1 引言
工業(yè)革命之后，工業(yè)化伴隨著城市化，人類活動(dòng)引發(fā)了一系列的環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題，影響人類生活質(zhì)量，制約社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展.核電站的建設(shè)尤其是1979年美國(guó)三里島核事故以及各種環(huán)境事故的發(fā)生引起世人對(duì)事故風(fēng)險(xiǎn)的注意.隨著環(huán)境事故或污染導(dǎo)致的地方性流行病的不斷出現(xiàn)，環(huán)境污染對(duì)人體健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)逐漸被關(guān)注.飲用水和其他水體的微生物污染，使得人們意識(shí)到微生物帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，定量微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(QMRA)發(fā)展起來.環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理，是環(huán)境保護(hù)從被動(dòng)治理到有效預(yù)防與管理的必然選擇.從1970年代以來，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)經(jīng)歷評(píng)價(jià)對(duì)象、風(fēng)險(xiǎn)源、風(fēng)險(xiǎn)受體、評(píng)價(jià)范圍、評(píng)價(jià)方法等領(lǐng)域的不斷發(fā)展.由最初的定性描述風(fēng)險(xiǎn)，到定量分析;從事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的無具體風(fēng)險(xiǎn)受體，到研究人體健康風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn);從小范圍風(fēng)險(xiǎn)分析到大區(qū)域流域的風(fēng)險(xiǎn)分析.事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，化學(xué)污染的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的發(fā)展和應(yīng)用都有較好的總結(jié).本文旨在總結(jié)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的發(fā)展歷程，重點(diǎn)分析定量微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法框架以及應(yīng)用.
2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的發(fā)展歷史
風(fēng)險(xiǎn)指“遭受損失、損傷的可能性”，或者說發(fā)生不良后果的可能性.數(shù)學(xué)的描述風(fēng)險(xiǎn)是指在有害事件的概率與危害影響程度的乘積.環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是指人類活動(dòng)可能引起的，通過環(huán)境介質(zhì)傳播的，對(duì)人類或環(huán)境的不良影響的可能性及其后果.環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)按照風(fēng)險(xiǎn)源可分為事故風(fēng)險(xiǎn)，化學(xué)污染風(fēng)險(xiǎn)微生物污染風(fēng)險(xiǎn)，和綜合風(fēng)險(xiǎn);按照風(fēng)險(xiǎn)受體，可分為健康風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn);按照風(fēng)險(xiǎn)源性質(zhì)，可分為突發(fā)性風(fēng)險(xiǎn)和非突發(fā)性風(fēng)險(xiǎn).環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是對(duì)人類活動(dòng)或者自然災(zāi)害可能產(chǎn)生的不良影響進(jìn)行定性描述和定量分析，并提出減小環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的方案與對(duì)策.依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)源和風(fēng)險(xiǎn)受體的不同，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)通�？煞譃槭鹿曙L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).
事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面，美國(guó)核管會(huì)于1975年發(fā)布了著名的WASH1400報(bào)告《核電廠概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)施指南》，系統(tǒng)的建立了事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法.事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以意外事故為風(fēng)險(xiǎn)源，沒有明確的風(fēng)險(xiǎn)受體，更加沒有風(fēng)險(xiǎn)表征.劉桂友等系統(tǒng)地總結(jié)了事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究及應(yīng)用.建設(shè)項(xiàng)目的事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)一直是環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和環(huán)境評(píng)價(jià)的重點(diǎn).
健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究在1980年代進(jìn)入高峰期.其中，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院(NAS)于1983年發(fā)布的紅皮書《聯(lián)邦政府的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)：管理程序》首次提出了完整的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序，成為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的指導(dǎo)性文件.書中建立的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)四步法標(biāo)志著健康評(píng)價(jià)體系的基本形成，將健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的系統(tǒng)研究推向了高潮.最初，健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要風(fēng)險(xiǎn)源是化學(xué)污染，風(fēng)險(xiǎn)受體是人體健康，通常狹義的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)僅指以化學(xué)品為風(fēng)險(xiǎn)源的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).化學(xué)污染的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)發(fā)展以及應(yīng)用已有文獻(xiàn)進(jìn)行總結(jié).
生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)則是以美國(guó)環(huán)保署(United States Environmental Protection Agency，USEPA)于1990年代發(fā)布的一系列報(bào)告為標(biāo)志.1992年USEPA發(fā)布《生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架》;1998年，美國(guó)環(huán)保署發(fā)布《生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南》;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的受體從人體擴(kuò)展到生態(tài)系統(tǒng)的綜合風(fēng)險(xiǎn).此后，人們逐漸認(rèn)識(shí)到人為的將健康風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分隔開進(jìn)行評(píng)價(jià)的局限性，開始探討并提出健康和生態(tài)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方案.WHO已于2001年制定了健康和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)技術(shù)指南，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)面臨又一次的革新.文獻(xiàn)中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究以及應(yīng)用情況也有所總結(jié).
以水為媒介有微生物病原體導(dǎo)致的傳染性疾病在人類歷史上不斷發(fā)生，食品、空氣和其他環(huán)境媒介中病原微生物引起的污染疾病也時(shí)有爆發(fā).從事故的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)到化學(xué)污染的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，再到以生態(tài)為尺度進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的過程中，微生物污染對(duì)人體健康的影響也引起世人關(guān)注.在考慮微生物產(chǎn)生的健康影響?yīng)毺匦曰A(chǔ)上，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的風(fēng)險(xiǎn)源從化學(xué)品擴(kuò)展到微生物病原體，形成了健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域一個(gè)新的分支——微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(Microbial Risk Assessment，MRA).MRA是利用科學(xué)方法，對(duì)因食品、水媒介、氣溶膠中某些微生物因素的暴露對(duì)人體健康產(chǎn)生的不良后果進(jìn)行識(shí)別、確認(rèn)、定性和(或)定量，并最終做出風(fēng)險(xiǎn)特征描述的過程.起初，人們用指示微生物和流行病學(xué)調(diào)查的方法來研究微生物污染的危害.以流行病學(xué)為基礎(chǔ)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是通過核實(shí)診斷病原體感染病例，通過調(diào)查傳染途徑，分析可能的風(fēng)險(xiǎn)源，進(jìn)而評(píng)價(jià)已發(fā)生微生物病原體污染對(duì)人體健康可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn).流行病學(xué)研究法為已發(fā)生的疫情控制和預(yù)防再次發(fā)生疫情提供了科學(xué)依據(jù)，但是它是基于已發(fā)生疫情的研究，通常只能評(píng)價(jià)較高的暴露劑量所產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于潛在污染或者較低暴露劑量微生物污染的健康風(fēng)險(xiǎn)卻無法分析評(píng)價(jià).隨著技術(shù)進(jìn)步，大量病毒、細(xì)菌和浮游生物等病原體不斷被識(shí)別，數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)模型和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)長(zhǎng)足進(jìn)步，定量分析病原微生物污染的風(fēng)險(xiǎn)成為可能，催生了定量微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(Quantitative Microbial Risk Assessment，QMRA).
