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曝露評価は、環境科学、毒性学、疫学、環境工学、および職業衛生の一分野であり、対象となる汚染物質を含む環境と対象となる生物との界面で起こるプロセスに焦点を当てています。これらは、環境汚染物質が生物系に輸送されて影響を及ぼすまでの経路の最終段階です。評価には、曝露された対象生物によって吸収される汚染物質の量、その形態、吸収速度、および吸収された量のうち実際に生物学的影響を生じさせるのに利用可能な量の測定が含まれます。同じ一般的な概念は他の生物にも適用されますが、曝露評価の応用例の圧倒的大多数は人間の健康に関係しており、公衆衛生における重要なツールとなっています。[ 1 ]
リスクは、物質への曝露と物質固有の危険性の関数です。[ 2 ] 環境リスク評価は、危険性を特定して特徴付け、物質と有害な結果との間の用量反応関係を決定し、潜在的な曝露を推定し、最終的に生物学的、化学的、または物理的物質への曝露によってもたらされるリスクを特徴付ける手順で構成されます。曝露評価は、都市全体の人口、都市内の感受性の高いサブグループまたはコミュニティなど、さまざまな規模の人間の集団に対して実施できます。また、生態系または生態系内の生息地に対して実施することもできます。さらに、構造物や材料が大気汚染物質に曝露されるなど、非生物的、つまり「非生物的」システムに対しても実施できます。曝露評価は、有害廃棄物サイトがコミュニティの水道水を汚染したことが判明した場合など、リスク管理の重要なツールです。この場合、曝露評価からのデータと情報は、汚染物質への現在の曝露と浄化中の望ましい曝露との差の計算の一部となります。たとえば、代替のきれいな水源（たとえば、ボトル入りの水）が一時的に公共水道の供給を代替する場合の曝露はゼロとなり、廃棄物サイトの修復後に目標の汚染物質濃度に達したときの予想される曝露も計算されます。[ 3 ]
曝露評価とは、ある物質への曝露の規模、頻度、期間、および曝露を受けた集団の数と特性を推定または測定するプロセスです。理想的には、曝露源、経路、経路、および評価における不確実性を記述します。これはリスク分析、ひいてはリスク評価に不可欠な要素です。
曝露分析とは、個人または集団が汚染物質に接触する様子を記述する科学であり、空間と時間における接触量の定量化も含まれます。「曝露評価」と「曝露分析」は、多くの実務的な文脈で同義語としてよく使われます。リスクは、曝露と危険性の関数です。たとえば、極めて毒性の高い（危険性の高い）物質であっても、曝露量がほぼゼロであれば、有害な結果が生じるリスクは低いでしょう。逆に、中程度の毒性の物質であっても、個人または集団が高度に曝露されると、重大なリスクをもたらす可能性があります。[ 4 ] [ 5 ]
曝露の定量的測定は、リスク評価において、毒性学からの情報と併せて、環境に放出された物質によるリスクを判断し、保護基準を確立するために、疫学において、曝露群と対照群を区別するために、そして労働者を職業上の危険から保護するために使用されます。
受容体ベースのアプローチは、曝露科学で使用されます。まず、人に到達するさまざまな汚染物質とその濃度を調べます。曝露分析者は、直接的または間接的な測定を使用して、人が特定の汚染物質に接触したか、特定の危険（たとえば事故）に曝露されたかどうかを判断できます。汚染物質が人に到達したことが証明されると、曝露分析者は逆算してその発生源を特定します。発生源が特定された後は、健康への悪影響を軽減するための最も効率的な方法を見つけることが重要です。[ 1 ]汚染物質が人に到達した場合、関連する悪影響を軽減することは非常に困難です。[ 6 ]したがって、健康への悪影響のリスクを減らすために、曝露を減らすことが非常に重要です。人々の汚染物質への曝露を減らすために、規制的アプローチと非規制的アプローチの両方を使用することが非常に重要です。 [ 6 ]多くの場合、汚染物質の発生源を規制するよりも、人々の活動を変更して曝露を減らす方が良いです。[ 6 ] 受容体ベースのアプローチは、発生源ベースのアプローチと対立する可能性があります。このアプローチでは、まず産業や発電所などのさまざまな汚染源を調べます。次に、対象となる汚染物質が受容体（通常は人間）に到達したかどうかを調べることが重要です。このアプローチでは、発生源からの汚染物質が標的に到達したことを証明するのは非常に困難です。
