[科普中国]-阶层式概率评估

阶层式概率评估

膳食暴露评估的准确性取决于毒性数据、农药残留数据、食物消费数据的可获得性。美国环保署目前使用的是阶层式的方法，从根据保守假设的评估过渡到利用更靠近消费点的资料进行更为实际的评估。随着评估阶层的不断深入，就需要更多的数据和更复杂的评估方法，但高阶层的评估更实际地代表了食品中真实的残留情况，评估结果也能为风险管理提供更有价值的参考依据。美国环保署利用急性暴露评估的结果作为风险管理的依据，确保经农药处理过的作物不会对人体健康产生不可接受的风险。高阶层的急性膳食风险评估对风险管理非常有用，其结果更真实的代表了农药的使用和食物的分配情况。但这些高阶层的评估很少进行，因为需要全面、详细的残留监测和市场调查数据，包括从超市和销售中心进行取样和分析，用于代表整个人群的消费情况，成本较高。

阶层式概率评估的案例分析阶层式的概率评估方法美国环保署使用阶层式的方法进行农药残留急性膳食暴露评估，评估基于如下前提和假设：暴露时间低于1天，农产品在全国范围内均匀分布，食用经过农药处理过的农产品的概率和经农药处理的作物比例PCT成正比，动物实验的毒性效应可以外推到人。

风险评估者美国环保署使用阶层式的方法对农药残留进行急性膳食暴露评估，根据风险管理者需求的提高不断深入阶层进行评估。OPP将阶层1和阶层2定义为确定性评估，将阶层3和阶层4评估定义为概率性评估。阶层1评估使用残留值分布的高分位数和膳食消费值，同时假定允许使用该农药的所有作物都经过农药处理，并含有最大允许残留值，即最坏情形下的估计。阶层2评估对经常混合的食物使用单一的平均残留值，考虑食品加工过程对农药残留的影响，并使用加工因子来校正加工食品中的农药残留水平，其它步骤与阶层1相同。阶层3使用残留资料的分布和膳食消费数据的分布，并考虑经农药处理的作物比例，因此比阶层2更符合实际情况。阶层4评估则需要更加详细的数据（如市场菜篮子调查、监测监控数据、食品加工研究、农药的使用方式以及农药的市场份额），但能够提供最有代表性的评估结果。

评估数据的收集通过某种假定的农药OrganoPHOS，回顾美国环保署阶层式急性膳食暴露评估过程。整个评估过程主要针对阶层1至阶层3的评估，数据的获取主要包括以下步骤1：

（1）从OrganoPHOS登记时的标签表明，该假定的农药施用于苹果和马铃薯两种作物。施用于苹果，每公顷施用2.25kg该活性物质，于叶面喷施1次，安全间隔期为4天。施用于马铃薯，每公顷施用2.25kg该活性物质，于叶面喷施3次，安全间隔期为7天。

（2）全国范围内有40%种植面积的苹果和20%种植面积的马铃薯经过了OrganoPHOS处理。

（3）OrganoPHOS在苹果和马铃薯上的代谢研究表明，按照农药登记时规定的使用方法，OrganoPHOS及其代谢物会在马铃薯的维管束和苹果中发现，并且有毒性。因此，OrganoPHOS的最大允许残留值包括其代谢物的量。

（4）OrganoPHOS在动物体内的代谢研究表明，OrganoPHOS及其代谢产物在动物组织中发现。

（5）苹果的田间残留试验设有16个试验点，在合适的区域中进行。用登记的标签上允许的最大值施用，施用后4天收获。一共收集了32份样品（一个地点两个样品），OrganoPHOS（或其代谢物）的残留值从0.05mg/kg到18.3mg/kg（平均值7.9mg/kg）。根据这些资料，确定OrganoPHOS在苹果中的最大允许残留值为20mg/kg。

（6）马铃薯的田间残留试验设有16个试验点，在合适的区域中进行。根据农药登记时提供的标签说明，施药停止后7天收获。一共收集了32份样品（一个地点两个试验样品），OrganoPHOS（或其代谢物）残留值从0.05mg/kg到8.5mg/kg（平均值3.8mg/kg）。根据这些资料，确定OrganoPHOS在马铃薯中的最大允许残留值为20mg/kg。

（7）食品加工资料表明，苹果被加工成苹果汁，OrganoPHOS残留浓度会稀释到原来的一半。马铃薯被加工为薯条和薯片，残留值分别是原先的10%和2%。

（8）动物饲喂试验表明，OrganoPHOS在动物体内不会转化到肉、奶或其他组织，苹果和马铃薯也不作为动物饲料使用。因此，不对动物产品设定最大允许残留值。

（9）OrganoPHOS的急性和亚慢性毒性研究表明，家兔的无可见不良作用剂量水平(NOAEL)为50mg/kg/day，不确定系数为100，足以保护包括婴儿和儿童在内的所有人群。OrganoPHOS的急性参考剂量为aRfD为0.5mg/kgbw/day。

膳食暴露计算对OrganoPHOS的毒性和残留数据完成收集后，即可输入膳食暴露评估模型DEEM(DietaryExposureEvaluationModel)中，该模型使用农药残留的原始数据和CSFII的食品消费资料来评估农药的摄入风险。各个阶层急性暴露值的计算方法一致，为食物中的农药残留量和每天每人的食物消费量的乘积，通过公式(1)和(2)计算。

Ei=(Ri×Ci×Pi)/1000……………………………(1)

