第二节 大气污染的人群暴露评价

一、大气污染的人群暴露特征

大气污染的流行病学研究中，如何准确、灵敏和客观地定量测定和评价人群对大气污染的实际暴露特征及水平，对准确评估暴露-反应关系，确认病因推断并定量评价人群的健康效应具有重要意义，成为近年来环境流行病学研究中十分活跃的领域之一。一般可以从以下三个方面具体描述:

（一）环境浓度

环境浓度（environmental concentration）指污染物在某种环境介质（大气、水、土壤等）中的存在形态和数量，例如大气中SO2的浓度，水体中汞的浓度等。这些也是一般环境监测工作的主要内容，可以通过仪器和采样分析技术获得。

（二）暴露水平

暴露水平（exposure level）指上述环境介质中的污染物与人体表面（如皮肤、消化道或呼吸道上皮）接触（包括接触方式、接触量及影响因素）的程度，例如人体每日呼吸进入体内的空气中可吸入颗粒物（PM10）的水平。这类数据常常需要附加问卷、现场观察及时间-活动模式的调查等手段才能准确获得。

（三）体内剂量

体内剂量（internal dose）指通过多种途径进入人体内的大气污染物含量。一般指进入人体血液循环的污染物水平或其代谢产物的含量，例如人体的血铅含量、尿中黏康酸的水平或血中碳氧血红蛋白（HbCO）的含量等。

环境浓度、暴露水平和体内剂量这三个方面相互联系、密不可分，实际上反映了人群对大气污染暴露的不同阶段和暴露评价的不同层次，构成大气污染的人群暴露评价的主要内容和全过程。

在环境流行病学研究中，暴露评价方法首先是用于识别和确定不同的暴露人群组。同时，暴露评价方法整合了环境监测、个人问卷和时间-活动日记的资料，为准确估计不同污染水平、不同污染地区、不同行为模式和不同污染接触时间的人群暴露差异提供了一个非常重要的研究工具和手段。特别应该注意的是，环境暴露具有低剂量、长期性的特点，流行病学意义的相对危险度（RR）常常低于2，而我国的一般环境污染背景相对较高，在缺乏环境意义上真正的“非暴露组”（清洁对照）情况下，如何准确、科学和全面地描述和评价人群对外环境因素的暴露水平和暴露时间，对环境流行病学研究的结果具有至关重要的意义。

二、大气污染的人群暴露测量

随着大气质量自动监测技术、3S（GPS、GIS、RS）监测和分析技术及分子生物学的迅速发展，对人群暴露的定量测量和时空分析评估正成为大气污染人群暴露评价研究的中心环节和主要内容。一般可以分为两大方面:一是直接测量，包括对暴露接触点污染物浓度的测量和人体暴露生物标志的采样和测量；二是间接评价，通过大气污染物浓度时空水平定量监测、人群暴露模型推算和问卷调查分析等方法估计人群暴露量。常用的基本测量方法有3种:①接触点（point-of-contact）测量，即直接采样测定大气环境介质与人体接触点的污染物浓度和接触时间；②情景评估（scenario evaluation），即通过模型假设估计人群在不同情景下的暴露浓度和接触时间，进行模拟推算；③暴露重建测量（exposure reconstruction），指通过测量人体暴露生物标志来评估已经进入人体的污染物内剂量。

（一）接触点测量

接触点测量（point-of-contact measurements）主要指个体暴露量测量。大气环境质量监测的是大气环境中污染物的水平，测出的数值与人体的实际暴露水平不是一个概念，两者常有很大差别。而个体暴露量测量是对大气环境介质贴近人体接触面的采样和测定，同时考虑接触时间的因素，显著减少大气采样测定的不确定性，可获得较为准确的人体暴露数据。这种方法测量的是人群正在发生的大气暴露现况。例如交通警察携带个体采样器可以分别连续采样测定其在道路值勤时和其他时间对NOx和CO（汽车尾气污染物）的不同暴露水平，结合时间-活动模式问卷，可较准确地评价其当时对NOx和CO的实际暴露情况。

这种测量方法的优点是直接测量人体接触点的污染物水平并可准确给出一定时间内仪器测量的定量数据。但另一方面，接触点测量的仪器和人工成本常常较高，较短的采样时间和样本量的局限能否反映真实的人群暴露（尤其是长期暴露），以及从测量结果难以判断污染来源等，均为该方法的局限。

（二）情景评估方法

情景评估方法（scenario evaluation method）是指研究者预先对个体或人群在特定时间、特定污染物浓度下，设定大气污染的不同暴露情景并进行估算或预测的方法，可简化为:“时间活动模式+实际监测/模型估算”。这是对人群将来预计要发生的环境暴露的测量。在实际应用时，又分为几种情况:①根据预设的人群暴露时间和活动“情景”，结合“情景”地点的实际监测数据评价；②根据实际调查的人群暴露时间-活动模式，结合预设或模型估计的某种大气污染物浓度水平和分布“情景”进行评价；③前两种方法相结合，即时间-活动模式和污染物浓度都预设为“情景”进行评价。情景评估方法测量的是人群预期可能发生的暴露，也是目前环境流行病学领域应用日益广泛的方法学之一。