QMRA是以微生物污染為風(fēng)險(xiǎn)源，人體健康為風(fēng)險(xiǎn)受體，根據(jù)危害毒理學(xué)特性或感染性和中毒性作用特征以及其他資料，確定微生物的攝入量及其對(duì)人體產(chǎn)生不良作用概率之間關(guān)系的數(shù)學(xué)描述.Haas于1983年首次嘗試將化學(xué)劑量反應(yīng)模型用于描述攝入病原體引發(fā)的感染風(fēng)險(xiǎn)，建立了劑量反應(yīng)數(shù)學(xué)模型最早對(duì)飲用水微生物的危險(xiǎn)度進(jìn)行了定量研究.美國(guó)環(huán)保署也于1989年開始運(yùn)用數(shù)學(xué)模型定量分析飲用水中的微生物風(fēng)險(xiǎn).Rose等研究了指數(shù)模型描述Giardia感染的風(fēng)險(xiǎn).1999年，Haas出版專著《定量微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)》，系統(tǒng)描述QMRA的全過程.這些數(shù)學(xué)模型的建立，奠定了QMRA的基礎(chǔ).
世界范圍內(nèi)，QMRA已廣泛應(yīng)用于水資源，水環(huán)境和食品安全領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).在國(guó)內(nèi)，因食源性致病菌引起的食品安全風(fēng)險(xiǎn)問題情況嚴(yán)峻，有效促進(jìn)了我國(guó)食品微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的發(fā)展.2011年，國(guó)家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心成立，極大加快了國(guó)內(nèi)食品領(lǐng)域QMRA研究與應(yīng)用步伐.董慶利，李壽崧等;已對(duì)國(guó)內(nèi)食品領(lǐng)域致病菌的QMRA研究與應(yīng)用現(xiàn)狀做了梳理綜述.與之相較，國(guó)內(nèi)水媒傳播病原微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作相對(duì)滯后.然而水體病原微生物對(duì)人類健康的威脅雖然巨大，國(guó)內(nèi)水體病原微生物相關(guān)研究表明，無論是地表水環(huán)境還是飲用水資源，均受到了一定程度的微生物污染.其定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的工作卻一直沒有得到應(yīng)有的重視.鑒于水中病原微生物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)不同于其他物理、化學(xué)應(yīng)激因子(如表 1所示).而且因傳播介質(zhì)不同，水源與食品源的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)存在諸多差異.本文主要關(guān)注水環(huán)境中的病原微生物，對(duì)其QMRA的研究與應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述.
表1 QMRA與其它健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的差異
3 QMRA主要內(nèi)容及研究進(jìn)展
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)考察的危害物數(shù)量龐大，人們根據(jù)危害物的不同特征，開發(fā)了很多有針對(duì)性的評(píng)價(jià)技術(shù).其中NAS建立的四步法模型(包括危害識(shí)別，暴露計(jì)量分析，劑量反應(yīng)關(guān)系，和風(fēng)險(xiǎn)表征四個(gè)步驟)排除了任何會(huì)使風(fēng)險(xiǎn)變得復(fù)雜的社會(huì)方面因素，應(yīng)用非常簡(jiǎn)單，而被世界各國(guó)或者國(guó)際組織廣泛采納——?dú)W盟對(duì)于新和現(xiàn)有化合物的立法即基于此，QMRA框架也是以此為基礎(chǔ)開發(fā)完善.以下將以NAS的四步法為主線，闡述水環(huán)境中定量微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)的主要內(nèi)容與研究進(jìn)展.
3.1 危害鑒定
QMRA中，危害鑒定主要是對(duì)微生物病原體進(jìn)行識(shí)別以及對(duì)各種病原體引起不良健康效應(yīng)的潛力進(jìn)行定性評(píng)價(jià)的過程，內(nèi)容包括判斷病原微生物的危害類型、對(duì)人體健康損害機(jī)制的研究.危害鑒別工作主要集中在3個(gè)領(lǐng)域的研究:①在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，將感染導(dǎo)致的各種疾病分門別類;②在流行病學(xué)領(lǐng)域，關(guān)注疾病在人群中傳播方式與傳播路徑;③在臨床微生物學(xué)領(lǐng)域，探明病原微生物的基本特征、遺傳特性及進(jìn)化過程、宿主與微生物間的交互作用、免疫反應(yīng)等.