Et=ΣEi…………………………………………(2)

Ei为随食物i摄入的农药残留量（mg/kgbw/day），Ri为食物i中的残留值（食物），Ci为食物i每天的摄入量（g/kgbw/day），Pi为每天从食物i中摄入农药残留的概率，1000为克和千克之间的转换系数。Et为某天消费的所有食物中的农药摄入量。总的日暴露量可以用一个经验概率分布表示。

对于阶层1评估，Ri为最大允许残留限量值，Pi为1，Ci为食物i每天的摄入量。对于不使用Monte-Carlo概率方法的评估来说，摄入农药残留的概率Pi为根据农药市场份额数据得出的经农药处理的作物种植面积比例。从阶层3评估开始，DEEM急性分析模块中利用整体膳食消费数据的分布和整体残留数据的分布进行Monte-Carlo概率评估，包括以下几个步骤：①某人在第一天的某种食物的消费量乘以从该食物的残留分布中随机抽取的残留值；②针对该人在第一天食用的所有食物，重复第1步；③该人在第一天食用所有食物的暴露值相加，得出该人总膳食暴露风险；④对以上三步重复N次，仍然使用该人在第一天使用的食物资料；⑤将该人在第一天的N个暴露值作为频率值；⑥对该人在其余的时间里重复以上5个步骤；⑦对评估人群中所有个体重复以上6个步骤。根据所有的个体、所有的时间里的暴露估计值的频率分布，得出各分位数的概率累积分布图。膳食摄入评估的结果和毒理学终点指标比较，来判定暴露值是否可以接受。利用以上资料，可进行阶层1-3的急性膳食评估，用暴露值和急性参考剂量(aRfD)的比例表示某人群的膳食暴露风险。

评估结果阶层1：阶层1评估使用残留值的高分位数（通常使用最大允许残留值）和消费数据的分布，最大允许残留值的设定考虑到在农药登记允许的使用范围内可能发生的最大残留量（最大施用量、最高施用频率、最短安全间隔期），因此仅计算了最坏情形下的估计值。对OrganoPHOS进行阶层1评估，输入的数据是：毒性终点aRfD=0.5mg/kgbw/day残留值：新鲜苹果20mg/kg，苹果汁20mg/kg，苹果酱20mg/kg。马铃薯块茎10mg/kg，薯条10mg/kg，薯片10mg/kg。结合消费数据的分布情况，得出全国人群急性暴露分布的95%和99.9%分位数分别是aRfD的27.9%和218.5%。对于1~6岁的儿童，急性暴露分布的95%和99.9%分位数分别是aRfD的121.1%和596.1%。由于急性暴露分布的99.9%分位数超过了aRfD，因此有必要进行阶层2评估。

阶层2：阶层2和阶层1一样，但对经常混合的食品使用了平均的残留数据，并使用加工因子校正加工食品的农药残留值。在DEEM中进行OrganoPHOS的阶层2评估，输入的数据是：毒性终点aRfD=0.5mg/kgbw/day，残留值：新鲜苹果20mg/kg，苹果汁0.395mg/kg（7.9ppm×0.05），苹果酱3.9mg/kg（7.9mg/kg×0.5）。马铃薯块10mg/kg，薯条10mg/kg（3.8ppm×0.1），薯片0.076mg/kg（3.8mg/kg×0.02）。使用这些资料得出全国人群急性暴露值的分布，95%和99.9%分位数的分别是aRfD的15.8%和77.9%。1~6岁儿童急性暴露分布的95%和99.9%分位数分别是aRfD的39.6%和133.7%。尽管阶层2的评估结果有所降低，但儿童亚人群急性暴露分布的99.9%分位数的超过了aRfD，因此需要进行阶层3评估。

阶层3：阶层3评估使用残留值的分布和消费资料的分布，利用DEEM软件进行Monte-Carlo概率评估，得出的概率分布图反映了可能发生的所有情形。需要输入的数据是：毒性终点aRfD=0.5mg/kgbw/day，残留值：新鲜苹果（田间试验的32个苹果样品的残留分布，40%经农药处理），苹果汁（平均残留值7.9mg/kg×加工因子0.05×施药比例40%=0.158mg/kg），苹果酱（平均残留值7.9mg/kg×加工因子0.5×施药比例40%=1.58mg/kg），马铃薯块（田间试验的32个马铃薯样品的残留分布，20%经农药处理），薯条（平均残留值3.8mg/kg×加工因子0.1×施药比例20%=0.076mg/kg），薯片（平均残留值3.8mg/kg×加工因子0.02×施药比例20%=0.015mg/kg）。阶层3膳食暴露评估结果是：全国人群急性暴露分布的95%和99.9%分位数分别占aRfD的2.7%和27.4%，1~6岁的儿童急性暴露分布的95%和99.9%分位数的分别占aRfD的7.8%和44.5%。

根据阶层3和4的概率方法评估人群的暴露风险时，按照OPP的规定，利用暴露分布的99.9%分位数作为急性风险评估的衡量指标。阶层3评估中，各类人群的急性膳食暴露结果没有超过急性参考剂量值，评估者就没有必要进一步深入到阶层4的评估。阶层4的评估和阶层3类似，区别是用从市场菜篮子调查或监测监控数据获得的单个食品的残留资料代替了田间试验的复合样品的残留值。在阶层4的评估中，将各项数据输入到DEEM，并导入PDP数据进行评估2。