新化学物质的环境风险评估技术研究

张魁锋

摘 要：由于化学物质对人类社会的巨大效益及其每年的增加，研究新化学物质对环境的风险评估成为了环境保护的一项重要举措。本文作者重点介绍新化学物质的环境风险评估的方法，其风险评估过程通常按照几个步骤：通过危害性鉴别确定需要关注的环境效应；通过浓度-效应评估外推出预测无效应浓度（PNEC）；暴露评估结合暴露场景与数据模型，确定出预测环境浓度（PEC）；完成环境风险表征，通过PEC/PNEC的比率确定新化学物质的环境风险是否可以接受。

关键词：新化学物质 环境风险评估 预测无效应浓度（PNEC） 预测环境浓度PEC

中图分类号：X820 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）07（c）-0099-02

根据《新化学物质环境管理办法》称未列入《中国现有化学物质名录》的化学物质为新化学物质。根据相关数据显示，我国目前已经生产和上市的既有化学物质种类多达46000多种，每年申报的新化学物质约100多种，其中大部分新化学物质都是有机合成的。随着人类社会的不断发展，新化学物质为我们的物质生活带来了巨大利益，但是新化学品的生产、运输、存储以及使用过程却存在着对人类健康及生态环境的潜在或既成危害。因此对新化学物质进行有效的环境风险评估可以提前对这些危害进行预防。

1 新化学物质的环境风险评估

对新化学物质的环境风险评估是对该化学物质在环境中暴露可能对环境产生负效应的评估过程，目的是鉴别其中可接受和不可接受的风险。评估过程通常为五个方面：环境危害鉴别、浓度——效应关系评估、环境暴露评估、环境风险表征以及不确定性分析等。

1.1 环境危害鉴别

危害性鉴别是新化学物质环境风险评估的第一步，也是风险评估的基础。化学物质对环境的风险源于化学物质在环境中的浓度和暴露，很大程度上又取决于化学物质本身理化特性的各种参数。其中最为突出的参数为：释放、迁移率、降解和蓄积。这些理化特性对环境的风险评估提供了基础，如氧化性、燃烧性、爆炸性可以用来鉴别对人类健康的危害性，蒸气压、溶解度及吸附和解吸等参数可以直接用于不同介质中的暴露评估，其正辛醇-水分配系数是判定是否需要进行鱼和野生动植物毒性研究的重要判断标准。

1.2 浓度-效应评估

浓度效应评估是指化学物质剂量或暴露水平与效应的发生和严重程度之间的估算，通常需要将试验的毒性效应数据转化为可以预测或评估人类或者环境的无效应浓度/剂量（DNELs/PNECs）。浓度-效应的评估通常涉及水生生态环境、污水处理厂微生物生态环境、沉积物生态环境、陆生生态环境、大气环境以及由于食物链蓄积导致的次生毒性等不同生态环境的效应评估。

效应评估的实验数据只能覆盖人类种群和生态系统可能发生的各种反应中的一小部分，通过结合评估系数（以数字形式反应实验数据外推至人或生态系统时的估算程度或不确定数量），来保障庞大的人类种群和生态系统。由于评估系数属于经验型的计算系数，所以其预测的无效应浓度并不意味着是绝对安全的。

1.3 环境暴露评估

暴露评估是环境风险评估的关键，没有暴露就没有风险。暴露是评估化学物质在环境中扩散、传播以及生物链积累的过程，只有进行充分的暴露评估，才能够合理的评估化学物质的风险。

首先，新化学物质的环境释放评估参数，可以参考现成的标准文件，也可以应用特定排放的具体信息。如果是基于环境释放类别（ERCs）默认值计算时，一般将其作为初始阶段的保守估计。此时若显露风险，则需要反复改进释放量的估算。其次暴露归趋过程通常从环境迁移（包括气溶胶颗粒的吸附、挥发、吸附/解吸、海洋环境的分配等）、生物积蓄和环境转化三个方面进行评估。其中，环境暴露最为重要且被广泛接受的指标——正辛醇-水分配系数（Kow），是化学物质的重要活性之一，成为有毒物质安全评估的一个重要参数。通常logKow高的化合物，其生物积蓄潜力也较高。

化学物质的分子结构有分子结构和碎片结构两种表征描述方式，碎片结构描述是化学物质的结构参数，将化学物质中不同的原子空间结构分成不同的碎片结构，即通常讲的官能团。例如苯环（c1ccccc1）、羧基（-COOH）等。多卤基、芳香硫等基本环境效应的化学基团是影响化合物疏水性、环境归趋的主要碎片结构，如疏水基的中碳（-CH2-）、伯碳（-CH3）等，亲水基的醛基（-CHO）、羧基（-COOH）、羟基（-OH）等。这些官能团直接影响化学物质的正辛醇-水分配系数。计算出Kow后，可以结合BCF（生物富集因子）与Kow之间的关系（QSARs），推测出BCF。

暴露评估的结果就是得到预测环境浓度（PECs），如污水处理厂的预测环境浓度（PECSTP）的计算，目前常用的模型是欧盟的Simple Treat3.0模型，利用该模型，基于化学物质的正辛醇-水分配系数、亨利定律常数（空气-水分配系数Kair-water，Pa·m3/mol）、生物的降解性，可以估出不同类型化学物质通过污水处理厂后，分别进入大气、地表水、污泥中的比例及污水处理厂的降解率和去除率等。假设污水处理厂各个池子状态稳定且完全混合，出水中化学物质的浓度接近活性污泥中的真正溶解浓度，则可以认为活性物质的溶解浓度与污水处理厂出水化学物质浓度相等，即PECSTP=Clocal。

1.4 环境风险表征

当完成新化学物质的环境介质的危害性评估与暴露评估后，应给出定量或定性的风险表征结果。环境风险表征过程，即将化学物质的暴露水平与其定量有害信息进行比较。当可以得到合适的预测无效应浓度（PNEC）的情况下，就可以推出风险表征比率（RCRs），从而确定是否对每个环境介质的风险都得到有效控制。对水生或者陆生生态系统，则可以根据评估获得的数据对PEC和PNEC进行直接比较（RCR=PEC/PNEC）。当初步评估RCR>1，则需要对评估进行修正，风险表征的目的是尽可能的保证化學物质在使用过程中风险可以接受，即RCR<1。如果RCR修正后仍然大于1，则说明其在某种途径上风险无法得到有效控制。

1.5 不确定性分析

当RCR修正后仍然大于1或者RCR小于但接近1时，会进行不确定性分析，从而提升风险评估的稳健性、可靠性和适宜性。不确定性分析不仅可以确认RCR的可信程度，还有助于确定需要优化和改进的具体信息和参数。不确定性主要存在于危害性评估过程和暴露评估过程，根据不确定性的类型，分为场景不确定性、模型不确定性、参数和数据不确定性等。不确定性分析过程即分别对危害性评估和暴露评估中不同类型的不确定性进行分析。

2 结语

新化学物质的风险评估是对一种新化学物质在某一特定暴露下对人体健康或生态环境造成不良影响的可能性进行评估。其目的是鉴别可接受和不可接受风险，为风险评估之后的管理决策提供依据。本文研究对新化学物质的环境风险评估技术提供了借鉴，伴随经济发展，新化学物质不断涌现，如何破解经济发展与环境保护之间的难题，确保新化学物质的环境风险，仍然是环保工作长期的研究重点。

参考文献

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