當(dāng)前，已被識(shí)別出的水中病原體劑超過140種.但因微生物種類多，繁殖變異快，仍有很多病原體尚未被識(shí)別.Haas等統(tǒng)計(jì)了美國(guó)1971—2008年間爆發(fā)的747 起水媒介傳播性疾病(致病總?cè)舜胃哌_(dá)576853)，有45%的案例尚不明確致病源.在已被識(shí)別出的致病微生物中，大部分病原微生物為腸源性，它們由糞便進(jìn)入水體環(huán)境，經(jīng)口由消化道感染人體，最終引起腸道疾病的發(fā)生.也有部分非腸源性的病原體，如軍團(tuán)桿菌、分枝桿菌等，可通過呼吸道、消化道或皮膚損傷侵入易感機(jī)體.由于檢測(cè)技術(shù)以及成本等諸多因素的影響，識(shí)別出水環(huán)境中所有病原微生物是不可能的.因此，與化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中擬定優(yōu)先控制污染物的原則相似，QMRA也需要針對(duì)評(píng)價(jià)水體的特點(diǎn)，篩選優(yōu)先目標(biāo)微生物.從這種意義來說，危害鑒定環(huán)節(jié)另一步需要做的工作就是利用污染源病原微生物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(致病菌的濃度水平)、流行病調(diào)查數(shù)據(jù)(致病菌的毒性強(qiáng)弱)、風(fēng)險(xiǎn)受體調(diào)查數(shù)據(jù)(如老人、小孩、孕婦、免疫缺陷病患者等免疫力較差)，初步判斷不同病原微生物的風(fēng)險(xiǎn)大小，從眾多病原微生物中甄別篩選目標(biāo)微生物.美國(guó)環(huán)保署通過豐富的文獻(xiàn)資料對(duì)病原微生物導(dǎo)致疾病的病理學(xué)和病原學(xué)進(jìn)行調(diào)查，并總結(jié)整理出水媒介中常見的病原微生物及其特征，內(nèi)容豐富詳實(shí).病原微生物在水中存活時(shí)間直接影響它引發(fā)疾病的風(fēng)險(xiǎn)，存活時(shí)間越長(zhǎng)，其引發(fā)疾病的風(fēng)險(xiǎn)越大.不同的病原微生物具有不同的致病劑量，其相對(duì)感染劑量的高低也影響著對(duì)水體病原微生物致病風(fēng)險(xiǎn)的判斷.陳亞楠、曹蓉、趙仲麟等通過總結(jié)文獻(xiàn)資料，整理出水媒介中常見病原微生物的相對(duì)感染計(jì)量及其在水中存活的時(shí)間.這些研究工作為危害鑒定工作提供了有力參考.
從臨床微生物學(xué)的角度看來，病原微生物體對(duì)人體健康可能產(chǎn)生的影響包括：無反應(yīng)癥狀、感染、疾病、直至死亡.不同微生物具有不同的致病效力，而不同人群對(duì)于同種致病微生物的敏感性亦不相同，在定量微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，老人、小孩、孕婦、免疫缺陷病患者等免疫水平相對(duì)較低的群體應(yīng)給予更多的關(guān)注.因此，危害鑒定應(yīng)根據(jù)病原微生物與暴露人群的特征，對(duì)可能導(dǎo)致健康風(fēng)險(xiǎn)做定性判斷.
危害鑒定這一步驟不是當(dāng)前QMRA的研究熱點(diǎn).對(duì)于病原體的風(fēng)險(xiǎn)定性判斷，多基于現(xiàn)有流行病學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)研究成果.對(duì)目標(biāo)病原體的甄別，主要聚焦于容易爆發(fā)流行、影響范圍廣、已有很多研究基礎(chǔ)的代表物種.通過對(duì)已發(fā)表文獻(xiàn)的調(diào)研分析，賈第鞭毛蟲、隱孢子蟲、E.coli O157:H7、沙門氏菌和彎曲桿菌引起的疾病具有爆發(fā)次數(shù)多、爆發(fā)比例高、治療效果差等特點(diǎn)，在研究中被評(píng)價(jià)研究的頻次最高.
3.2 暴露評(píng)價(jià)
暴露評(píng)價(jià)是研究人體與風(fēng)險(xiǎn)媒介接觸的行為方式和特征，從而確定暴露人群對(duì)介質(zhì)(水、食品等)的攝入量，再根據(jù)病原體在環(huán)境介質(zhì)中濃度和分布確定暴露人群的暴露劑量.暴露評(píng)價(jià)包括暴露途徑、暴露情景和暴露量估算.暴露途徑是指病原微生物進(jìn)入人體的途徑，皮膚暴露可能是某些化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)的重要考慮因素，但對(duì)于微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估來說，最主要的暴露途徑是口腔攝入和鼻腔吸入.暴露量估算是指進(jìn)入人體并且參與新陳代謝反應(yīng)或生命活動(dòng)的物質(zhì)的量.暴露評(píng)估需要結(jié)合具體事件和人群暴露的具體情況，調(diào)查研究暴露人群的特征、暴露環(huán)境介質(zhì)中的有害因子的強(qiáng)度、暴露時(shí)間和頻率，估算或預(yù)測(cè)有害物質(zhì)的暴露過程和暴露量，是QMRA這種最復(fù)雜及不確定因素最多的環(huán)節(jié)，也是目前數(shù)據(jù)缺失最多的環(huán)節(jié).它具體包括：檢測(cè)環(huán)境介質(zhì)中存在的微生物數(shù)目、測(cè)算其在特點(diǎn)暴露情景下傳播到人體的數(shù)量.人群暴露評(píng)價(jià)是QMRA中不確定因素比較集中的一個(gè)領(lǐng)域，因此是健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵步驟.期望暴露劑量
可由公式 
表示.
以水環(huán)境中病原體的暴露劑量為例，μ表示所研究水環(huán)境中病原微生物濃度，m表示暴露人群一次暴露所消耗的水量.根據(jù)此公式所顯示的關(guān)系，要研究病原體的暴露劑量，在構(gòu)建完整的暴露途徑之外，有兩個(gè)關(guān)鍵因素：①病原體在水環(huán)境中的濃度，確定μ;②特定人群或個(gè)體與風(fēng)險(xiǎn)水環(huán)境接觸的行為方式和特征，確定m.以下就這2方面的研究進(jìn)程展開討論.
3.2.1 水中病原體濃度
從檢測(cè)對(duì)象來看，水體中傳染性病原微生物濃度的判斷方法主要有3種.
(1)水中病原微生物種類多、數(shù)量少、分離量化困難，而指示微生物通常在水環(huán)境中含量高于病原微生物，且檢測(cè)方法成熟.因此可通過檢測(cè)糞便指示微生物(Fecal Indicator Bacteria，F(xiàn)IB)的濃度，結(jié)合指示微生物與病原微生物的濃度比例關(guān)系，得出水環(huán)境中病原微生物的濃度.國(guó)內(nèi)學(xué)者仇付國(guó)即根據(jù)污水中糞大腸菌的檢測(cè)結(jié)果及其濃度分布函數(shù)，借鑒病毒與糞大腸菌1 ∶ 105的研究成果，做了污水回用的微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估.這種方法雖然安全性高、且檢測(cè)方法成熟便捷，但是越來越多的證據(jù)表明，指示微生物與病原微生物相關(guān)性不強(qiáng)，不同微生物在環(huán)境中耐受力不同，當(dāng)前幾乎沒有任何一種指示微生物能真實(shí)反映出特定病病原微生物濃度或其變化水平.因此，出于對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確性的考量，這種方法正逐漸被后兩種方法所替代.
