环境基准

日前，生态环境部发布了《淡水生物水质基准推导技术指南》（HJ 831—2022），该标准由生态环境部法规与标准司组织制订，中国环境科学研究院牵头，联合中国科学院生态环境研究中心、中国环境监测总站、国家海洋环境监测中心共同完成。据悉，这是《淡水水生生物水质基准制定技术指南》（HJ 831—2017）（(自2022年3月10日起废止)）发布以来的首次修订。生态环境基准是生态环境管理的重要基石，淡水生物水质基准推导方法是水生态环境基准方法学体系的组成部分之一。通过制定镉、氨氮和苯酚3项淡水生物水质基准，对HJ 831—2017中的一些原则性规定有了进一步的认识。修订后的HJ 831—2022，调整了适用范围，细化了部分技术要求，优化了基准推导模型和方法。特别是在毒性数据预处理方面，针对每个步骤细化了毒性数据筛选技术要求，进一步明确了基准研制过程中毒性数据优先序；吸纳了国际上最新研究成果，引入同效应毒性值的概念；“最少毒性数据需求”由“5个类群”“5个物种”增至“6个类群”“10个物种”，达到国际较高要求，增强了水质基准推导的确定性。为提升HJ 831—2022的实用性和可操作性，同步开发了国家生态环境基准推荐模型的计算软件，统一了建模语言、演算程序和模块调用规则。标准链接：淡水生物水质基准推导技术指南.pdf针对该技术指南的相关问题，有关专家进行了解答。问：作为HJ 831—2022的主要起草人，请您谈谈，为什么要进行此次修订，以及修订的主要内容有哪些？中国环境科学研究院 闫振广研究员：HJ 831—2017是我国颁布的首批水质基准推导技术指南之一，对我国水生态环境基准的发展具有重要意义。通过实践应用，我们对HJ 831—2017中一些原则性规定有了进一步的认识，能够将其细化为更加明确的技术要求，使指南更具科学性和可行性。此次修订由生态环境部法规与标准司组织领导，修订的主要内容如下：在整体框架上，删除了部分与基准推导关系不紧密的章节，增加了“方案制定”“质量保证与质量评价”“不确定性分析”和“报告编制”章节，对附录也进行了优化。调整情况大家可以看细化的基准推导流程图。在数据处理上，充分反映了国际毒理科学最新进展，如：引入同效应毒性值的概念，明确了毒性数据筛选的优先序，将最大容许毒物浓度（MATC）作为最优先的慢性毒性数据，对10%效应浓度（EC10）和20%效应浓度（EC20）等指标也统一了优先性排序；优化了“最少毒性数据需求”的要求。在模型应用上，根据统计学原理，删除了对毒性数据进行正态分布检验的要求，以及不适用的极值拟合模型和急慢性毒性比基准推导方法，开发了基准计算软件。问：作为参与HJ 831—2022论证的主要专家，请您谈谈本标准中对于基准推导时采用的受试物种是怎么考虑的？中国水产科学研究院 刘英杰研究员：HJ 831—2022强调以分布在我国境内、能反映我国淡水生物区系特征的水生生物为受试物种的优选对象，提出了在水质基准研制时推荐采用的敏感受试物种。另外，由于本土物种准确界定的复杂性，弱化了本土物种的说法，同时规定不能采用外来入侵物种作为受试物种。问：HJ 831—2022对于毒性试验暴露时间的规定更加多样化，请问在编制时是怎么考虑的呢？国家海洋环境监测中心 王莹研究员：水生态环境基准是基于急、慢性毒性数据推导的，一般来说，急性试验暴露时间相对较短，慢性试验暴露时间相对较长，但对于不同的受试生物来说，由于生命周期和繁殖特性等的不同，暴露时间并不统一。HJ 831—2022依据国家和国际标准毒性测试方法以及毒性试验的普适性原理，对不同门类的生物规定了不同的毒性试验暴露时间，这样使得对于毒性数据的选择更加精准，提升了基准推导的科学性。