总风险概率法

澳大利亚学者Qiming　Yu提出了一个新的健康风险评估方法，即总体风险概率法（overall risk　probability，ORP），它反映暴露浓度和健康效应的累计概率分布曲线的形态和分布，不同于传统的单点概率法HQ95/5。该方法可对不同污染物健康效应（非致癌效应和致癌效应）的风险水平进行定性（暴露超越曲线）和定量（总体概率值）分析。

一、概率法风险评估技术

概率法在环境科学风险评估中得到了广泛应用，美国环境保护署（EPA）风险评估导则中对概率法作了阐述，其他的很多案例研究也应用概率法。暴露和不良效应值累积分布在同一张图中，见图8－1（水生物种）和图8－2（人类和哺乳动物）。图8－1中，水相浓度测量暴露水平。图8－2中，每日暴露剂量作为暴露水平。根据暴露和CPD曲线的重叠部分来评估风险。一般情况下，暴露和效应CPD曲线越近，风险越高。

EC95：暴露浓度95%累积概率，NOAEC5：不良效应浓度5%累积概率，log：对数
图8－1　水生物种暴露和不良效应值累积分布

图8－2　人类和哺乳动物暴露和不良效应值累积分布

在暴露值的累积概率中，低于检测限应当作为总暴露值的一部分计算在内。在评价水生生物不良效应（例如鱼类）时，整理无观察效应浓度值（NOAEC）并排序，然后计算累积概率（CP）。人类和哺乳动物的剂量－反应评价也是如此。无观察效应浓度值用于非致癌效应，而其他指标可用于致癌效应。由于实验困难和敏感的伦理问题，NOAEL不适用于人类研究。因此，在动物试验中得到NOAEL并外推至人类。最近有3个外推方法：基于能量需求、体重和体表面积。美国食品和药品管理局（FDA）推荐体表面积外推法，见公式8－1：

其中：

NOAELHED：人体每日等效剂量；

NOAELanimal（ng　kg　BW－1 d－1）：动物剂量（ng　kg　BW－1 d－1）；

Km：校正因子，体重（BW）除体表面积（m2）。

FDA已经设定了一些人类和哺乳动物的Km值。

二、风险描述单点法

通常情况下，用危害函数值（HQ95/5）方法对非致癌效应进行风险描述，用“斜率因子”描述致癌效应。HQ95/5方法是在暴露与非致癌效应之间的单点比较，表达为暴露值除以效应值。为了保护绝大多数人群在大多数暴露条件下的安全，HQ95/5值是暴露值95%累积概率除以不良效应5%累积概率，见公式8－2和公式8－3。

其中：

EC95：暴露浓度95%累积概率；

NOAEC5：不良效应浓度5%累积概率。

其中：

Dose95：人类和哺乳动物每日剂量的95%累积概率；

NOAEL5：不良效应浓度5%累积概率。

HQ95/5值作为一个参考值来评价健康风险是否存在。如果HQ95/5值＜1，表示＜5%的生物会受到95%暴露浓度的影响，或绝大多数暴露浓度仅影响一小部分人群。如果Q95/5值＞1，表示＞5%的鱼将会受到95%暴露浓度影响，或＞5%的人群受到95%暴露浓度的影响。

对于致癌效应来说，美国环境保护署采用效率因子来计算致癌风险：

其中：CR是致癌风险，SF是效率因子，CDI：每日摄入剂量。

绝大多数SF可以在美国环境保护署的IRIS数据库中找到，或者剂量－反应曲线中线性外推得到。

三、风险描述总风险概率

与单点概率法比较，总风险概率法是一个多点风险描述方法，它能应用于非致癌效应和致癌效应。总风险概率法基于暴露超越曲线（exposure　exceedence　curve，EEC）。暴露超越曲线是根据相对于累积概率的暴露超越值绘制而成，计算方法见图8－3。x%受影响样本在累积概率曲线中相对应与NOAELx水平或某个致癌效应的剂量水平。在重叠部分区域，这个NOAELx值也相对应一个累积概率值y%。暴露水平的累积概率＞NOAELx，暴露超越值计算为1－y%。暴露超越曲线可以通过绘制受影响样本的累积概率对暴露超越值得到，图8－4曲线A。