(2)在待測(cè)水體中病原微生物濃度太低(如1個(gè)/1000 L，并不意味沒有健康風(fēng)險(xiǎn))，檢測(cè)手段靈敏度難以達(dá)到或準(zhǔn)確度大大下降的情況下，可采集待測(cè)水體上游的高濃度水體的病原微生物數(shù)據(jù)，然后通過預(yù)測(cè)可能引起病原體濃度改變的傳輸過程(transformation process)和傳輸比率(transformation ratio)，建立傳輸過程模型(transformation process model)，根據(jù)病原體濃度的時(shí)空變化情況推算出評(píng)價(jià)水體中的病原微生物濃度.考慮到病原微生物在水環(huán)境中的濃度普遍較低，且在低濃度下現(xiàn)有檢測(cè)手段的敏感度與準(zhǔn)確度有限，所以這種方法在現(xiàn)有QMRA研究中應(yīng)用廣泛，尤其是針對(duì)飲用水、地下水等較清潔水體的定量微生物風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià).如An Wei、Xiao Shumin、Cummins等即是通過檢測(cè)飲用水水源地中病原微生物濃度，再根據(jù)不同給水廠處理工藝環(huán)節(jié)對(duì)病原微生物的滅活率與設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性等參數(shù)，構(gòu)建模型推算出飲用水(tap water)中病原微生物的濃度.
(3)直接檢測(cè)水環(huán)境中病原微生物濃度.相較于前兩種方法，直接檢測(cè)水環(huán)境中病原微生物濃度的方法要求更高的實(shí)驗(yàn)防護(hù)措施和有效的對(duì)水樣中病原微生物濃縮富集手段，實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度大.但其優(yōu)勢(shì)在于有效減小了間接測(cè)算方法中的不確定性，在地表水體微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中多有應(yīng)用.
從檢測(cè)手段來看，水中病原微生物濃度的檢測(cè)主要應(yīng)用傳統(tǒng)方法、免疫學(xué)方法和分子生物學(xué)方法.傳統(tǒng)方法可直接鑒別出具有生物活性的微生物，計(jì)數(shù)精確，但比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，特別是檢測(cè)多種微生物時(shí)更是如此.近年來免疫分析法和分子生物學(xué)微生物檢測(cè)技術(shù)發(fā)展微生物檢測(cè)深入到分子水平、基因水平，在水環(huán)境微生物檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用.其中，免疫分析法具有快速可批量檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，多適用于病毒濃度較高時(shí)檢測(cè)，而環(huán)境水體中病原體濃度低，此法的應(yīng)用受到一定限制.PCR技術(shù)因具有特異性好、靈敏度高，不受環(huán)境水體其他病原體干擾的優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外地表水體、娛樂與生活用水、飲用水、城市污水中病原微生物的檢測(cè).目前PCR方法也存在不能將水環(huán)境中易感性與非易感性的病原體區(qū)分、容易得到假陽性結(jié)果的缺陷.為克服上述缺陷，已出現(xiàn)將分子生物學(xué)方法與免疫學(xué)檢測(cè)方法結(jié)合開發(fā)出新的水環(huán)境病原微生物檢測(cè)方法(張小萍等，2011;高姍姍等，2013)，如IMSQPCR 、FTAPCR、PCRELISA等方法.
此外，為使QMRA結(jié)果更可靠，在獲得了水體中病原微生物濃度后，還要對(duì)原始檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.原始數(shù)據(jù)的處理包括兩部分，一部分是用回收率修正樣品檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性;另一部分是用概率分布解決采樣隨機(jī)性及水質(zhì)變化的問題.
3.2.2 暴露參數(shù)
暴露參數(shù)是用來描述人體經(jīng)呼吸道、消化道和皮膚暴露于環(huán)境污染的行為和特征的參數(shù).作為科學(xué)評(píng)價(jià)環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，暴露參數(shù)選用的準(zhǔn)確性是決定最終評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確性和科學(xué)性的關(guān)鍵因素之一.居住條件、活動(dòng)模式、人體特征參數(shù)、社會(huì)人口學(xué)參數(shù)等，是環(huán)境暴露和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的主要工具之一.因此，美國(guó)、歐盟等地在進(jìn)行化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究的同時(shí)，就將暴露參數(shù)的研究也作為主要工作來展開.
美國(guó)是世界上最早開展暴露參數(shù)研究的國(guó)家.USEPA在大量研究工作及一些全國(guó)性大規(guī)模調(diào)查所獲數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，于1989年出版了第1版暴露參數(shù)手冊(cè)，并于1997年、2011年進(jìn)行兩次修訂完善，形成最新的《暴露參數(shù)手冊(cè)》.考慮到兒童群體的特殊性，USEPA給予更高的重視，專門編寫文件指導(dǎo)科研工作者合理評(píng)估兒童暴露劑量，并在2008年發(fā)布了《兒童暴露參數(shù)手冊(cè)》.此外，USEPA還頒布了一系列《暴露參數(shù)手冊(cè)》的配套手冊(cè).暴露參數(shù)的研究成果為美國(guó)環(huán)境健康科研和管理工作者提供了很好的參考，在推行基于這些風(fēng)險(xiǎn)管理和風(fēng)險(xiǎn)決策的制度中發(fā)揮了重要作用.歐盟、日本在參考USEPA暴露參數(shù)手冊(cè)框架的基礎(chǔ)上，于2007年分別發(fā)布了本國(guó)人群暴露參數(shù)調(diào)查結(jié)果.除此之外，韓國(guó)、澳大利亞等地均已發(fā)布了本國(guó)人群暴露參數(shù)調(diào)查結(jié)果.