この文脈では、曝露とは、物質と対象物との接触と定義されます。接触は、曝露期間中に曝露表面で発生します。数学的には、曝露は次のように定義されます。
ここで、Eは曝露量、C ( t )は曝露開始から終了までの間に時間とともに変化する濃度です。その次元は質量×時間÷体積です。この量は、呼吸速度、食物摂取速度などの関連する接触速度を乗じることで、汚染物質の潜在的な投与量と関連付けられます。接触速度自体は時間の関数である可能性があります。[ 6 ]
汚染物質と生物との接触は、あらゆる経路で起こり得る。考えられる曝露経路は、空気中に汚染物質が存在する場合の吸入、食物、飲料、または手から口への接触による摂取、そして皮膚から吸収される場合の経皮吸収である。
汚染物質への曝露は、複数の経路で同時に、または異なる時間に発生する可能性があります。多くの場合、主な曝露経路は明らかではなく、慎重に調査する必要があります。たとえば、水の塩素処理の副生成物への曝露は、明らかに飲用によって発生する可能性がありますが、水泳や洗濯中に皮膚を通して、さらにはシャワー中にエアロゾル化した飛沫の吸入によっても発生する可能性があります。 [ 3 ]これらの異なる経路からの曝露の相対的な割合は、事前に決定することはできません。したがって、前のセクションの式は厳密な数学的意味では正しいですが、すべての微小環境におけるすべての活動の積分の合計である実際の曝露を大幅に単純化したものです。たとえば、この式は、時間間隔中の室内の空気中の化合物の特定の濃度で計算する必要があります。同様に、周囲の空気中の濃度は、人が屋外で過ごす時間に適用され、人が摂取する食品中の濃度が加算されます。すべての経路による濃度積分は、例えば時間ごと、日ごと、または年ごとの曝露期間ごとに加算されます。
ここで、yは曝露期間中に各微小環境で過ごした一連の時間期間の最後の開始時刻、zは終了時刻である。 [ 2 ]
特定の個人または集団の曝露量を定量化するために、主に実用的な考慮事項に基づいて、2つのアプローチが用いられます。
直接的なアプローチでは、回答者に到達する汚染物質の濃度を監視することによって、汚染物質への曝露を測定します。汚染物質の濃度は、接触点、生物学的モニタリング、またはバイオマーカーを介して、人体上または体内で直接監視されます。[ 7 ] 職場環境では、職場曝露モニタリングの方法が使用されます。
接触点アプローチは、宿主に到達する総濃度を示しますが、生物学的モニタリングとバイオマーカーの使用は、体内負荷の決定を通じて汚染物質の投与量を推測します。回答者は、汚染物質の測定中に、汚染物質への曝露に寄与する可能性のある発生源、微小環境、または人間の活動を特定するために、日々の活動と場所を記録することがよくあります。[ 7 ] 直接アプローチの利点は、複数の媒体（空気、土壌、水、食物など）を介した曝露が、1つの研究手法で考慮されることです。欠点には、データ収集の侵襲性および関連コストが含まれます。接触点とは、すべての経路を通じてターゲットに到達する汚染物質の継続的な測定です。
生物学的モニタリングは、曝露を測定するもう 1 つのアプローチです[ 8 ]。これは、体組織または体液 (血液や尿など) 内の汚染物質の量を測定します。生物学的モニタリングは、汚染物質の体内負荷を測定しますが、その発生源は測定しません。測定される物質は、汚染物質自体、または汚染物質への曝露に特異的で、その曝露を示すバイオマーカーのいずれかです。曝露評価のバイオマーカーは、体内の汚染物質または他の比例関係のある変数の測定値です。[ 9 ]
空気サンプリングでは、空気中の汚染物質をppmv（体積百万分率）、mg/m³（ミリグラム/立方メートル）、またはその他の単位体積あたりの質量といった濃度単位で測定します。サンプラーは、作業者や研究者が装着して呼吸域（個人）の濃度を推定したり、一般区域で採取したサンプルを用いて時間と活動パターンを統合することで人体への曝露量を推定したりすることができます。NIOSH 、OSHA、ISOなどの機関によって、検証済みおよび準検証済みの空気サンプリング方法が公表されています。
表面サンプリングまたは皮膚サンプリングでは、接触可能な表面または皮膚上の汚染物質を測定します。濃度は通常、単位表面積あたりの質量（例：mg/100 cm² ）で報告されます。
