环境健康传导链—认识区域环境健康问题的关键

郭 辰，王先良*，吕占禄，钱 岩，梁 豹，2，吴家兵，2，张金良，宛 悦（.中国环境科学研究院，环境基准与风险评估国家重点实验室，北京 0002；2.安徽医科大学公共卫生学院，劳动卫生与环境卫生系，安徽 合肥2002；.环境保护部科技标准司，北京 0005）

环境健康传导链—认识区域环境健康问题的关键

郭 辰1，王先良1*，吕占禄1，钱 岩1，梁 豹1，2，吴家兵1，2，张金良1，宛 悦3（1.中国环境科学研究院，环境基准与风险评估国家重点实验室，北京 100012；2.安徽医科大学公共卫生学院，劳动卫生与环境卫生系，安徽 合肥230032；3.环境保护部科技标准司，北京 100035）

为了进一步探索环境健康调查方案设计的基础理论，围绕我国环保部门在环境健康工作方面的管理需求和工作特点，通过参与国家系列大型区域环境健康问题的调查实践，对环境健康问题调查基础理论和相关技术进行探索，发现环境健康传导链特征分析是编制区域环境健康调查方案的技术关键.

环境健康传导链；环境健康问题；区域环境污染；环境健康风险评估

认识和解决各种环境污染的健康危害是环境保护领域科研人员近年来面临的新问题［1-3］.受环境健康损害的多因多果多途径的复杂性影响，对于如何制定一个具体的环境健康调查技术方案业界并没有相对明确的基础理论技术可以遵循.与传统的环境健康问题相比，区域环境健康问题所涉及的范围更广，考虑到污染物来源的复杂性、影响环境介质的综合性、健康损害指标的可行性等多方面因素，如何针对具体环境污染区设计一个科学可行的环境健康调查方案，是对科研人员环境健康综合专业素养的挑战［4］.

我国近年来环境健康领域的大部分工作显示，不同区域环境健康问题差异显著，影响因素众多，区域环境健康调查方案的编制理论基础较薄弱［5-6］.实践证明，科学可信的环境健康调查结论是环境健康风险监测和风险管理的基础［7］.但目前对于如何制定高效合理的环境健康问题调查方案，在区域尺度上认识和解决环境健康问题，依然存在一些值得探索的理论问题［8］.

笔者在参与全国环境健康专项调查和淮河环境健康调查等多年科研实践的基础上，发现紧密围绕环境健康传导链开展调查研究是科学认识区域环境健康问题的技术关键，对于探索环境健康问题风险管理技术理论具有借鉴意义.围绕环境健康传导链开展环境污染情景分析是区域环境污染问题的健康影响调查评价的技术核心.

1 环境健康传导链

环境健康传导链是指污染物从污染源排放到进入局部环境介质，最终人群接触后进入人体产生特异性（非特异性）健康危害的整个链条，简称为环境健康传导链（图1）.图1阐述了区域环境健康问题识别过程中需要关注的技术环节及每个环节需要关注的目标污染物关键成分信息和效应信息，上下对应于环境健康传导链的相同环节.从信息环节来看，主要有污染源排放环节、区域环境介质环节、人群接触环节、人群体内环节等；从信息类别来看，关键代表性信息主要包括污染物在不同环节的成分信息（污染物和污染物变体）及其在不同环节的效应测试信息（综合效应和具体效应）.

图1 污染物从源头排放到产生健康危害的环境健康传导链Fig.1 Environmental Health Chain - from pollutant emission to health hazard

在整个传导链过程中，不同的污染来源导致化学污染物种类繁多、类型复杂，所影响的环境介质包含了水、大气、土壤等人类活动所涉及的方方面面，导致具体区域环境污染情景异常复杂；另外，污染物进入人体的途径多有不同，不同污染物所导致的健康损害终点差异显著，主要影响人群各有侧重，这些都是区域环境健康问题调查识别过程中所遇到的挑战［9-12］.对于可以经食物链具备放大作用、富集效应和蓄积效应等目标污染物，环境健康传导链可能会更为复杂.

环境健康传导链是贯穿识别区域环境健康问题所有环节的核心.任何情景下的区域环境健康问题，都离不开污染物是如何进入人体，并将产生何种健康危害等关键问题［13］.识别区域环境健康问题的目标在于获取传导链中多个关键环节的关键代表性信息［14］.