我國(guó)暴露參數(shù)手冊(cè)編制工作起步較晚.歷史上，僅開展過一些小規(guī)模零散調(diào)查，所獲得的暴露參數(shù)數(shù)據(jù)非常有限.在這種情況下，我國(guó)科研機(jī)構(gòu)在環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的過程中多參考國(guó)外的暴露參數(shù).然而，由于人種、生活習(xí)慣、地理?xiàng)l件等因素的不同，國(guó)外暴露參數(shù)并不能較好的代表我國(guó)居民的暴露特征.研究表明，不合理的參數(shù)可能給健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果造成較大的誤差，影響環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)管理和風(fēng)險(xiǎn)決策的科學(xué)性和有效性.2011年至2012年，環(huán)保部委托中國(guó)環(huán)科院針對(duì)我國(guó)18歲及以上人群開展了中國(guó)人群環(huán)境暴露行為模式研究，并在2013年底發(fā)布了《中國(guó)人群暴露參數(shù)手冊(cè)》和《中國(guó)人群環(huán)境暴露行為模式研究報(bào)告》，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)暴露參數(shù)的空白.該手冊(cè)系統(tǒng)反映了我國(guó)人群環(huán)境暴露行為的特點(diǎn)，其時(shí)間活動(dòng)模式參數(shù)對(duì)規(guī)范我國(guó)QMRA工作中暴露參數(shù)選用有重要意義.國(guó)際國(guó)內(nèi)的這些暴露參數(shù)都存在著各種不確定性和不完備性，有待在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域不斷深入研究.
3.3 劑量反應(yīng)關(guān)系評(píng)價(jià)
劑量反應(yīng)關(guān)系評(píng)價(jià)是QMRA的重要部分，沒有準(zhǔn)確可用的劑量反應(yīng)關(guān)系是風(fēng)險(xiǎn)表征的主要限制性因素之一.人體對(duì)病原體的反應(yīng)可能有感染、致病、死亡等情況.通常，劑量反映模型著重考慮的是微生物劑量與感染風(fēng)險(xiǎn)(Pinf)之間的關(guān)系.根據(jù)流行病學(xué)和人體試驗(yàn)資料，可用數(shù)學(xué)模型來描述病原體劑量與人體感染風(fēng)險(xiǎn)之間的劑量反應(yīng)關(guān)系.但劑量反應(yīng)關(guān)系有以下缺點(diǎn)：①大多數(shù)病原體的劑量反應(yīng)資料很難通過臨床研究和流行病學(xué)調(diào)查得到，所以該方法很受限制.②病情越嚴(yán)重的案例越容易被收錄到醫(yī)療衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，對(duì)于感染人數(shù)的統(tǒng)計(jì)可能明顯低估.③基于人類實(shí)驗(yàn)外推得到劑量反應(yīng)關(guān)系的過程，未曾考慮志愿者先前是否暴露于此病原體.④由低濃度向高濃度，由動(dòng)物數(shù)據(jù)向人類模型的外推過程，種屬差異顯著，存在很大的不確定性.因此這種方法也有一定的局限性，得到的模型還有很大修正提升的空間.
常規(guī)實(shí)驗(yàn)室無法富集測(cè)定病原體和病毒，只能測(cè)指示菌，因此早期的流行病學(xué)研究中經(jīng)常采用指示菌為依據(jù)來評(píng)價(jià)劑量反應(yīng).以指示菌為基礎(chǔ)的劑量反應(yīng)關(guān)系也不斷的受到挑戰(zhàn).當(dāng)病原體的直接檢測(cè)成為可能的時(shí)候，劑量反應(yīng)關(guān)系主要有兩種方法：以生物反應(yīng)機(jī)理為基礎(chǔ)的劑量反應(yīng)模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)?以病原體生物反應(yīng)機(jī)理為基礎(chǔ)的研究是建立在假設(shè)病原體可能感染人類的作用機(jī)理之上的.最常用的以生物反應(yīng)機(jī)理為基礎(chǔ)兩種劑量反映關(guān)系模型是指數(shù)模型和β泊松分布模型.這兩種模型中，都假設(shè)了兩個(gè)前提條件:①暴露劑量被人體攝入的概率符合poisson分布; ②認(rèn)可 singlehit的概念，即認(rèn)為一個(gè)病原體就能引起宿主的感染.兩個(gè)模型的差別主要在于：指數(shù)模型認(rèn)為病原體的感染劑量是確定的，人群中每個(gè)個(gè)體具有相同的感染概率;而β泊松分布模型考慮了病原體對(duì)不同宿主感染能力的差異性，并假設(shè)病原體的感染幾率r的取值符合beta分布.一般來說，β泊松分布模型要比指數(shù)模型平緩一些.指數(shù)模型簡(jiǎn)單方便，但得到的結(jié)果較為粗放，原生動(dòng)物和病毒多選用指數(shù)模型.表 2梳理了文獻(xiàn)中報(bào)道的常見病原微生物最適劑量反應(yīng)參數(shù)值.
表2 不同微生物的最佳擬合劑量反應(yīng)模型與參數(shù)
由表 2不難發(fā)現(xiàn)，同一病原體可能對(duì)應(yīng)不同的劑量反應(yīng)模型和多個(gè)參數(shù)值.這是因?yàn)橥粍┝康捻憫?yīng)結(jié)果，除取決于微生物的毒力、感染性等因素外，還和宿主免疫性能、環(huán)境等因素息息相關(guān).而且，不同的推導(dǎo)劑量反應(yīng)關(guān)系模型參數(shù)的臨床試驗(yàn)之間也存在差異(主要是病原株、實(shí)驗(yàn)志愿者的差異)，這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果本身就存在很大的不確定性.所以，對(duì)于劑量反應(yīng)模型和參數(shù)的選擇，應(yīng)清楚模型和參數(shù)值的來龍去脈，結(jié)合當(dāng)?shù)夭≡甑闹虏×透腥痉秶鷵襁x合適的參數(shù)值進(jìn)行定量計(jì)算.經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪遣挥眉僭O(shè)病原體的生物反應(yīng)機(jī)理，而是以化學(xué)品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中常用的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ兔枋霾≡w的劑量反應(yīng)關(guān)系.在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中比較受關(guān)注的有l(wèi)oglogistic、 logprobit和Weibull模型.