时间-活动模式（time-activity pattern），是指某一特定人群每天日常活动的内容、方式、类型和时间分布规律的问卷调查数据或人为设定的某种“时间-活动情景”。以往的大气污染暴露评价中，通常直接使用环境大气监测点的数据，或通过各种统计学模型估算出的污染物数据作为人群对污染物的实际暴露，不考虑污染物与人体的实际接触点，也不考虑暴露人群的日常生活方式、饮食习惯、职业特征、社交及业余爱好等因素对其实际接触水平的影响。这实际上混淆了人群暴露与环境浓度这两个不同的概念。近年的国内外暴露评价研究普遍认为，在适当的质量保证下通过问卷、日记、访视、观察和某些技术手段获得的“时间-活动”模式资料，对建立准确的人群暴露模型和合理的暴露-反应关系等具有非常重要的意义。

“时间-活动模式”资料包括三个方面:①各种日常活动的时间分布资料，又称为时间分配参数。时间分配参数包括进行一项活动需要花费的时间量（每年、每周或每天接触的时间量）和预期个体或人群从事该项活动的频率。时间-活动模式的空间分布类型，则要根据污染物、传播介质、位置和排放源的不同特征来描述。②影响日常活动及活动场所污染程度的相关因素的资料，称为微环境参数。③进行各项活动的暴露接触强度资料，称为强度参数。

“时间-活动模式”资料的优势:①进行个体暴露监测（个体采样）研究时有助于筛选影响个体暴露水平的主要因素；②某些个体采样监测在技术和实际应用上难以进行时，利用“时间-活动模式”资料可以对个体或人群组的实际暴露进行模拟分析，建立暴露模型，实现对人群暴露水平的客观和定量评价；③弥补某些环境监测数据的缺陷和不足，例如交通路口处的CO含量监测数据，只有结合交通警察的上岗时间和活动规律数据，才可能对其实际CO暴露水平进行客观测量和评价；④充分收集和分析影响暴露测量水平的混杂和干扰因素；⑤环境暴露与人群不良健康结局的研究中，可分析不同影响因素之间的交互作用；⑥可用于不同人群组的行为和社会学特征的分析和研究，进而掌握这些活动场所对人群暴露量的影响。

“时间-活动模式”资料的局限性:①由于时间-活动模式调查设计本身要求受调查者能够稳定地按照设计方案接受访视、填写问卷或记日记，必然要排除一些规定时间不在家（如要出外旅游、探视子女等）的对象，造成研究对象的选择偏性；②准确性和可靠性，由于时间-活动模式调查常需要受调查者自己回忆、填写问卷，对问卷项目要求理解的一致性、填写的认真程度等都会对问卷的准确性和可靠性产生很大影响；③个体差异，由于不同特征人群、不同个体每天的日常活动地点、方式、程度和时间上均可能有很大差异，反映在其数据中可出现很大的个体差异，对数据统计分析提出很大挑战。

（三）暴露重建

暴露重建（exposure reconstruction）即暴露生物标志的测量。要准确评价人群对大气污染物的实际暴露水平，暴露生物标志的应用具有特殊的意义。暴露生物标志（biomarker of exposure）一般指机体生物材料中外源性化合物（环境污染物）和/或其代谢产物与体内生物大分子相互作用产物的含量，可分为内剂量（internal dose）和生物有效剂量（biologically effective dose）。

由于生物标志直接反映了人体对环境污染物的实际暴露和体内吸收，同时，生物有效剂量标志则可进一步提供对靶器官（细胞）暴露剂量的估计值，从而对环境暴露与特异性的健康效应之间定量暴露-反应关系的确定提供了科学基础。另一方面，由于人体生物标志测定的是人群暴露大气污染物后进入体内的剂量，反映的是人群既往已经发生过的暴露，所以该方法测量的是既往暴露，在暴露科学上也称为暴露重建（exposure reconstruction）。

总之，接触点测量（point-of-contact measurements），即直接采样测定人体与大气污染物接触点上的暴露浓度和接触时间，并对数据进行整合评价，是对正在发生的暴露的测量；模拟情景测量（scenario evaluation），即通过模型假设估计人群在不同情景下的暴露浓度和接触时间，进行模拟推算，是对将来预计发生的暴露的测量；暴露重建（exposure reconstruction），即通过测量人体暴露生物标志估计已经进入人体的内剂量，是对既往已经发生的暴露的测量，三种测量方法反映了不同的人群暴露状态。