物理数学模型包括的基本成分PPT资料.ppt
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模型校正:
改变所选参数以获得与野外或实验室数据、以及模拟产生数据的最佳一致性;
模型验证:
通过检验直接测试数据和预测数据的拟合情况来验证相对于模拟系统的模型预测的质量。
在生态系统水平上评价毒性响应,传统方法包括下述步骤:
在实验室内检测代表若干物种的一组生物的慢性毒性,将结果外推至其它物种,指示环境质量基准以保护目标生态系统的结构和功能。
野外研究(生态系统监测)实验室模型(时间尺度限制)统计方法:
危险浓度方法基础物种(keystonespecies)方法,美国国家环保局USEPA暴露评价指南,危害和风险评价中概念的定义,毒理学研究、危险度评定与危险度管理的框架内容与相互关系,毒理学研究,危险度评定,危险度管理,实验室与现场观察,外推方法资讯,毒性评定:
危害识别与剂量反应关系,危险度评定过程中发现的需要进行的深入/补充研究,现场测定(量)人群特征,接触评定污染物排出物特征,危险度特征,研制管理选择,评价管理选择对大众健康、经济、社会、及政治等地影响,管理决策与行动,USEPA危险度评定程序,事实与资料,评价步骤,判断,毒理学测试资料流行病学调研资料,动物及人群流行病学剂量反应关系资料,接触人数、性质、分级强度、时间等接触资料,不确定因素,危害因素确认,剂量反应评定,接触评定,危险度特征分析,确定危害因素的性质及与健康损伤之间的因果关系,资料选择数学模型选择,适宜接触资料的选择,预期人群损伤危险度特点,资料不足及不确定性的处理,环境健康危险评定的基本步骤,受评化学物质是否对健康有害?
流行病学资料;
动物实验资料;
体外试验资料;
构效关系资料。
不同情况下的实际与预测暴露如何?
暴露人群;
暴露途径;
暴露程度。
不同暴露水平下有害效应的发生如何?
收集定量的毒性资料;
建立剂量反应关系;
由动物实验数据外推至人类。
暴露评价,剂量反应关系评定,有害效应在人群中发生的概率如何?
估计有害效应发生的可能性;
评价各阶段的不确定性因素;
对健康危险评定加以总结。
危险特征分析,危害鉴定,用预测方法进行环境危险评定和风险评价,生物系统,物质,环境变量,物理、化学性质,毒性潜力&
毒性行为的特征,潜在的环境分布&
归宿,负载,预测的环境浓度,生物靶标鉴定,暴露评定,毒性测定,选择毒理学方法(EC50,EC01,BH,HCP),危险评定,风险评价,生态风险评价(ERA)定义,生态风险评价和管理的方法学,传统的风险评价范例包括以下四步
(1)危险鉴定:
确定暴露于某一试剂是否会造成健康状况发病率的增加。
涉及对发生因果关系的证据进行性质和强度表征;
(2)剂量反应(响应)关系评价;
(3)暴露评价,经常是根据预测模型而不是测定结果计算人类和环境的接触暴露。
种群暴露估算远难于最大个体风险(MIR)和最大暴露个体(MEI);
(4)风险表征,汇总步骤1、2、3的结果,为决策提供服务。
生态风险评价的框架(A),生态风险评价,问题构建,分析,输入表征,暴露表征,效应表征,风险表征,风险分析,风险信息,风险管理,风险管理和感兴趣的团体,数据采集合生成,污染控制技术;
污染监测和点位恢复;
限制使用以避免暴露;
产品再生成,生态风险评价的框架(B)暴露表征细节,问题构建,暴露表征,输入表征,风险分析;
风险信息。
风险表征,确认/数据生成,详细的初始途径分析,确定估计暴露数值(EEVs),在经鉴定的人为和天然来源上(若需要)分配EEVs,生态风险评价与风险管理,风险评价,存在危害否?
危害大小如何?
危害的生态显著性如何?
风险管理,危害与益处的关系如何?
如何降低或消除危害?