一般的に、直接法はより正確である傾向があるものの、資源の面でコストが高く、測定対象者への負担も大きくなるため、特に集団曝露調査においては必ずしも実施可能とは限りません。直接法の例としては、携帯型ポンプによる空気サンプリング、食品の分割サンプル、手洗いサンプル、呼気サンプル、血液サンプルなどがあります。
間接的アプローチでは、さまざまな場所または特定の人間の活動中に汚染物質濃度を測定し、集団内の曝露分布を予測します。間接的アプローチは、回答者に直接到達する濃度ではなく、微小環境または活動内の汚染物質濃度に焦点を当てます。測定された濃度は、National Human Activity Pattern Survey (NHAPS) などの大規模な活動パターンデータと相関付けられ、汚染物質濃度に各微小環境または活動に費やした時間を乗じるか、汚染物質濃度に各媒体との接触率を乗じることによって、予測される曝露を決定します。[ 7 ] 利点は、このプロセスが集団への侵襲が最小限であり、直接的アプローチよりもコストが低いことです。間接的アプローチの欠点は、結果が実際の曝露とは独立して決定されているため、曝露分布は、研究中に行われた仮定、時間活動データ、または測定された汚染物質濃度の不正確さによるエラーの影響を受けやすいことです。間接的な方法の例としては、環境水、大気、粉塵、土壌、または消費財のサンプリングと、活動日誌や場所の記録などの情報を組み合わせることが挙げられる。
特に個人ではなく集団の曝露量を決定する場合、間接的な方法では、曝露につながる活動に関する関連統計を利用できることがよくあります。これらの統計は曝露係数と呼ばれます。これらは一般的に科学文献や政府統計から得られます。たとえば、特定の集団が摂取するさまざまな食品の量（地域別[ 11 ]または年齢別）、呼吸数、さまざまな通勤手段に費やす時間[ 11 ] 、シャワーや掃除機の使用時間、住居の種類に関する情報などが報告される場合があります。このような情報は、特別調査やモニタリングネットワークからの汚染物質濃度と組み合わせて、対象集団の曝露量を推定することができます。これらは、保護基準を設定する際に特に役立ちます。
曝露係数の値を用いることで、平均値、上限値、境界値など、さまざまな曝露推定値を得ることができます。例えば、生涯平均一日線量を計算するには、以下の式を用います。
上記の式に含まれる変数のうち、汚染物質濃度を除くすべての変数は、曝露要因とみなされます。それぞれの曝露要因は、人間の特性（例：体重）または行動（例：特定の場所で過ごす時間。これは曝露期間に影響します）のいずれかに関係しています。これらの特性と行動には、大きなばらつきと不確実性が伴う可能性があります。生涯平均一日曝露量（LADD）の場合、ばらつきとは、集団内の個人におけるLADDの分布と範囲を指します。一方、不確実性とは、LADDを計算する際に、曝露分析者が標準偏差、平均値、および一般的な形状について十分な知識を持っていないことに起因します。
米国環境保護庁の曝露要因ハンドブック[ 6 ]は、変動性に対処し不確実性を低減するための解決策を提供しています。その概要は以下のとおりです。
職業曝露限界は、ほぼすべての労働者を生涯にわたって保護するために、入手可能な毒性学および疫学データに基づいて設定されています。職業環境における曝露評価は、多くの場合、職業衛生/産業衛生（OH/IH）の専門家によって実施され、労働者、懸念される物質、材料、機器、および利用可能な曝露管理に関するすべての関連情報とデータからなる「基本特性」が収集されます。曝露評価は、適切な曝露限界平均時間と物質の「決定統計量」を選択することによって開始されます。通常、許容曝露量を決定するための統計量は、すべての曝露量の大部分（90%、95%、または99%）が選択された職業曝露限界を下回るように選択されます。職業環境で実施される遡及的曝露評価の場合、「決定統計量」は通常、各労働者または労働者グループの算術平均、幾何平均、中央値などの中心傾向です。職業曝露評価の実施方法については、 AIHAが発行した書籍「職業曝露の評価と管理のための戦略」に記載されています。[ 12 ]
曝露評価は継続的なプロセスであり、新たな情報やデータが入手可能になるにつれて更新される。
環境化学物質への人間の曝露の推定において、次のような体系的なエラーが発生することが知られています。[ 13 ]