2 研究区域环境健康问题需要关注环境健康传导链

2.1 区域环境健康问题的特点

传统环境健康问题关注的污染物比较单一，目标人群有限，污染时间相对较短，空间范围较小.伴随我国环境污染形势的发展，区域环境健康问题既是当前研究热点，也是研究难点，与传统环境污染问题相比，区域环境污染的健康影响延伸程度更长，涉及的环节更多，考量的信息更全，混杂因素多样，关联认定难度更大［15］.相对来说，区域环境健康问题具有以下特点.

在目标污染物方面:当前环境污染问题不仅关注COD等综合污染指标［16］，也逐渐关注持久性污染物等具体污染物，如多环芳烃类［17-18］；重金属类［19］.针对空气污染或流域水污染问题等区域环境健康问题进行调查时，由于可能涉及的污染物种类众多，需要通过特征污染物筛选等确定最值得关注的健康损害能力较强或者健康危害更大的污染物［20］，如急性毒性大的污染物（如有机磷农药）［21］，慢性毒性大的污染物（致癌物、致畸物、致突变物，肝损伤毒物等）［22］.由于环保领域高毒污染物毒性机理研究基础相对薄弱，既往历史数据积累有限，加大了区域环境健康问题调查研究的难度［23］.美国污染物综合风险信息系统（IRIS），以及美国毒理学数据网（TOXNET）中危险物质数据库等系统的建立为风险评估中获取目标污染物的毒性作用相关数据提供了支持.随着生物技术的不断发展，动物实验和体外实验等研究结果可为今后的毒理学数据的获取和目标污染物筛选提供便利.

在关注内容方面:美国提出了健康风险评价的“四步法”原理，即危害鉴定，剂量反应关系，暴露评价和风险表征，这标志着风险评价的基本理论和框架的形成［24］；随后美国环保局继续颁布了一系列与环境风险评估相关的技术文件、指南等规定.随着人们对环境与健康问题认识的不断深入，以及环境污染问题的不断加剧，空气污染、流域水污染等影响范围较大，可引起区域环境健康危害的因素逐渐增加，因此当前对环境问题的关注应由对单一污染物的研究转向复合污染物的危害机理与防治研究，从点源污染控制转向区域环境监测与管理［15］.较之传统环境污染问题，区域环境健康问题关注环节更多、延伸程度更长，它不仅关注多种环境污染物的排放来源及其对周围环境质量的影响，还关注暴露情况即局部区域的主要污染物如何进入人群，以及污染物进入人群后的健康危害（如各种污染物导致的特异性损害和非特异性损害）［25］.

在时间跨度方面:研究区域环境健康问题关注的时间跨度往往更长，甚至长达十余年.污染物从源排放到进入环境，又通过多种暴露途径进入人体至产生健康危害，需要很长的时间.尤其在环境污染的低浓度暴露情形下，产生显著健康损害的时间可能更长.研究显示，环境致癌物从开始进入体内到癌症发病，需要数十年的潜伏期［26］.近年来，大气细颗粒物引起的健康问题受到广泛关注，国际癌症机构（IARC）已将室外大气污染列为人类致癌物之一［27］，长期暴露于大气细颗粒物可引起呼吸系统疾病、心血管疾病等不良反应［28-29］，我国也在最新颁布的GB3095-2012《环境空气质量标准》［30］中增加了对PM2.5的浓度限值.除此之外，其他环境污染物如水源中的微囊藻毒素-LR （MC-LR）也被证实具有遗传毒性并可能对人体产生长远影响［31］.环境污染物潜伏期长的特点就要求研究人员在更长的时间跨度里来识别和研究区域环境健康问题.但时间跨度越长，混杂因素的干扰信息就越多，相对明确的因果关联分析更难以认定，为环境健康问题识别增加了难度.

在空间范围方面:传统环境健康问题往往局限于局部区域，如一个村或一个镇.由于环境污染的自然差异，较大区域的环境健康问题涉及的环境污染人群暴露情景具有各自的不同特点［32-33］.如流域水污染物的环境健康影响调查，需要预先选定若干微环境样本区，基于微环境样本区的信息对整个流域水污染的环境健康影响进行评价.传统环境污染问题往往关注的是单一介质，如大气、地表水、地下水或者土壤，区域环境健康问题关注的是与污染物进入人体的整个局部环境，往往涉及局部环境的多个介质，需要在相对局限的区域开展多介质、多途径的全面调查［34］.

