美國高產(chǎn)量化學(xué)品數(shù)據(jù)庫在篩選優(yōu)先化學(xué)品中的應(yīng)用

陳亞玲，趙智杰，張成揚(yáng)

（北京大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100871）

化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展給社會(huì)帶來了廣泛的利益，同時(shí)也產(chǎn)生了日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染隱患。目前世界上大約有700多萬種人工合成的化學(xué)物質(zhì)，且每年還有大約1 000多種新化學(xué)物質(zhì)問世。化學(xué)品安全問題一直是國際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。如何從眾多的化學(xué)品中選定優(yōu)先控制名錄是化學(xué)品安全管理的第一步，而化學(xué)物質(zhì)數(shù)據(jù)庫是篩選階段的基本科學(xué)支撐。在篩選化學(xué)品時(shí)常用的國際權(quán)威數(shù)據(jù)庫有：潛在有毒化學(xué)品國際登記中心目錄（IRPTC）、化學(xué)物質(zhì)毒性數(shù)據(jù)庫（RTECS）、化學(xué)文摘社（CAS）數(shù)據(jù)庫和美國高產(chǎn)量（HPV）化學(xué)品數(shù)據(jù)庫等。HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)庫由美國環(huán)保署發(fā)起，經(jīng)過官方審核和認(rèn)證，已成功納入美國化學(xué)品管理體系，是美國環(huán)保署制定化學(xué)品管理措施的直接依據(jù)。國內(nèi)的化學(xué)品安全管理研究主要集中在信息資源［1］、法律法規(guī)［2-3］、管理政策［4-5］等領(lǐng)域，鮮有對數(shù)據(jù)庫應(yīng)用于篩選化學(xué)品程序的介紹。

本文介紹了HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容、格式和發(fā)展情況，以及采用HPV數(shù)據(jù)篩選優(yōu)先化學(xué)品的程序。可為我國同類工作提供借鑒。

1 HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展

1998年美國環(huán)保署、美國環(huán)境保護(hù)協(xié)會(huì)、美國石油研究所和美國化學(xué)委員會(huì)共同發(fā)起了HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)庫項(xiàng)目，旨在建立高產(chǎn)量化學(xué)品（HPVCs）的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，為不同層次的環(huán)境決策者服務(wù)。HPVCs是指在美國的生產(chǎn)量或進(jìn)口量超過（包含）45.359 t/a的化學(xué)品。許多化學(xué)品生產(chǎn)商和進(jìn)口商自愿資助該項(xiàng)目，在美國環(huán)保署的指導(dǎo)下提交需要的數(shù)據(jù)和進(jìn)行必要的試驗(yàn)測試。截至2007年6月，企業(yè)已資助了約2 260種HPVCs，其中約1 400種是直接通過該項(xiàng)目資助的，其余860種是國際組織間接資助的。對于那些未取得企業(yè)資助的化學(xué)品則在有關(guān)法規(guī)的框架下由美國環(huán)保署負(fù)責(zé)提供資助。項(xiàng)目成果經(jīng)整合形成HPV數(shù)據(jù)庫，供各利益相關(guān)方免費(fèi)查閱。

2 HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容和格式

HPV項(xiàng)目提交的HPV數(shù)據(jù)須符合信息篩選數(shù)據(jù)集（SIDS）格式。SIDS遵循《經(jīng)濟(jì)合作發(fā)展組織（OECD）化學(xué)品測試準(zhǔn)則》，該準(zhǔn)則收集、匯總了各成員國政府、企業(yè)和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)品安全性測試時(shí)使用的方法，詳盡說明了兩個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室如何以同一方式開展測試研究［6］，以確保數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。

HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)庫支持物質(zhì)名稱或CAS登記號搜索，主要包括4個(gè)部分：

1）化學(xué)品數(shù)據(jù)。這是HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)庫的核心部分。HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)庫收錄了表征HPVCs性質(zhì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括物化性質(zhì)、環(huán)境歸趨、生態(tài)毒性和對哺乳動(dòng)物的健康效應(yīng)等4類數(shù)據(jù)。HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)庫收錄的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)內(nèi)容項(xiàng)目見表1， 每一屬性項(xiàng)下有多個(gè)終端數(shù)據(jù)指標(biāo)。

2）化學(xué)品毒性特征描述。HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)庫收錄了經(jīng)兩級初級篩選后作出的毒性特征描述文件。

