o s e ) 3 2 1 。暴露点的污染物浓度值主要根据日常监测数据确定或采用污染 1 5 织如毛发等。相较于其它形式的监测，生物监测精度比较高，数据可行。然而，由于化 学物或其代谢产物在体内的半衰期较短，许多生物学标志仅仅只能表示近期的暴露，无 法反映长期累积的或慢性的暴露【3 3 1 。同时，生物监测对于不同暴露途径情况下进入受体 内的剂量无法给出区隔刚。所以，生物监测有一定的局限性。 ( 三) 模型预测法 在风险评价中，往往有些场地及生物无法进行有效的监测或历史监测数据短的情况 下，通过合理的模型预测是很好的选择。综合分析污染物在环境中的迁移、生态受体和 人群的暴露途径等，对过程进行合理的概括，提出或选择合适的模型进行预测计算。目 1 6 前，预测模型都集中在空气、水、土壤等暴露途径下。 3 3 2 人体暴露评估 污染物进入人体的主要途径有经口食入、呼吸吸入和皮肤接触等方式，下面分别从 这三个方面计算人体的暴露剂量见图3 2 。 图3 2 污染物进入人体的主要途径 1 、经口食入暴露剂量 a d d ：c x l r x e f x e d( 3 1 ) b a 2 式中，a d d 为经口食入的污染物的剂量，m g ( k g d ) ；i r 为人对食物一次的摄入量， 次；e f 为人体暴露于污染物下的频率，次d 。c 为人体暴露于污染的浓度。根据公式 可以看出，式中的主要影响因素是i r 。i r x e f 为每天的食物摄入量，该值通常可以通 过膳食调查结果得到。 2 、经呼吸吸入暴露剂量 各类人群的日均暴露剂量是评估人体健康风险的基础，人体经呼吸道对污染物的日 均暴露剂量计算方法如下： a d d = c x i r x e t x e f x e d( 3 2 ) b a 2 式中，a d d 为经呼吸暴露某种化合物的剂量，m g ( k g d ) ；c 为环境空气中该化合物 的质量浓度，