生态风险评价基本步骤:
确定问题获得必须的信息/数据评价潜在的危险评价接触特征生态风险表征总结提交结果,危害鉴定估计化学物产生的影响,剂量响应评价剂量和危害健康的定量关系,接触表征估计人类接触化学物的强度、持续时间和频度,危害表征估计特定事件对生物的影响,和接触化学物的结果,生态危险度的评定过程,计划评定者管理者沟通,接触特征,生态效应特征,生态系统和受体特征测定,接触测定,效应测定,接触分析生态反应分析,接触特征,压力因素反应概貌,分析阶段,危险度评估,危险度描述,危险度特征阶段,与管理人员交流有关结果,危险度管理,必要时检索资料,重复和监测结果,收集已有资料,接触源与接触特征,处于潜在危害的生态系统,生态效应,评估研究终点,建立概念模型,拟订分析计划,问题形成阶段,不确定性处理和引发风险评价因素(I),不确定因子:
涉及经验方法,例如使用系数调整点估计(EC50)。
目前,在利用指示物种的生态风险评价中倾向于使用不确定性因子;
应用因子:
例如将真实的毒性数据外推至无有害效应的浓度,现多使用经验推导;
急性慢性毒性比例(ACR)预防原理:
安全因子(safetyfactor)引发风险分析的因素点位的生态意义显著,包括所有或部分下述情况
(1)点位包括野生物种重要的栖息地,如迁徙的鸟类和鱼类;
(2)具有珍稀的、受威胁的、濒危的物种、种群或生态系统;
(3)所在区域被设定为国家公园或生态保护区;
(4)对区域性捕鱼、狩猎、诱捕有重要意义;
(5)质量基准所基于的数据存在非代表性的有机体;
(6)基准数值是基于非应用于所关注点位的假设;
(7)存在修正的生物或非生物因子证明在此条件下实际上不能实施基准。
有不可接受的数据漏洞。
如果下述情况出现,则生态风险评价应予以考虑
(1)有一或多种很少了解的化学物高于背景浓度;
(2)暴露条件非常不确定;
(接下页),(3)不了解生态系统中污染物的迁移途径和分配;
(4)负面效应水平具有很高的不确定性;
(5)有关生态受体的数据存在明显的缺陷。
点位具有特别的性质。
生态风险评价可作为具有如下情况点位的实际选择
(1)满足现有基准的修复费用及其昂贵,必须建立关注修复效应的优先权;
(2)现存的基准需要野外测试或改进;
(3)点位存在的化学物没有现成的基准;
(4)污染区域过大,需要生态风险评价以提供点位调查的框架,并设立恢复优先权。
点位修复的技术措施
(1)去除污染源;
(2)限制点位的使用;
(3)重建点位;
(4)去除污染物质;
(5)现场封锁;
(6)原位治理。
不确定性处理和引发风险评价因素(II),完成有效生物修复过程所需的最少条件,基质必须适于微生物降解。
基质完全的矿化作用可能不发生,转化的中间产物可能有害;
必须有合适的和主动的微生物种群。
即使在控制的实验室条件下微生物可降解某一物质,并不能保证在实际点位会发生同样的活动。
有些有机污染物的分解者当面对野外存在的大量有机体的竞争时,其活性受到极大限制;
污染物必须对微生物群落有效。
土壤或沉积物中,污染物会分配至易溶的天然有机质中,但若分配至难溶的有机废物中,微生物难以进行有效降解;
对特定废弃物的限制必须尽可能小。
风化过程例如典型地发生在土壤废弃物中的挥发过程、光解作用、水解作用会降低易降解污染物的浓度,有利于可抵御微生物攻击的难控制的残余物。
废弃物特征如高盐度和高浓度金属浓度会阻止微生物代谢;
环境条件必须合适。
土壤温度、氧化还原电位、营养物、湿度、pH、电子受体的有效性均影响微生物活性。
微生物对这些因子具有自身可运转的范围。
野外条件未必是目标微生物的最佳条件。