问：基准推导过程中涉及到一些统计学问题，作为参与HJ 831—2022论证的主要专家，请问在本标准中对于统计学问题有哪些考虑呢？北京师范大学 童行伟教授：基准推导过程中需要进行模型拟合，在部分文献中，习惯于在拟合前先对毒性数据进行正态分布检验，这是不恰当的，因为对于符合其他分布规律的毒性数据也是可以进行拟合计算的。因此，在HJ 831—2022中没有再要求对于毒性数据进行正态分布检验。另外，针对毒性数据可能分布较为离散的特点，HJ 831—2022规定需要对原始的毒性数据取常用对数后再进行拟合。问：本次修订推出了国家生态环境基准计算软件，作为主要研发专家，请您介绍一下，研发这款软件有什么特别的意义？中国环境科学研究院 冯承莲研究员：HJ 831—2022规定的基准推导方法是“物种敏感度分布法（SSD法）”。SSD法是生态环境基准推导的国际主流方法，一些国家也研发了自己的SSD计算软件。我国学者之前在推导水质基准时，多采用一些数理统计的通用软件，这可能导致由于软件和模型选择上的不同造成基准推导结果的差异。因此，配合本次指南的修订，同步研发了SSD方法的基准计算标准化软件，为国家生态环境基准工作的标准化提供技术保障。问：HJ 831—2022的颁布对开展流域水生态环境质量监测评价有何积极意义？中国环境监测总站 金小伟正高级工程师：我国地表水监测正在由水质监测逐步向水生态监测转变，HJ 831—2022在受试物种的筛选时明确要求应能反映我国淡水生物区系特征，以分布于我国境内的淡水生物为优选对象。HJ 831—2022的颁布对于建立我国以保护水生生物为核心的水环境质量标准体系，有效控制水环境中有毒有害污染物, 保护水生生物多样性，以及水生态系统完整性都具有重要意义。问：新标准对淡水生物水质基准推导的科学性、规范性提出了更高的要求，请问您认为目前我国相关的工作基础距离新标准的要求在哪些方面还有差距？中国科学院生态环境研究中心 许宜平副研究员：关于淡水生物水质基准研制，目前在生态毒理试验技术标准和毒性数据积累方面与新标准的要求存在一定差距。一是受试生物的代表性和生态关联性等，需要充分的生态毒理试验技术标准作为判断依据，目前，我国在无脊椎动物和部分底栖动物毒性试验标准化方面仍然存在不足。二是目前我国基准研制时毒性数据的获取仍然主要依靠国外数据库和文献，这些毒性数据对我国生物区系特征体现不足，需要加大力度开展我国水生生物毒性测试，夯实我国毒性数据基础。问：目前，我国已经发布了保护淡水生物的镉、氨氮、苯酚水质基准。作为国家生态环境基准专家委员会主任委员，请您谈一谈，本次修订工作后，水质基准领域还将推进哪些工作？“十四五”时期，如何更好地发挥基准委员会的作用？中国环境科学研究院 吴丰昌院士：HJ 831—2022制订过程中，我们同步组织了十余项淡水生物水质基准的研制工作，也在推动海洋生物水质基准的研制。HJ 831—2022发布后，我们计划组织全国性的技术培训，让更多的科研院所、科研人员了解生态环境基准，加入到基准研制的工作队伍中。国家生态环境基准专家委员会是连接环境科研与管理应用之间的桥梁，是我国生态环境基准研究、评价、成果应用转化和国内外学术交流的智库。目前，我们正在积极谋划“十四五”阶段水、土壤、大气等领域的基准工作目标和重点任务，为国家生态环境基准工作可持续发展提供依据。 “十四五”时期，国家生态环境基准专家委员会将团结全社会优秀科研力量，发布一批水生态环境基准，在探索实践中进一步深化有关大气、土壤生态环境基准的理论和方法学，丰富技术储备，推动我国生态环境基准工作向“国际一流”水平迈进，发挥基准在国家生态环境保护工作中的基础性、支撑性和引领性作用。