在调查人群方面:区域环境健康问题需要关注局部区域的暴露人群，特别是易感人群.传统环境污染问题基本不考虑将暴露人群作为研究对象.与自然界相比，人群具有主观能动性，将暴露人群作为研究对象时，暴露人群的依从性和配合程度是影响能否成功了解环境污染的人群健康损害的关键因素.考虑到可能影响社会稳定的因素，环境健康调查面临的实际困难要大得多［35］.另外，某些化学物质暴露对婴幼儿和儿童产生的影响可能与对成人产生的影响具有显著差别，婴幼儿和儿童往往对于污染物导致的健康损害更加敏感［36-37］，导致不同污染物的内暴露水平在婴幼儿和儿童与成人会差别很大［38］.

2.2 环境健康传导链是环境健康调查设计的技术核心

研究区域环境健康问题，科学认识区域环境污染的人群健康危害，包括明确目标污染物，及其产生来源、影响介质和空间范围，进入人群的主要途径，目标区域的易感人群，主要的健康危害效应［39-40］.即研究区域环境健康问题，需要关注目标污染物从污染源排放到进入人群产生健康危害的整个环境健康传导链.

区域环境与健康问题调查目标一般有两个:一是短期内通过调查能够快速了解具体区域高风险污染物的污染问题（排放和存在）及其严重程度（高风险污染物进入人体的负荷水平，暴露人群的健康损害状况）；二是可以评估目标人群远期来自高风险污染物的额外健康危害风险.整个调查策略要以高健康风险污染物为核心，以环境健康传导链为主线（从污染源排放、环境介质存在、人群接触状况及人群体内负荷情况，到产生的特异性健康危害），以信息产出满足问题解析需求为调查指标设置原则，以数据获取科学可靠为基本质量要求［14］.

区域环境健康问题调查需要以环境健康传导链为主线，坚持统一调查区域、统一目标污染物、统一关注人群、统一调查时间的原则设计调查方案，在统一设计的基础上，依据分工协作、分步实施的策略制定区域环境健康问题调查方案和实施区域环境健康问题调查研究.基层环保技术单位重点开展高风险污染源现场采样、高风险污染物环境质量现场采样和高风险污染物环境生物样品现场采样；基层卫生技术单位重点开展高风险污染物内负荷现场采样，暴露参数调查及人群死因监测等工作；第三方测试机构（省市级环境监测分析机构、省市级疾病控制分析机构、大型商业分析测试公司等）承担测试分析工作，科研院所重点开展生物监测测试工作等.

3 结语

对于区域性环境健康问题的识别，在认识大尺度区域性和流域性环境污染问题的主要特点，了解影响人群健康状态的关键环节等方面，还有许多相关理论技术问题有待探索，需多学科相互合作，数据共享，建立和完善综合协调管理机制.立足于污染物的环境健康传导链，阐明主要环境污染物对目标人群的可能影响，有助于科学认识区域环境污染问题的健康危害.

［1］Ankley G T， Bennett R S， Erickson R J， et al. Adverse outcome pathways: a conceptual framework to support ecotoxicology research and risk assessment ［J］. Environmental Toxicology And Chemistry， 2010，29（3）:730-741.

［2］孟 伟，苏 郑.中国流域水污染现状与控制策略的探讨 ［J］.中国水利水电科学研究院学报， 2004，2（4）:8-12.

［3］郑丙辉，张 远.我国流域水污染控制任重道远 ［J］. 环境保护与循环经济， 2008，29（6）:6-7.

［4］环境保护部.国家环境保护“十二五”科技发展规划 ［Z］.

［5］单瑞峰，孙小银.环境污染区域差异及其影响因素灰色关联法分析——以山东省为例 ［J］. 环境科学与管理， 2008，33（10）:5-9.

［6］曲福田，赵海霞，朱德明，等.江苏省环境污染及影响因素区域差异比较研究 ［J］. 长江流域资源与环境， 2006，15（1）:86-92.

［7］Hughey K F， Cullen R， Kerr G N， et al. Application of the pressure-state-response framework to perceptions reporting of the state of the New Zealand environment ［J］. Journal of Environmental Management， 2004，70（1）:85-93.