图8－4所示，面积可用于定量评估危险度，这个面积是在CPD曲线中暴露和效应值两个累积概率的合成，总累积概率的数值范围为0～1。CPD曲线的暴露和效应之间相对位置可以影响EEC的形态。一般情况下，暴露CPD曲线是在效应CPD取信的左侧，EEC是凹形（图8－4A曲线）。当两个CPD曲线重叠在一起时，EEC成为一条直线，相应的总风险概率为0.5（图8－4B斜线）。在一些异常情况时，例如工业事故泄漏，暴露CPD曲线在效应CPD曲线的右侧，EEC将会凸形（图8－4C曲线）。

图8－3　累积概率对应的暴露超越值

图8－4　暴露超越曲线

与HQ95/5方法中的参考值相对应，也可建立总风险概率的参考值。参考曲线通过点（5%，5%），计算得到曲线下面积为2.5%，该值设为参考值，以此来判定污染物的风险水平是否显著。A、B、C污染物曲线下面积逐步增加，提示风险水平逐步增加。

四、环境污染混合物的风险描述

在实际情况中，人类或动物往往暴露于多个污染物，而不是暴露于单个污染物。这些污染物相互间可能有拮抗、相加或协同作用。虽然可用浓度相加模型来评价这些联合效应，但尚缺乏暴露概率信息使混合物的健康风险评估变得很困难。总风险概率可以通过每个污染物的作用是独立的假设来解决多个污染物相互作用的问题。对混合物中的每个污染物而言，根据第3条的计算方法，其某种不良健康效应的概率计算为ORPi（i＝1，2，…，n），不具有不良健康效应的概率为（1－ORPi）。因此，混合物具有不良健康效应的概率计算如下，见公式8－5。

五、HQ95/5和ORP方法比较

HQ95/5和ORP方法主要的不同在于前者是单点风险评估方法，而后者考虑暴露和效应CPD曲线所有的点，同时也考虑CPD曲线的形态。总的来说，两个方法具有良好的一致性。例如，图8－5a中，当CPD曲线从B移到C时，HQ95/5和ORP值均降低。图8－5b和图8－5c中，当CPD曲线斜率降低时，HQ95/5和ORP值均增加。

图8－5　CPD曲线
a.当CPD曲线从B向C移动时HQ95/5和ORP方法的一致性
b.当暴露CPD曲线从A向B降低时HQ95/5和ORP方法的一致性
c.当效应CPD曲线从B向C移动时HQ95/5和ORP方法的一致性

然而，有些例子中两个也有不一致的情况，例如在图8－6a和图8－6b中，从暴露和效应CPD曲线中计算HQ95/5值没有变化，但ORP值却不同，ORP值取决于暴露或效应曲线的斜率。

在图8－6a中，暴露CPD曲线A的效率小于曲线B，导致两个不同超越曲线，见图8－7。这两条曲线交叉于某点（x%，5%），x%是在EC95点上的CPD效应曲线累积概率。两个超越曲线的面积大小取决于这个交叉点的位置，当图中所示的两个阴影面积相同时，ORPAC值与ORPBC值相同，反之，如果两个阴影面积不同，则ORPAC值与ORPBC值也不同。

图8－6　两条CPD曲线
a.两条暴露CPD曲线重叠时HQ95/5和ORP方法的不一致性
b.两条效应CPD曲线在HC5重叠时HQ95/5和ORP方法的不一致性

图8－7　暴露CPD曲线在EC95点重叠时HQ95/5和ORP方法的比较

从上述分析得知，由于OPR方法包含了更多的信息（暴露和效应曲线），ORP方法改善了原有的风险描述方法。虽然这个方法与传统的HQ95/5方法有相似之处，但其优点在于能体现暴露和效应分布的形态和确切分布。该方法也可用于不同污染物风险水平这件定性（暴露超越曲线EEC）和定量分析（总体概率值）。