新化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境風(fēng)險評估技術(shù)研究

1、    新化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境風(fēng)險評估技術(shù)研究    張魁鋒摘 要：由于化學(xué)物質(zhì)對人類社會的巨大效益及其每年的增加，研究新化學(xué)物質(zhì)對環(huán)境的風(fēng)險評估成為了環(huán)境保護(hù)的一項重要舉措。本文作者重點介紹新化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境風(fēng)險評估的方法，其風(fēng)險評估過程通常按照幾個步驟：通過危害性鑒別確定需要關(guān)注的環(huán)境效應(yīng)；通過濃度-效應(yīng)評估外推出預(yù)測無效應(yīng)濃度（pnec）；暴露評估結(jié)合暴露場景與數(shù)據(jù)模型，確定出預(yù)測環(huán)境濃度（pec）；完成環(huán)境風(fēng)險表征，通過pec/pnec的比率確定新化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境風(fēng)險是否可以接受。關(guān)鍵詞：新化學(xué)物質(zhì) 環(huán)境風(fēng)險評估 預(yù)測無效應(yīng)濃度（pnec） 預(yù)測環(huán)境濃度p

2、ec：x820 ：a ：1672-3791（2018）07（c）-0099-02根據(jù)新化學(xué)物質(zhì)環(huán)境管理辦法稱未列入中國現(xiàn)有化學(xué)物質(zhì)名錄的化學(xué)物質(zhì)為新化學(xué)物質(zhì)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國目前已經(jīng)生產(chǎn)和上市的既有化學(xué)物質(zhì)種類多達(dá)46000多種，每年申報的新化學(xué)物質(zhì)約100多種，其中大部分新化學(xué)物質(zhì)都是有機(jī)合成的。隨著人類社會的不斷發(fā)展，新化學(xué)物質(zhì)為我們的物質(zhì)生活帶來了巨大利益，但是新化學(xué)品的生產(chǎn)、運輸、存儲以及使用過程卻存在著對人類健康及生態(tài)環(huán)境的潛在或既成危害。因此對新化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行有效的環(huán)境風(fēng)險評估可以提前對這些危害進(jìn)行預(yù)防。1 新化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境風(fēng)險評估對新化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境風(fēng)險評估是對該化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境

3、中暴露可能對環(huán)境產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)的評估過程，目的是鑒別其中可接受和不可接受的風(fēng)險。評估過程通常為五個方面：環(huán)境危害鑒別、濃度效應(yīng)關(guān)系評估、環(huán)境暴露評估、環(huán)境風(fēng)險表征以及不確定性分析等。1.1 環(huán)境危害鑒別危害性鑒別是新化學(xué)物質(zhì)環(huán)境風(fēng)險評估的第一步，也是風(fēng)險評估的基礎(chǔ)?；瘜W(xué)物質(zhì)對環(huán)境的風(fēng)險源于化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中的濃度和暴露，很大程度上又取決于化學(xué)物質(zhì)本身理化特性的各種參數(shù)。其中最為突出的參數(shù)為：釋放、遷移率、降解和蓄積。這些理化特性對環(huán)境的風(fēng)險評估提供了基礎(chǔ)，如氧化性、燃燒性、爆炸性可以用來鑒別對人類健康的危害性，蒸氣壓、溶解度及吸附和解吸等參數(shù)可以直接用于不同介質(zhì)中的暴露評估，其正辛醇-水分配系數(shù)是判

4、定是否需要進(jìn)行魚和野生動植物毒性研究的重要判斷標(biāo)準(zhǔn)。1.2 濃度-效應(yīng)評估濃度效應(yīng)評估是指化學(xué)物質(zhì)劑量或暴露水平與效應(yīng)的發(fā)生和嚴(yán)重程度之間的估算，通常需要將試驗的毒性效應(yīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可以預(yù)測或評估人類或者環(huán)境的無效應(yīng)濃度/劑量（dnels/pnecs）。濃度-效應(yīng)的評估通常涉及水生生態(tài)環(huán)境、污水處理廠微生物生態(tài)環(huán)境、沉積物生態(tài)環(huán)境、陸生生態(tài)環(huán)境、大氣環(huán)境以及由于食物鏈蓄積導(dǎo)致的次生毒性等不同生態(tài)環(huán)境的效應(yīng)評估。效應(yīng)評估的實驗數(shù)據(jù)只能覆蓋人類種群和生態(tài)系統(tǒng)可能發(fā)生的各種反應(yīng)中的一小部分，通過結(jié)合評估系數(shù)（以數(shù)字形式反應(yīng)實驗數(shù)據(jù)外推至人或生態(tài)系統(tǒng)時的估算程度或不確定數(shù)量），來保障龐大的人類種群和生態(tài)

5、系統(tǒng)。由于評估系數(shù)屬于經(jīng)驗型的計算系數(shù)，所以其預(yù)測的無效應(yīng)濃度并不意味著是絕對安全的。1.3 環(huán)境暴露評估暴露評估是環(huán)境風(fēng)險評估的關(guān)鍵，沒有暴露就沒有風(fēng)險。暴露是評估化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中擴(kuò)散、傳播以及生物鏈積累的過程，只有進(jìn)行充分的暴露評估，才能夠合理的評估化學(xué)物質(zhì)的風(fēng)險。首先，新化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境釋放評估參數(shù)，可以參考現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)文件，也可以應(yīng)用特定排放的具體信息。如果是基于環(huán)境釋放類別（ercs）默認(rèn)值計算時，一般將其作為初始階段的保守估計。此時若顯露風(fēng)險，則需要反復(fù)改進(jìn)釋放量的估算。其次暴露歸趨過程通常從環(huán)境遷移（包括氣溶膠顆粒的吸附、揮發(fā)、吸附/解吸、海洋環(huán)境的分配等）、生物積蓄和環(huán)境轉(zhuǎn)化三個方