［8］De Nazelle A， Nieuwenhuijsen M J， Antó J M， et al. Improving health through policies that promote active travel: a review of evidence to support integrated health impact assessment ［J］. Environ Int， 2011，37（4）:766-777.

［9］Vezzaro L， Ledin A， Mikkelsen P S. Integrated modelling of priority pollutants in stormwater systems ［J］. Phys Chem Earth Pt A， 2012，42:42-51.

［10］U.S. EPA. Guidelines for exposure assessment ［EB/OL］. U.S. Environmental Protection Agency， Risk Assessment Forum，Washington， DC， EPA/600/Z-92/001， 1992. （2010-8-17）［2014.7.16］. http://cfpub.epa.gov/ncea/cfm/recordisplay.cfm？deid=15263

［11］U.S. EPA. Guidance on selecting age groups for monitoring and assessing child-hood exposures to environmental contaminants （final） ［EB/OL］. U.S. Environmental Protection Agency，Washington， DC， EPA/630/P-03/003F. （2013-5-25） ［2014.7.16］.http://www.epa.gov/raf/publications/guidance-on-selecting-agegroups.htm.

［12］U.S. EPA. Exploration of aging and toxic response ［EB/OL］. U.S. Environmental Protection Agency， Risk Assessment Forum，Washington， DC， 2001.（2011-11-3） ［2014.7.16］. http://www.epa. gov/raf/publications/aging-toxic-response.htm.

［13］黄 勇，杨忠芳，张连志，等.基于重金属的区域健康风险评价-以成都经济区为例 ［J］. 现代地质， 2008，22（6）:990-997.

［14］BRIGGS D J. A framework for integrated environmental health impact assessment of systemic risks ［J］. Environmental Health，2008，7（1）:61.

［15］黄圣彪，王子健，乔 敏.区域环境风险评价及其关键科学问题［J］. 环境科学学报， 2007，27（5）:705-713.

［16］Orhon D， Ates E， Sozen S， et al. Characterization and COD fractionation of domestic wastewaters ［J］. Environmental Pollution， 1997，95（2）:191-204.

［17］Nadal M， Schuhmacher M， Domingo J L. Levels of PAHs in soil and vegetation samples from Tarragona County， Spain ［J］. Environmental Pollution， 2004，132（1）:1-11.

［18］Trapido M. Polycyclic aromatic hydrocarbons in Estonian soil: contamination and profiles ［J］. Environmental Pollution， 1999，105（1）:67-74.

［19］Khan S， Cao Q， Zheng Y M， et al. Health risks of heavy metals in contaminated soils and food crops irrigated with wastewater in Beijing， China ［J］. Environmental Pollution， 2008，152（3）:686-692.

［20］王晓燕，尚 伟.水体有毒有机污染物的危害及优先控制污染物［J］. 首都师范大学学报（自然科学版）， 2002，23（3）:73-78.

［21］Konstantinou I K， Hela D G， Albanis T A. The status of pesticide pollution in surface waters （rivers and lakes） of Greece. Part I. Review on occurrence and levels ［J］. Environmental Pollution，2006，141（3）:555-570.

［22］罗锦洪，郑丙辉，付 青，等.基于人体健康风险的水污染事件遗传性致癌物安全浓度研究 ［J］. 环境科学， 2012，33（2）:342-345.

［23］Bakand S， Winder C， Khalil C， et al. Toxicity assessment of industrial chemicals and airborne contaminants: transition from in vivo to in vitro test methods: a review ［J］. Inhalation Toxicology，2005，17（13）:775-787.

［24］赵艳民，秦延文，郑丙辉，等.突发性水污染事故应急健康风险评价 ［J］. 中国环境科学， 2014，34（5）:1328-35.

［25］杨晓松，谢 波.区域环境风险评价方法的探讨 ［J］. 矿冶，2000，9（3）:107-110.

［26］Yuan Y， Marshall G， Ferreccio C， et al. Kidney cancer mortality: fifty-year latency patterns related to arsenic exposure ［J］. Epidemiology， 2010，21（1）:103-108.

［27］Loomis D， Grosse Y， Lauby-Secretan B， et al. The carcinogenicity of outdoor air pollution ［J］. Lancet Oncology， 2013，14（13）:1262-1263.