3）優(yōu)先風(fēng)險(xiǎn)評估。HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)庫收錄了經(jīng)三級初級篩選后作出的基于暴露的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)文件。

4）數(shù)據(jù)資助方、提交方及測試方的相關(guān)信息。

表1 HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)庫收錄的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)內(nèi)容項(xiàng)目

3 HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)在篩選優(yōu)先化學(xué)品方面的應(yīng)用

提交給HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)經(jīng)過審查后會(huì)納入美國環(huán)保署“現(xiàn)有化學(xué)品強(qiáng)化管理計(jì)劃”，主要用于篩選優(yōu)先化學(xué)品，以決定是否需要追加數(shù)據(jù)或采取措施來降低潛在的危害風(fēng)險(xiǎn)。基于國家污染防治和毒物顧問委員會(huì)（NPPTAC）的推薦名單，美國環(huán)保署使用HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)對名單上的化學(xué)品實(shí)行三級篩選。第一級是自動(dòng)分類，根據(jù)OECD的全球化學(xué)品統(tǒng)一分類和標(biāo)簽制度標(biāo)準(zhǔn)（GHS）評價(jià)化學(xué)品的SIDS數(shù)據(jù)項(xiàng)，以確定第二級篩查的優(yōu)先性；第二級是手動(dòng)篩查修正分類，考慮其他可選數(shù)據(jù)項(xiàng)，進(jìn)行篩選階段的毒性特征描述；第三級是基于暴露程度的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先等級評價(jià)。

3.1 自動(dòng)分類

首先基于對哺乳動(dòng)物的健康效應(yīng)和生態(tài)毒性兩類數(shù)據(jù)，按照一定標(biāo)準(zhǔn)將HPV化學(xué)品分為3個(gè)類別（1類的優(yōu)先級別最高），再用環(huán)境歸趨數(shù)據(jù)修正初步分類結(jié)果。

1）對哺乳動(dòng)物的健康效應(yīng)數(shù)據(jù)篩選的第一指標(biāo)是重復(fù)劑量毒性，用于修正的指標(biāo)有遺傳毒性、生殖毒性和發(fā)育毒性。重復(fù)劑量毒性的篩選標(biāo)準(zhǔn)［7］見表2。首先按照表2的標(biāo)準(zhǔn)分類，然后對列入2類和3類的化學(xué)品用以下規(guī)則進(jìn)一步修正：若其生殖毒性或發(fā)育毒性損害作用的最低劑量（LOAEL）滿足GHS的1類標(biāo)準(zhǔn)，則列入1類化學(xué)品；若在遺傳毒性、生殖毒性和發(fā)育毒性有任何陽性或模棱兩可的結(jié)果，則該化學(xué)品分類上升1個(gè)等級（如原為3類的化學(xué)品列入2類）。

表2 重復(fù)劑量毒性的篩選標(biāo)準(zhǔn)

2）生態(tài)毒性數(shù)據(jù)的篩選指標(biāo)是對魚類、水生無脊椎動(dòng)物、綠藻類的急性毒性，取這3個(gè)指標(biāo)的半數(shù)致死濃度或半數(shù)最大效應(yīng)濃度的最低值，小于1 mg/L的為1類，1～10 mg/L的為2類，大于10 mg/L的為3類。

3）環(huán)境歸趨數(shù)據(jù)用于進(jìn)一步修正以上分類結(jié)果。使用的指標(biāo)是lgKow（Kow為正辛醇-水的分配系數(shù)）和生物降解性；如果lgKow＞4或快速生物降解試驗(yàn)失敗，則繼續(xù)上調(diào)優(yōu)先等級。

不同指標(biāo)對分類結(jié)果的影響見表3。美國環(huán)保署的第一級篩選對人類健康、水生生態(tài)保護(hù)和生物降解性給予了同等級別的關(guān)注。最終的分類結(jié)果是取各子指標(biāo)的最高分類等級，這是為了防止在初級篩選階段低估其危害性。

表3 不同指標(biāo)對分類結(jié)果的影響

截至2006年12月8日，納入HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)庫的化學(xué)品共有755種。經(jīng)過第一級自動(dòng)篩選，有213種（28%）被列入1類，118種（16%）被列入2類，10種（1%）被列入1類或2類，142種（19%）被列入3類，其余272種（36%）無法分類，原因?yàn)橛袛?shù)據(jù)缺失、尚在測試階段或美國環(huán)保署和資助方對數(shù)據(jù)存有異議等諸多方面。