12月23日，生态环境部发布继《淡水水生生物水质基准—镉》(2020年版)和《淡水水生生物水质基准—氨氮》(2020年版)之后的第三个国家生态环境基准——《淡水水生生物水质基准—苯酚》(2020年版)及其技术报告。　　据了解，我国发布的首批生态环境基准中，镉、氨氮和苯酚3项污染物分别代表了重金属、常规污染物和有机污染物。我国《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)有24项基本项目，挥发酚是典型的混合有机污染物，苯酚是挥发酚的重要组成部分。苯酚是最典型的一元酚，它的基准和毒性研究是酚类、挥发酚类化合物标准值制定的重要科学基础，加拿大在制定酚类化合物基准值时，依据的就是苯酚的毒性研究结果，因此苯酚基准的研究可为其他混合物指标的基准研究提供借鉴。淡水水生生物水质基准技术报告—苯酚（2020年版）.pdf

PM2.5环境质量基准体系亟待建立 　　 　 编者按 　　新修订的《环境空气质量标准》不久前发布，增设了PM2.5平均浓度限值，这一限值与WHO第一阶段目标值接轨。但是，我们距离WHO提出的指导值(10&mu g/m3)还有很长的一段路要走。对此，本报特邀相关专家进行探讨，呼吁建立PM2.5环境质量基准体系，希望对读者有所借鉴。 　　PM2.5是指环境空气中空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称细颗粒物。多项科学研究成果说明，不论在发达国家还是在发展中国家，不论长期暴露或短期暴露，不论暴露水平的高低，城市人群暴露在PM2.5浓度水平均会对健康产生有害效应，构成严重威胁。 　　欧美国家和WHO(世界卫生组织)在环境空气质量基准研究中均把PM2.5作为标志性指标。PM2.5环境质量基准是指空气中PM2.5对特定对象不产生有害影响的最大浓度。我国PM2.5环境质量基准研究目前正处于起步阶段。迄今为止，还没有基于完整科学理论和足量实测数据支持的空气颗粒物环境质量基准文件，缺乏PM2.5污染特征与健康危害关系的科学数据，导致制定环境标准的科学依据不够充分，不能给出PM2.5对生态系统和人群健康的风险量值。因此，当前我国急需建立PM2.5环境质量基准体系。 开展PM2.5基准研究迫在眉睫 　　■阅读提示 　　开展PM2.5环境质量基准研究，可为降低PM2.5对健康和生态的影响提供指导，为空气质量管理和政策制定提供更多的信息，同时为制定适合当地目标的政策提供多种选择。 　　当前，在PM2.5研究方面，由于缺乏更精密的方法和更灵敏的效应指标，难以准确确定PM2.5对人体健康产生不利影响的阈值，很难得到PM2.5浓度及其组分与特定的健康水平之间的定量关系。这些定量关系的重要性在于:可用于健康影响评价，评估当前污染水平下的死亡或发病风险；预测PM2.5降低情况下可获得的健康改善程度和健康收益；用于评价降低PM2.5污染干预措施的成本收益。 　　欧盟和美国等许多国家的法律明确规定了对环境空气质量标准要进行定期或不定期的评估和修订，而进行这些修订的主要依据之一就是环境基准文件。因此美国和欧盟等国家不断地开展和汇集大量关于环境基准研究的最新成果，对环境基准文件不断地进行更新，为环境标准的制定和修订提供了科学依据。 　　目前国外的PM2.5基准信息内容远不能满足我国需求，相关的出版物和文献信息也很缺乏，这给环境质量标准的修订工作带来了诸多困难。 　　