暴露評価

暴露評価は環境科学と労働衛生学の一分野であり、対象となる汚染物質を含む環境と検討対象の生物との間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、輸送を通じて環境汚染物質が生物系に影響を及ぼすまでの経路の最終段階です。暴露評価では、暴露された対象生物が汚染物質をどの程度吸収できるか、どのような形で、どの程度の速度で吸収できるか、吸収された量のうち実際に生物学的効果を生み出すために利用できる量はどの程度かを測定します。同じ一般的な概念が他の生物にも当てはまりますが、暴露評価の用途の圧倒的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]

暴露評価とは、ある物質への暴露の規模、頻度、期間、および暴露を受ける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、暴露評価では、暴露源、経路、ルート、評価における不確実性について説明します。これはリスク分析、つまりリスク評価の必須部分です。^[要出典]

暴露分析は、個人または集団が汚染物質とどのように接触するかを説明する科学であり、空間と時間にわたる接触量の定量化も含まれます。「暴露評価」と「暴露分析」は、多くの実用的な文脈で同義語としてよく使用されます。リスクは暴露と危険の関数です。たとえば、非常に有毒な（高危険）物質であっても、暴露がゼロに近い場合は有害な結果のリスクは低くなります。逆に、中程度の毒性の物質でも、個人または集団が高度に暴露された場合、大きなリスクが生じる可能性があります。^{[2] [3]}

暴露の定量的測定は、リスク評価では毒物学からの情報と組み合わせて環境に放出された物質によるリスクを判断し、保護基準を確立し、疫学では暴露群と対照群を区別し、労働者を職業上の危険から保護するために使用されています。^[要出典]

受容体に基づくアプローチは、暴露科学で使用されています。まず、人に到達するさまざまな汚染物質と濃度を調べます。暴露分析者は、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、特定のリスク（事故など）にさら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、暴露分析者は逆方向に作業してその発生源を特定します。発生源を特定した後は、健康への悪影響を減らす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すると、関連する悪影響を減らすのは非常に困難です。^[4]したがって、健康への悪影響のリスクを減らすには、暴露を減らすことが非常に重要です。人々の汚染物質への暴露を減らすためには、規制と非規制の両方のアプローチを使用することが非常に重要です。 ^[4]多くの場合、汚染物質の発生源を規制するよりも、人々の活動を変えて暴露を減らす方がよいでしょう。^[4] 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比される。このアプローチは、産業や発電所などのさまざまな汚染源を調べることから始まります。次に、対象の汚染物質が受容体（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ターゲットに到達したことを証明するのは非常に困難です。^[要出典]

この文脈では、曝露とは、物質と標的との接触と定義される。接触は曝露期間中に曝露表面で起こる。数学的には、曝露は次のように定義される。

${\displaystyle E=\int _{t_{1}}^{t_{2}}C(t)\,dt}$

ここで、Eは暴露量、C ( t )は暴露開始から終了までの時間とともに変化する濃度である。これは質量×時間÷体積の次元を持つ。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、汚染物質の潜在的投与量に関連付けられる。接触速度自体は時間の関数である可能性がある。^[4]

汚染物質と生物との接触は、あらゆる経路で発生する可能性があります。考えられる暴露経路は、汚染物質が空気中に存在する場合は吸入、食物、飲料、または手から口への行動による摂取、汚染物質が皮膚から吸収される場合は経皮吸収です。

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、水の塩素処理の副産物への曝露は、飲用によって発生することは明らかですが、皮膚を介したり、水泳や洗浄中に、さらにはシャワー中にエアロゾル化された飛沫を吸入することによっても発生します。これらの異なる経路からの曝露の相対的な割合を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な意味では正しいですが、実際の曝露を大幅に単純化したものです。実際の曝露は、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す。たとえば、式は、時間間隔中の室内の空気中の化合物の特定の濃度を使用して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ますが、人が摂取する食品の濃度が追加されます。すべての経路を通した濃度積分は、曝露期間、例えば時間ごと、日ごと、年ごとに加算される。