3.2 毒性特征描述

經(jīng)過第一級篩選將HPVCs分為3類后，美國環(huán)保署下屬的污染防治與毒物管理辦公室（OPPT）按照優(yōu)先級別開始第二級篩選。第二級篩選主要有兩方面內(nèi)容：數(shù)據(jù)質(zhì)量審核和毒性特征描述，此階段歷時(shí)2～4 a。

首先檢查所提交的數(shù)據(jù)是否嚴(yán)格符合SIDS規(guī)則、是否完整、能否充分反映該物質(zhì)對人體和環(huán)境健康的危害特性、是否還需要做進(jìn)一步的數(shù)據(jù)搜集或其他工作。毒性特征描述主要根據(jù)資助方提交的數(shù)據(jù)，同時(shí)OPPT會(huì)充分考慮數(shù)據(jù)公示過程中各方的意見反饋。為防止遺漏新信息，OPPT對美國國立醫(yī)學(xué)圖書館綜合生物醫(yī)學(xué)信息書目數(shù)據(jù)庫（Medline/PubMed）、毒理的影響文獻(xiàn)資料庫（Toxline）、毒物數(shù)據(jù)銀行（HSDB）、美國毒物與疾病登記署（ATSDR）、國際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）、農(nóng)藥環(huán)境毒理學(xué)網(wǎng)絡(luò)（EXTOXNET）、美國環(huán)保署物質(zhì)登記系統(tǒng)（EPA SRS）、CAS數(shù)據(jù)庫和科學(xué)指南（SD）等綜合數(shù)據(jù)庫搜索自提交日前一年至今的相關(guān)更新。在審查數(shù)據(jù)的過程中進(jìn)一步修正分類，特別是對第一級篩選無法分類的化學(xué)品。OPPT只對那些未經(jīng)過OECD篩選的HPVCs進(jìn)行毒性特征描述，以指導(dǎo)OPPT的下一步?jīng)Q策行動(dòng)。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先等級評價(jià)

前兩級篩選僅從化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)的角度描述其危害性，并未考慮暴露因素。存貨更新報(bào)告（IUR）是美國環(huán)保署專門用于化學(xué)品風(fēng)險(xiǎn)篩選的暴露信息庫，IUR每年更新HPVCs在美國的生產(chǎn)量、進(jìn)口量、用途、環(huán)境排放量和生產(chǎn)/使用/進(jìn)口的主要企業(yè)名單，還收錄各種HPVCs對普通公眾、兒童、生產(chǎn)工人、消費(fèi)者和環(huán)境的暴露情況。綜合IUR的暴露幾率與前兩級篩選判定的毒性類別，OPPT給出了HPVCs的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先等級的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［8］，見表4。據(jù)此判定該化學(xué)品是否需要更高級別的測試數(shù)據(jù)或更詳細(xì)的暴露信息，識別其是否需要考慮在早期降低風(fēng)險(xiǎn)，是否要告知其他環(huán)保機(jī)構(gòu)或聯(lián)邦部門。

表4 HPVCs的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先等級的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)語

HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)庫是由美國環(huán)保署建立的數(shù)據(jù)庫，直接服務(wù)于篩選化學(xué)品。數(shù)據(jù)內(nèi)容格式遵循SIDS準(zhǔn)則，包括物化性質(zhì)、環(huán)境歸趨、生態(tài)毒性和對哺乳動(dòng)物的健康效應(yīng)等4類，完備且精煉，與GHS等國際標(biāo)準(zhǔn)兼容，特別適用于政府的化學(xué)品安全管理決策。美國環(huán)保署的自動(dòng)分類、毒性特征描述和風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先等級評價(jià)三級篩選程序體現(xiàn)了針對HPVCs由粗篩到精選、毒性與暴露相結(jié)合的基本篩選原則。篩選過程公開透明，與各界充分溝通與反饋，結(jié)論成果供公眾免費(fèi)查閱。美國環(huán)保署對HPV化學(xué)品數(shù)據(jù)的使用方式、篩選程序、管理體系及結(jié)論成果對我國制定優(yōu)先化學(xué)品控制目錄乃至化學(xué)品安全管理都有借鑒意義。

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