我国PM2.5质量标准和质量基准存在的问题主要有:2012年修订的《环境空气质量标准》增加了PM2.5环境质量标准限值，但是有关PM2.5的很多科学问题尚未开展深入研究；缺乏有关PM2.5污染的基础数据和信息，如污染水平、时空变化、理化特性、来源等监测、检测和相关研究资料；PM2.5污染特征与健康危害关系的科学证据不足；我国PM2.5理化特征和人群遗传背景与欧美存在较大差异，制订相关质量标准和防治对策时不能照搬国外研究成果；环境标准体系缺乏一套基于完整科学理论和足量实测数据支持的PM2.5环境质量基准体系作为科技支撑；与欧美发达国家相比，环境健康、生态毒理等基础研究以及环境监测技术发展相对滞后。 　　这些都给环境标准的完善和修订，给环境管理和污染控制带来了困难。开展PM2.5环境质量基准研究，可以为降低PM2.5对健康和生态的影响提供指导，为我国空气质量管理和政策制定提供更多的信息，同时为制定适合当地目标的政策提供多种选择。 　　随着经济社会的快速发展、科学技术的不断进步，我国开展PM2.5环境质量基准研究工作迫在眉睫。 建立基准应充分借鉴发达国家经验 　　■阅读提示 　　应充分借鉴发达国家经验，如首先要体现在保护公众健康方面；要在拥有大量科学证据的基础上开展，明确环境质量基准研究中的科学问题，制定我国的综合研究计划等。 　　近年来随着经济社会快速发展，特别是机动车数量的增长，在我国一些地区，PM2.5污染比较严重。这些地区罹患癌症、心脑血管疾病和呼吸道疾病的人群呈上 　　升态势，而我国PM2.5环境质量基准研究与发达国家有明显差距。当前，应该在充分借鉴发达国家经验基础上，建立我国的PM2.5环境质量基准体系。 　　在PM2.5基准研究方面，发达国家为我们提供了宝贵经验。美国相关法规规定，每5年定期发布国家环境空气质量标准(NAAQS)评估审查结果，每次修订的主要依据是环境空气质量基准研究的新成果。美国1971年颁布的国家环境空气质量标准是以总悬浮颗粒物(TSP)作为颗粒物指标，1987年改为可吸入颗粒物(PM10)。基于1996年发表的细颗粒物(PM2.5)与健康效应(肺心病患者症状加重，住院率、急诊和过早死亡增加)相关性研究的最新成果，于1997年再次修订了NAAQS，新增加了PM2.5标准，并对保留的PM10标准做了小幅修改。2006年，美国环保局建议再次修改PM国家空气质量标准。2007年在实施新颗粒物环境空气质量标准中，取消PM10年均值标准和PM10－2.5标准，将PM2.5的日均值降低为35&mu g/m3。美国的环境质量标准正是由于紧随环境质量基准研究的新进展而不断修订，才得以保持其先进性，并对世界各国产生了深刻影响。 　　美国&ldquo 颗粒物的综合科学评价&rdquo (2009年以前叫颗粒物空气质量基准文件)是一种全面的回顾性综述文件，用作制修订国家环境空气质量标准的依据。这些文件不断更新，每次更新都汇集了大量的最新研究成果。美国从1969年第一次发布颗粒物的空气质量基准文件起，先后经历了十几个版本。 　　对于未列入基准文件的大量污染物，美国毒物和疾病登记署也会不定期发布和修订一系列有毒有害污染物的毒性谱数据，包括数百种化学物质的来源、分布、长期和短期的暴露以及毒性数据，为基准研究提供了大量基础数据。 　　空气颗粒物与人体健康间的不确定性，促使美国国会增加了对空气颗粒物与健康关系的研究经费，1999~2010年实施了两期&ldquo 颗粒物中心&rdquo 计划共10个项目，总投资超过7500万美元；2011年~2016年实施&ldquo 清洁空气研究中心&rdquo 计划，4个中心共资助3200万美元，循序渐进地研究颗粒物污染和空气污染对健康的影响机制。 　　