净化和恢复污染点位的行为,A原始生态系统,B污染生态系统,C返回原始生态系统,D新系统(可维持),E退化系统(不能维持),F返回原始条件,G退化系统(不能维持),H新系统(可维持但需要持续管理),各种条件,各种行为,污染,无举动,去除污染源,一定水平的干涉,图例,化学物作用的影响因素,化学物,化学结构,物理特性,生物学活性,宿主因素,环境因素,剂量,毒性效应,毒物因素,宿主因素,环境因素,实验条件因素,化学物生态毒理学评价基本数据要求,使用、处理和释放的形式物理化学因素降解和生物富集生物因素人体健康,化学物生态毒理评价所需数据输入和序列评价及决策,其它数据或信息输入,利用形式,与相似或有关物质比较,基本化学物性质,基本物理性质,稳定性测试,化学的生物的光学的,土壤、水、空气、溶剂的分配,环境对化合物结构和可能毒性的影响,*在每一决策点放弃使用或进一步测试代表性改变,估计,估价,评价和决策,初步估计环境浓度和位置,初步危险估值,若需要,对拓展的急性测试和类型决策*,急性毒性危险估价,对长期环境浓度精确估计,对发展、深入的或完整的慢性测试决策*,慢性毒性危险估价,对生物浓缩的测试决策*,生物浓缩危险估价,生物放大潜力测试决策*,最终危险评价包括群落和生态考虑,对使用的最终决策*,毒性测试输入,从人类安全出发,从靶标有机体测试出发,急性水生筛选,拓展的水生急性测试,发展阶段的测试,慢性毒性测试,生物浓缩测试,生物放大测试,水生群落考虑,生态相互作用,污染物致癌和非致癌危险/风险评定的一般步骤顺序,对潜在关注化学物的鉴定,确定有关介质中的浓度,鉴别暴露途径,估计合理的最大暴露,致癌效应,非致癌效应,鉴定NOAEL,不确定性因素Ufs和修正因子MF,估计参考剂量RfD,估计危险商,危险商加和,鉴定斜率因子SF,估计风险,风险加和,最后的加和步骤在某些情况下不需要或不合适,有关概念和公式,摄入量(intake)I=C(CREFD)/(BWAT)I:
摄入;
C:
污染物浓度;
CR:
接触速率;
EFD:
暴露频率和持续时间估计,包括暴露频率EF和暴露时间ED;
AT:
平均暴露的时间。
参考剂量(referencedose,RfD)RfD=NOAEL/(UFHUFAUFSUFLMF)NOAEL:
无观察有害效应水平;
各种不确定性因子(UF),UFH:
人类种群内灵敏度变化;
UFA:
由其它物种外推至人类的;
UFS:
利用亚慢性暴露数据;
UFL:
利用最低可观察有害效应水平LOAEL代替NOAEL。
MF:
校正因子。
斜率因子(slopefactor,SF)单位剂量或摄入量中发生风险或发生概率。
Risk=(CDI)(SF)。
CDI:
在生命周期中慢性日平均摄入量。
危险商(hazardquotient)Hazardquotient=E/RfD。
E:
暴露水平或摄入量。
总危险指数(hazardindex)HazardIndextotal=Ei/RfDi风险(risk)Risk=1exp(CDI/SF),生态风险评价的终点样例,杀虫剂喷雾生态风险评价概念模型示意图,来源/施压者DDT/DDE杀蚊处理,途径水体,生物,沉积物中的DDT/DDE,响应急性毒性(神经功能紊乱),评定终点施用过程中大量死亡,测定终点大量死亡发生/频率,途径生物放大,响应生殖损伤(外形,腺体功能紊乱;
卵壳变薄卵破损上升),评定终点生产降低,测定终点生殖成功(筑巢频率和筑巢生产力),注:
评价和测定终点可以合并,生态毒理学主要成份,显示当前和未来的重点主题领域,规章,风险管理,风险评价,分子变化,吸收,生殖毒性,细胞/组织病理学,适宜度,竞争力损失VIVAVIS其它环境变量,生物有效性(暴露),天然的生物和非生物转换,人类与牲畜的各种排泄产物,来源,归宿,效应,环境(ENVIRONMENT),提取,合成,利用,处置,原始化学物,制药,大气相互作用沉降作用太阳辐射,死亡率生长生殖,种群效应,群落效应(食物链动态),竞争,风险优先化,
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