3.4 風(fēng)險(xiǎn)表征
風(fēng)險(xiǎn)表征是危害鑒定、暴露評(píng)價(jià)和劑量反應(yīng)關(guān)系3個(gè)步驟的綜合，同時(shí)也是連接微生物健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和微生物風(fēng)險(xiǎn)管理的橋梁.風(fēng)險(xiǎn)表征利用上一步驟的劑量反應(yīng)模型，結(jié)合暴露研究，確定有害結(jié)果發(fā)生的概率，可接受的風(fēng)險(xiǎn)水平及評(píng)價(jià)結(jié)果的不確定性等，并進(jìn)行表述，為風(fēng)險(xiǎn)管理者提供詳細(xì)而準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)果.因?yàn)椴≡⑸镞M(jìn)入新的宿主后，宿主可能成為新的傳染源，所以病原微生物除了“環(huán)境人”的傳播途徑外，還可以通過“人人”或“人環(huán)境人”等二級(jí)傳播方式感染.基于此，又可將定量微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分為動(dòng)態(tài)QMRA和靜態(tài)QMRA.動(dòng)態(tài)QMRA考慮了人群的動(dòng)態(tài)水平，模型參數(shù)涉及所有的傳播路徑.靜態(tài)QMRA聚焦于“環(huán)境人”的單一暴露途徑，并認(rèn)為多重暴露或循環(huán)暴露的情況是相互獨(dú)立的事件，這種評(píng)估方式隱含的前提是二級(jí)傳播途徑可忽略不計(jì).動(dòng)態(tài)QMRA雖然結(jié)果更精確，卻過于復(fù)雜，評(píng)價(jià)成本高、難度大，目前多以靜態(tài)QMRA為主.考慮到評(píng)價(jià)終點(diǎn)與不確定性分析的方法的不同，風(fēng)險(xiǎn)表征有多種形式.
3.4.1 評(píng)價(jià)終點(diǎn)
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)最常用的形式是Pann，表示個(gè)體在1年的時(shí)間內(nèi)的感染風(fēng)險(xiǎn).假設(shè)每次暴露條件下，宿主抵抗感染的能力都不變化，那么以Pann表征年感染風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算可表示為:
其中，n為1年內(nèi)的暴露次數(shù)，Pinf表示1次暴露感染病原微生物的概率.這種以感染風(fēng)險(xiǎn)為評(píng)價(jià)終點(diǎn)的方式受到了學(xué)者們的廣泛質(zhì)疑，因?yàn)椴皇撬械母腥径紩?huì)致病，Pann描述的感染風(fēng)險(xiǎn)Pinf，并不能很好的反映出真實(shí)的致病風(fēng)險(xiǎn)Pill.根據(jù)感染人群中的致病比例，可得出Pill，然而，致病風(fēng)險(xiǎn)卻不能區(qū)分疾病嚴(yán)重程度的差異對(duì)身體健康的影響.所以說，不同病原體對(duì)不同免疫狀況人群的感染可能導(dǎo)致不同的疾病，疾病不同對(duì)人體的健康影響也就不同，這些信息在Pann中都難以獲取.
為了在評(píng)價(jià)結(jié)果中反映出感染所導(dǎo)致健康問題的嚴(yán)重程度，越來越多的QMRA研究開始采用世界衛(wèi)生組織(WHO)推薦的疾病負(fù)擔(dān)計(jì)算方法——傷殘調(diào)整生命年DALY(Disability Adjusted of Life Years，DALY)作為評(píng)價(jià)的終點(diǎn).DALY 是以時(shí)間為尺度，由疾病死亡和疾病傷殘而損失的健康生命年的綜合測(cè)量，以pppy(per person per year，pppy)為單位.它巧妙地把感染概率及感染后可能引發(fā)的不同癥狀考慮在內(nèi)，而且將感染風(fēng)險(xiǎn)以疾病負(fù)擔(dān)的途徑表示出來.計(jì)算某給定人群的DALY，即是將該人群的損失生命年和傷殘生命年進(jìn)行綜合計(jì)算，再以生命年的年齡相對(duì)值(年齡權(quán)數(shù))和時(shí)間相對(duì)值(discounting rate 貼現(xiàn)率)作加權(quán)調(diào)整.DALY是生命數(shù)量和質(zhì)量以時(shí)間為單位的綜合度量.其表達(dá)式為：
式中，Pann為annual infection probability年感染風(fēng)險(xiǎn);P(ill|in)為已感染的個(gè)體得病的風(fēng)險(xiǎn);D′i為第i次生病持續(xù)的時(shí)間(以年為時(shí)間單位);Si為疾病嚴(yán)重程度的權(quán)重系數(shù)(數(shù)字越大表示疾病危害越大，0代表身體健康，1代表疾病嚴(yán)重導(dǎo)致死亡)
與Pann相比，DALY不僅能識(shí)別急性病的風(fēng)險(xiǎn)(如腹瀉)，也能識(shí)別出更嚴(yán)重的疾病風(fēng)險(xiǎn)(如彎曲桿菌引起的吉蘭巴雷綜合征)，且便于與其他風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估類型的結(jié)果橫向?qū)Ρ�，其評(píng)價(jià)結(jié)果表征的優(yōu)勢(shì)相當(dāng)突出.然而，DALY的概念較新，近幾十年來，雖然各國(guó)學(xué)者對(duì)傷殘狀態(tài)下生存的非健康生命年的測(cè)量進(jìn)行了不少研究，但缺少更多流行病學(xué)的數(shù)據(jù)支撐依然是限制它應(yīng)用的主要因素之一.
風(fēng)險(xiǎn)表征的最終目的是判斷風(fēng)險(xiǎn)的大小，進(jìn)而根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果決定行動(dòng).究竟該以什么樣的風(fēng)險(xiǎn)閾值作為可接受的健康風(fēng)險(xiǎn)水平，結(jié)論不宜.國(guó)際國(guó)內(nèi)的多數(shù)研究將美國(guó)環(huán)保署在化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中推薦的癌癥閾值10-4用做QMRA中Pann的閾值.而USEPA設(shè)立的化學(xué)致癌風(fēng)險(xiǎn)10-4可近似等于10-5DALYs pppy，因此，可將10-5DALYs pppy用作風(fēng)險(xiǎn)閾值.世界衛(wèi)生組織推薦了更嚴(yán)苛的水媒傳播病原微生物風(fēng)險(xiǎn)閾值10-6 DALYspppy，該閾值已被澳大利亞水質(zhì)管理相關(guān)部門采納.總之，無論是用Pann的形式還是用DALY的形式表征風(fēng)險(xiǎn)，目前尚且沒有一個(gè)統(tǒng)一執(zhí)行的風(fēng)險(xiǎn)閾值標(biāo)準(zhǔn).