${\displaystyle E=sum(\int _{t_{1}}^{t_{2}}C(t)\,dt...\int _{t_{y}}^{t_{z}}C(t)\,dt)}$

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の開始時刻、zは^{最後の終了時刻である。 [5]}

特定の個人または集団の曝露を定量化するために、主に実用的な考慮に基づいて 2 つのアプローチが使用されます。

直接アプローチは、被験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する。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通じて、被験者の体表面または体内で直接監視される。^[6] 職場環境では、職場曝露モニタリングの方法が使用される。^[要出典]

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、体内負荷の測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日常の活動と場所を記録することが多く、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します。^[6] 直接アプローチの利点は、複数の媒体（空気、土壌、水、食品など）を介した曝露が1つの調査手法で説明できることです。欠点は、データ収集の侵襲性とそれに伴うコストです。接触点は、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。^[要出典]

生物学的モニタリングは、曝露量を測定する別のアプローチである^[7]。これは、体内の組織や体液（血液や尿など）内の汚染物質の量を測定するものである。生物学的モニタリングは、汚染物質の体内負荷量を測定しますが、汚染物質の発生源は測定しません。測定される物質は、汚染物質そのものか、汚染物質への曝露に特異的で、その指標となる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連変数の測定値です。^[8]

空気サンプル採取では、空気中の汚染物質を ppmv (体積百万分率)、mg/m ³ (立方メートル当たりのミリグラム)、またはその他の空気の単位体積当たりの質量の濃度単位で測定します。作業員や研究者はサンプラーを装着して呼吸ゾーン (個人) の濃度を推定したり、一般的なエリアで採取したサンプルを使用して、時間と活動パターンを統合することで人間の暴露量を推定したりできます。検証済みおよび半検証済みの空気サンプル採取方法は、NIOSH、OSHA、ISO などの団体によって公開されています。

^{表面または皮膚のサンプル採取により、触れる表面または皮膚上の汚染物質を測定します。濃度は通常、mg/100 cm 2}などの単位表面積あたりの質量で報告されます。

一般的に、直接法はより正確である傾向がありますが、測定対象に課せられるリソースと要求の点でコストが高く、特に集団暴露研究の場合は必ずしも実行可能ではない場合があります。直接法の例には、個人用ポータブルポンプによる空気サンプルの採取、分割食品サンプル、手洗い、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、様々な場所や特定の人間活動中の汚染物質濃度を測定し、集団内の曝露分布を予測する。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る。測定された濃度は、国家人間活動パターン調査（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された時間を乗じるか、汚染物質濃度に各媒体との接触率を乗じることで、予測曝露を決定する。^[6] 利点は、プロセスが集団に対して最小限の侵襲性しかなく、直接的アプローチよりも低コストである点である。間接的アプローチの欠点は、結果が実際の曝露とは無関係に決定されるため、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って、曝露分布に誤差が生じる可能性があることである。間接的な方法の例としては、活動/場所の日記などの情報と組み合わせた環境水、空気、ほこり、土壌、または消費者製品のサンプリングが挙げられます。

数学的曝露モデルは、曝露の仮想的な状況を調査するためにも使用されることがある。^[9]

特に個人ではなく集団の曝露を決定する場合、間接的な方法では、曝露につながる可能性のある活動に関する関連統計を利用できることが多い。これらの統計は曝露係数と呼ばれ、一般的に科学文献または政府統計から抽出される。たとえば、特定の集団が摂取するさまざまな食品の量を場所^[10]または年齢で割ったもの、呼吸数、さまざまな通勤手段に費やした時間^[10] 、シャワーまたは掃除機がけの時間、住宅の種類に関する情報などの情報が報告されることがある。このような情報は、アドホック研究または監視ネットワークからの汚染物質濃度と組み合わせて、対象集団の曝露の推定値を生成することができる。これらは、保護基準を確立する際に特に有用である。

