在大揭秘这个系列中,我们由经典的化学品定量风险评估策略出发,针对农药健康风险评估中的重点和难点,已经分别介绍了危害识别、危害评估和暴露评估里面关键的技术细节,在本期,我们将进入农药风险评估的最后一个环节:风险表征。
作为风险评估的最后一个环节,风险表征的目的是既要确定一个明确的风险估计值(即风险估计),也要综合评价风险评估过程中面对的一系列有利与不利因素(即风险描述),使得风险评估报告符合“透明、清晰、合理”的原则,从而最终让风险管理者能够根据全面、无偏的风险评估结果,做出合理的风险管理决策。由此可见在风险表征过程中主要的两个技术难点为风险估计和风险描述。
风险估计
风险估计广义上可以分为定性的风险估计和定量的风险估计。随着风险评估的内容在中国新《农药管理条例》的强化,这两种风险估计方法在中国农药风险评估中都有着实际的应用场景。
定性风险估计
定性的风险估计主要是基于专家判断或其他的定性方法,通常将风险分为高”、“中”、“低”或“有风险”,“无风险”。在中国农药中,目前主要应用于农药抗性风险评估。
农药抗性风险评估主要是评估特定农药在田间使用过程中,由于靶标害虫抗药性的产生,导致对农业生产造成不良后果的可能性。在风险估计过程中,抗性风险级别划分的主要参考依据有:
抗药性菌株的突变频率、抗性指数和适合度
药剂的活性及其作用机制
交互抗药性
抗性遗传等。
根据这些参考依据,并结合目前的农药抗性风险评估指南(NY/T 1859.1-12),最终可以将农药(或对应其防治对象)的抗性风险归类于“高”、“中”和“低”三类。
定量风险估计
定量风险估计除了要说明风险的有无,还要定量描述风险的大小。而依据定量方法的不同,定量风险估计又可以进一步细分为商值法和概率法。
商值法,又称点估计法或比率法,是使用最普遍和广泛的风险估计方法,同时,由于简单高效,目前也是中国农药健康和环境风险评估中推荐使用的风险估计方法。以农药施用人员健康风险评估为例,风险表征阶段通过综合分析比较危害评估阶段和暴露评估阶段的结果,将暴露量与AOEL的比值作为风险系数,来定量估计农药对施用人员健康风险的大小。若综合风险系数≤1,则健康风险可接受;若综合风险系数>1,则健康风险不可接受。
风险商 RQ=(Exposure(由暴露评估得到))/(AOEL(由危害评估得到))
虽然商值法的优点是简单高效,但应用于农药风险评估过程中仍包含了很多不确定因素。再以农药施用人员健康风险评估为例,如不同实验室器材、试验人员操作方法或试验动物本身都会对用于危害评估的试验结果造成差异;而在暴露评估中,施药人员身体素质存在个体差异,以及暴露量测定过程中也会出现试验误差。这些因素都会最终影响风险评估的结果,仅通过商值法却很难得到进一步的体现。而概率法定量风险估计则可以通过概率分布模型对参数的不确定性进行定量的分析,因此可以提供更多的信息,如参数敏感度,分布类型等信息,从而为农药风险管理提供更多的依据。
概率法中最常用的方法是蒙特卡洛模拟法,蒙特卡洛模拟法可以实现不同分布函数的融合,从而实现对不确定性的定量分析。虽然在中国农药中,并没有概率法的定量健康风险估计的实际应用,但美国环境保护局(US EPA)早在1997年就提出了概率风险评估(probability risk assessment, PRA)的相关概念,并在同年发布了蒙特卡洛模拟法概率风险评估指南。现阶段在我国,概率法定量健康风险估计主要在水环境健康风险评估,以及农药残留急性膳食风险评估中应用广泛。
以水环境健康风险评估为例,为了评价我国饮用水中致癌性多环芳烃的致癌风险,我国的科研团队分别采用了点估计法和概率法(包括蒙特卡洛模拟法),同时对我国36个重点城市饮用水中多环芳烃的终生致癌风险进行评价,虽然两种方法得到的我国饮用水中多环芳烃的终生致癌风险都处于可接受水平,但比较不同的风险估计方法后发现,基于不确定性的概率法获得的结果更保守。
基于蒙特卡洛模拟法的水环境健康风险评估
(来源:生态毒理学学报, 2014, 9(1): 42-48)
然而相比于商值法,概率法也存在很多的不足。例如概率法评估体系的复杂性,评价者往往需要使用专业的统计学软件并具备相关的统计学知识,同时概率法也需要更多的数据,以精确获取模型中参数分布类型。
风险描述
风险描述包括对支持或反驳风险估计的一系列数据进行评价,对不利效应的重要性进行诠释。在US EPA的风险表征指南中,重点强调了风险描述中至少应遵循的3个原则
1.透明:风险表征过程中应当详细展示出相关的假设、逻辑推断、机制与原理、因果关系、不确定性以及风险评估每个步骤中的细节。
2.清晰:风险评估报告应具有较好的可读性,内容简明扼要,能够清楚的呈现风险评估所需的公式及图表。
3.合理:风险评估应基于合理的假设、评估方法与判断标准,这些内容也需与当前学科发展水平全面保持一致。
就中国农药风险评估而言,风险描述也是一个必要而关键的环节,同样需要遵循US EPA风险评估指南中所提出的这3个原则,在风险评估报告的讨论部分展开详细的风险描述。
由于当前风险评估相关理论与技术仍在不断发展演化,相关法规与指南也在不断发布与更新,因此本系列的农药风险评估大揭秘远不能穷尽当前风险评估的每一处细节。而为了充分保障农药产品的用药安全,农药风险评估相关工作依旧任重而道远,瑞欧农用化学品部风险评估团队一直专注于农药风险评估,关注法规动态,掌握前沿技术,保障农药用药安全,为全球农药化学品生产企业保驾护航。
小知识:蒙特卡洛模拟法
蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟法是指使用随机数来解决很多计算问题的方法。以蒙特卡洛模拟法计算圆周率为例,让计算机每次按均匀分布生成两个0到1之间的随机数,并判断以这两个随机数为横纵坐标的点是否在单位圆内(即点到圆心的距离是否小于圆半径r=1)。当生成一系列随机点后,即可统计单位圆内的点数与总点数,(由于圆半径r=1,因此圆面积和正方形面积之比为π:4,π为圆周率),而随机点获取越多时,其结果越接近于圆周率。
往期回顾
参考文献
[1] 宋瀚文, 张博, 王东红, 等. 我国36个重点城市饮用水中多环芳烃健康风险评价. 生态毒理学报, 2014, 9(1): 42-48.
[2] 周军英, 单正军, 石利利, 等. 农药生态风险评价与风险管理技术. 中国环境科学出版社, 2012.
[3] US EPA. Risk assessment forum white paper: probabilistic risk assessment methods and case studies. 2014, EPA/100/R-14/004.
[4] US EPA. Risk characterization handbook. 2001, EPA/100/B-00/002.
[5] US EPA. Guiding principles for Monte Carlo analysis. 1997, 630-R-97-0.
[6] US EPA. Policy for use of probabilistic analysis in risk assessment at EPA. 1997.
作者:黄超、郭杰