3.4.2 不確定性分析
QMRA所用的基本風(fēng)險(xiǎn)表征方法有兩種：①?zèng)Q定性評(píng)價(jià)，風(fēng)險(xiǎn)是一個(gè)固定的數(shù)值.②隨機(jī)分析，它是對(duì)暴露劑量和風(fēng)險(xiǎn)分布進(jìn)行計(jì)算，利用不確定系統(tǒng)分析的方法計(jì)算出健康風(fēng)險(xiǎn)，從而得到風(fēng)險(xiǎn)的分布范圍、均值、極值等.
QMRA發(fā)展前期，第一種決定性評(píng)價(jià)被廣泛采用.主要原因是這種點(diǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果一目了然，簡(jiǎn)單直接，方便風(fēng)險(xiǎn)管理者溝通利用.可是，也正因?yàn)辄c(diǎn)評(píng)價(jià)提供的信息量太少，反而容易傳達(dá)錯(cuò)誤的信息，讓人誤以為風(fēng)險(xiǎn)是確定的;或者，造成不科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果推算：誤以為當(dāng)輸入端采用最大的隨機(jī)數(shù)時(shí)，計(jì)算出來的結(jié)果會(huì)靠近風(fēng)險(xiǎn)最大值.
決定性評(píng)價(jià)多從風(fēng)險(xiǎn)控制的角度出發(fā)，用保守的處理方法不確定性問題，這雖然具有一定的合理性，然而從修復(fù)和管理成本的角度來看顯然是不合理的.第二種隨機(jī)分析的方法涉及到對(duì)QMRA的不確定性進(jìn)行研究，盡可能的描述評(píng)價(jià)結(jié)果的總的不確定性.總的不確定性既包括對(duì)評(píng)價(jià)參數(shù)、模型和特定細(xì)節(jié)認(rèn)知的缺乏而造成的不確定性，也包括微生物的時(shí)空變化、個(gè)體差異所帶來的多變性.不確定性和多變性都可以用概率密度分布函數(shù)表達(dá).值得注意的是，不確定性來自對(duì)客觀世界認(rèn)知的知識(shí)不全面，不完備，評(píng)價(jià)過程中的誤差，可以通過研究的深入與方法的優(yōu)化減少，而多變性引起的誤差來自客觀世界內(nèi)在的隨機(jī)性，只有通過改變研究的系統(tǒng)才有可能減小.
整個(gè)評(píng)價(jià)過程的每一步都存在著一定的不確定性，主要集中在暴露評(píng)價(jià)和劑量反應(yīng)模型兩個(gè)環(huán)節(jié).風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的不確定性主要分為三類：參數(shù)不確定性、模型不確定性、評(píng)價(jià)方案不確定性.參數(shù)的不確定性主要來源于對(duì)各種指標(biāo)的測(cè)量和表征.參數(shù)不確定性包括測(cè)量誤差、取樣誤差和系統(tǒng)性誤差.常用的定量分析參數(shù)不確定性的方法有：likelihood ratio，bootstrap，Bayesia，以及區(qū)間法.不確定性系統(tǒng)分析的方法直接關(guān)系到QMRA的最終結(jié)果，是QMRA研究工作的熱點(diǎn)和難點(diǎn).美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)曾指出，不確定性分析是一切風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估最關(guān)鍵的步驟，目前多采用隨機(jī)分析的方法解決不確定性問題，對(duì)QMRA的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)表征.其中蒙特卡洛模擬運(yùn)用概率密度方法傳播參數(shù)的不確定性，比較方便地處理了復(fù)雜模型中的不確定性問題，在風(fēng)險(xiǎn)表征中應(yīng)用越來越普遍.因?yàn)槊商乜迥Ｐ驮陔S機(jī)數(shù)的產(chǎn)生和聯(lián)合分布的確定方面過多的依賴于假定好的分布，所以風(fēng)險(xiǎn)的分布建立在病原體分布已知的前提下，這就需要更多的數(shù)據(jù)對(duì)其分布的形式進(jìn)行檢驗(yàn).只有先形成系列可靠的隨機(jī)數(shù)，才能成功實(shí)行蒙特卡羅模擬計(jì)算.很多關(guān)于蒙特卡羅模型的研究即是著眼于產(chǎn)生隨機(jī)系數(shù)方法的優(yōu)化.如張建龍等(2010)利用Logistic 混沌系統(tǒng)迭代產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，耦合于蒙特卡羅模型，評(píng)價(jià)了西安市某污水處理廠的再生水出水的健康風(fēng)險(xiǎn);而應(yīng)用廣泛的馬爾科夫鏈蒙特卡洛方法(MCMC)，即是將Markov 過程引入到蒙特卡洛模擬中，實(shí)現(xiàn)了抽樣分布隨模擬的進(jìn)行而改變的動(dòng)態(tài)模擬.基于參數(shù)不確定性和模型不確定性，得出的評(píng)價(jià)方案也具有不確定性.情景分析是一種常用的描述評(píng)價(jià)方案不確定性的方法.
4 QMRA研究與應(yīng)用分析
1998—2014年間SCI數(shù)據(jù)庫收錄的以水媒介定量微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為主題的相關(guān)研究129篇，年度發(fā)文量整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì).澳大利亞、美國(guó)與荷蘭發(fā)文量名列前三，均占總發(fā)文量的15%以上.中國(guó)僅中科院生態(tài)環(huán)境研究中心、北京林業(yè)大學(xué)、中國(guó)人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)、河南理工大學(xué)等少數(shù)幾家科研機(jī)構(gòu)有研究成果刊出(.當(dāng)前該類研究領(lǐng)域主要關(guān)注于水環(huán)境或水處理技術(shù)與人體健康的關(guān)系.例如地表水病原體風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，飲用水水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，海灘病原體風(fēng)險(xiǎn)管理，地下水風(fēng)險(xiǎn)管理，中水回用風(fēng)險(xiǎn)(Hamilton et al. 2005)，污水灌溉，如表 3所示.密歇根州立大學(xué)建立一個(gè)開放的QMRA的維基百科(QMRA Wiki).QMRA Wiki提供了大量實(shí)用的QMRA的數(shù)據(jù)資料，數(shù)學(xué)模型、案例研究以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工具，為QMRA的研究與應(yīng)用提供了有力的指導(dǎo).