6、面進(jìn)行評估。其中，環(huán)境暴露最為重要且被廣泛接受的指標(biāo)正辛醇-水分配系數(shù)（kow），是化學(xué)物質(zhì)的重要活性之一，成為有毒物質(zhì)安全評估的一個重要參數(shù)。通常logkow高的化合物，其生物積蓄潛力也較高。化學(xué)物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)有分子結(jié)構(gòu)和碎片結(jié)構(gòu)兩種表征描述方式，碎片結(jié)構(gòu)描述是化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，將化學(xué)物質(zhì)中不同的原子空間結(jié)構(gòu)分成不同的碎片結(jié)構(gòu)，即通常講的官能團(tuán)。例如苯環(huán)（c1ccccc1）、羧基（-cooh）等。多鹵基、芳香硫等基本環(huán)境效應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)是影響化合物疏水性、環(huán)境歸趨的主要碎片結(jié)構(gòu)，如疏水基的中碳（-ch2-）、伯碳（-ch3）等，親水基的醛基（-cho）、羧基（-cooh）、羥基（-oh）等。

7、這些官能團(tuán)直接影響化學(xué)物質(zhì)的正辛醇-水分配系數(shù)。計算出kow后，可以結(jié)合bcf（生物富集因子）與kow之間的關(guān)系（qsars），推測出bcf。暴露評估的結(jié)果就是得到預(yù)測環(huán)境濃度（pecs），如污水處理廠的預(yù)測環(huán)境濃度（pecstp）的計算，目前常用的模型是歐盟的simple treat3.0模型，利用該模型，基于化學(xué)物質(zhì)的正辛醇-水分配系數(shù)、亨利定律常數(shù)（空氣-水分配系數(shù)kair-water，pa·m3/mol）、生物的降解性，可以估出不同類型化學(xué)物質(zhì)通過污水處理廠后，分別進(jìn)入大氣、地表水、污泥中的比例及污水處理廠的降解率和去除率等。假設(shè)污水處理廠各個池子狀態(tài)穩(wěn)定且完全混合，出水中化

8、學(xué)物質(zhì)的濃度接近活性污泥中的真正溶解濃度，則可以認(rèn)為活性物質(zhì)的溶解濃度與污水處理廠出水化學(xué)物質(zhì)濃度相等，即pecstp=clocal。1.4 環(huán)境風(fēng)險表征當(dāng)完成新化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境介質(zhì)的危害性評估與暴露評估后，應(yīng)給出定量或定性的風(fēng)險表征結(jié)果。環(huán)境風(fēng)險表征過程，即將化學(xué)物質(zhì)的暴露水平與其定量有害信息進(jìn)行比較。當(dāng)可以得到合適的預(yù)測無效應(yīng)濃度（pnec）的情況下，就可以推出風(fēng)險表征比率（rcrs），從而確定是否對每個環(huán)境介質(zhì)的風(fēng)險都得到有效控制。對水生或者陸生生態(tài)系統(tǒng)，則可以根據(jù)評估獲得的數(shù)據(jù)對pec和pnec進(jìn)行直接比較（rcr=pec/pnec）。當(dāng)初步評估rcr>1，則需要對評估進(jìn)行修正，風(fēng)

9、險表征的目的是盡可能的保證化學(xué)物質(zhì)在使用過程中風(fēng)險可以接受，即rcr<1。如果rcr修正后仍然大于1，則說明其在某種途徑上風(fēng)險無法得到有效控制。1.5 不確定性分析當(dāng)rcr修正后仍然大于1或者rcr小于但接近1時，會進(jìn)行不確定性分析，從而提升風(fēng)險評估的穩(wěn)健性、可靠性和適宜性。不確定性分析不僅可以確認(rèn)rcr的可信程度，還有助于確定需要優(yōu)化和改進(jìn)的具體信息和參數(shù)。不確定性主要存在于危害性評估過程和暴露評估過程，根據(jù)不確定性的類型，分為場景不確定性、模型不確定性、參數(shù)和數(shù)據(jù)不確定性等。不確定性分析過程即分別對危害性評估和暴露評估中不同類型的不確定性進(jìn)行分析。2 結(jié)語新化學(xué)物質(zhì)的風(fēng)險評估是對一種

10、新化學(xué)物質(zhì)在某一特定暴露下對人體健康或生態(tài)環(huán)境造成不良影響的可能性進(jìn)行評估。其目的是鑒別可接受和不可接受風(fēng)險，為風(fēng)險評估之后的管理決策提供依據(jù)。本文研究對新化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境風(fēng)險評估技術(shù)提供了借鑒，伴隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展，新化學(xué)物質(zhì)不斷涌現(xiàn)，如何破解經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的難題，確保新化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境風(fēng)險，仍然是環(huán)保工作長期的研究重點。參考文獻(xiàn)1 劉濟(jì)寧，王娜，王蕾，等.新化學(xué)物質(zhì)生物降解性技術(shù)體系研究j.農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2011（2）：72-76.2 盧玲，孫錦業(yè)，毛巖，等.新化學(xué)物質(zhì)ghs水生環(huán)境危害分類探討j.環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報，2013（6）：540-546.3 劉純新，楊力，周紅，等.試論qsar技術(shù)在中國新化學(xué)物質(zhì)管理決策中的運用j