曝露係数の値を使用すると、平均、上限、境界推定値 などの曝露推定値の範囲を取得できます。たとえば、生涯平均日量を計算するには、次の式を使用します。

${\displaystyle LADD=(汚染物質濃度)(摂取率)(暴露期間)/(体重)(平均生涯)}$

汚染物質の濃度を除く、上記の式の変数はすべて、暴露要因とみなされます。暴露要因のそれぞれは、特性 (例: 体重) または行動 (例: 暴露期間に影響する特定の場所で過ごす時間) の点で人間に関係します。これらの特性と行動は、大きな変動性と不確実性を伴う可能性があります。生涯平均日量の場合、変動性は集団内の個人間の LADD の分布と範囲に関係します。一方、不確実性は、暴露分析者が LADD を計算する際に標準偏差、平均、および全体的な形状に関する知識が不足していることを指します。

米国環境保護庁の暴露要因ハンドブック^[4]は、変動性に対処し不確実性を低減するための解決策を示しています。一般的なポイントは以下のようにまとめられます。

職業上の暴露限度は、労働生涯にわたってほぼすべての労働者を保護するために、入手可能な毒物学および疫学データに基づいています。職場での暴露評価は、ほとんどの場合、職業衛生/産業衛生 (OH/IH) の専門家によって行われ、労働者、懸念される物質、材料、機器、および利用可能な暴露管理に関するすべての関連情報とデータで構成される「基本的な特性」が収集されます。暴露評価は、適切な暴露限度平均時間と物質の「決定統計」を選択することによって開始されます。通常、許容できる暴露を決定するための統計は、選択された職業上の暴露限度を下回るすべての暴露の大部分(90%、95%、または 99%) になるように選択されます。職場環境で実施される遡及的な暴露評価の場合、「決定統計」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、または中央値などの中心傾向です。職業性曝露評価の実施方法は、AIHAが発行する「職業性曝露の評価と管理のための戦略」という書籍に記載されています。^[11]

暴露評価は、新しい情報やデータが利用可能になると更新される継続的なプロセスです。^{[引用が必要]}

環境化学物質へのヒトの曝露量を推定する際には、次のような体系的な誤差が生じることが知られている。^[12]

• 使用登録されている化学物質の数は増え続けており、規制当局が追跡するのは困難です。多くの製造業者は情報を隠蔽するために「企業秘密」という用語を使用しているため、暴露データ自体は入手できませんが、TSCAの下では、米国EPAは2016年以降、企業の主張が正当であるかどうかを審査して決定することができます。^[13]
• 評価を最新の状態に保つことは困難です。
• 人間の行動と共曝露に関する想定が不十分なために曝露量が過小評価される。
• 毒物動態のモデルの進化または不十分さ

• 職場の曝露モニタリング
• 推奨暴露限度 – 化学物質への暴露限度
• 暴露科学 – 生物が化学的、物理的、生物学的因子、または環境内で発生するその他の健康リスクと接触することに関する研究フォールバックとしてウィキデータの説明を表示するページ
• 環境衛生 – 人間の健康に対する環境の影響に焦点を当てた公衆衛生部門
• 職業上の暴露バンド
• 許容暴露限界 – 職場環境基準
• 摂取予測モデリング
• 閾値 – 職場における危険物質の許容暴露濃度の上限
• 放射線被曝 – 電離放射線による空気の電離の測定

• 米国国立労働安全衛生研究所(NIOSH) の暴露評価プログラム。
• 米国国立労働安全衛生研究所、最新情報速報 69: NIOSH の職業リスク評価の実践。
• AIHA EASC AIHA 曝露評価戦略委員会
• AIHA – アメリカ産業衛生協会 (AIHA)
• ISES – 国際曝露科学協会
• 米国EPAによる暴露要因ハンドブック
• Creme Software による化学物質への人体曝露量を推定するソフトウェア