表3 國(guó)際QMRA典型案例分析
注：1.BMPbest management practise，臨河區(qū)域設(shè)置柵欄禁牧措施對(duì)河流病原微生物風(fēng)險(xiǎn)的有效性評(píng)估;2.MARmanaged aquifer recharge，含水層補(bǔ)給管理;3.考察在私人綠地澆灌的情景下的三種暴露途徑，常規(guī)暴露指因接觸植物、草坪等直接攝入的，水霧攝入指澆水時(shí)吸入的氣溶膠;4.其他劑量反應(yīng)模型與相關(guān)參數(shù)參見;5. 日常飲水2.72 L中生水占比5.65%，偶然攝入包括：刷牙、果蔬餐具等殘留水的攝入;6.對(duì)免疫缺陷人群采用指數(shù)模型，免疫功能健全人群采用β泊松分布模型;7.雨天居民區(qū)排水、工業(yè)排水、農(nóng)業(yè)徑流、合流制溢流污水、林地徑流;8：兩蟲指微小隱孢子蟲和藍(lán)氏賈第鞭毛蟲;9.指數(shù)模型：腺病毒(r=0.4172)、隱孢子蟲(r=0.05)、賈第鞭毛蟲病(r=0.02);泊松分布模型：腸道病毒(α，β=0.401，227.2)、諾瓦克病毒(α，β=0.04，0.055)、輪狀病毒(α，β=0.2531，0.4265)、沙門氏菌(α，β=0.33，139.9).
中文核心期刊發(fā)表論文的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域的占比呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì).當(dāng)前，國(guó)內(nèi)QMRA的研究對(duì)象多側(cè)重于再生水利用，對(duì)飲用水微生物風(fēng)險(xiǎn)也有涉及，但對(duì)江河湖泊等地表水體及地下水的微生物健康風(fēng)險(xiǎn)研究開展較少，而嚴(yán)格基于QMRA框架的研究更少.表 4列出了國(guó)內(nèi)水媒傳播病原微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的典型案例.
表4 國(guó)內(nèi)QMRA典型案例研究
國(guó)內(nèi)QMRA相關(guān)研究相對(duì)滯后，體現(xiàn)在評(píng)價(jià)領(lǐng)域單一、評(píng)價(jià)微生物種類不足、水體病原微生物檢測(cè)手段落后、不確定性分析缺失等方面.國(guó)內(nèi)水媒介QMRA研究集中于中水回用與再生水微生物限制標(biāo)準(zhǔn)制定領(lǐng)域，卻鮮有學(xué)者對(duì)河流、湖泊等地表水體的微生物風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià).微生物指標(biāo)方面，國(guó)內(nèi)研究多關(guān)注兩蟲、指示微生物與少數(shù)的致病菌與病毒，指標(biāo)范圍有待擴(kuò)大.在檢測(cè)層面，國(guó)際上大多研究已經(jīng)基于病原微生物的濃度或劑量數(shù)據(jù)開展;多數(shù)國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究仍是基于總大腸菌(Total coliform，TC)、糞大腸菌(Fecal coliform，F(xiàn)C)等指示微生物開展.此外，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究雖然也承認(rèn)評(píng)估過程中存在各種不確定性，但依然用最敏感原則選取參數(shù)，以確定性評(píng)價(jià)呈現(xiàn)結(jié)果，這樣的評(píng)價(jià)結(jié)果往往偏高.
QMRA方法不僅可以評(píng)價(jià)干預(yù)措施在降低人群發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)中的意義，也能根據(jù)可接受的風(fēng)險(xiǎn)為水平結(jié)果導(dǎo)向指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)限值的擬定.如果再考慮經(jīng)濟(jì)因素，還可以進(jìn)行成本效益分析.因此，資源、環(huán)境和食品管理部門也開始應(yīng)用QMRA來為水資源水環(huán)境和食品安全管理提供科學(xué)依據(jù).美國(guó)環(huán)保署首次應(yīng)用QMRA為制定地表水處理規(guī)程提供鞭毛蟲和病毒導(dǎo)致的健康風(fēng)險(xiǎn)的科學(xué)依據(jù).荷蘭以隱孢子蟲、賈第鞭毛蟲、彎曲桿菌、腸道病毒為風(fēng)險(xiǎn)源測(cè)算其對(duì)飲用水的健康風(fēng)險(xiǎn)，澳大利亞以輪狀病毒、腺病毒替換腸道病毒作為其再生水風(fēng)險(xiǎn)管理的目標(biāo)病原微生物.美國(guó)農(nóng)業(yè)部、世界衛(wèi)生組織等也都開始應(yīng)用QMRA為資源環(huán)境保護(hù)和食品安全提供決策的科學(xué)依據(jù).具體參見污水寶商城資料或http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
5 結(jié)論
QMRA發(fā)展過程尤其是在我國(guó)的應(yīng)用中主要面臨以下挑戰(zhàn)：1)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的不確定性.QMRA的每一步都包含大量的不確定性.各種數(shù)據(jù)和模型也包含不確定性.2)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不足，尤其是暴露參數(shù)數(shù)據(jù).3)應(yīng)用研究偏少.資源環(huán)境衛(wèi)生部門如何應(yīng)用QMRA來進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理是非常關(guān)鍵的一步.而由于QMRA存在大量不確定性和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏，QMRA在我國(guó)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和管理中的應(yīng)用研究偏少.針對(duì)我國(guó)QMRA研究以及應(yīng)用，應(yīng)該加強(qiáng)以下三個(gè)領(lǐng)域的研究：①不確定性分析.定量分析QMRA的過程中暴露劑量和劑量反應(yīng)模型中的不確定性以及可接受風(fēng)險(xiǎn)的不確定性是能為決策者提供進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理所需要的更全面的信息.②基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累.病原微生物的種類非常龐大，這些微生物的生理毒性以及人群的暴露參數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是QMRA的基礎(chǔ)工作.尤其是人群的暴露參數(shù)受社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及文化習(xí)俗等各種因素的影響，無法簡(jiǎn)單的參考其他國(guó)家的暴露參數(shù).③開展QMRA的應(yīng)用研究.QMRA歸根到底是應(yīng)用科學(xué)，只有應(yīng)用QMRA來為我國(guó)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理提供科學(xué)依據(jù)，QMRA才能有其不斷發(fā)展的生命力.