世界卫生组织(WHO)于1987年首次出版了《欧洲空气质量准则》，并于1997年进行了更新，出版了《欧洲空气质量准则》(第二版)，准则值是在专家对现有科学证据进行评估的基础上制定的。2005年10月，WHO在德国波恩组织专家审议了4种常见污染物(PM、O3、NO2、SO2)的环境基准值和对现有科学证据的详细评价。以此为基础，WHO于2006年向全球发布了更新版的空气质量基准文件《WHO空气质量准则2005年》。在这一文件中，WHO提出PM2.5的年均暴露指导值是10&mu g/m3，这一指导值在高度发达国家较大城市地区是可以实现的。当低于这一水平时，预期可以显著降低健康风险。同时，针对高污染的国家和地区，还提出了PM2.5的3个过渡时期目标值(即IT)。其中，IT－1的目标值(35&mu g/m3)对应于长期健康效应研究中的最高浓度均值，在发达国家这一浓度与死亡率有显著相关性；IT－2(25&mu g/m3)相对于IT－1，可以使长期暴露的健康风险降低约6％；IT－3(15&mu g/m3)相对于IT－2，可以使长期暴露的死亡风险降低约6％。 　　当前，我国开展PM2.5环境质量基准的研究与国外存在显著差距，需借鉴以下经验: 　　一、PM2.5环境质量基准研究具有多方面的应用，但是研究目的和研究成果首先要体现在保护公众健康方面，真正能够为降低环境污染对公众健康的影响提供指导，能够起到明确降低环境健康风险的作用。 　　二、PM2.5环境质量基准研究要在拥有大量科学证据的基础上开展，明确环境质量基准研究中的科学问题，制定我国的综合研究计划，有计划、有步骤地解决我国环境质量基准研究中的科学问题。 　　三、对暴露环境和暴露对象的监测和检测是开展PM2.5环境质量基准研究的重要基础。目前我国在环境污染物监测和检测等领域还存在大量的技术难题亟待解决。为了保证研究方法的正确和研究结论的准确，认真细致地解决关键支撑技术难题是十分必要的。 　　四、目前，我国各级环境管理部门已有一定量的PM2.5研究性监测数据，卫生部门也掌握着很多公共卫生、流行病学、毒理学等方面的调查和监测资料，这些都是开展PM2.5环境质量基准研究必需的珍贵资料。因此，在环境质量基准调查研究中应该形成资料共享交流机制，以利于研究工作的有效开展。 　　五、建立PM2.5环境质量基准研究的审查和评估机构，遴选相关专业的专家组成PM专业评估委员会。 我国开展PM2.5基准研究建议 　　■阅读提示 　　在吸取国际先进经验基础上，在典型地区开展一定规模的人群健康长期追踪调查，系统研究PM2.5载带的有毒有害组分对公众健康的危害和风险。基于人群或区域调查结果，建立我国PM2.5环境质量基准体系，向公众征集意见，定期发布质量基准文件。 　　我国开展PM2.5环境基准研究，需要在吸取国际先进经验的基础上，在典型地区开展一定规模的人群健康长期追踪调查，系统研究PM2.5载带的有毒有害组分对公众健康的危害和风险。基于我国人群或区域调查结果，建立我国PM2.5环境质量基准体系，向公众征集意见，定期发布质量基准文件。具体建议如下: 　　研究PM2.5和气态前体物的排放特征，及其在大气中的变化、传播以及清除等过程的机理和特征。PM2.5可以长时间漂浮在空气中，在长距离传播过程中经历复杂的物理、化学变化和干湿沉降的清除过程。目前，我国关于PM2.5及其前体物的污染特征和形成机理的实测及研究资料较为缺乏。