［28］Hystad P， Demers P A， Johnson K C， et al. Long-term residential exposure to air pollution and lung cancer risk ［J］. Epidemiology，2013，24（5）:762-772.

［29］Madrigano J， Kloog I， Goldberg R， et al. Long-term exposure to PM2.5and incidence of acute myocardial infarction ［J］. Environmental Health Perspectives， 2013，121（2）:192-196.

［30］GB3095-2012 环境空气质量标准 ［S］.

［31］王伟琴，金永堂，吴 斌，等.水源水中微囊藻毒素的遗传毒性与健康风险评价 ［J］. 中国环境科学， 2010，30（4）:468-476.

［32］Xu L， Liu G. The study of a method of regional environmental risk assessment ［J］. Journal of Environmental Management，2009，90（11）:3290-3296.

［33］Zhai L， Liao X， Chen T， et al. Regional assessment of cadmium pollution in agricultural lands and the potential health risk related to intensive mining activities: A case study in Chenzhou City，China ［J］. Journal of Environmental Sciences， 2008，20（6）:696-703.

［34］Mumtaz M M， Ruiz P， De Rosa C T. Toxicity assessment of unintentional exposure to multiple chemicals ［J］. Toxicology and Applied Pharmacology， 2007，223（2）:104-113.

［35］Hoffman F O， Hammonds J S. Propagation of uncertainty in risk assessments: the need to distinguish between uncertainty due to lack of knowledge and uncertainty due to variability ［J］. Risk Analysis， 1994，14（5）:707-12.

［36］Anderson G D. Children versus adults: pharmacokinetic and adverse-effect differences ［J］. Epilepsia， 2002，43（Suppl 3）:53-59.

［37］Ginsberg G， Hattis D， Sonawane B. Incorporating pharmacokinetic differences between children and adults in assessing children's risks to environmental toxicants ［J］. Toxicology and Applied Pharmacology， 2004，198（2）:164-183.

［38］U.S. EPA. Child-specific exposure factors handbook （final Report） 2008 ［EB/OL］. U.S. Environmental Protection Agency，Washington， DC， EPA/600/R-06/096F， 2008. （2010-12-1）［2014.7.16］. http://cfpub.epa.gov/ncea/cfm/recordisplay.cfm？deid=199243.

［39］Levy J I， Greco S L， Spengler J D. The importance of population susceptibility for air pollution risk assessment: a case study of power plants near Washington， DC ［J］. Environmental Health Perspectives， 2002，110（12）:1253-1260.

［40］Payne-Sturges D C， Burke T A， Breysse P， et al. Personal exposure meets risk assessment: a comparison of measured and modeled exposures and risks in an urban community ［J］. Environmental Health Perspectives， 2004，112（5）:589-598.

Environmental health chain is the key for investigation and exploration of regional environmental health problems.

GUO Chen1， WANG Xian-liang1*， LÜ Zhan-lu1， QIAN Yan1， LIANG Bao1，2， WU Jia-bing1，2， ZHANG Jin-liang1， WAN Yue3（1.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment， Chinese Research Academy of Environmental Sciences， Beijing 100012， China；2.School of Public Health， Anhui Medical University， Hefei 230032，China；3.Department of Science， Technology and Standards， Ministry of Environmental Protection， Beijing 100035，China）. China Environmental Science， 2015，35（4）：1261～1265

To explore the fundamental theory and improve the quality of investigation scheme on environmental health problems， consider of the working features and actual demand of environmental protection administration in China and based on our experiences originated from participating several national scale regional environmental health problems investigations and explorations of the basic theories and technologies of environmental health problems research， we proposed the environmental health chain plays an important role in designing an investigation scheme for the regional environmental health issues.

environmental health chain；environmental health problem；regional environmental pollution；environmental health risk assessment

X503.1

A

1000-6923（2015）04-1261-05

郭 辰（1988-），女，内蒙古呼和浩特人，硕士，主要从事环境健康风险评估和毒性机制研究.

2014-08-28

国家自然科学基金（20907047）；国家重点基础研究发展（973）计划（2012CB525005）；国家环保公益性行业科研专项（200909036）；中国环境科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务专项基金（2008KYYW05）

* 责任作者， 副研究员， xlwang@craes.org.cn