毒性风险评估（TRA）

发布时间：2025-06-19 13:25:10 阅读量：4 作者：生物检测中心

毒性风险评估（TRA）：守护人类健康与环境安全的科学基石

摘要： 毒性风险评估（TRA）是系统性地识别、表征和管理化学物质对健康及环境影响的关键科学过程。本文将阐述TRA的核心概念、标准流程、广泛应用领域、面临的挑战及未来发展方向，为化学品的安全管理提供科学依据。

一、TRA的核心定义与目标

毒性风险评估（TRA）是一种结构化的科学方法，旨在评估化学物质（单一物质或混合物）在特定暴露条件下对人类健康（如工人、消费者、公众）或生态环境（如水生生物、陆生生物）产生不良效应的可能性及其严重程度。其核心目标是：

  1. 识别危害： 确定物质固有的有害特性（如致癌性、致突变性、生殖毒性、生态毒性）。
  2. 关联暴露： 量化或定性评估目标人群（人或生态受体）接触该物质的途径、频率、剂量/浓度和持续时间。
  3. 量化风险： 结合危害性质和暴露水平，估算不良健康或生态效应发生的概率或严重程度。
  4. 支撑决策： 为风险管理措施的制定（如设定安全使用条件、制定暴露限值、分类标签、监管审批）提供科学依据。

二、TRA的标准流程：科学性与系统性的统一

一个完整的TRA通常遵循以下相互关联的步骤：

  1. 问题阐述（Problem Formulation）:

    • 明确评估目标：评估何种物质？关注哪些健康或生态终点（如特定器官毒性、水生生物急性致死）？
    • 确定评估范围：评估对象（工人、消费者、特定环境介质）？评估深度（筛选级、精细级）？
    • 制定评估策略和数据收集计划。

  2. 危害识别（Hazard Identification）:

    • 全面收集证据： 系统检索和审查所有可用的科学信息，包括：
      • 实验数据： 体内（动物实验）、体外（细胞、组织实验）测试结果。
      • 人类数据： 流行病学研究（职业暴露、环境暴露、临床病例）、事故报告。
      • （Q）SAR预测： 利用计算机模型基于化学结构预测毒性。
      • 交叉参照（Read-across）： 利用结构相似物质的已知数据推断目标物质毒性。
      • 物质固有特性： 物理化学性质（如溶解度、挥发性、稳定性等）。
    • 确定有害效应： 识别物质可能导致的具体毒性终点及其作用模式（如遗传毒性致癌物、非遗传毒性致癌物）。

  3. 危害表征（Hazard Characterization）:

    • 剂量反应评估（Dose-Response Assessment）： 核心是建立暴露水平（剂量或浓度）与不良效应发生率或严重程度之间的关系。
      • 关键效应/终点： 确定最敏感的、具有毒理学意义的效应作为评估基准。
      • 阈值效应（非致癌/非遗传毒性）： 识别无可见有害效应水平（NOAEL）或最低可见有害效应水平（LOAEL）。应用评估因子推导健康指导值（如每日允许摄入量ADI、耐受量AOEL）或预测无效应浓度（PNEC）。
      • 非阈值效应（致癌/遗传毒性）： 通常采用低剂量外推模型（如线性模型）推导单位风险值或风险特定剂量（如BMDL）。
    • 确定机制与不确定性： 阐明毒性作用机制（MoA），并明确评估过程中的关键数据和模型不确定性。

  4. 暴露评估（Exposure Assessment）:

    • 量化或定性描述： 评估目标受体通过不同途径（吸入、经皮、经口摄取（人）；水体、沉积物、土壤（生态））接触到的物质浓度/剂量。
    • 关键要素：
      • 暴露场景： 描述物质从生产、运输、使用到废弃的全生命周期中，可能导致暴露的操作条件和控制措施（如工业过程、消费品使用方式、环境释放）。
      • 暴露水平估算： 采用测量数据（环境监测、生物监测）、模型预测（暴露模型、命运模型）或合理估计（如暴露工具包ECETOC TRA）。计算预期暴露水平（如日暴露量、环境浓度PEC）。

  5. 风险表征（Risk Characterisation）:

    • 整合与结论： 将危害表征（剂量-反应关系）和暴露评估（预期暴露水平）的结果进行整合比对。
    • 风险评估指标：
      • 阈值效应： 计算风险商（RQ） = 预期暴露水平（如PEC或摄入量）/ 安全参考值（如PNEC或AOEL）。RQ < 1 通常表示风险可接受；RQ ≥ 1 表示风险需关注。
      • 非阈值效应： 计算超额风险（如终生致癌风险）或暴露边界（MOE = 参考点如BMDL / 预期暴露水平）。MOE 越大，风险越低；低于目标MOE（如10000或100000）表示风险需关注。
      • 定性评估： 在数据不足时，基于危害性质和暴露可能性进行专业判断（高风险/中风险/低风险）。
    • 阐述不确定性： 清晰说明整个评估过程中关键的不确定性及其对结论的影响。
    • 得出结论： 明确说明在设定的暴露场景下，风险是否可接受，或指明需要风险管理干预的环节。

三、TRA的广泛应用：贯穿产品生命周期

TRA是现代化学品安全管理不可或缺的工具，广泛应用于：

  1. 工业化学品法规遵从：

    • 满足全球主要化学品法规（如欧盟REACH、中国《新化学物质环境管理登记办法》）对注册物质进行化学品安全评估（CSA）的核心要求。
    • 推导安全暴露场景（ES）和暴露阈值（DNELs / PNECs），制定化学品安全报告（CSR）和安全数据表（SDS）中的安全使用信息。

  2. 农药/生物杀灭剂登记： 评估活性成分及制剂对施用者、工人、旁观者、消费者、非靶标生物（生态）的风险，是获得上市许可的关键科学依据。

  3. 药品研发与安全评价： 评估潜在药物的非临床毒性和临床试验阶段的人体暴露风险。

  4. 消费品安全： 评估玩具、化妆品、纺织品、食品接触材料等产品中化学物质对消费者的潜在风险（如皮肤致敏、内分泌干扰）。

  5. 环境风险评估： 评估化学物质排放到空气、水体、土壤后对生态系统的风险（如对鱼类、藻类、蚯蚓的毒性）。

  6. 职业健康与安全： 评估工作场所中化学品暴露对工人的风险，为制定职业接触限值（OELs）和防护措施提供依据。

  7. 事故应急与污染场地管理： 评估化学品泄漏事故或历史污染场地对人群和环境的即时及长期风险。

四、TRA的关键挑战与未来方向

尽管TRA是强大的工具，其有效实施仍面临诸多挑战：

  1. 数据缺口与不确定性： 大量物质缺乏完整的毒性数据（尤其慢性、生态毒性数据），依赖（Q）SAR、交叉参照或高评估因子会引入显著不确定性。
  2. 混合物风险评估： 现实暴露多为多种物质共存，评估其联合效应（相加、协同、拮抗）的方法学仍在发展中。
  3. 新兴污染物与新型终点： 纳米材料、内分泌干扰物、微塑料等新兴物质，以及免疫毒性、神经发育毒性等复杂新型终点的评估方法有待完善。
  4. 暴露评估的复杂性： 精确模拟全生命周期暴露场景和多途径暴露存在困难，环境监测数据常常不足。
  5. 将新方法学（NAMs）整合入法规： 推动体外测试、组学技术、计算模型等新方法学在监管决策中被广泛接受和应用，以减少动物实验并提高效率。
  6. 加强透明度和沟通： 风险评估过程中的假设、模型选择、不确定性需要更清晰透明地呈现给决策者和公众。

未来发展方向聚焦于：

  • 推进NAMs： 大力发展和验证基于机制的体外测试、计算毒理学模型（AOPs, PBPK），构建更高效、人道的评估体系。
  • 提升暴露科学： 发展更精准的暴露模型，利用传感器技术、大数据分析（如废水流行病学）改进暴露数据获取。
  • 深化混合物评估： 完善混合物风险评估框架，开发预测混合物效应的模型和工具。
  • 整合组学与大数据： 利用基因组学、转录组学等技术深入理解毒性机制，识别早期生物标志物。
  • 提高评估效率与标准化： 开发自动化工具、统一数据库和标准化模板，加速评估进程并提高一致性。
  • 加强风险交流： 确保风险评估过程和结果能够清晰、有效地传达给利益相关方。

五、结论

毒性风险评估（TRA）是保障化学品安全使用、保护人类健康和生态环境的科学基石。它是一个动态迭代、基于证据的决策支持过程。通过严谨的流程（危害识别、危害表征、暴露评估、风险表征），TRA为识别潜在风险、设定安全阈值、制定有效的风险管理措施提供了不可或缺的科学依据。面对数据缺口、混合物效应和新物质/新终点等挑战，持续推动新方法学（NAMs）的应用、提升暴露评估精度、加强透明沟通，是优化TRA、实现更高效、更精准的化学品安全管理的必然方向。不断完善和发展的TRA将继续在构建更安全、更可持续的化学未来中发挥核心作用。