此外，识别二次颗粒物与其前体物排放源的关系比识别一次颗粒物更为困难，气态前体物转化为二次颗粒物的转化率、转化时间和转化机制等更是缺乏实测和研究分析资料的支撑。 　　开展PM2.5质量浓度变化的时间和空间模式研究，得到各类排放源对受体贡献的精细源解析结果。当前我国只有少数大城市对PM2.5做过研究性质的监测和分析，因此对PM2.5的污染水平、时空变化状况在全国范围内了解甚少，对其来源没有大量的研究成果作为科技支撑，因此需要科学地开展PM2.5质量浓度变化时间和空间模式以及各类排放源对受体的精细源解析研究。 　　将PM2.5的人群暴露研究作为重点，结合时间活动模式和不同微环境的暴露水平，得到人体PM2.5总暴露水平。PM2.5的总暴露水平，为研究对象在一天中经历不同微环境的PM2.5暴露分量的总合。然而，我国目前还较为缺乏描述各种微环境以及精细时间活动模式的个体暴露全谱技术，应当建立精细时间&mdash 活动模式与个体暴露监测技术，结合暴露因素与空气污染物浓度的相关关系，量化各种微环境对个体暴露水平及其不确定性影响，建立适合我国不同人群的空气污染物精细暴露参数体系及评价模型。 　　研究PM2.5对人体的剂量&mdash 效应反应关系及其决定因素。当前大量的科学研究成果表明，PM2.5与心脑血管疾病、呼吸系统疾病和恶性肿瘤等有密切的相关性，但是仍然缺乏颗粒物暴露剂量与不同人群疾病效应的确切量化证据。因此，研究PM2.5在呼吸系统不同部位的沉积、清除与停留机制机理，将为确定目标组织(如肺部或经过呼吸、循环系统转移到心脏或其它器官)剂量起到重要作用；研究损伤与修复机理以及由此可能导致的人体健康效应等，是PM2.5对人体的剂量&mdash 效应反应关系的关键研究内容。 　　深入开展PM2.5对人体健康效应的流行病学研究。流行病学研究是开展PM2.5的暴露剂量对人体健康效应的重要研究方法之一，在我国PM2.5对人体健康效应研究中，应开展PM2.5导致健康危害的大样本流行病学研究，将流行病学调查与PM2.5监测结果相结合，分析人群长期或短期暴露与PM2.5和目标疾病发生率或死亡率的关系，开展大规模的前瞻性或回顾性队列研究。 　　深入开展PM2.5对人体健康效应的毒理学研究。在开展PM2.5对人体健康效应的研究时，要结合流行病学调查的结果，通过动物实验、临床观察等毒理学方法研究不同的机体对PM2.5及其载带有毒有害组分的吸收、代谢以及细胞毒性作用及其机制。 　　PM2.5对环境的影响研究。主要包括对植物和自然生态系统的直接和间接影响？对能见度和气候变化的影响，对材料的影响等。 　　PM2.5质量基准关键支撑技术的研究。PM2.5质量基准研究的关键支撑技术是指PM2.5质量基准研究链&ldquo 污染源&mdash 环境空气浓度&mdash 暴露水平与剂量&mdash 健康效应与风险&rdquo 的各环节中相关测量及量化方法学方面的研究，包括监测、检测和调查所需的仪器设备和监测网络构建，需要量化的指标体系和表征方法，基础数据的获取和计算方法，数学模型及评估方法等。诸如:PM2.5的立体监测与高解析度/分辨率浓度场模拟的关键技术；不同人群PM2.5精细暴露全谱技术方法与评估模型；PM2.5内暴露模拟、溯源与健康效应关键技术、空气污染物的健康风险评价与损益估算方法以及构建PM2.5人群健康风险预警信息平台等。 　　作者单位:白志鹏、张文杰，中国环境科学研究院大气化学和气溶胶科技创新基地、环境基准与风险评估国家重点实验室；郭光焕、韩斌，国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室